Understanding the consequences of the combined effects of multiple stressors-including stress from man-made chemicals is important for conservation management, the ecological risk assessment of chemicals, and many other ecological applications. Our current ability to predict and analyse the joint effects of multiple stressors is insufficient to make the prospective risk assessment of chemicals more ecologically relevant because we lack a full understanding of how organisms respond to stress factors alone and in combination. Here, we describe a Dynamic Energy Budget (DEB) based bioenergetics model that predicts the potential effects of single or multiple natural and chemical stressors on life history traits. We demonstrate the plausibility of the model using a meta-analysis of 128 existing studies on freshwater invertebrates. We then validate our model by comparing its predictions for a combination of three stressors (i.e. chemical, temperature, and food availability) with new, independent experimental data on life history traits in the daphnid Ceriodaphnia dubia. We found that the model predictions are in agreement with observed growth curves and reproductive traits. To the best of our knowledge, this is the first time that the combined effects of three stress factors on life history traits observed in laboratory studies have been predicted successfully in invertebrates. We suggest that a re-analysis of existing studies on multiple stressors within the modelling framework outlined here will provide a robust null model for identifying stressor interactions, and expect that a better understanding of the underlying mechanisms will arise from these new analyses. Bioenergetics modelling could be applied more broadly to support environmental management decision making.


翻译:我们目前预测和分析多种压力的共同影响的能力不足以使化学品的潜在风险评估更具有生态相关性,因为我们没有充分了解生物体如何单独和综合地应对压力因素。 我们在这里描述一个动态能源预算(DEB)基于生物遗传模型,预测单一或多种自然和化学压力对生命史特征的潜在影响。我们利用对128种现有淡水无脊椎动物研究的元分析,展示模型的可视性。我们随后通过比较三种压力(即化学、温度和食物供应)的预测,将三种压力(即化学、温度和食物供应)的组合与关于Daphnid Ceriodadphnia dubia中生命历史特征的新独立实验数据进行比较,从而验证我们的模型,我们发现模型预测与观察到的生长曲线和生殖特征相一致。我们最了解的是,这是首次应用三种压力因素的综合影响,从广义上对淡水无脊椎动物进行研究。我们在这里对各种生命状况的预测性研究中,将提出一个更好的预测分析,即:在实验室框架内,我们所观察到的关于生命状况分析中,将提出一个更好的分析中,我们所观察到的关于生命状况分析的三项压力分析将产生更好的预测。

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