Linking Prädationsrisiko, Herbivore Physiologische Stress und mikrobielle Zersetzung des Pflanzenstreu

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, zu bestimmen, wie die Zersetzungsrate von organischer Substanz durch die chemische Zusammensetzung des Körpers von Tierkadavern nach Stress durch Prädation beeinflusst wird. Dies wird erreicht, indem zunächst experimentelle Aufzuchtbedingungen geschaffen werden, die die Beute unter Feldbedingungen einem Risikostress der Prädation aussetzen und stressfreie Kontrollbedingungen ermöglichen. Der zweite Schritt besteht darin, die Heuschrecken aus den experimentellen Behandlungen zu sammeln und nach Überprüfung ihres Stoffwechselzustands durch Atemwege für die Analyse des chemischen Gehalts an Körperisotopen im Labor und für die Vorbereitung von Zersetzungsprozessen im Feld zu opfern.

Anschließend werden die Heuschreckenkadaver in umzäunte Parzellen gelegt und 40 Tage lang zersetzt. Gleichzeitig werden Pflanzen innerhalb von Mesokosmen mit Kohlendioxid 13 markiert. Das Grasmaterial wird dann etwa 10 Tage vor Abschluss der 40-tägigen Heuschreckenkadaverzersetzung zur Lufttrocknung aus diesen Mesokosmen geerntet.

Das getrocknete Gras wird dann zum Zeitpunkt von 40 Tagen in das Gehege gelegt. Der letzte Schritt besteht darin, die Zersetzungsrate der Grasstreu über einen Zeitraum von 75 Tagen in situ zu überwachen, indem sowohl die Bodenatmung als auch die Atmung von Kohlendioxid mit Hilfe einer Durchflusskammertechnik mit einem Piro-Hohlraum-Ring-Down-Spektroskop verfolgt werden. Letztendlich quantifizieren diese Methoden, wie chemische Veränderungen im Körper von Pflanzenfressern, die durch Prädation gestresst sind, die Zersetzungsrate durch Mikroben im Bodenbecken regulieren können.

Dies zeigt, dass auch Tiere mit geringer Abundanz dennoch wichtige Multiplikatoreffekte haben können. In Ökosystemen ist die Methode, über die wir heute sprechen, jedoch auch in diesem alten Feld-Ökosystem anwendbar. Es ist im weiteren Sinne auf andere Graslandsysteme wie afrikanische Savannen oder die Präriewiesen des Yellowstone-Nationalparks anwendbar, wo oft viele pflanzenfressende Kadaver in den Boden gelangen und die Zersetzung dieser Kadaver einen wichtigen Einfluss haben kann.

Der Nährstoffkreislauf des Ökosystems, den man an diesen Orten sieht, 0,5 Meter kreisförmige, geschlossene Mesokosmen werden verwendet, um die Einwanderung oder Einwanderung von Tierarten zu verhindern. Jeder mes Cosm-Käfig besteht aus 2,4 Meter langen 1,5 Meter hohen Aluminiumzaun mit Viertelzoll-Maschenweite, der mit einem 2,5 Meter langen 1,75 Meter hohen Aluminiumgitter bedeckt ist. Setze den Käfig auf dem Feld in den Boden ein, indem du einen 10 Zentimeter tiefen und vier Zentimeter breiten Graben um den Boden des Käfigs grabst.

Versenken Sie dann den Käfig bis zu einer Tiefe von 10 Zentimetern in den Graben und stampfen Sie den Käfig um die Sonne herum. Heften Sie ein Stück Fenstergitter an die Oberseite des Meso-Kosmos-Käfigs. Die Mesokosmen sollten in einem replizierten, gepaarten Versuchsdesign angeordnet werden, wobei der Standort der Feldparzelle so gewählt werden sollte, dass er der Identität der Pflanzenart und der relativen Pflanzenbedeckung entspricht.

Verwende ein Kehrnetz, um die zweiten Sterngrashüpfer-Nymphen zu sammeln und sie in den Mesokosmen mit Felddichten zu lagern. Verwenden Sie dann ein Kehrnetz, um Individuen einer dominanten Sitz- und Gewichtsjagd zu fangen, nicht von netzwebenden Spinnenräuberarten. Nachdem Sie die Spinnengrube mit schnell trocknendem Zement verschlossen haben, lagern Sie die Spinnen in Felddichten bis zu einem Meso-Kosmos jedes Paares.

Dies wird die Stressbehandlung Mesokosmen ohne Spinnen wird die stressfreie Behandlung nach der Heuschrecke sein. Nymphen wurden bis zum vierten und fünften Stadium des Stadiums entwickelt. Sammeln Sie alle Individuen aus den Käfigen und ordnen Sie die Individuen aus jedem Käfig nach dem Zufallsprinzip einer von drei nachfolgenden Assay-Gruppen zu.

Gruppe eins Validierung von physiologischem Stress. Zustandsgruppe zwei, Validierung der Verschiebung der Elementarstöchiometrie des Körpers und Gruppe drei mikrobielle Zersetzung zur Messung der mikrobiellen Zersetzung. Platzieren Sie replizierte Paare von PVC-Manschetten auf dem Feldgelände.

Entfernen Sie die gesamte Vegetation in jedem Kragen, indem Sie sie an der Bodenoberfläche abschneiden. Richten Sie außerdem einen Satz PVC-Manschetten auf dem gesamten Feldgelände ein, die als Kontrolle der natürlichen Kohlenstoff-13-Abundanz fungieren und zu denen weder Heuschrecken noch Grasstreu hinzugefügt werden. Fügen Sie dann zu einer Farbe in jedem Paar einen intakten gefriergetrockneten Kadaver einer Heuschrecke hinzu, die wie zuvor beschrieben mit Raubtierrisiko in Feldkäfigen aufgezogen wurde, und notieren Sie die Biomasse, die dem anderen Halsband hinzugefügt wurde.

Fügen Sie in jedes Paar zwei intakte gefriergetrocknete Schlachtkörper hinzu, die ohne Raubtiergefahr aufgezogen wurden. Auch hier wird die zugeführte Biomasse erfasst. Decken Sie die PVC-Manschetten mit dem Sieb ab, um zu verhindern, dass Heuschrecken von den Parzellen entfernt werden, und lassen Sie die Heuschreckenkadaver 40 Tage lang zersetzen.

In dieser Zeit beschriften Sie Grasstreu mit Carbon 13, indem Sie zunächst einen quadratischen, 60 Zentimeter mal 60 Zentimeter großen Holzrahmen mit einer mit Silikonfett beschichteten Gummidichtung fünf Zentimeter in den Boden versenken. Schieben Sie dann eine durchsichtige Plexiglaskammer mit einem Einlass- und Auslassventil auf den Holzrahmen, so dass der Gummi die Messstationen für den Kammeraufrichter abdichtet, die für alle Parzellen mit PVC-Farben zentral sind. Ventale Befestigung des Hohlraumring-Down-Spektroskopie-Instruments eine Woche nach der Kohlenstoff-13-Markierung, wie im Textprotokoll beschrieben, verwenden Sie ein Thermo-Delta-Plus-Isotopenverhältnis-Massenspektrometer oder ähnliches, um den Delta-Kohlenstoff-13 der Grasstreu mit natürlichen Abundanzwerten zu vergleichen, die etwa 10 Tage vor dem Ende der 40-tägigen Zersetzung des Grasaper-Schlachtkörpers aus einer Zufallsprobe identischer Grasarten entnommen wurden. Luftgetrocknet nach 40 Tagen.

10 Gramm luftgetrockneter Kohlenstoff, 13 markierte Grasstreu in jeder Farbe, die zuvor mit Heuschreckenkadavern ergänzt worden war. Überwachen Sie die Mineralisierungsrate der Grasstreu in situ über einen Zeitraum von 75 Tagen, indem Sie zunächst jede Farbe abdecken und sowohl die Gesamtbodenatmung als auch die Atmung von Kohlendioxid aus Kohlendioxid mit einer Durchflusskammertechnik verfolgen. Gasproben jeder Farbe werden in Echtzeit alle acht Minuten mit einem Piro-Hohlraum-Ring-down überwacht, die Spektroskop-Hohlraum-Ring-Down-Spektroskopie ermöglicht die gleichzeitige Verfolgung von Gesamt- und Delta-Kohlenstoff-13 der Bodenatmung

Schätzen Sie den Beitrag von mit Kohlenstoff 13 markierter Grasstreu zur Gesamtbodenatmung unter Verwendung von Isotopenmischungsgleichungen. Gemäß den Anweisungen im Textprotokoll zeigt dieses Diagramm die Standard-Stoffwechselrate von Pflanzenfressern im Verhältnis zur Körpermasse von Pflanzenfressern. Die Daten sind nach experimenteller Behandlung in zwei Klassen unterteilt: Heuschrecken aus Mesokosmen, die Raubtiere enthalten, um Stress zu induzieren und Mesokosmen ohne Raubtiere zu kontrollieren und daher kein induzierter Stress aufgrund von Unterschieden in der Körpermasse zwischen einzelnen Heuschrecken und die Tatsache, dass die Stoffwechselrate mit der Körpermasse variiert, sollte die Stoffwechselraten im Verhältnis zur Körpermasse der Heuschrecken darstellen.

Parallele Trends für die verschiedenen Behandlungen deuten darauf hin, dass die Stoffwechselrate als konstantes Vielfaches der Standard-Stoffwechselrate IE ansteigt. Es gibt keine Wechselwirkung zwischen Körpermasse und Stoffwechselrate für alle gestressten Individuen, Grashüpferkörper, Kohlenstoff- und Stickstoff-Elementgehalt unter Risiko- und risikofreien Bedingungen sind in dieser Tabelle dargestellt. Es ist bemerkenswert, dass es einen sehr geringen Unterschied von 4 % im Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff im Körper zwischen den Behandlungen gibt. Nichtsdestotrotz können diese kleinen Unterschiede zu großen Unterschieden in der Zersetzung von Grasstreu durch den mikrobiellen Pool des Bodens führen.

Diese Kurven zeigen die kumulative CO2-Freisetzung durch den mikrobiellen Pool bei der Zerlegung experimenteller Grasstreueinträge in PVC-Farben, einem Mittelwert plus minus einem Standardfehler. Die Veredelung zeigt, dass die Böden auf Stress vorbereitet sind. Heuschreckenkadaver, d.h. die Räubersituation führt zu einer um 19 % geringeren Zersetzungsrate von Pflanzenstreu als bei Kontrollböden, die mit stressfreien Heuschreckenkadavern gefüllt sind.

Die Methode kann uns helfen, Schlüsselfragen in den Bereichen Ökosystem, Ökologie und Biogeochemie zu beantworten, indem sie es uns ermöglicht, den Kohlenstoff, der in Pflanzenblättern enthalten ist, in verschiedene Bodenbecken zu verfolgen, und uns auch ermöglicht, das Schicksal von Nährstoffen aus diesen Tümpeln zurück in die oberirdischen Pflanzenteile zu verfolgen.