1.15: Analiza populacji dżdżownic w glebie

1. Przygotowanie roztworu koncentratu musztardy

1. Włącz wagę, umieść łódź do ważenia na górze i wyzeruj wagę.
2. Odważ 38,1 g mielonej musztardy orientalnej do łódki wagowej i przenieś do plastikowego pojemnika z nakrętką.
3. Odmierz 100 ml wody z kranu w cylindrze z miarką i dodaj do plastikowego pojemnika z musztardą.
4. Zamocuj nakrętkę na pojemniku i energicznie potrząsaj, aż cała musztarda zostanie wymieszana z dna plastikowego pojemnika i rozpuszczona w wodzie z kranu.
5. Pozostaw roztwór na 24 godziny, aby uzyskać maksymalną ekstrakcję kapsaicyny z musztardy.
6. Napełnij dwa pojemniki na wodę o pojemności 8 l do połowy wodą z kranu (około 4 l wody do każdego pojemnika).
7. Wstrząśnij koncentratem musztardy kilka razy, aby wymieszać, a następnie przenieś roztwór koncentratu musztardy do nośnika wodnego.
8. Przenieść niewielką ilość roztworu z nośnika wody z powrotem do pojemnika na koncentrat i energicznie wstrząsnąć. Wlać z powrotem do nośnika wodnego, aby przenieść cały koncentrat do rozcieńczonego roztworu.
9. Uszczelnij korek zbiornika wody, upewnij się, że zawór nasadowy jest w pozycji "OFF" i trzykrotnie odwróć nośnik wody, aby równomiernie wymieszać.

2. Ekstrakcja dżdżownic

1. Oznacz trzy kubki na próbki dla każdego miejsca pobrania.
2. Udać się do miejsca pobierania próbek z jednym kwadratem, oznakowanymi kubkami do pobierania próbek z pokrywkami i nośnikiem wodnym z rozcieńczonym roztworem musztardy.
3. W miejscu pobierania próbek usuń zarośla, liście lub ściółkę w jak największym stopniu, aby wyraźnie odsłonić ziemię.
4. Umieść kwadrat losowo na ziemi w oczyszczonym miejscu.
5. Odwróć jeden nośnik wody jeszcze trzy razy, aby wymieszać.
6. Przekręć zawór nasadki nośnika wody do pozycji "ON" i wlej około jednej trzeciej (1,3 l) rozcieńczonego roztworu musztardy do kwadratu, koncentrując się na środku obszaru kwadratu. Jeśli gleba zostanie nasycona, a roztwór gromadzi się, przestań nalewać i poczekaj, aż kałużowy roztwór wniknie do gleby, zanim będziesz kontynuował nalewanie.
7. Uważnie obserwuj obszar kwadratu pod kątem pojawienia się dżdżownic przez pięć minut, w tym obszar bezpośrednio pod bokami kwadratu.
8. Użyj kleszczy, aby zebrać wszystkie dżdżownice, które pojawiają się w obszarze kwadratu, czekając, aż robaki całkowicie wyłonią się z ziemi przed przeniesieniem do pierwszego kubka na próbkę. Po pięciu minutach przykryj kubek na próbkę i przejdź do następnego miejsca pobierania próbek.
9. Powtórz kroki pobierania dla wszystkich miejsc pobierania próbek, z trzema powtórzeniami na miejsce pobierania (łącznie 6 powtórzeń)

3. Porównanie gęstości populacji dżdżownic między miejscami skupu

1. Policz liczbę dżdżownic zebranych dla każdej próbki i oblicz średnią oraz odchylenie standardowe dla każdego miejsca pobrania.
2. Aby porównać zagęszczenie dżdżownic między miejscami zbiórki, utwórz wykres słupkowy ze średnich i użyj odchyleń standardowych, aby utworzyć słupki błędów na wykresie.

Monitorowanie populacji dżdżownic ma kluczowe znaczenie dla naukowców zajmujących się ochroną środowiska, ponieważ inwazyjne egzotyczne dżdżownice można znaleźć w prawie każdym ekosystemie na naszej planecie. Inwazja ekologiczna zazwyczaj obniża różnorodność biologiczną ekosystemu poprzez bezpośrednią konkurencję, zagrożenie lub przyczynienie się do wytępienia lub lokalnego wyginięcia gatunków rodzimych.

Gatunek Lumbricus terrestris dżdżownicy europejskiej, zwanej także nightcrawlerem, jest niezwykle powszechny w Ameryce Północnej, ale nie jest rodzimy. W rezultacie znacznie wytępił rodzime gatunki dżdżownic. Lumbricus terrestris zmienia obieg składników odżywczych poprzez rozkład materii organicznej w górnych warstwach gleby, gdzie korzenie roślin wydobywają składniki odżywcze, zmieniając w ten sposób strukturę warstwy gleby. Ponadto warstwa szczątków organicznych, zawierająca większość rozkładającego się materiału, który dostarcza składników odżywczych, jest całkowicie tracona.

Te inwazyjne robaki zwiększają również dostępne stężenie azotu w zaatakowanych glebach. Z kolei zmieniające się warstwy gleby i wysoki poziom azotu sprawiają, że gleba jest bardziej przyjazna dla inwazyjnych gatunków roślin, takich jak kruszyna pospolita, które są lepiej przystosowane do wysokiego poziomu azotu w porównaniu z rodzimymi gatunkami roślin. Zjawisko to znane jest jako "krach inwazyjny".

Topnienie roślin w wyniku inwazji dżdżownic europejskich i egzotycznych roślin, takich jak kruszyna pospolita, ma kluczowe znaczenie, ponieważ dramatycznie zmniejsza różnorodność roślin leśnych w Ameryce Północnej.

Film ten zademonstruje monitorowanie dżdżownic europejskich w różnych obszarach parków w celu oceny ich podatności na inwazję kruszyny.

Aby określić populacje dżdżownic na zaatakowanych obszarach, robaki są bezpośrednio ekstrahowane z gleby za pomocą roztworu kapsaicyny.

W tym eksperymencie kapsaicyna jest ekstrahowana z ostrej musztardy i wylewana bezpośrednio na glebę w obszarze określonym przez wstępnie zwymiarowany kwadrat lub kwadrat. Następnie przenika przez matrycę glebową do miejsca, w którym przebywają dżdżownice.

Roztwór kapsaicyny powoduje podrażnienie błon śluzowych dżdżownicy. Dżdżownice reagują na podrażnienie, przemieszczając się na powierzchnię gleby, aby uciec z roztworu kapsaicyny. Po wynurzeniu na powierzchnię zbiera się dżdżownice i analizuje gęstość zaludnienia.

Poniższy eksperyment pokaże ekstrakcję dżdżownic z gleby i analizę ich populacji.

Najpierw przygotuj roztwór kapsaicyny co najmniej 24 godziny wcześniej, ważąc 38 g mielonej ostrej musztardy orientalnej i przenosząc ją do plastikowego pojemnika z nakrętką. Dodaj 100 ml wody z kranu do plastikowego pojemnika zawierającego musztardę. Załóż nakrętkę na pojemnik i energicznie potrząsaj, aż cała musztarda rozpuści się w wodzie.

Pozostaw roztwór na 24 godziny, aby uzyskać maksymalną ekstrakcję kapsaicyny z musztardy. Po zakończeniu ekstrakcji kapsaicyny rozcieńczyć roztwór musztardy 4 l wody w 8-litrowym nośniku wodnym. Wstrząśnij kilkakrotnie roztworem musztardy, aby wymieszać i przenieś go do nośnika wody. Opłucz resztki musztardy rozcieńczonym roztworem.

Uszczelnij korek zbiornika wody i upewnij się, że zawór jest w pozycji "OFF". Odwróć nośnik wody trzy razy, aby równomiernie wymieszać. Przygotować jeden pojemnik z roztworem kapsaicyny dla każdego miejsca testowego.

Udać się do miejsca pobierania próbek z kwaratem i nośnikiem wodnym zawierającym rozcieńczony roztwór musztardy. Przynieś również trzy kubki na próbki na miejsce. Powinny one być odpowiednio oznakowane dla trzech powtórzeń na miejsce pobierania próbek.

Umieść kwadrat losowo na ziemi w oczyszczonym miejscu. Usuń zarośla, liście i ściółkę tak bardzo, jak to możliwe, aby wyraźnie odsłonić glebę. Ponownie wymieszaj rozcieńczony roztwór, a następnie ustaw zawór nasadowy w pozycji ON.

Wlej około jednej trzeciej rozcieńczonego roztworu musztardy do kwadratu, koncentrując większość płynu w środku obszaru kwadratu. Jeśli gleba zostanie nasycona i utworzy kałuże, przerwij nalewanie i poczekaj, aż kałużowy roztwór przeniknie do gleby, zanim przejdziesz dalej.

Obserwuj uważnie obszar kwadratu przez 5 minut, szukając pojawienia się dżdżownic. Pamiętaj, aby zajrzeć bezpośrednio pod boki kwadratu.

Poczekaj, aż wszystkie dżdżownice wyłonią się z gleby w obszarze kwadratu, a następnie zbierz je kleszczami. Po 5 minutach zamknij kubek na próbkę i przejdź do następnego miejsca pobierania próbek.

Powtórz kroki pobierania dla wszystkich miejsc pobierania próbek. Wróć do każdej lokacji i wykonaj 3 replikacje na lokację. Policz liczbę dżdżownic zebranych dla każdej próbki, a następnie oblicz średnią i odchylenie standardowe dla każdego miejsca pobrania.

Utwórz wykres słupkowy, aby porównać średnią gęstość populacji dżdżownic między miejscami zbiórki. Użyj odchylenia standardowego, aby utworzyć słupki błędów. Teren pierwszy jest parkiem zarządzanym i dlatego jest bardziej gościnny dla populacji dżdżownic ze względu na zakłócenia, takie jak napowietrzanie i nawozy. Stanowisko drugie jest niezagospodarowane i dlatego jest mniej gościnne dla populacji dżdżownic.

Egzotyczne dżdżownice i kruszyna pospolita zostały zamieszane w "krach inwazyjny", do którego doszło, zwłaszcza w środkowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych. Śledzenie populacji dżdżownic może pomóc w wyjaśnieniu relacji między tymi dwoma gatunkami inwazyjnymi i umożliwić naukowcom opracowanie metod zapobiegania dalszemu rozprzestrzenianiu się.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do ekstrakcji i analizy populacji dżdżownic. Powinieneś teraz zrozumieć zasady ekstrakcji dżdżownic z gleby i porównania między miejscami pobierania próbek. Dzięki za oglądanie!