Name: Ligando o risco de predação, Stress herbívoro fisiológica e decomposição da maca Usina (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-03-12T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 20 s
Description: Aprenda como o risco de predação altera a composição química de herbívoros e influencia a decomposição de carcaças em ecossistemas de pastagem. Este método avalia os efeitos no ciclo de nutrientes do solo.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Esta pesquisa foi apoiada por fundos do Yale Clima e Instituto de Energia e os EUA National Science Foundation.

1. Grasshoppers de criação sob estresse e de estresse Grátis <ol><li> Utilizar 0,5 m 2 circular, mesocosmos fechados para evitar a emigração ou imigração de espécies animais (Figura 1). Construir mesocosmos usando 2,4 m de comprimento de 1,5 m de altura ¼ &quot;malha cerca de alumínio como um andaime. Cubra a esgrima com 2,5 m de comprimento 1,75 m de altura seleção da janela de alumínio dobrado sobre a parte superior e inferior da cerca e grampeadas ao longo dobra. Junte-se à esgrima acaba de formar um círculo fechado e grampeado a janela de sobreposição triagem em conjunto para criar um selo. Definir os mesocosmos no solo em campo, cavando a 10 cm de profundidade por 4 cm de largura trincheira ao redor da base do mesocosom, afundar o mesocosmos em da vala e, em seguida, apertar o sod da trincheira ao redor da parte submersa do mesocosmo. uma peça do grampo circular de triagem janela para a parte superior do mesocosmo. </li><li> Mesocosmos matriz em uma replicados desig emparelhado experimentalN no campo. Plot locais devem ser selecionados para coincidir com a identidade de espécies de plantas e cobertura relativa planta. Pia gaiolas 10 centímetros no chão no local trama. </li><li> Usando uma rede de varredura, coleta iniciais (2 ª) ninfas de gafanhoto e armazená-las para os mesocosmos em densidades naturais de campo. </li><li> Usando uma rede de varredura, a captura de indivíduos de uma caça sentar-e-espera dominante (não web tecelagem) espécies de aranhas predadoras. Cola fechou a quelíceras aranha (peças bucais utilizados para subjugar presas) com cimento de secagem rápida, para efeitos de risco dissociados da seleção própria sobrevivência favorecendo gafanhotos individuais com melhores habilidades para escapar da predação de aranha. Estocar as aranhas em densidades de campo a um mesocosmos de cada par. Este será o tratamento do stress. Mesocosmos sem aranhas será o tratamento livre de estresse. </li><li> Permitir ninfas gafanhoto para desenvolver a final estágios (4 º e 5 º) estádio. Colete todos os indivíduos das gaiolas e RAndomly atribuir indivíduos de cada gaiola para um dos três grupos de ensaio seguintes: (1) validação do estado de estresse fisiológico, (2) validação da mudança de estequiometria corpo elemental, (3) a decomposição microbiana. </li></ol> 2. Estado de tensão validar Grasshopper <ol><li> Meça gafanhoto taxa metabólica padrão (SMR), como a taxa de emissão de dióxido de carbono ( <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1highres.jpg"/> ) Num fluxo através do sistema incurrent respirometria com uma taxa de fluxo de ar de 200 ml / min. Remover o vapor de água pela passagem do ar que flui através de um agente de secagem. </li><li> Depois da privação de alimentos de 16 horas (a água deve estar disponível), pesar gafanhotos individuais (± 0,1 mg), e colocá-los em 50 ml transparente (9,2 cm L x 2,0 cm D) câmaras respirômetro e permitir-lhes recuperar de manipulação para, pelo menos, 10 min antes do começo das medições. </li><li> Sob constante ambiente média ma<html> tura (temperatura ± 1% variação de erro padrão) no interior da câmara respirômetro, analisar o ar respirado usando uma infra-vermelho analisador de CO 2 (por exemplo, resolução ppm Qubit S151-1). Medir a média mínima no estado estacionário <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1highres.jpg"/> durante 10 min. </li><li> O analisador fornece CO fracionário 2 concentração (partes por milhão), ainda SMR deve ser relatado como uma taxa, por isso deve-se transformado as gravações como <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1highres.jpg"/> FR = i ( <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq2.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq2highres.jpg"/> - <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq3.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq3highres.jpg"/> ) / {1 - <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq2.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq2highres.jpg"/> [1 - (1/RQ)]}, em queiles/ftp_upload/50061/50061eq3.jpg &quot;fo: src =&quot; / files/ftp_upload/50061/50061eq3highres.jpg &quot;/&gt; = concentração incurrent fracionário de CO 2; <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq2.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq2highres.jpg"/> = Concentração excurrent fracionário de CO 2; FR = taxa de fluxo (ml min -1); RQ = quociente respiratório, assumido igual a 0,85 em animais herbívoros. </li></ol> 3. Mudança em validar Estequiometria Corpo Elemental <ol><li> Avaliar de carbono: azoto (C: N) conteúdo de uma amostra de gafanhotos recolhidos dos mesocosmos campo. </li><li> Reduzir a variação em C: N, devido ao consumo de alimentos, eliminando recente conteúdo intestinal gafanhoto sob um microscópio de dissecação. </li><li> Liofilizar o estômago vazio e do corpo durante 48 horas e, em seguida, triturar a carcaça individual e intestino de um pó homogéneo. </li><li> Medida C: conteúdo de N do pó, utilizando um auto-analisador CNH. </li></ol> 4.A decomposição microbiana <ol><li> Lugar replicado pares de colares de PVC (15,4 cm-diâm., Inserido ~ 4 cm no solo), na localização do campo (Figura 3C). Remova toda a vegetação dentro deles via corte, a superfície do solo. Estes colares são usados ​​para medidas de decomposição. Além disso, estabelecer um conjunto de colares de PVC em todo o local de campo para atuar como 13 C natural abundância controles (ver abaixo), a que nem os gafanhotos nem grama maca-são adicionados. </li><li> Para uma coleira em cada par adicionar duas intactas, liofilizadas carcaças de gafanhotos (gravar a biomassa adicionado) criados com o risco de predadores, como descrito acima, usando-campo gaiolas. Para o colar outro em cada par adicionar 2 intactas liofilizadas carcaças criados sem risco predador. </li><li> Cubra os colares de PVC com uma tela para impedir a remoção gafanhoto por catadores de parcelas e deixe as carcaças gafanhoto decompor por 40 dias. </li><li> Enquanto carcaças estão se decompondo rótulo, grama-litter com 13 C. <ol><li> Construir uma câmara de plexiglass claros (60 cm x 60 cm x 1,5 m), com uma entrada e uma válvula de saída (Figura 3B). </li><li> Afundar uma quadrícula com 60 cm x 60 centímetros moldura de madeira com um selo de borracha revestida com silício graxa 5 cm no solo (Figura 3B). </li><li> Deslizar a câmara na parte superior do caixilho de madeira, de modo que a câmara fica vedado pela borracha (Figura 3B). </li><li> Ligam as entradas de câmara de cilindros de gás comprimido que contenha 99% 13 átomo de CO 2. Plantas no interior da câmara vai ser marcado com 13 C, em que as concentrações de CO 2 são mantidos a níveis ambientais (porque as concentrações de elevação altera particionamento de carbono da planta). Níveis de ambiente são mantidos por apenas pulsando CO 2 marcado por curtos períodos de tempo. Além disso, as temperaturas na câmara são controladas e as câmaras são removidas se atingir temperaturas de 5 ° C umabove ambiente. </li><li> Uma semana depois de rotulagem, compare C 13 δ da erva-lixo com valores de abundância naturais coletados de uma amostra aleatória de espécies de gramíneas idênticos usando um Thermo DeltaPlus razão isotópica espectrômetro de massa (Thermo, San Jose, CA, EUA). </li></ol></li><li> Depois de 40 dias, adicione 10 g de ar seco marcada com 13 C grama-lixo para cada colar que haviam sido alterado com carcaças de gafanhoto. </li><li> Monitorar a taxa de mineralização da erva-lixo in situ através de 75 dias por cada colar nivelamento e acompanhamento, tanto a respiração do solo e da respiração de 13 de CO 2. Isto é realizado utilizando um fluxo através de técnica de câmara onde amostras de gás a partir de cada anel são monitorizados em tempo real, durante 8 minutos de cada cavidade utilizando espectroscopia de anel-down (CRDS; Picarro Inc., Santa Clara, CA, EUA; Modelo: G1101 -i). CRDS permite que se rastrear simultaneamente tanto total como δ 13 Cde respiração do solo. </li><li> Estimar a contribuição de 13 C-rotulado grama-lixo para a respiração total do solo por meio de equações de isótopos de mistura. A quantidade de erva-lixo derivado de CO 2 é calculado da seguinte forma: (. Δ 13 C respiração - δ 13 C nat.abn) C grama-lixo derivado = C total × / (δ 13 C grama-lixo - δ 13 C nat . abn), onde C total é a quantidade total de C respirado durante uma dada medição, δ 13 C respiração é a C 13 de δ respirados-C para os colares alteradas com ninhada grama rotulados, δ 13 C nat.abn. é a média δ 13 C de C respiratórios em três colares de abundância natural (ou seja, aqueles que não foram alterados com a maca), e δ 13 C grama-lixo é o C 13 δ da ninhada grama adicionado ao collars. </li><li> Monitorar a temperatura ea umidade do solo em todo o experimento utilizando de mão sondas para corrigir diferenças de respiração do solo, devido a diferenças de temperatura e umidade. </li><li> Embora destinado a utilização no campo, a cavidade do instrumento de espectroscopia de anel para baixo (Picarro Inc., Santa Clara, CA, EUA; Modelo: G1101-i) As leituras são sensíveis ao movimento. Portanto, deve-se construir uma estação de medição de base central para todos os lotes contendo colares de PVC, e conectar o instrumento para os colares com comprimentos de tubos de PVC. </li></ol>

<ol><li>Wardle, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ecological+linkages+between+aboveground+and+belowground+biota%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Ecological linkages between aboveground and belowground biota.</a> Science. 304, 1629-1633 (2004).</li>
<li>Hattenschwiler, S., Tiunov, A. V., Scheu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodiversity+and+litter+decomposition+in+terrestrial+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Ecol.+Syst%22%5BJournal%5D)">Biodiversity and litter decomposition in terrestrial ecosystems.</a> Annu. Rev. Ecol. Syst. 36, 191-218 (2005).</li>
<li>Cebrian, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+first-order+consumers+in+ecosystem+carbon+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Role of first-order consumers in ecosystem carbon flow.</a> Ecol. Lett. 7, 232-240 (2004).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Aboveground-Belowground+Linkages%22">Aboveground-Belowground Linkages</a>. Bardgett, R. D., Wardle, D. A. , Oxford University Press. Oxford. (2010).</li>
<li>Schmitz, O. J., Hawlena, D., Trussell, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predator+control+of+ecosystem+nutrient+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Predator control of ecosystem nutrient dynamics.</a> Ecol. Lett. 13, 1199-1209 (2010).</li>
<li>Hawlena, D., Strickland, M. S., Bradford, M. A., Schmitz, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fear+of+predation+slows+plant+litter+decomposition%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Fear of predation slows plant litter decomposition.</a> Science. 336, 1434-1438 (2012).</li>
<li>Hawlena, D., Schmitz, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+stress+as+a+fundamental+mechanism+linking+predation+to+ecosystem+functioning%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+Nat%22%5BJournal%5D)">Physiological stress as a fundamental mechanism linking predation to ecosystem functioning.</a> Am. Nat. 176, 537-556 (2010).</li>
<li>Stoks, R. D. eB. lock, M,, McPeek, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alternative+growth+and+energy+storage+responses+to+mortality+threats+in+damselflies%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Alternative growth and energy storage responses to mortality threats in damselflies.</a> Ecol. Lett. 8, 1307-1316 (2005).</li>
<li>Hawlena, D., Schmitz, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Herbivore+physiological+response+to+predation+risk+and+implications+for+ecosystem+nutrient+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Herbivore physiological response to predation risk and implications for ecosystem nutrient dynamics.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 15503-15507 (2010).</li>
<li>Schimel, J. P., Weintraub, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+implications+of+exoenzyme+activity+on+microbial+carbon+and+nitrogen+limitation+in+soil%3A+a+theoretical+model%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Biol.+Biochem%22%5BJournal%5D)">The implications of exoenzyme activity on microbial carbon and nitrogen limitation in soil: a theoretical model.</a> Soil Biol. Biochem. 35, 1-15 (2003).</li>
<li>Allison, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+levels+of+nitrogen+addition+stimulate+decomposition+by+boreal+forest+fungi%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Biol.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Low levels of nitrogen addition stimulate decomposition by boreal forest fungi.</a> Soil Biol. Biochem. 41, 293-302 (2009).</li>
<li>Bump, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ungulate+carcasses+perforate+ecological+filters+and+create+biogeochemical+hotspots+in+forest+herbaceous+layers+allowing+trees+a+competitive+advantage%5BTitle%5D)+AND+%22Ecosystems%22%5BJournal%5D)">Ungulate carcasses perforate ecological filters and create biogeochemical hotspots in forest herbaceous layers allowing trees a competitive advantage.</a> Ecosystems. 12, 996-1007 (2009).</li>
<li>Yang, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Periodical+cicadas+and+resource+pulses+in+North+American+forests%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Periodical cicadas and resource pulses in North American forests.</a> Science. 306, 1565(2004).</li>
<li>Belovsky, G. E., Slade, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insect+herbivory+accelerates+nutrient+cycling+and+increases+plant+production%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Nat.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Insect herbivory accelerates nutrient cycling and increases plant production.</a> Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 97, 14412(2000).</li>
<li>Frost, C. J., Hunter, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recycling+of+nitrogen+in+herbivore+feces%3A+plant+recovery%2C+herbivore+assimilation%2C+soil+retention%2C+and+leaching+losses%5BTitle%5D)+AND+%22Oecologia%22%5BJournal%5D)">Recycling of nitrogen in herbivore feces: plant recovery, herbivore assimilation, soil retention, and leaching losses.</a> Oecologia. 151, 42(2007).</li>
</ol>

Não temos nada a revelar.

A seqüência de métodos apresentados aqui devem permitir a medição sistemática do estresse maneira de espécies que compõem teias acima do solo de alimentos podem comunidades microbianas em solos principais caminhos que levam à alteração da subsequente decomposição do lixo planta. Os métodos são ideais para estudar os ecossistemas compostas por consumidores de artrópodes e plantas herbáceas porque teias alimentares inteiros pode ser espacialmente circunscrito e contido dentro mesocosmos. Variabilidade espacial podem existir devido a gradientes de umidade do solo residual, a temperatura do solo, teor de nutrientes de plantas, etc O desenho do estudo permite mescosms matriz e colares de PVC para bloquear espaciais ao longo de gradientes ambientais e, assim, conta a variação ambiental, ao analisar os efeitos. Embora destinado a utilização no campo, a cavidade do instrumento de espectroscopia de anel para baixo (Picarro Inc., Santa Clara, CA, EUA; Modelo: G1101-i) se as leituras sãonsitive ao movimento. Portanto, deve-se construir uma estação de medição de base central para todos os lotes contendo colares de PVC, e conectar o instrumento para os colares com comprimentos de tubos de PVC. Decomposição do solo tem sido tradicionalmente medido colocando quantidades conhecidas de ninhada em sacos de malha de fibra de vidro, depositando os sacos para a superfície do solo no campo e, periodicamente, re-medir os sacos de areia para quantificar taxa desaparecimento (decomposição). A limitação deste método é que a pessoa é capaz de rastrear o destino da matéria em decomposição, ou para determinar a contribuição de CO 2 a mineralização da alteração do solo (areia adicionado) de fundo mineralização CO 2. O método de rastreamento usando rotulado CO 2 apresentou aqui ajuda a aliviar esta restrição logístico. Ecologia ecossistema e biogeoquímica têm operado sob o paradigma de trabalho que por causa planta uneaten-Maca compreende a maioria dos detritos, processos ecossistêmicos subterrâneos são apenas marginalmente influenciado por entradas de biomassa de níveis tróficos superiores na cadeia alimentar acima do solo, tais como herbívoros próprios 6. No entanto, há evidências crescentes de que espécies de níveis tróficos superiores dos ecossistemas pode ter uma profunda influência sobre processos subterrâneos 1,4,5. O método aqui apresentado representa para melhorar a quantificação da contribuição de níveis tróficos superiores, quer directamente através da biomassa da deposição de carcaça (por exemplo, 12, 13) ou excreção e egestion (por exemplo 14, 15) ou indiretamente através da alteração da composição da comunidade vegetal (por exemplo, 9 ) no ciclismo ecossistema de nutrientes. Essa quantificação pode ajudar a revelar os mecanismos pelos quais os animais controlam dinâmica do ecossistema, como parte de um esforço concertado para melhorar e rever o paradigma atual de trabalho de controle biótico sobre o funcionamento do ecossistema.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente ou do equipamento </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários (opcional) </td></tr><tr><td> Anel cavidade para baixo espectroscópio </td><td> Picarro Inc., Santa Clara, CA, EUA </td><td> # Modelo G1101-i </td><td></td></tr><tr><td> CO2 respirômetro </td><td> Qubit Systems, Kingston, Ontário, Canadá </td><td> Modelo S151 # </td><td></td></tr><tr><td> 13C </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 372382 </td><td></td></tr><tr><td> Espectrofotômetro </td><td> Thermo, San Jose CA, EUA </td><td> Modelo: Delta V Plus Spectrophotometer de massa de razão isotópica </td><td></td></tr></tbody></table>

ligando o risco de predação, stress herbívoro fisiológica e decomposição da maca usina

Linking Predation Risk, Herbivore Physiological Stress and Microbial Decomposition of Plant Litter

A quantidade e qualidade dos detritos entrem no solo determina a taxa de decomposição por comunidades microbianas, assim como as taxas de reciclagem de azoto (N) e 1,2 a fixação do carbono (C). Ninhada planta compreende a maioria dos detritos 3, e assim presume-se que a decomposição é apenas marginalmente influenciado por entradas de biomassa a partir de animais tais como os herbívoros e carnívoros 4,5. No entanto, os carnívoros podem influenciar decomposição microbiana de lixo planta através de uma cadeia de interações em que o risco de predação altera a fisiologia da sua presa herbívoro que, por sua vez funcionamento microbiana do solo altera quando as carcaças de herbívoros são decompostos 6. A resposta ao estresse fisiológico por herbívoros ao risco de predação pode alterar o C: N composição elementar da biomassa herbívoro 7,8,9 porque o estresse de risco de predação aumenta exigências herbívoros basais de energia que em nutrientes limitada herbívoro forças sistemass para mudar o seu consumo de N-ricos recursos para apoiar o crescimento e reprodução de recursos C-ricos em carboidratos para apoiar o metabolismo aumentado seis. Herbívoros têm capacidade limitada para armazenar o excesso de nutrientes, tão estressado herbívoros excretam N, pois aumentam o consumo de carboidratos-C 7. Em última análise, presa salientada por risco de predação aumentar o seu corpo razão C: N 7,10, tornando-os recursos de qualidade inferior para o compartimento microbiano provavelmente devido à baixa disponibilidade de N lábil para a produção de enzima microbiana 6. Assim, a decomposição de carcaças de herbívoros estressados ​​tem um efeito primário sobre o funcionamento de comunidades microbianas que diminui a capacidade subseqüente ao de micróbios para se decompor lixo planta 6,10,11. Nós apresentamos a metodologia para avaliar as ligações entre o risco de predação e decomposição por microrganismos do solo. Nós descrevem como: induzir estresse em herbívoros de risco de predação; meacerteza que essas respostas ao estresse, e medir as conseqüências sobre a decomposição microbiana. Usamos idéias a partir de um modelo de ecossistema pastagem compreendendo a caça aranha predador (Pisuarina mira), um herbívoro dominante gafanhoto (Melanoplus femurrubrum), e uma variedade de grama e plantas forb 9.

Uma parcela exemplo de gafanhoto padrão taxas metabólicas em condições de estresse e estresse livres são apresentados na Figura 2. Devido às diferenças de massa corporal entre gafanhotos individuais, eo fato de que a taxa metabólica varia de acordo com a massa corporal, as parcelas devem apresentar taxas metabólicas em relação ao gafanhoto de massa corporal. Tendências paralelas para os diferentes tratamentos indicam que a taxa metabólica aumenta como um múltiplo constante da taxa metabólica padrão (ou seja, não há um corpo de massa x interação taxa metabólica) para todos os indivíduos estressados. Gafanhoto corpo C eo N elementares em risco e condições livres são apresentadas na Tabela 1. É de notar que existe uma diferença muito pequena (4%) no corpo de C: N rácios entre os tratamentos. No entanto, essas pequenas diferenças podem se traduzir em grandes diferenças na decomposição grama à beira da piscina microbiana do solo (Figura 3). </p&gt; Adicionando ninhada grama para colares de PVC previamente alterada com gafanhotos estressados ​​ou livre de estresse leva a diferentes graus de decomposição, como refletido nas curvas cumular descrevendo liberação de CO 2 do solo devido à respiração microbiana (Figura 3). Experimentos devem ser monitorizados até acumular curvas começam a saturar. <table border="1"><tbody><tr><td></td><td> Estresse </td><td> Stress Free </td></tr><tr><td> De carbono (%) </td><td> 48,44 ± 0,32 </td><td> 44,73 ± 0,46 </td></tr><tr><td> Nitrogênio (%) </td><td> 12,11 ± 0,08 </td><td> 11,62 ± 0,12 </td></tr><tr><td> Carbono: Nitrogênio </td><td> 4,00 ± 0,03 </td><td> 3,85 ± 0,04 </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Comparação da composição química das gafanhoto carro herbivorecasses de condições em que eles enfrentam o risco de predação (stress) e em que o risco de predação estava ausente (sem stress). Os valores são média ± 1 erro padrão. <img src="/files/ftp_upload/50061/50061fig1.jpg" alt="Figura 1"/> Figura 1. Ilustração do desenho do campo mesocosmos usado na experiência e o esquema geral de avaliação experimental do efeito de risco em decomposição. <img src="/files/ftp_upload/50061/50061fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Figura 2. Uma parcela de herbívoro taxa metabólica padrão em relação à massa corporal herbívoro. Os dados são divididos em duas classes de acordo com o tratamento experimental: gafanhotos de mesocosmos contendo predadores (predação) para induzir estresse e mesocosmos sem predadores (controle) e, portanto, sem estresse induzido. Os dados são do D. HalwenaSchmitz e JO 2010, não publicado. <img src="/files/ftp_upload/50061/50061fig3.jpg" alt="Figura 3" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061fig3highres.jpg"/> Figura 3. Curvas descrevendo cumulativo CO 2 release à beira da piscina enquanto decomposição microbiana entradas grama experimentais de decomposição em colares de PVC. Valores representados são a média ± um erro padrão. O gráfico demonstra que os solos preparados com carcaças estressados ​​gafanhoto (predador) resultam em 19% menor (ANOVA F 1,6 = 9,06, P &lt;0,05) as taxas de decomposição de plantas de solos imunizadas com carcaças sem stress gafanhoto (controle). A inserção mostra o aparelho de colarinho PVC no campo. Figura reproduzida de Hawlena et al. 6 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50061/50061fig3large.jpg" target="_blank">Cick aqui para ver figura maior</a> .

Nós apresentamos métodos para avaliar como o risco de predação podem alterar a qualidade química da presa herbívoro induzindo mudanças na dieta para atender às demandas de estresse elevado, e como a decomposição de carcaças desses herbívoros estressados ​​retarda a decomposição da leitegada subsequente planta por micróbios do solo.

Ligando o risco de predação, Stress herbívoro fisiológica e decomposição da maca Usina

The quantity and quality of detritus entering the soil  determines the rate of decomposition by microbial communities as well as  recycle rates of ...

O objetivo geral deste procedimento é determinar como a taxa de decomposição da matéria orgânica é influenciada pela composição química corporal das carcaças de animais após o estresse da predação. Isso é feito primeiro criando condições experimentais de criação que sujeitam as presas ao estresse de risco de predação em condições de campo e condições de controle sem estresse de risco. O segundo passo é coletar os gafanhotos dos tratamentos experimentais e, após a verificação de seu estado metabólico usando o sacrifício respiratório, eles para análise do conteúdo químico isotópico corporal em laboratório e para processos de decomposição de priming em campo.Em seguida, as carcaças de gafanhotos são colocadas em parcelas fechadas e deixadas para se decompor por 40 dias. Ao mesmo tempo, as plantas dentro do mesocosmos são marcadas com dióxido de carbono carbono 13. O material de grama é então colhido desses mesocosmos cerca de 10 dias antes da conclusão da decomposição da carcaça do gafanhoto de 40 dias para secagem ao ar.A grama seca é então colocada no recinto no ponto de tempo de 40 dias. A etapa final é monitorar a taxa de decomposição da serapilheira de grama in situ ao longo de 75 dias, rastreando a respiração do solo e a respiração do dióxido de carbono carbono 13 usando uma técnica de fluxo através da câmara envolvendo um espectroscópio pirocavity ring down. Em última análise, esses métodos quantificam como as mudanças químicas no corpo de herbívoros estressados pela predação podem regular a taxa de decomposição por micróbios no reservatório do solo.Isso mostra que mesmo animais com baixa abundância podem, no entanto, ter importantes efeitos multiplicadores. Nos ecossistemas, porém, o método de que falamos hoje é aplicável neste antigo ecossistema de campo. É mais amplamente aplicável a outros sistemas de pastagens, como savanas africanas ou as pastagens da pradaria do Parque Nacional de Yellowstone, onde muitas vezes você obtém muitas carcaças de herbívoros no solo e a decomposição dessa carcaça pode influenciar de maneira importante.O ciclo de nutrientes do ecossistema que você vê nesses locais, mesocosmos fechados circulares de 0,5 metros são usados para evitar a imigração ou imigração de espécies animais. Cada gaiola mes Cosm é construída a partir de 2,4 metros de comprimento de cerca de alumínio de malha de um quarto de polegada de altura de 1,5 metros que é coberta com comprimentos de 2,5 metros de tela de alumínio de 1,75 metros de altura. Coloque a gaiola no solo do campo cavando uma trincheira de 10 centímetros de profundidade por quatro centímetros de largura ao redor da base da gaiola.Em seguida, afunde a gaiola na trincheira a uma profundidade de 10 centímetros e aperte a fossa da trincheira ao redor do sol. Grampeie uma peça circular de tela de janela no topo da gaiola mesocosm. Os mesocosmos devem ser organizados em um projeto experimental emparelhado replicado no local da parcela de campo deve ser selecionado para corresponder à identidade da espécie de planta e à cobertura relativa da planta.Use uma rede de varredura para coletar as ninfas do gafanhoto estrela e estocá-las nos mesocosmos em densidades de campo. Em seguida, use uma rede de varredura para capturar indivíduos de um assento dominante e caçar peso, não espécies predadoras de aranhas teceladoras de teias. Depois de usar cimento de secagem rápida para colar a mina de carvão da aranha, armazene as aranhas em densidades de campo para um meso cosmo de cada par.Este será o mesocosmos de tratamento de estresse sem aranhas será o tratamento livre de estresse após o gafanhoto. As ninfas foram desenvolvidas até os estágios de quarto e quinto ínstar. Colete todos os indivíduos das gaiolas e atribua aleatoriamente indivíduos de cada gaiola a um dos três grupos de ensaio subsequentes.Validação do grupo um do estresse fisiológico. Grupo estadual dois, validação do deslocamento na estequiometria elementar do corpo e decomposição microbiana do grupo três para medir a decomposição microbiana. Coloque pares replicados de colares de PVC no local de campo.Remova toda a vegetação dentro de cada coleira por meio de um corte na superfície do solo. Além disso, estabeleça um conjunto de colares de PVC em todo o local de campo para atuar como controles de abundância natural de carbono 13, aos quais nem gafanhotos nem serapilheira de grama são adicionados. Em seguida, para uma cor em cada par, adicione uma carcaça liofilizada intacta de um gafanhoto criado com risco de predador conforme descrito anteriormente, usando gaiolas de campo, certifique-se de registrar a biomassa adicionada ao outro colarinho.Em cada par, adicione duas carcaças liofilizadas intactas criadas sem risco de predador. Novamente, registrando a biomassa adicionada. Cubra os colares de PVC com a tela para evitar a remoção do gafanhoto pelos necrófagos das parcelas e deixe as carcaças de gafanhotos se decomporem por 40 dias.Durante esse tempo, rotule a serapilheira com carbono 13, afundando primeiro uma moldura de madeira quadrada de 60 centímetros por 60 centímetros com uma vedação de borracha revestida com graxa de silicone cinco centímetros no solo. Em seguida, deslize uma câmara de plexiglass transparente com uma válvula de entrada e saída no topo da estrutura de madeira para que a borracha vede as estações de medição da base do eretor da câmara central para todas as parcelas contendo cores de PVC. Fixação vental do instrumento de espectroscopia de anel de cavidade uma semana após a marcação do carbono 13, conforme descrito no protocolo de texto, use um espectrômetro de massa de razão isotópica thermo delta plus ou similar para comparar o carbono delta 13 da serapilheira com valores de abundância natural coletados de uma amostra aleatória de espécies idênticas de gramíneas cerca de 10 dias antes do final da decomposição da carcaça de capim de 40 dias, colha a serapilheira de grama marcada a ser Secagem ao ar após 40 dias.10 gramas de carbono seco ao ar, 13 serapilheira de grama rotulada para cada cor que havia sido previamente alterada com carcaças de gafanhotos. Monitore a taxa de mineralização da serapilheira de grama in situ ao longo de 75 dias, primeiro tampando cada cor e rastreando a respiração total do solo e a respiração do dióxido de carbono carbono 13 usando uma técnica de fluxo através da câmara. As amostras de gás de cada cor são monitoradas em tempo real a cada oito minutos cada usando um anel de cavidade piro para baixo, a espectroscopia de anel de cavidade do espectroscópio permite o rastreamento simultâneo do carbono total e delta 13 da respiração do solo.Estime a contribuição da serapilheira de grama marcada com carbono 13 para a respiração total do solo usando equações de mistura de isótopos. De acordo com as instruções do protocolo de texto, este gráfico mostra a taxa metabólica padrão do herbívoro em relação à massa corporal do herbívoro. Os dados são divididos em duas classes de acordo com o tratamento experimental, gafanhotos de mesocosmos contendo predadores para induzir estresse e controlar mesocosmos sem predadores e, portanto, sem estresse induzido devido a diferenças de massa corporal entre gafanhotos individuais e o fato de que a taxa metabólica varia com os gráficos de massa corporal deve apresentar taxas metabólicas em relação à massa corporal do gafanhoto.Tendências paralelas para os diferentes tratamentos indicam que a taxa metabólica aumenta como um múltiplo constante da taxa metabólica padrão IE. Não há interação de massa corporal por taxa metabólica para todos os indivíduos estressados, o corpo do gafanhoto, o conteúdo elementar de carbono e nitrogênio em condições de risco e livre de risco são apresentados nesta tabela. Vale ressaltar que há uma diferença muito pequena de 4% nas proporções de carbono corporal para nitrogênio entre os tratamentos. No entanto, essas pequenas diferenças podem se traduzir em grandes diferenças na decomposição da serapilheira pelo pool microbiano do solo.Essas curvas demonstram a liberação cumulativa de CO2 pelo pool microbiano durante a decomposição das entradas experimentais de serapilheira em valores plotados de cores de PVC, uma média mais menos um erro padrão. O enxerto demonstra que os solos estão preparados com estresse. Carcaças de gafanhotos, ou seja, a situação do predador resulta em taxas de decomposição de serapilheira 19% menores do que os solos de controle preparados com carcaças de gafanhotos sem estresse.O método pode nos ajudar a responder a questões-chave em ecossistema, ecologia e biogeoquímica, permitindo-nos rastrear o carbono que está nas folhas das plantas em diferentes poças de solo, e também nos permite rastrear o destino dos nutrientes dessas poças de volta para as partes acima do solo das plantas.

linking-predation-risk-herbivore-physiological-stress-microbial

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Este método explica como construir e operar um contínuo de 13 C e 15 N isótopo câmara de rotulagem para a rotulagem tecido diferencial planta uniforme ou. Os resultados representativos de metabólica e rotulagem estrutural de gerardii Andropogon são discutidos.

Projeto e operação de uma contínua<sup&gt; 13</sup&gt; C e<sup&gt; 15</sup&gt; N Labeling Câmara de uniforme ou Diferencial, metabólica e estrutural, Fábrica de Marcação por Isótopo

Compreender o papel da heterogeneidade ambiental em coexistência espécie tem geralmente focada em tipos de heterogeneidade que são extrínsecos à composição de espécies da comunidade. Nós fornecemos novos métodos detalhados para a criação de tratamentos de heterogeneidade do solo utilizando solos sujeitos ao feedback condicionado planta-solo, ou heterogeneidade intrínseca à composição da comunidade.

Protocolo experimental para indução-Plant Manipulando heterogeneidade do solo

Descrevemos uma abordagem semi-quantitativa de medir características das comunidades artrópodes corticolous (corifitas). Colocamos armadilhas pegajosas fabricadas comercialmente em boles de árvores para estimar abundância, comprimento total (um substituto para biomassa), riqueza e diversidade de Shannon para comparação entre espécies de árvores.

Quantificando corticolous artrópodes usando armadilhas pegajosas

Para obter um inseto axenic, sua superfície de ovo é esterilizada, e a larva eclodida é posteriormente criada usando folhas axenic. Este método fornece uma maneira eficiente de preparação de insetos machados sem administrar antibióticos ou desenvolver uma dieta artificial, que também pode ser aplicada a outros insetos comedores de folhas.

Preparando e criando insetos axeônicos com mudas cultivadas de tecido para estudos de interação microbiota hospedeiro-intestinal do besouro-folha

Este trabalho apresenta um protocolo detalhado para a criação da borboleta branca repolho em condições controladas de laboratório com uma dieta artificial, que permite manipulações precisas da nutrição precoce e exposição a toxinas. Os resultados representativos mostram como a toxicidade por metais pesados pode ser avaliada com este protocolo.

Criação da Borboleta Branca de Repolho (Pieris rapae) em Condições Controladas: Um Estudo de Caso com Tolerância a Metais Pesados

Aqui apresentamos um estudo estabelecido no iDiv Ecotron, câmaras de mesocosmo terrestre com condições ambientais controladas acima e abaixo do solo, para estudar os efeitos independentes e interativos da história da planta e da história do solo no funcionamento do ecossistema de comunidades de pastagens ao longo de um gradiente de diversidade de plantas.

JenaTron - Uma abordagem experimental para estudar os efeitos da história da planta e do solo no funcionamento do ecossistema de pastagens

Pulgões são transmissores eficazes de vírus de plantas. Microinjeção pulgão do vírus, o procedimento que irá mostrar-lhe hoje, é uma técnica permitindo que os pesquisadores injetam vírus diretamente no hemocele do pulgão, contornando o intestino, uma das duas principais barreiras para a transmissão do vírus de uma maneira circulativo. A mesma técnica também é usada para injetar dsRNA para RNAi.

Testando a barreiras fisiológicas para a transmissão viral em Aphids Usando microinjeção

Um método simples é fornecida que permite a extração rápida e análise de hormônios vegetais múltiplos a partir de pequenas amostras de tecido. O procedimento utiliza extração em fase vapor como a etapa de purificação solene. As amostras são analisadas por íons GC / MS com ionização química que produz principalmente (M +1) +.

Monitoramento hormônios vegetais Durante Respostas ao Estresse

Uma maneira rápida é descrito para obter insights sobre a estrutura de polissacarídeos em uma matriz extracelular. O método aproveita a especificidade do glycosylhydrolases ea sensibilidade da espectrometria de massa permitindo que pequenas quantidades de materiais a serem analisados. Esta técnica é adaptável para ser usada diretamente sobre o tecido em si.

Oligo Profiling Massa (OLIMP) de polissacarídeos extracelulares

Este vídeo demonstra uma abordagem ambiente controlado para estudo de degradação dos tecidos vegetais lignocelulósicas por fungos aeróbicos. A capacidade de controlar fontes de nutrientes e umidade é uma das principais vantagens da ágar-bloco microcosmos, mas a abordagem geralmente produz sucesso misturado. Nós endereço armadilhas fundamental para o rendimento reprodutível, a variabilidade de baixa resultados.

Agar-Microcosmos Bloco de decomposição controlada de Tecidos Vegetais por fungos aeróbicos

Aprenda como o risco de predação altera a composição química de herbívoros e influencia a decomposição de carcaças em ecossistemas de pastagem. Este método avalia os efeitos no ciclo de nutrientes do solo.

Ligando o risco de predação, Stress herbívoro fisiológica e decomposição da maca Usina

Explorar mais vídeos