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Simultaneous identification and correction of systematic error in bioenergetics models: demonstration with a white crappie (Pomoxis annularis) model

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Abstract:

Recent evidence indicates that important systematic error exists in many fish bioenergetics models (BEMs). An approach for identifying and correcting this error is demonstrated with a white crappie (Pomoxis annularis) BEM. Model-predicted trajectories of growth and cumulative consumption for 39 individual white crappie obtained from six 60-day laboratory experiments diverged from observed values by up to 42.5% and 227%, respectively, indicating systematic error in the BEM. To evaluate correlates of the systematic error, model prediction errors were regressed against three major input/output variables of BEMs that were covered by the laboratory experiments: fish body weight (80–341 g), temperature (23–30 °C), and consumption level (0.5%–6.2% daily). Consumption level explained >80% of the prediction error for growth and consumption. Two multiple regression equations containing body weight, temperature, and consumption variables were developed to estimate growth prediction error (R2 = 0.96) and consumption prediction error (R2 = 0.86), and incorporated into the white crappie BEM to correct its predictions. Cross-validation indicated that growth and consumption prediction error was reduced 2- to 4-fold by correction. Given recent evidence of widespread systematic error and increasing application rates of BEMs, the efficient error-identification and -correction approach described appears broadly applicable and timely.

Des études récentes indiquent qu'il existe une erreur systématique importante dans plusieurs modèles bioénergétiques (BEM)de poissons. Nous faisons la démonstration d'une méthode pour identifier et corriger cette erreur à l'aide d'un BEM de la marigabe blanche (Pomoxis annularis). Les trajectoires de croissance et de consommation cumulative de 39 individus obtenues dans six expériences de 60 jours diffèrent des valeurs observées par autant que 42,5 % et 227 %, respectivement; il y a donc une erreur systématique dans le BEM. Afin d'évaluer les facteurs qui sont en corrélation avec l'erreur systématique, nous avons fait des régressions entre les erreurs de prédiction du modèle et trois variables d'entrée ou de sortie des BEM obtenues dans les expériences de laboratoire, soit la masse corporelle des poissons (80–341 g), la température (23–30 °C) et le niveau de consommation (0,5–6,2 % par jour). Le niveau de consommation explique >80 % de l'erreur de prédiction de la croissance et de la consommation. Nous avons mis au point deux équations de régression multiple qui incluent comme variables la masse corporelle, la température et la consommation, afin d'estimer l'erreur de prédiction de la croissance (R2 = 0,96) et de la consommation (R2 = 0,86); nous les avons incorporées au BEM de la marigane blanche pour corriger les prédictions. Une validation croisée indique que la correction réduit par un facteur de 2–4 les erreurs dans les prédictions de croissance et de consommation. Étant donné la démonstration récente d'une erreur systématique générale dans les BEM et compte tenu de l'utilisation de plus en plus fréquente des BEM, la méthode efficace d'identification et de correction des erreurs que nous décrivons arrive à point et semble devoir s'appliquer sur une grande échelle.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2004-11-01

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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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