Quantification of arthropod species resources using distance-based measures – Ground beetles as focal group

Operational methods for reliably quantifying habitat association of arthropod species are highly warranted in species conservation. A distance-based abundance measure called Integral Occurrence Probability (IOP) offers the possibility of quantifying the abundance of specific resources, essential for lifecycle completion in arthropods. We propose and test a new method integrating the measure of Relative Annulus Area (RAA), which is the fundamental measurement when calculating IOP, as a way of operationalizing habitat assessments and thus, better integrating arthropod habitats in species monitoring. We used abundance data for ground beetles (Carabidae) collected at 100 plots in a Danish coastal heathland and registered the RAA for important ground beetle resources. Using a model-based ordination technique that allows for the integration of species traits to aid in the analysis of species-environment association, we identified six important heathland structures significantly associated with the distribution of ground beetle species assemblages. The structures along with the overall directionality of the association (parentages) were bare sandy patches (+), water (−), dwarf shrubs (+), vegetation patches above 25 cm. (+), and refuges (+). These variables explained from 0.20 (Pterostichus. melanarius) to 0.99 (Carabus problematicus) and for the model including abundance weighted trait values, r2 ranged from 0.42 (Pterostichus niger) to 0.93 (Carabus melanocephalus). Distance based measures of important ecological resources for arthropods may be used as an addition to current national monitoring programs, and thus enabling implementation of specific life cycle needs of endangered arthropod groups

SYSTEMATIC REVIEW PROTOCOL Open Access

Are population abundances and biomasses of soil invertebrates changed by Bt crops compared with conventional crops? A systematic review protoco

Videreudvikling og klargøring af MetalStat for landsdækkende beregninger

Formålet med MetalStat er at udnytte den viden om vandkoncentrationer, der er indsamlet gennem målinger af et udsnit af danske vandløb, til bedst muligt at forudsige tilstanden i alle danske vandløb. For at sikre mest mulig viden om metalkoncentrationerne i de forskellige typer vandområder er det således vigtigt, at betydningen af alle hovedtyper af emissionskilder er dækket ind med de udvalgte målestationer. Disse vilkår dækker over forskelle i kilder til metallernefra menneskelige aktiviteter og geogene kilder. MetalStat skal ses som en generalisering og kausal forståelse af de indsamlede moniteringsdata og således som en optimeret brug af de ressourcer, der er brugt i moniteringsprogrammet.MetalStat er en statistisk model, hvilket betyder, at modellen beregner sandsynligheden for at måle forskellige koncentrationer på et givent sted. Nogle koncentrationsniveauer vil derved blive tillagt en større sandsynlighed end andre, og dette giver et interval af realistiske koncentrationsniveauer. Beregningen af dette interval afhænger af placering i landet, sæson og år. MetalStat beskriver forekomsten af de fem metaller: bly, cadmium, kobber, nikkel og zink i vandløbsvand (Sørensen m.fl., 2023). De beregnede intervaller af realistiske koncentrationsniveauer blev valideret mod måledata, der ikke var blevet brugt til kalibrering af MetalStat i Sørensen m.fl., 2023. På baggrund af disse resultater blev det i 2023 besluttet at fortsætte med udvikling af Metal-Stat hen mod at kunne understøtte vurderinger af, om miljøkvalitetskrav er overholdt i danske vandområder for de fem metaller.I 2023 blev MetalStat opdateret med målinger for 2020 og 2021 med de prøvetagninger, hvor mindst tre metaller er målt i samme prøve. Disse prøver fordeler sig ret heterogent mellem årene, hvor der er en tendens til, at de seneste år er bedst repræsenteret med prøver. Dette kan øge usikkerheden ved estimering af den generelle betydning af år på tværs af alle ID15-oplande, da forskelle mellem enkelte år kan være en konsekvens af forskelle i valg af opland, der indsamles prøver fra. Dette forhold gælder dog primært ved sammenligning mellem enkelte år, mens en generel tidstrend mellem flere år ikke er nær så følsom for en heterogen fordeling af prøveindsamlingen.Da grundvandsbidraget kan være betydeligt for visse metaller, er MetalStat i denne rapport udvidet med et potentielt grundvandsbidrag af hvert metal blandt de beskrivende variable for vandløbskoncentrationen (X-matricen). MetalStat er således blevet udvidet med en grundvandsbeskrivelse for hvert ID15-opland, der kombinerer grundvandsdata med en empirisk model for at få en landsdækkende beskrivelse. Grundvandsforekomsternes koncentrationsniveauer anvendes til at beregne grundvandets middelkoncentration for hvert ID15-opland for de underliggende grundvandsforekomster. MetalStat har i forvejen en beregnet tilførsel af grundvand til hvert ID15-opland fra DKmodellen, så denne vandmængde bliver multipliceret med grundvandskoncentrationen for at få et mål for potentielt massebidrag til hvert ID15-opland. Det potentielle massebidrag indgår i X-matricen på lige fod med de øvrige variable, der søger at forklare forekomsten af metallerne.Sammenlignes de forudsagte grundvandskoncentrationer i grundvandsforekomsterne med landsdækkende og målte vandløbskoncentrationers median værdier for ID15-oplande, ses det, at grundvandskoncentrationerne ofte er høje sammenlignet med vandløbskoncentrationerne, især for cadmium og zink og for grundvandsmagasiner med iltede forhold og lav pH. Derfor overrasker det, at en simpel korrelation mellem målt vandløbskoncentration og tilhørende beregnet/målt grundvandskoncentration placeret under det målte ID15-opland kun udviser en svag, men dog positiv, korrelation for metallerne bly, cadmium, nikkel og zink, mens kobber ikke viser nogen korrelation. MetalStat tager dog langt mere detaljerede og geografisk fordelte hensyn til forholdene i oplandene sammenlignet med denne simple analyse. Der kan således godt være enkelte områder af Danmark, hvor et specifikt grundvandsbidrag har stor betydning, mens denne effekt drukner i en generel simpel dataanalyse for hele Danmark.Pilotversionen af MetalStat, svarende til den testede version i Sørensen m.fl. (2022), er udviklet til en forløbelig driftsversion i forhold til beregningstid og opdateret med nye målinger og målestationer frem til og med 2021 og er opdateretmed den forbedrede grundvandsbeskrivelse. Resultaterne i denne rapport svarer til udtræk fra MetalStat den 14/12-2023.Med forbehold for at korrelationskoefficienten R2 er et groft og forsimplet mål for X-matricens evne til at beskrive forskellen i forekomsten af metallerne, så opnås følgende R2 med stigende rækkefølge bly (0,13) -> nikkel (0,23) -> cadmium (0,31) -> zink (0,35) -> kobber (0,37). Denne liste viser, at bly har en noget lavere R2 værdi sammenlignet med de øvrige metaller, hvilket enten kan skyldes, at der mangler en beskrivende variabel i X-matricen for bly, eller at bly simpelthen er mere tilfældigt fordelt over landet pga. en historisk gammel og generel kontaminering uden større og regelbaserede geografiske forskelle. Specifikt er zink blevet reguleret i landbruget i de seneste år, så her kunne det f.eks. være relevant med en opdateret X matrice, så kalibreringen af MetalStat kan adskille betydningen af landbrugsdrift hhv. før 2020 og fra 2020 og fremefter. MetalStat kan med fordel blive underlagt en grundig revurdering af X-matricen for at optimere den og inddrage tidseffekter samt tolke de enkelte variable i X-matricen og derigennem identificere nøglekilder til metaller i vandløbene.Der er et rumligt sammenfald mellem vandløbskoncentrationerne med de beregnede grundvandskoncentrationer fra grundvandsmodellen hos især cadmium, nikkel og zink, mens bly og kobber ikke udviser så tydelig tendens, hvilket også passer med, at bly og kobber netop var de to metaller, der viste sig mindst relateret til grundvandskoncentrationer. Det er især de vestjyske vandløbsoplande omkring Skjern Å og Varde Å for cadmium, nikkel og zink, som har et sammenfald mellem modellerede vandløbskoncentrationer fra MetalStat og beregnede grundvandskoncentrationer.Denne rapport leverer beslutningsgrundlaget til Miljøstyrelsen i forhold til, om resultater fra MetalStat skal anvendes i deres sagsbehandling. Et udtræk fra MetalStat den 14/12-2023 for 84 ID15-oplande er således leveret til Miljøstyrelsen.For disse 84 oplande er der målte værdier, som ikke er taget med i kalibrering af modellen, som Miljøstyrelsen verificerer udtrækket op imod. Disse 84 oplande er udvalgt til at udgøre en repræsentativ stikprøve både i forhold til geografisk placering og i forhold til type af opland, som den er beskrevet gennem X-matricen.Der er et arbejde i gang med at mindske beregningstiden for MetalStat med brug af Laplace approksimationer, og første indledende test-beregninger er meget lovende, men det er dog for tidligt at komme med helt endelige konklusioneromkring den reelle formindskelse i beregningstid, da der forestår en mere præcis vurdering af, hvor god approksimationen er. Dette arbejde regnes for afsluttet i 2024, og hvis det lykkes at reducere beregningstiden, som det tyder på, bør MetalStat inddrage massebalancen mellem tilstødende oplande direkte i løsning af de styrende ligninger, så den nuværende efterjustering med massebalancekorrektion helt kan undgås. Dette vil udvide modellen med flere latente variable og har derfor indtil nu været anset som urealistisk af regnetekniske grunde.Arbejdet med MetalStat har gjort det tydeligt, at modelleringsaktivteten skal betragtes opdelt mellem hhv. en statistisk model og en forklarende model (X matrice), hvor den statistisk model med fordel kan anvendes mere generelt på måledata for stort set alle miljøfarlige stoffer, mens den forklarende model anvendes over for de stofgrupper, hvor der hersker tilstrækkeligt med viden om årsagen til stoffernes forekomst