Overview
출처: 마가렛 노동자와 킴벌리 프라이의 실험실 - 데폴 대학
겨자를 사용하여 Lumbricus terrestris 지렁이 인구는 조경 장애 또는 독성없이 토양 깊이에서 직접 샘플링 할 수 있습니다. 그런 다음 지렁이 표시줄 그래프와 학생의 t-테스트를 사용하여 데이터 및 통계 분석을 위해 계산할 수 있습니다.
지렁이 인구를 모니터링하는 것은 환경 과학자들에게 중요한 기술이며, 여러 종의 지렁이(특히 요더 Lumbricina의 종)가 북미와 남미 전역에 침략적으로 확산되고 있습니다. 이국적인 지렁이는 거의 모든 육지 질량과 지구상의 거의 모든 생태계에서 발견 될 수 있으며,이 종들이 침략적이 될 때 국제 환경 연구의 초점이되었습니다. 1
생태학적 침략은 일반적으로 직접 경쟁, 멸종, 또는 그렇지 않으면 토착 종의 발굴에 기여하여 생태계의 생물 다양성을 낮춥다. 생태계 엔지니어로서 침략적인 지렁이 종은 식물뿌리가 영양소를 채굴하는 토양의 상부 수평선에서 유기물의 분해 속도를 통해 영양소의 사이클링을 변화시습니다. 침습적 Lumbricus 종은 모두 토착 지렁이 종을 멸종하고 침략 토양에서 사용 가능한 질소 농도 및 질소의 비율을 증가하는 것으로 나타났습니다. 2 양성 피드백 루프에서, 질소의 가속 수준은 차례로 네이티브 식물 종에 비해 질소의 높은 수준에 적응되는 침략 식물 종에 더 친절하게 시스템을 만들고, "침략 붕괴"로 알려진 현상에서 원주민을 능가합니다. 침략 붕괴 관계는 침략지렁나무 종 Lumbricus terrestris (유럽 지렁이)와 침략 식물 종 Rhamnus 카트hartica (유럽 버크 쏜)에 대한 제안되었다. 3
Principles
용액은 매운 겨자에서 캡사이신을 추출한 다음 각 수집 현장에서 샘플링하는 쿼드랫 내의 토양에 직접 부어 서 제조됩니다. 수집 사이트는 유럽 의 벅쏜에 의해 침략 된 영역에서 세 개의 무작위 샘플을 unin침략 지역에서 3 개의 무작위 샘플과 비교하기 위해 결정됩니다. 일단 땅에 직접 부어, 겨자 용액은 지렁이가 있는 곳에 토양 매트릭스를 통해 침투 할 수 있습니다. 겨자의 캡사이신은 점막에 자극을 일으킵니다. 겨자 용액에 노출된 지렁이 체는 겨자 용액에서 벗어나 토양 표면에 들어와 산소에 노출되어 자극을 줄임으로써 캡사이신 자극에 반응합니다. 표면화 후, 지렁이는 수집 될 수 있으며 인구 밀도는 유럽 의 벅 쏜과의 관계를 위해 분석 될 수 있습니다. 각 수집 부위의 인구 수단은 다른 침략적인 종과의 영역이 더 많은 지렁이가 있는지 확인하기 위해 막대 그래프와 비교하여 침략 붕괴의 존재를 지원합니다. 학생의 T-테스트는 두 사이트가 유럽 지렁이와 유럽 의 매크쏜 사이에 존재하는 제안 침략 붕괴 가설을 지원하기에 충분히 다른지 여부를 결정하는 데 사용됩니다.
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Procedure
1. 겨자 농축 솔루션 준비
- 균형을 켜고 계량 보트를 위에 놓고 균형을 0으로 설정합니다.
- 38.1 g의 지상 동양 겨자를 계량 보트에 넣고 캡이있는 플라스틱 용기로 옮긴다.
- 졸업된 실린더에서 수돗물 100mL를 측정하고 겨자플라스틱 용기에 추가합니다.
- 모든 겨자 플라스틱 용기의 바닥에서 혼합되어 수돗물에 용해 될 때까지 용기에 캡을 고정하고 격렬하게 흔들어.
- 겨자에서 최대 capsaicin 추출을 위해 24 시간 동안 용액을 앉게하십시오.
- 수돗물(각 캐리어에 약 4L의 물)으로 반쯤 8L 수운반선 2개를 채웁니다.
- 겨자 농축물을 여러 번 섞은 다음 겨자 농축 액액을 물 운반기로 옮겨줍니다.
- 소량의 용액을 물 캐리어로부터 다시 농축 용기로 옮기고 힘차게 흔들어 줍니다. 모든 농축물을 희석된 용액으로 옮기기 위해 물 캐리어에 다시 붓습니다.
- 물 캐리어 캡을 밀봉캡 밸브가 "OFF" 위치에 있는지 확인하고, 물 캐리어를 세 번 반전하여 균일하게 섞습니다.
2. 지렁이 추출
- 각 컬렉션 사이트에 대해 세 개의 샘플 컵에 레이블을 지정합니다.
- 1개의 쿼드랫, 뚜껑이 있는 샘플링 컵, 희석된 겨자 용액을 가진 물 캐리어로 샘플링 현장으로 진행합니다.
- 샘플링 사이트에서 브러시, 잎 또는 뿌리 덮개를 가능한 한 깨끗하게 제거하여 지면을 명확하게 노출시합니다.
- 쿼드랫을 땅에 무작위로 놓습니다.
- 혼합세 이동통신사 1개를 3번 더 반전시다.
- 물 캐리어 캡 밸브를 "ON" 위치로 돌리고 쿼드랫 내의 희석 된 겨자 용액의 약 3 분의 1 (1.3 L)을 부어 쿼드랫 영역의 중심에 집중합니다. 토양이 포화되고 용액 풀이 되면, 붓는 것을 멈추고 풀이 된 용액이 토양에 침투할 때까지 기다렸다가 계속 부어오십시오.
- 쿼드랫 의 측면 바로 아래 영역을 포함하여 5 분 동안 지렁이 모양을 위해 쿼드랫 영역을 자세히 관찰하십시오.
- 집게를 사용하여 첫 번째 샘플 컵으로 옮겨지기 전에 웜이 지상에서 완전히 나타날 때까지 기다렸다가 사층 지역에 나타나는 모든 지렁이를 수집합니다. 5 분 후 샘플 컵을 뚜껑을 닫고 다음 샘플링 사이트로 진행합니다.
- 모든 샘플링 사이트에 대한 반복 컬렉션 단계, 수집 사이트당 세 복제 (6 복제 합계)
3. 수집 사이트 간의 지렁이 인구 밀도 비교
- 각 샘플에 대해 수집된 지렁이 수를 계산하고 각 수집 부위에 대한 평균 및 표준 편차를 계산합니다.
- 수집 사이트 간의 지렁이 밀도를 비교하려면 수단에서 막대 그래프를 만들고 표준 편차를 사용하여 그래프에 오류 막대를 만듭니다.
지렁이 인구의 모니터링은 환경 과학자들에게 매우 중요하며, 침략적인 이국적인 지렁이는 지구상의 거의 모든 생태계에서 발견될 수 있기 때문에 매우 중요합니다. 생태적 침략은 일반적으로 직접 경쟁, 멸종, 또는 토착 종의 멸종, 또는 지역 멸종에 기여하여 생태계의 생물 다양성을 낮춥다.
나이트크롤러라고도 불리는 유럽 지렁이의 Lumbricus terrestris 종은 북미에서 매우 일반적이지만 원주민은 아닙니다. 그 결과, 그것은 크게 네이티브 지렁이 종을 멸종했다. Lumbricus terrestris는 식물 뿌리가 영양분을 위해 광산을 뿌리고 토양 층 구조를 변화시키는 토양의 상부 층에서 유기물질의 분해를 통해 영양소의 사이클링을 변화시다. 또한, 영양분을 제공하는 분해 물질의 대부분을 포함하는 유기 파편 층은 완전히 손실됩니다.
이러한 침습적 벌레는 또한 사용 가능한 질소 농도 침략 토양을 증가시다. 차례로, 변화하는 토양 층과 질소의 상부는 토착 식물 종에 비해 질소의 높은 수준에 더 적응되는 유럽 벅쏜과 같은 침략적인 식물 종에 토양을 더 친절하게 만듭니다. 이 현상은 "침략 붕괴"로 알려져 있습니다.
유럽 지렁이와 유럽 의 매크쏜과 같은 이국적인 식물의 침략으로 인한 침략 붕괴는 북미 의 산림 식물 생물의 다양성을 극적으로 감소시키고 있기 때문에 주요 관심사입니다.
이 비디오는 갈매나무 침략에 대한 취약성을 평가하기 위해 다양한 공원 지역에서 유럽 지렁이의 모니터링을 보여줍니다.
침략된 지역에서 지렁이 인구를 결정하기 위해, 벌레는 캡사이신 용액을 사용하여 토양에서 직접 추출됩니다.
이 실험에서 캡사이신은 매운 겨자에서 추출되어 사전 크기의 사각형 또는 쿼드랫으로 정의 된 영역에서 토양에 직접 부어 넣습니다. 그런 다음 토양 매트릭스를 통해 지렁이가 있는 곳으로 침투합니다.
캡사이신 용액은 지렁이의 점막에 자극을 일으킵니다. 지렁이는 캡사이신 용액을 피하기 위해 토양 표면으로 이동하여 자극에 반응합니다. 표면화 후 지렁이가 수집되고 인구 밀도가 분석됩니다.
다음 실험은 토양에서 지렁이의 추출및 인구 분석을 보여줍니다.
먼저, 지상 동양 핫 겨자의 38g을 계량하여 캡사이신 용액을 최소 24시간 미리 준비하고 캡이 있는 플라스틱 용기에 옮긴다. 겨자를 포함하는 플라스틱 용기에 100mL의 수돗물을 추가합니다. 용기에 캡을 고정하고 겨자 모든 것이 물에 용해 될 때까지 힘차게 흔들어줍니다.
겨자에서 최대 캡사이신 추출을 위해 용액이 24시간 동안 앉아 있게 하십시오. 캡사이신 추출이 완료되면 겨자 용액을 8L 물 캐리어에 4 L의 물로 희석하십시오. 겨자 용액을 여러 번 흔들어 혼합하고 물 운반선으로 옮겨 넣습니다. 희석된 용액을 사용하여 잔류 겨자를 헹구는 다.
물 캐리어 캡을 밀봉하고 밸브가 "OFF"위치에 있는지 확인합니다. 물 캐리어를 세 번 반전하여 균등하게 섞습니다. 각 테스트 사이트에 대해 캡사이신 솔루션 컨테이너 하나를 준비합니다.
희석된 겨자 용액을 포함하는 쿼드랫 및 물 운반기로 샘플링 현장으로 진행합니다. 또한 사이트당 3 개의 샘플링 컵을 가져 오십시오. 샘플링 사이트당 세 개의 복제본에 대해 적절하게 레이블을 지정해야 합니다.
쿼드랫을 땅에 무작위로 놓습니다. 브러시, 잎, 뿌리 덮개를 가능한 한 깨끗하게 제거하여 토양을 명확하게 노출합니다. 희석액을 다시 혼합한 다음 캡 밸브를 ON 위치로 전환합니다.
쿼드랫 내에 희석된 겨자 용액의 약 1/3을 부어 쿼드랫 영역의 중앙에 대부분의 액체를 집중시합니다. 토양이 포화되고 풀을 형성하면 붓기를 멈추고 풀이 있는 용액이 토양에 침투할 때까지 기다렸다가 계속됩니다.
쿼드랫 지역을 5분간 자세히 관찰하여 지렁이 모양을 찾습니다. 쿼드랫의 측면 아래를 직접 살펴보십시오.
모든 지렁이가 쿼드랫 지역 내의 토양에서 나올 때까지 기다린 다음 집게로 수집하십시오. 5분 후 샘플 컵을 닫고 다음 샘플링 사이트로 이동합니다.
모든 샘플링 사이트에 대한 컬렉션 단계를 반복합니다. 각 사이트로 돌아가 사이트당 3개의 복제본을 수행합니다. 각 샘플에 대해 수집된 지렁이 수를 계산한 다음 각 수집 사이트에 대한 평균 및 표준 편차를 계산합니다.
모음 사이트 간의 평균 지렁이 개체수 밀도를 비교하는 막대 그래프를 만듭니다. 표준 편차를 사용하여 오류 막대를 만듭니다. 사이트 하나는 관리 공원이며, 따라서 폭기및 비료와 같은 교란으로 인해 지렁이 인구에 더 친절합니다. 사이트 2는 관리되지 않으므로 지렁이 개체군에게 덜 친절합니다.
이국적인 지렁이와 유럽 의 갈매손은 특히 미국 중서부에서 발생하는 "침략 붕괴"의 일환으로 연루되었습니다. 지렁이 인구를 추적하는 것은 두 침략 종 사이의 관계를 해명하고 연구원이 더 확산을 방지하는 방법을 개발할 수 있도록 하는 데 도움이 될 수 있습니다.
당신은 지렁이 인구의 추출 및 분석에 JoVE의 소개를 보았다. 이제 토양에서 지렁이 추출의 원리와 샘플링 사이트 간의 비교를 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!
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Results
샘플링 사이트 1은 식기 및 비료와 같은 상당한 교란을 보는 관리 공원이었습니다. 샘플링 사이트 2는 인간의 간섭을 볼 수없는 관리되지 않는 영역이었습니다. 도 1에도시된 바와 같이, 사이트 1은 인간의 교란으로 인한 호스피탈성 증가로 인해 지렁이 개체집단의 밀도가 높다. 그러나, 사이트 1은 또한 견본의 더 높은 가변성을 가지고 있습니다, 지렁이 인구는 평균에서 건의하는 것과 같이 일관되게 조밀하지 않을 수 있다는 것을 나타내는.
그림 1. 각 컬렉션 사이트에서 채우기 결과를 표시하는 막대 그래프입니다.
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Applications and Summary
침략적인 종은 생물 다양성에 중요한 위협입니다. 이국적인 지렁이 (예를 들어: Lumbricus terrestris)와유럽 의 버크 쏜(Rhamnus cathartica)중서부 미국 숲 지역 사회에서 발생하는 "침략 붕괴"의 일환으로 연루되었습니다. 침략 붕괴는 종의 한 침공이 다른 사람의 침략을 용이하게하는 과정입니다. 따라서, 생태 학적 건강의 손실의 비율은 크게 하나의 침략적인 종은 추가 것들에 대한 방법을 만들때 가속 할 수 있습니다. 원치 않는 Rhamnus 인구는 현재 일리노이에서 식물 커버의 90 % 이상을 차지하고 있기 때문에 조경 관리에서 Lumbricus 인구의 역할은 관리 토지에 대한 Rhamnus 침공을 이해하고 예측하는 데 중요해졌습니다. 조경 장애는 Lumbricus 의 침략과 Lumbricus 인구에 대한 샘플링을 용이하게하는 경향이 침략 가능성이 토지 지역의 취약점의 지표가 될 수 있습니다. Lumbricus 인구의 샘플을 비교하면 토지 관리가 의도 된 식물 다양성을 유지하고 Rhamnus의침입을 방지하기 위해 보다 집중적인 방법이 필요한 곳을 알 수 있습니다.
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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).
