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Consequences of model specification for the determination of gut evacuation rates: redefining the linear model

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The combination of gut contents and evacuation rate is an important tool to determine in situ feeding rates of many organisms. Traditionally used equations of gut evacuation models, however, have made a systematic comparison among models difficult. We changed the notation of the linear gut evacuation model to provide an algorithm compatible with the commonly used exponential model. Using examples from the literature, we demonstrate that prolonged retention of food after a true linear pattern of gut evacuation can be mistaken for an exponential pattern. In many of these examples, use of an exponential gut evacuation model causes overestimation of food consumption by approximately twofold. In situations where the entire gastrointestinal tract is examined instead of the stomach only, the time course of the gut content is best described by a plug-flow reactor for which the "input = output" rule applies. In contrast, the assumption of a "proportional release" must be met rigorously for the exponential model to be valid, which requires more complex feedback mechanisms than the simple plug-flow reactor. The new algorithm for the linear model is also consistent with the empirical observation that the gut evacuation rate is proportional to the initial gut content.

La combinaison du contenu du tube digestif et du taux d'évacuation est une technique importante dans la détermination des taux d'alimentation in situ chez de nombreux organismes. Cependant, les équations couramment utilisées dans les modèles d'évacuation du tube digestif rendent la comparaison entre les modèles difficile. Nous avons modifié la notation du modèle linéaire d'évacuation du tube digestif de façon à produire un algorithme compatible avec le modèle exponentiel usuel. À l'aide d'exemples tirés de la littérature, nous démontrons qu'une rétention prolongée de la nourriture dans un vrai pattern linéaire d'évacuation du tube digestif peut être confondue avec un pattern exponentiel. Dans plusieurs de ces exemples, l'utilisation d'un modèle exponentiel d'évacuation du tube digestif surestime la consommation de la nourriture par un facteur d'environ 2. Dans les cas où tout le tube digestif est examiné, et non l'estomac seul, le suivi temporel du contenu intestinal se décrit de façon optimale comme le fonctionnement d'un réacteur de type blocage-écoulement dans lequel la règle que « l'entrée = la sortie » s'applique. En revanche, pour que le modèle exponentiel soit valide, il faut présumer de façon rigoureuse de l'existence d'une « évacuation proportionnelle » qui exige des mécanismes de rétroaction plus complexes que le modèle précédent. Le nouvel algorithme du modèle linéaire est aussi compatible avec l'observation empirique que le taux d'évacuation du tube digestif est proportionnel au contenu initial du tube.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2001

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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