Artykuł metodologiczny

Eksperymentalny protokół manipulowania heterogenicznością gleby wywołaną przez rośliny

DOI:

10.3791/51580

⸱

13 marca 2014

 ,  , 
1Department of Biology, Case Western Reserve University

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zrozumienie roli heterogeniczności środowiska we współistnieniu gatunków zazwyczaj skupiało się na typach heterogeniczności, które są zewnętrzne w stosunku do składu gatunkowego społeczności. Przedstawiamy nowatorskie szczegółowe metody tworzenia zabiegów na rzecz niejednorodności gleby przy użyciu gleb poddanych warunkowaniu zwrotnemu roślina-gleba lub heterogeniczności nieodłącznie związanej ze składem zbiorowiska.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Teoria współistnienia często traktowała heterogeniczność środowiska jako niezależną od składu społeczności; jednak biotyczne sprzężenia zwrotne, takie jak sprzężenia zwrotne roślina-gleba (PSF), mają duży wpływ na wydajność roślin i tworzą niejednorodność środowiskową, która zależy od składu społeczności. Zrozumienie znaczenia poliestrowych włókien odcinkowych dla tworzenia zbiorowisk roślinnych wymaga zrozumienia roli heterogeniczności w poliestrowych włóknach odcinkowych, a także średnich skutków poliestrowych włókien odcinkowych. W tym miejscu opisujemy protokół manipulowania niejednorodnością gleby wywołaną przez rośliny. Przedstawiono dwa przykładowe eksperymenty: (1) eksperyment terenowy z siatką gleb z 6 plamami do pomiaru reakcji populacji roślin oraz (2) eksperyment szklarniowy z glebami z 2 plamami do pomiaru reakcji poszczególnych roślin. Gleby można pobierać ze strefy oddziaływania korzeni (gleby z ryzosfery i bezpośrednio przylegające do ryzosfery) roślin na polu z gatunków roślin współgatunkowych i heterospecyficznych. Kolekcje powtórzone są stosowane w celu uniknięcia pseudoreplikacji próbek gleby. Gleby te są następnie umieszczane w oddzielnych plamach w celu niejednorodnych zabiegów lub mieszane w celu uzyskania jednorodnego traktowania. Należy dołożyć starań, aby zapewnić, że zabiegi heterogeniczne i homogenizowane doświadczają takiego samego stopnia naruszenia gleby. Rośliny można następnie umieścić w tych zabiegach doglebowych, aby określić wpływ niejednorodności gleby wywołanej przez rośliny na wydajność roślin. Wykazaliśmy, że heterogeniczność indukowana przez rośliny skutkuje innymi wynikami niż przewidywane przez tradycyjne modele współistnienia, być może ze względu na dynamiczną naturę tych sprzężeń zwrotnych. Teoria, która uwzględnia heterogeniczność środowiskową, na którą wpływa społeczność gromadząca, oraz dodatkowe prace empiryczne są potrzebne do określenia, kiedy heterogeniczność wewnętrzna dla społeczności gromadzącej się spowoduje różne wyniki montażu w porównaniu z heterogenicznością zewnętrzną w stosunku do składu społeczności.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Jednym z głównych celów ekologii społeczności jest wyjaśnienie i przewidzenie procesów rządzących zgromadzeniami społeczności. Jednak zbiorowiska roślinne są często bardziej zróżnicowane, niż przewiduje teoria współistnienia1, a ekolodzy zajmujący się odbudową muszą zrozumieć mechanizmy współistnienia, aby skutecznie odtworzyć zróżnicowane społeczności rodzime2. Heterogeniczność środowiskowa jest teoretycznie ważnym mechanizmem, który może pomóc wyjaśnić wysoki poziom różnorodności społeczności, ale eksperymentalne manipulacje heterogenicznością są rzadkie3 i koncentrują się na heterogeniczności abiotycznej (np. przegląd w Lun....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Zbieraj gleby polowe, aby uzyskać niejednorodne i jednorodne zabiegi glebowe

  1. Zidentyfikuj dwa współwystępujące gatunki roślin w podobnych siedliskach i typach gleby do badań (np. rysunek 1a). Określić ilość gleby potrzebną na podstawie wielkości płata gleby do wykorzystania w doświadczeniu (np. od jednej trzeciej do połowy pierwotnej strefy korzeniowej gatunku ogniskowego lub objętość objęta bryłą korzeniową) oraz liczbę płatów potrzebnych do doświadczenia (patrz Protokół 2 i 3 poniżej).
    1. W przypadku Rumex spp. (Rysunek 1a) należy użyć płatów gleby o wymiarach 10 cm x 10 cm x 18 cm ....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gatunki reagowały na indukowaną przez rośliny niejednorodność gleby na różne sposoby, zarówno na poziomie populacji, jak i poszczególnych osób (Rysunki 3 i 4), co miało wpływ na gromadzenie się społeczności. Aby ustalić, czy populacje roślin reagują na niejednorodność gleby wywołaną przez rośliny, przeprowadzono doświadczenie polowe, podobnie jak w Protokole 2, z wykorzystaniem trzech połączonych par gatunków. Populacje roślin były spisywane co tydzień przez trzy miesiące i obliczono cał.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Heterogeniczność gleby wywołana przez rośliny jest wysoce prawdopodobna w zbiorowiskach naturalnych, ponieważ rośliny mają duży i często specyficzny dla gatunku wpływ na środowisko glebowe i późniejsze rośliny, które doświadczają tej gleby (np. Petermann i wsp.Jednak nasze zrozumienie roli tego typu heterogeniczności w zbiorowiskach roślinnych jest minimalne10,14. W tym artykule przedstawiono metodę manipulowania niejednorodnością gleby wywołaną przez rośliny, wykorzystując gleby o.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dziękujemy Squire Valleevue i Valley Ridge Farms z Case Western Reserve University, w tym A. Locci, C. Bondowi i A. Alldridge'owi, za pomoc w założeniu wspólnego ogrodu. J. Hooks, L. Huffman, L. Gonzales, S. C. Leahy, B. Ochocki, A. Ubiles, C. Yu, X. Zhao i N. M. Zimmerman udzielili pomocy w terenie. A.J.B. i J.H.B. były finansowane przez fundusze startowe od CWRU do J.H.B. G.A.D. było wspierane przez grant Summer Programs in Undergraduate Research z CWRU finansowane przez Howard Hughes Medical Institute. Praca ta była również wspierana przez fundusze National Science Foundation dla J.H.B. (DEB 1250170).

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Łopata(y)DowolnaNAPomocne jest posiadanie co najmniej dwóch łopat, po jednej dla każdego gatunku pochodzenia glebowego.
Kielnia(e)WszelkieNAKonieczne jest posiadanie co najmniej dwóch kielni o identycznym rozmiarze, po jednej dla każdego gatunku pochodzenia glebowego.
RękawiczkiMożna używać dowolnychrękawic ogrodniczychNA
Rozcieńczony wybielaczDowolnaNAUżywamy domowego wybielacza o stężeniu ~1:10 (zawierającego 5-10% NaClO) do wody do sterylizacji całego sprzętu między zbieraniem gleby.
Plastikowa siatka (y)DowolnaNANIESTANDARDOWA. Do stworzenia siatki wykorzystywanej w eksperymencie terenowym wykorzystaliśmy folię z tworzywa sztucznego pochodzącą z budowy ścian szklarni. Można jednak użyć dowolnego sztywnego plastiku, którym można manipulować. Pomocne jest posiadanie trzech siatek do wytwarzania wzajemnych zabiegów heterogenicznych i jednorodnego leczenia bez konieczności sterylizacji między każdą jednostką eksperymentalną.
Plastikowe przegrodyDowolnaNAZAMÓWIENIE. Użyliśmy sztywnych arkuszy plastiku, przyciętych tak, aby pasowały do minimalnej szerokości doniczki, tak aby mogły zsunąć się na dno doniczki do eksperymentu szklarniowego. Pomocne jest posiadanie co najmniej dwóch dzielników, jednego dla heterogenicznych i jednego dla jednorodnych zabiegów, jeśli badacze chcą losowo ustawić kolejność, w jakiej jednostki eksperymentalne w bloku są wypełniane bez konieczności sterylizacji dzielnika między każdą jednostką eksperymentalną.
Wiadra lub taczkiDowolnaNADowolny pojemnik do transportu ziemi.
NasionaDowolnaNAZbieramy nasiona na polu ręcznie. W razie potrzeby nasiona można również zamówić u dostawców ogrodniczych.
Wykałaczki plastikoweSoodhalter Plastics, Inc.805KPSadzimy pojedyncze nasiona przyklejone na wykałaczkę w eksperymencie polowym, aby ułatwić monitorowanie kiełkowania i przeżywalności osobników.
Klej rozpuszczalny w wodzieElmer'sElmer's Glue-allKażdy klej rozpuszczalny w wodzie może być użyty do przyklejenia nasion do plastikowych wykałaczek.
DoniczkiKażdyrozmiar doniczki NA będzie zależał od użytych roślin eksperymentalnych i pożądanej liczby plam gleby (np. 2 lub 6).
PiasekKażdygruboziarnisty piasek NA można mieszać z glebami polowymi, aby poprawić drenaż w doniczkach.
Taśma laboratoryjna Każdataśma NA może być używana do oznaczania sprzętu używanego do obchodzenia się z glebą gatunkami pochodzenia.
Flagi przypinaneDowolneflagi NA mogą być używane do identyfikacji osób w terenie przed zebraniem gleby.
Tkanina krajobrazowaKażdatkanina krajobrazowa NA może być używana w terenie, aby zminimalizować wzrost roślin poza poletkami doświadczalnymi.
.:

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Agrawal, A. A., et al. Filling key gaps in population and community ecology. Front. Ecol. Environ. 5, 145-152 (2007).
  2. Suding, K. N. Toward an era of restoration in ecology: successes, failures, and opportunities ahead. Ann. Rev. Ecol....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Plant induced Soil HeterogeneityPlant soil FeedbacksSoil Patch ExperimentRhizosphere Soil CollectionHeterogeneous Soil TreatmentHomogenized Soil TreatmentPlant Population ResponseIndividual Plant ResponseCoexistence TheoryCommunity Assembly

Powiązane artykuły