Integrating machine learning with otolith isoscapes: Reconstructing connectivity of a marine fish over four decades
Notice bibliographique
Résumé
Stable isotopes are an important tool to uncover animal migration. Geographic natal assignments often require categorizing the spatial domain through a nominal approach, which can introduce bias given the continuous nature of these tracers. Stable isotopes predicted over a spatial gradient (i.e., isoscapes) allow a probabilistic and continuous assignment of origin across space, although applications to marine organisms remain limited. We present a new framework that integrates nominal and continuous assignment approaches by (1) developing a machine-learning multi-model ensemble classifier using Bayesian model averaging (nominal); and (2) integrating nominal predictions with continuous isoscapes to estimate the probability of origin across the spatial domain (continuous). We applied this integrated framework to predict the geographic origin of the Northwest Atlantic mackerel (Scomber scombrus), a migratory pelagic fish comprised of northern and southern components that have distinct spawning sites off Canada (northern contingent) and the US (southern contingent), and seasonally overlap in the US fished regions. The nominal approach based on otolith carbon and oxygen stable isotopes (δ13C/δ18O) yielded high contingent classification accuracy (84.9%). Contingent assignment of unknown-origin samples revealed prevalent, yet highly varied contingent mixing levels (12.5-83.7%) within the US waters over four decades (1975-2019). Nominal predictions were integrated into mackerel-specific otolith oxygen isoscapes developed independently for Canadian and US waters. The combined approach identified geographic nursery hotspots in known spawning sites, but also detected geographic shifts over multi-decadal time scales. This framework can be applied to other marine species to understand migration and connectivity at a high spatial resolution, relevant to management of unit stocks in fisheries and other conservation assessments.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».