Optimizing taxonomic resolution and sampling effort to design cost‐effective ecological models for environmental assessment
Notice bibliographique
Résumé
Summary Predictive models relating ecological assemblages to environmental conditions are widely used in environmental impact assessment and biomonitoring. Such models are often parameterized using comprehensive ecological sampling and taxonomic identification efforts. Limited resources mean that expensive sampling and analytical procedures should be planned to maximize information gain and minimize unnecessary expense. However, there has been little consideration of cost‐effectiveness in parameterizing predictive models using ecological assemblages and no explicit consideration of cost‐effectiveness in balancing investment in the crucial aspects of sample size and taxonomic resolution. Using lacustrine diatom (Bacillariophyceae) assemblages from four large‐scale (c. 77 000–1·3 million km2) data sets containing between 207 and 493 lakes, we address the following questions: (1) how does taxonomic resolution affect information content; (2) how does sample size affect information content for different taxonomic resolutions; and (3) what are the most cost‐effective strategies for constructing environmental assessment models using diatom assemblages across a range of budgets? We use weighted averaging regression models for pH, phosphorus, salinity and lake depth and realistic data collection costs to examine the relationship between cost and model information content (R2 and root mean squared error of prediction). For diatom‐based models, finer taxonomic resolutions almost always provide more cost‐effective information content than collecting more samples, with (morpho)species being the most appropriate taxonomic resolution for nearly all budget scenarios. Information content exhibits an asymptotic relationship with sample size and budget, with greatest information gain during initial sample size increases, and little gain beyond c. 100 samples. Smaller sample sizes can also achieve surprising predictive power in some cases, suggesting low‐cost regional models may be achievable. However, caution is necessary in such an approach, because spatial dependencies in predictions may be missed and analogues with predicted assemblages may be poor. Synthesis and applications. We demonstrate the utility of explicitly considering cost estimates to determine optimal sampling effort and taxonomic resolution for ecological assemblage models. For large, regional biomonitoring programmes, cost‐effective sampling could save millions of dollars. Our framework for determining optimal trade‐offs in ecological assemblage models is easily adaptable to other taxa and analytical techniques used in biomonitoring and environmental assessment.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,007 | 0,031 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».