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Analyse des populations de vers de terre du sol

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Analysis of Earthworm Populations in Soil

1.14: Soil Nutrient Analysis: Nitrogen, Phosphorus, and Potassium

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07:03 min

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April 30, 2023

Overview

Source : Laboratoires de Margaret Workman et Kimberly Frye – Depaul University

À l’aide de moutarde, les populations de vers de terre Lumbricus terrestris peuvent être dégustées directement à partir des profondeurs du sol sans perturbation du paysage ou de toxicité. Vers de terre peuvent alors compter pour les données et analyses statistiques à l’aide d’un graphique à barres et le test t de student.

Surveillance des populations de vers de terre est une technique essentielle pour les spécialistes de l’environnement, comme plusieurs espèces de vers de terre (plus particulièrement ceux du sous-ordre des Lumbricina) ont été invasive répand dans toute l’Amérique du Nord et du Sud. Vers de terre exotiques se trouvent sur presque tous les pays, masse et dans presque chaque écosystème de la planète, et où et quand ces espèces devenues invasives a fait l’objet de la recherche environnementale internationale. ¹

Invasion écologique diminue généralement la biodiversité d’un écosystème directement décimer, mettant en danger ou autrement contribuant à la disparition des espèces indigènes. En tant qu’ingénieurs de l’écosystème, espèce invasive de ver de terre modifie le cycle des éléments nutritifs grâce à des taux de décomposition des matières organiques sur les horizons supérieurs du sol, où plantes racines mine de nutriments. Les espèces envahissantes Lumbricus ont tous deux disparu espèce native de ver de terre et ont été montrés pour augmenter la concentration d’azote disponible et le taux d’azote dans les sols envahis. ² dans une boucle de rétroaction positive, accélérée des niveaux d’azote à son tour rendent le système plus favorable à des espèces végétales envahissantes qui sont adaptées à des niveaux élevés d’azote par rapport aux espèces de plantes indigènes et vont supplanter indigènes dans un phénomène appelé « meltdown invasion. » Une relation de fusion invasion a été proposée pour les espèces envahissantes de ver de terre Lumbricus terrestris (ver de terre européenne) et une espèce de plante envahissante Rhamnus cathartica (nerprun). ³

Principles

Une solution est préparée en extrayant la capsaïcine de moutarde épicée et ensuite coulée directement sur le sol dans un quadrat d’échantillonnage sur le terrain à l’échantillon de chaque site de la collection. Sites de collecte sont déterminés afin de comparer les trois échantillons aléatoires d’une région qui a été envahi par nerprun commun aux trois échantillons aléatoires d’une zone non envahie. Une fois versé directement sur le sol, la solution de moutarde peut pénétrer vers le bas par la matrice du sol à l’emplacement de vers de terre. La capsaïcine dans la moutarde provoque une irritation des muqueuses. Corps de ver de terre exposés à la solution de moutarde réagissent à l’irritation de la capsaïcine en s’éloignant de la solution de moutarde et de venir à la surface du sol pour s’exposer à l’oxygène, ce qui réduit l’irritation. Après surfaçage, vers de terre peuvent être collectées et densité de la population analysée pour les relations avec le nerprun cathartique. La population des moyens de chaque site de la collection sont comparée à un graphique à barres pour déterminer si les zones avec d’autres espèces envahissantes ont plus vers de terre, ainsi soutenir la présence du krach de l’invasion. Un test de Student T-sert à déterminer si les deux sites sont assez significativement différentes à soutenir l’hypothèse d’effondrement peut proposé entre européen ver de terre et de nerprun.

Procedure

1. préparation de la Solution de concentré de moutarde

Allumer la balance, placez un bateau de peser sur le dessus et zéro le solde.
Peser avec 38,1 g de terre moutarde orientale en bateau de peser et transférer dans un récipient en plastique avec bouchon.
Mesurer 100 mL d’eau du robinet dans une éprouvette graduée et l’ajouter au conteneur en plastique avec de la moutarde.
Fixer le couvercle sur le récipient et agiter vigoureusement jusqu’à ce que la moutarde tout est mélangé au dessus du fond du récipient en plastique et dissous dans l’eau du robinet.
Laissez la solution reposer pendant 24 h pour l’extraction maximale de la capsaïcine de moutarde.
Remplir deux porteurs d’eau 8 L à mi-chemin avec l’eau du robinet (environ 4 L d’eau dans chaque entreprise).
Concentré de moutarde secouer plusieurs fois au mélange puis transfert moutarde concentrer solution au porteur d’eau.
Transférer une petite quantité de la solution de la porteuse d’eau dans le réservoir de concentré et agiter vigoureusement. Reversez dans le porteur d’eau de transférer la totalité du concentré dans la solution diluée.
Sceller le couvercle de porteur d’eau, s’assurer que le bouchon valve est en position « OFF » et inverser le porteur d’eau trois fois pour mélanger uniformément.

2. extraction vers de terre

Trois tasses d’échantillon pour chaque site de collection de l’étiquette.
Passez au site d’échantillonnage avec un quadrat, étiqueté d’échantillonnage tasses avec couvercles et porteur d’eau avec une solution diluée de moutarde.
Sur le site d’échantillonnage, nettoient la brosse, les feuilles ou autant que possible d’exposer clairement le motif de paillis.
Quadrat de place au hasard sur le sol dans un endroit dégagé.
Inverser un porteur d’eau trois fois pour mélanger.
Tourner le robinet de cap de transporteur sur la position « ON » et verser environ un tiers (1,3 L) de la solution diluée de moutarde dans le carré, se concentrant sur le centre de la zone de quadrat. Si le sol devient saturé et piscines de la solution, arrêter de verser et attendre que la solution mise en commun s’infiltre dans sol avant de continuer à verser.
Observer la zone quadrat étroitement pour l’apparition du ver de terre pendant cinq minutes, y compris la zone directement sous les côtés du carré.
Forceps permet de collecter tous les vers de terre qui s’affichent dans la zone quadrangulaire en attendant vers complètement sortir de terre avant de les transférer à la première coupe de l’échantillon. Après cinq minutes couvercle la coupe de l’échantillon et procéder au prochain site d’échantillonnage.
Répétez les étapes de collection pour tous les sites d’échantillonnage, avec trois répétitions par site de collecte (total 6 répétitions)

3. en comparant la densité de Population de ver de terre entre les Sites de collecte

Compter le nombre de vers de terre prélevés pour chaque échantillon et calculer la moyenne et l’écart-type pour chaque site de la collection.
Pour comparer les densités de ver de terre entre les sites de collecte, créer un graphique à barres à partir des moyens et des écarts-types permet de créer des barres d’erreur sur le graphique.

Le suivi des populations de vers de terre est vital pour les spécialistes de l’environnement, comme les lombrics exotiques envahissantes peuvent être trouvés dans presque chaque écosystème de la planète. Invasion écologique diminue généralement la biodiversité d’un écosystème directement décimer, mettant en danger ou qui contribuent à la disparition ou l’extinction locale, des espèces indigènes.

Les espèces Lumbricus terrestris de ver de terre européenne, également appelé le nightcrawler, est très répandu en Amérique du Nord, mais ne sont pas originaire. En conséquence, il a grandement disparue natif de ver de terre. Lumbricus terrestris modifie le cycle des nutriments lors de la décomposition de la matière organique dans les couches supérieures du sol, où plantes racines mine de nutriments, modifiant ainsi la structure de couche de sol. En outre, la couche de débris organiques, contenant une grande partie de la matière en décomposition qui fournit les éléments nutritifs, est complètement perdue.

Ces vers envahissantes augmentent également la concentration d’azote dans les sols envahis. Tournez, les couches de sol changeant et des niveaux élevés d’azote rendent le sol plus favorable à des espèces végétales envahissantes, telles que le nerprun commun, qui sont plus adaptées à des niveaux élevés d’azote par rapport aux espèces de plantes indigènes. Ce phénomène est appelé « meltdown peut. »

La crise peut résultant de l’invasion du ver de terre européenne et des plantes exotiques comme le nerprun commun est des préoccupations car il diminue considérablement la diversité de la vie végétale forestière en Amérique du Nord.

Cette vidéo fera la démonstration de la surveillance vers de terre européennes dans divers domaines du parc afin d’évaluer leur vulnérabilité à l’invasion de l’argousier.

Afin de déterminer les populations de vers de terre dans les zones envahies, les vers sont directement extraits du sol à l’aide d’une solution de capsaïcine.

Dans cette expérience, la capsaïcine est extraite de moutarde épicée et coulée directement sur le sol dans une zone délimitée par un carré pré taille, ou quadrat. Ensuite, elle pénètre à travers la matrice du sol à où résident les vers de terre.

La solution capsaïcine provoque une irritation des muqueuses dans le ver de terre. Vers de terre réagissent à l’irritation en se déplaçant à la surface du sol pour échapper à la solution de capsaïcine. Après surfaçage, vers de terre sont prélevés et analysés de la densité de la population.

L’expérience suivante fera la démonstration de l’extraction vers de terre dans le sol et leur analyse de la population.

Tout d’abord, préparer la capsaïcine solution au moins 24 h à l’avance en pesant 38 g de moutarde orientale au sol et en transférant à un récipient en plastique avec un bouchon. Ajouter 100 mL d’eau du robinet à la moutarde contenant du récipient en plastique. Fixer un plafond sur le conteneur et agiter vigoureusement jusqu’à ce que la totalité de la moutarde est dissous dans l’eau.

Laisser la solution pendant 24 h pour l’extraction de la capsaïcine maximale de la moutarde. Lors de l’extraction de la capsaïcine est terminée, diluer la solution moutarde avec 4 L d’eau dans un porteur d’eau 8-L. Agiter la solution moutarde plusieurs fois pour mélanger et transférer dans le porteur d’eau. Rincer tout moutarde résiduelle à l’aide de la solution diluée.

Joint de couvercle du porteur d’eau et s’assurer que la valve est en position « OFF ». Inverser le porteur d’eau trois fois pour mélanger uniformément. Préparer un récipient d’une solution de capsaïcine pour chaque site d’essais.

Continuer vers le site d’échantillonnage avec un quadrat et le porteur d’eau contenant une solution diluée de moutarde. Également apporter trois tasses de prélèvement d’échantillons par site. Ils doivent porter la mention appropriée pour trois répétitions par site d’échantillonnage.

Placer le carré au hasard sur le terrain dans un endroit dégagé. Nettoyer le pinceau, les feuilles et autant que possible d’exposer clairement le sol de paillis. Mélanger la solution diluée à nouveau et puis passer la valve cap sur la position ON.

Verser environ un tiers de la solution diluée de moutarde dans le carré, concentre la majorité du liquide au centre de la zone de quadrat. Si le sol devient saturé et formules de piscines, cesser de verser et attendez que la solution regroupée s’infiltre dans le sol avant de poursuivre.

Observer la zone de quadrat étroitement pendant 5 minutes, à la recherche de l’apparition du ver de terre. Soyez sûr de regarder directement sous une partie latérale de la quadrat.

Attendez que tous les vers de terre à émerger du sol dans la zone de quadrat et ensuite de les recueillir avec une pince. Après 5 minutes, fermez la coupe de l’échantillon et passez au prochain site d’échantillonnage.

Répétez les étapes de collection pour tous les sites d’échantillonnage. Retour à chaque site et effectuer 3 répétitions par site. Compter le nombre de vers de terre prélevés pour chaque échantillon et ensuite de calculer la moyenne et l’écart-type pour chaque site de la collection.

Créer un graphique à barres pour comparer les densités de population moyenne de ver de terre entre les lieux de collecte. L’écart-type permet de créer des barres d’erreur. Site l’un est un parc géré et n’est donc plus favorable aux populations de vers de terre en raison de perturbations telles que les engrais et l’aération. Site deux est non managée et est donc moins accueillant pour les populations de vers de terre.

Vers de terre exotiques et le nerprun commun ont été impliqués dans le cadre d’une « crise peut » qui se produisent, surtout dans les Etats-Unis du Midwest. Suivi des populations de vers de terre peut contribuer à élucider les relations entre les deux espèces d’invasional et de permettre aux chercheurs d’élaborer des méthodes pour prévenir la propagation.

Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à l’extraction et l’analyse des populations de vers de terre. Vous devez maintenant comprendre les principes d’extraction du ver de terre par le sol et la comparaison entre les sites d’échantillonnage. Merci de regarder !

Results

Site 1 l’échantillonnage était un parc géré, qui voit des perturbations importantes telles que l’aération et des engrais. Site d’échantillonnage 2 était une zone non managée, qui ne voit aucune interférence humaine. Comme illustré à la Figure 1, site 1 a une densité plus élevée des populations de ver de terre, probables à cause de l’hospitalité accrue en raison de perturbations anthropiques. Cependant, le site 1 a aussi supérieure variabilité de l’échantillonnage, indiquant que la population de vers de terre n’est peut-être pas aussi uniformément dense comme l’indique la moyenne.

Figure 1. Graphique à barres affiche la population résultant de chaque site de la collection.

Applications and Summary

Les espèces envahissantes constituent une grave menace pour la biodiversité. Vers de terre exotiques (par exemple : Lumbricus terrestris) et le nerprun cathartique (Rhamnus cathartica) ont été mis en cause dans le cadre d’une « crise peut » se produisant dans le Midwest des États-Unis boisé communautés. Une crise peut est le processus où une invasion d’une espèce facilite l’invasion des autres. Ainsi, le taux de perte de santé écologique peut grandement accélérer comme une espèce invasive fait le chemin pour les autres. Les populations de Rhamnus indésirables représentent actuellement plus de 90 % du couvert végétal dans l’Illinois, le rôle des populations Lumbricus dans la gestion du paysage est devenue essentiels à la compréhension et la prédiction de Rhamnus invasion sur les terres aménagées. Perturbation du paysage tend à faciliter l’invasion Lumbricus et échantillonnage pour les populations Lumbricus peut être un indicateur de vulnérabilité des terres émergées d’invasion probable. Comparer les échantillons de populations Lumbricus peut aider à l’aménagement de savoir où les méthodes plus intensives sont nécessaires pour maintenir la diversité végétale prévue et prévenir les invasions des Rhamnus.

References

Belote, R.T., Jones, R.H. Tree leaf litter composition and nonnative earthworms influence plant invasion in experimental forest floor mesocosms. Biological Invasions. 11, 1045-1052 (2009).
Costello, D.M., Lamberti, G.A. Non-native earthworms in riparian soils increase nitrogen flux into adjacent aquatic ecosystems. Oecologia. 158, 499-510 (2008).
Nuzzo, V.A., Maerz, J.C., Blossey, B. Earthworm invasion as the driving force behind plant invasion and community change in northeastern north American forests. Conserve Biol.23, 4. 966-974 (2009).

Transcript

The monitoring of earthworm populations is vital to environmental scientists, as invasive exotic earthworms can be found in nearly every ecosystem on the planet. Ecological invasion typically lowers biodiversity of an ecosystem by directly outcompeting, endangering, or contributing to the extirpation, or local extinction, of native species.

The Lumbricus terrestris species of European earthworm, also called the nightcrawler, is extremely common in North America, but is not native. As a result, it has greatly extirpated native earthworm species. Lumbricus terrestris alters the cycling of nutrients through decomposition of organic matter in the upper layers of soil, where plant roots mine for nutrients, thereby changing the soil layer structure. In addition, the organic debris layer, containing much of the decomposing material that provides nutrients, is completely lost.

These invasive worms also increase the available nitrogen concentration in invaded soils. In turn, the changing soil layers and high levels of nitrogen make the soil more hospitable to invasive plant species, such as the European Buckthorn, which are more adapted to high levels of nitrogen as compared to native plant species. This phenomenon is known as “invasional meltdown.”

The invasional meltdown resulting from invasion of the European earthworm and exotic plants like the European buckthorn is of key concern because it is dramatically decreasing the diversity of forest plant life in North America.

This video will demonstrate the monitoring of European earthworms in various park areas in order to assess their vulnerability for buckthorn invasion.

To determine earthworm populations in invaded areas, worms are directly extracted from soil using a capsaicin solution.

In this experiment, capsaicin is extracted from spicy mustard and poured directly onto the soil in an area defined by a pre-sized square, or quadrat. It then penetrates through the soil matrix to where the earthworms reside.

The capsaicin solution causes irritation to mucous membranes in the earthworm. Earthworms react to the irritation by moving to the soil surface to escape the capsaicin solution. After surfacing, earthworms are collected and the population density analyzed.

The following experiment will demonstrate the extraction of earthworms from soil, and their population analysis.

First, prepare the capsaicin solution at least 24 h in advance by weighing 38 g of ground oriental hot mustard, and transferring it to a plastic container with a cap. Add 100 mL of tap water to the plastic container containing mustard. Secure a cap on the container, and shake vigorously until all of the mustard is dissolved in the water.

Let the solution sit for 24 h for maximum capsaicin extraction from the mustard. When the capsaicin extraction is complete, dilute the mustard solution with 4 L of water in an 8-L water carrier. Shake the mustard solution several times to mix, and transfer it into the water carrier. Rinse any residual mustard using the diluted solution.

Seal the water carrier cap, and ensure that the valve is in the “OFF” position. Invert the water carrier three times to mix evenly. Prepare one container of capsaicin solution for each testing site.

Proceed to the sampling site with a quadrat and the water carrier containing diluted mustard solution. Also bring three sampling cups per site. They should be labeled appropriately for three replicates per sampling site.

Place the quadrat randomly on the ground in a cleared spot. Clear away the brush, leaves, and mulch as much as possible to clearly expose the soil. Mix the dilute solution again, and then switch the cap valve to the ON position.

Pour approximately a third of the diluted mustard solution within the quadrat, concentrating the majority of the liquid at the center of the quadrat area. If the soil becomes saturated and forms pools, stop pouring, and wait until pooled solution infiltrates the soil before continuing.

Observe the quadrat area closely for 5 minutes, looking for earthworm appearance. Be sure to look directly under the sides of the quadrat.

Wait for all earthworms to emerge from the soil within the quadrat area, and then collect them with forceps. After 5 minutes, close the sample cup and proceed to the next sampling site.

Repeat the collection steps for all sampling sites. Return to each site and perform 3 replicates per site. Count the number of earthworms collected for each sample, and then calculate the mean and standard deviation for each collection site.

Create a bar graph to compare the average earthworm population densities between collection sites. Use the standard deviation to create the error bars. Site one is a managed park, and is therefore more hospitable to earthworm populations due to disturbances such as aeration and fertilizers. Site two is unmanaged, and is therefore less hospitable to earthworm populations.

Exotic earthworms and European buckthorn have been implicated as part of an “invasional meltdown” occurring, especially in the mid-western United States. Tracking earthworm populations can help to elucidate relationships between the two invasional species and enable researchers to develop methods to prevent further spreading.

You’ve just watched JoVE’s introduction to the extraction and analysis of earthworm populations. You should now understand the principles of earthworm extraction from soil, and the comparison between sampling sites. Thanks for watching!

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