Forstå rollen som miljø heterogenitet i arts sameksistens har vanligvis fokusert på typer av heterogenitet som er extrinsic til samfunnets artssammensetning. Vi tilbyr nye detaljerte metoder for å skape jord heterogenitet behandlinger med jord som er utsatt for å plante-jord tilbakemeldinger condition, eller heterogenitet egenverdi for samfunnet sammensetning.
Sameksistens teori har ofte behandlet miljø heterogenitet som å være uavhengig av samfunnet sammensetning, men biotiske feedbacks som plante-jord ved avbestilling (PSF) har store effekter på plante ytelse, og skape miljø heterogenitet som avhenger av samfunnet sammensetning. Forstå viktigheten av PSF for plantesamfunn montering nødvendig forståelse av rollen til heterogenitet i PSF, i tillegg til å bety PSF effekter. Her beskriver vi en protokoll for å manipulere plante-indusert jord heterogenitet. To eksempel eksperimenter presenteres: (1) et felteksperiment med en 6-patch rutenett av jord for å måle plantebefolknings svar og (2) et drivhus eksperiment med to-patch jord for å måle individuelle plante svar. Jordsmonn kan hentes fra sonen av rot innflytelse (jord fra rhizosphere og direkte tilknytning til rhizosphere) av planter i feltet fra conspecific og heterospecific plantearter. Replikere samleioner anvendes for å unngå pseudoreplicating jordprøver. Jorda blir så plassert i egne patcher for heterogene behandlinger eller blandet for en homogenisert behandling. Forsiktighet bør utvises for å sikre at heterogene og homogeniserte behandlinger oppleve samme grad av jord forstyrrelse. Planter kan deretter plasseres i disse jordbehandlinger for å bestemme effekten av plante-indusert jord heterogenitet på anleggsytelse. Vi viser at plante-indusert heterogenitet resultater i ulike utfall enn spådd av tradisjonelle sameksistens modeller, kanskje på grunn av den dynamiske naturen av disse feedbacks. Teori som inkorporerer miljø heterogenitet påvirket av montering samfunnet og ytterligere empirisk arbeid er nødvendig for å fastslå når heterogenitet iboende til montering samfunnet vil resultere i forskjellige monterings utfall sammenlignet med heterogenitet extrinsic til fellesskapet sammensetning.
Et av de viktigste målene for samfunnsøkologi er å forklare og forutsi de prosesser som styrer samfunnet forsamlingen. Men plantesamfunn er ofte mer mangfoldige enn spådd av sameksistens teori 1, og restaurering økologer trenger å forstå sameksistens mekanismer for å lykkes gjenopprette diverse innfødte samfunn to. Miljø heterogenitet er en teoretisk viktig mekanisme som kan bidra til å forklare høye nivåer av samfunnet mangfold, men eksperimentelle manipulasjoner av heterogenitet er sjeldne tre og fokus på abiotiske heterogenitet (f.eks anmeldt i Lundholm 4). Teori som inkorporerer heterogenitet forutsetter vanligvis at heterogenitet er extrinsic til montering samfunnet. Extrinsic heterogenitet er styrt av faktorer som for eksempel landskap typologi, som er uavhengig av samfunnet sammensetning. Extrinsic heterogenitet kan resultere i sameksistens gjennom nisje partisjonering (reviegiftet seg i Melbourne et al. 3, f.eks pacala og Tilman 5 og Chesson 6). Men mye av den miljø heterogenitet relevant for plantesamfunn kan være iboende i samfunnet, utvikling som samfunnet setter sammen og avhengig av identiteten til arter i samfunnet. Intrinsic heterogenitet kan resultere fra biotiske tilbakemeldinger, noe som kan føre til sameksistens gjennom negativ frekvens-avhengighet (f.eks Bever et al. 7). Her beskriver vi en ny metode for å manipulere plante-indusert jord heterogenitet, en type jord heterogenitet som er iboende i samfunnet og oppstår fra plante-jord feedbacks.
Plant-jord ved avbestilling (PSF) oppstår når plantene påvirker jordstrukturen, kjemi, eller biota på en måte som påvirker etterfølgende plante ytelse i at jord, og PSF har store middel effekter på plante ytelse i lokale plantesamfunn 8. Studier av PSF har vanligvis enten samlet jord fra feltet eller klimaanlegg jord eksperimentelt, og spurte hvordan planter utføre i conspecific jord i forhold til heterospecific eller sterilisert jord ni. Hvis plantene prestere bedre i conspecific jord i forhold til referansen jord, deretter PSF er positive, mens hvis plantene prestere bedre i referansejord, PSF er negative. Gjensidig negative PSF kan føre til frekvensavhengig sameksistens mellom arter 7.. Mens gjennomsnitts effektene av PSF er godt karakterisert 8, er effektene av romlig heterogenitet i PSF dårlig forstått ti.
Fordi PSF oppstå på omfanget av enkelte anlegg 7 og fordi plantene er ofte nonrandomly distribuert i tid og rom, PSF vil sannsynligvis føre til jord heterogenitet, som vi kaller plante-indusert jord heterogenitet. I motsetning til mange andre former for heterogenitet (f.eks landskap topologi), dette heterogeneity er iboende til montering samfunnet og kan dermed påvirke samfunnet forsamlingen annerledes enn mer ytre former for heterogenitet. For å forstå innflytelsen av denne formen for heterogenitet på anlegget ytelse og sameksistens, må vi eksperimentelle metoder som manipulerer plante-indusert jord heterogenitet. Her vi viser en slik metode, som bruker jord betinget av to arter for å lage en heterogen behandling med separate flekker fra to jord opprinnelse og en homogen behandling, som er en blanding av de to jord opprinnelse. Denne jordblanding kan utgjøre i det minste to troverdige scenarier på området: (1) forstyrrelse (for eksempel gnagere, jordbruk) som blander jord av forskjellig opprinnelse, eller (2) planter av to arter som vokser i umiddelbar nærhet, slik at de soner av roten påvirkning blander og homogenisere.
Vi presenterer to eksempel eksperimenter som bruker plante-indusert jord heterogenitet å svare på viktige spørsmål på ulike levels av økologisk organisasjon: (1) Har plantepopulasjoner svare på plante-indusert jord heterogenitet? og (2) Har enkelte anlegg svare på plante-indusert jord heterogenitet? Vi beskriver en feltforsøk ved hjelp av seks jord patcher for å ta det første spørsmålet og et drivhus eksperiment ved hjelp av to jord patcher å ta opp andre spørsmål. Kvantifisere både befolkningen og enkelte plante svar på jord heterogenitet er avgjørende for å forstå hvordan heterogenitet påvirker samfunnet forsamlingen.
Plant-indusert jord heterogenitet er høyst sannsynlig i naturlige miljøer fordi plantene har store og ofte artsspesifikke effekter på deres jord miljø og de etterfølgende planter som opplever at jord (f.eks Petermann et al. 13). Men vår forståelse av hvilken rolle denne type heterogenitet på plantesamfunn minimal 10,14. Her presenterer vi en metode for å manipulere plante-indusert jord heterogenitet, bruke jord fra ulike opphav (dvs. soner av roten påvirkn…
The authors have nothing to disclose.
Vi takker Case Western Reserve universitetets Squire Valleevue og dalen Ridge Farms, inkludert A. Locci, C. Bond, og A. Alldridge, for å få hjelp etablere felles hage. J. Hooks, L. Huffman, L. Gonzales, SC Leahy, B. Ochocki, A. Ubiles, C. Yu, X. Zhao, og NM Zimmerman gitt felt assistanse. AJB og JHB ble finansiert ved oppstart midler fra CWRU til JHBGAD ble støttet av en sommer programmer i Undergraduate Research stipend fra CWRU finansiert av Howard Hughes Medical Institute. Dette arbeidet ble også støttet av National Science Foundation midler til JHB (DEB 1250170).
Shovel(s) | Any | NA | It is helpful to have at least two shovels, one for each species of soil origin. |
Trowel(s) | Any | NA | It is necessary to have at least two trowels of identical size, one for each species of soil origin. |
Gloves | Any | NA | Gardening gloves can be used. |
Diluted bleach | Any | NA | We use an ~1:10 concentration of household bleach (containing 5-10% NaClO) to water to sterilize all equipment between soil collections. |
Plastic grid(s) | Any | NA | CUSTOM. We used plastic sheeting from the construction of greenhouse walls to create the grid used in the field experiment. However any stiff plastic that can be manipulated can be used. It is helpful to have three grids to produce reciprocal heterogeneous treatments and a homogeneous treatment without needing to sterilize between each experimental unit. |
Plastic dividers | Any | NA | CUSTOM. We used stiff sheets of plastic, cut to fit the pot minimum width, such that they can slide down to the bottom of the pot for the greenhouse experiment. It is helpful to have at least two dividers, one for heterogeneous and one for homogeneous treatments, if investigators want to randomize the order in which experimental units within a block are filled without needing to sterilize the divider in between each experimental unit. |
Buckets or wheelbarrows | Any | NA | Any container for transporting soils. |
Seeds | Any | NA | We collect seeds in the field by hand. Seeds can also be ordered from horticultural suppliers, if appropriate. |
Plastic toothpicks | Soodhalter Plastics, Inc. | 805KP | We plant individual seeds glued on toothpick in the field experiment, to facilitate monitoring germination and survival of individuals. |
Water soluble glue | Elmer's | Elmer's Glue-all | Any water soluble glue can be used to adhere seeds to plastic toothpicks. |
Pots | Any | NA | Pot size will depend on experimental plants used and number of soil patches desired (e.g. 2 or 6). |
Sand | Any | NA | Coarse sand may be mixed with field soils to improve drainage in pots. |
Lab tape | Any | NA | Tape may be used to label equipment used in handling soils with the species of origin. |
Pin flags | Any | NA | Flags can be used to identify individuals in the field, prior to soil collection. |
Landscape fabric | Any | NA | Landscape fabric can be used in the field to minimize the growth of plants outside experimental plots. |