Name: Lier le risque de prédation, stress physiologique et Herbivore décomposition microbienne de la litière végétale (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-03-12T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 20 s
Description: Découvrez comment le stress de prédation modifie la composition chimique des herbivores et influence la décomposition microbienne de la litière végétale dans les écosystèmes prairiaux.

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

Cette recherche a été financée par des fonds provenant de la Yale Climate and Energy Institute et la National Science Foundation américaine.

1. Grasshoppers élevage Under Stress et stress Conditions gratuits <ol><li> Utiliser 0,5 m 2 circulaire, mésocosmes fermées pour empêcher l&#39;émigration ou l&#39;immigration des espèces animales (Figure 1). Construire mésocosmes en utilisant 2,4 m de longueur de 1,5 m de hauteur ¼ &quot;barrière de treillis en aluminium comme un échafaudage. Couvrir la clôture de 2,5 m de longueur 1,75 m en aluminium moustiquaire haute replié sur le haut et le bas de la clôture et agrafées le long pli. Participez à la clôture extrémités pour former un cercle fermé et puis agrafer la fenêtre chevauchement dépistage de concert pour créer un joint. Réglez le mésocosme dans le sol dans le champ en creusant à 10 cm de profondeur de 4 cm large tranchée autour de la base du mesocosom, couler le mésocosme en la tranchée et tasser le gazon puis de la tranchée autour de la partie creuse de la mésocosme. Staple un morceau circulaire de store de fenêtre à la partie supérieure de la mésocosme. </li><li> Mésocosmes tableau reproduit dans une désignation expérimentale jumelén dans le domaine. Emplacements des parcelles doit être sélectionné en fonction de l&#39;identité des espèces végétales et de la couverture végétale par rapport. Sink cages de 10 cm dans le sol sur le site de parcelle. </li><li> L&#39;aide d&#39;un filet fauchoir, recueillir précoces (2 e) des stades nymphes de sauterelles et de les stocker dans les mésocosmes à des densités naturelles de terrain. </li><li> L&#39;aide d&#39;un filet fauchoir, capturer des individus de position dominante sit-and-wait chasse (non web tissage) araignée espèces prédatrices. Colle fermer la chélicères araignée (pièces buccales servant à maîtriser leurs proies) avec du ciment à séchage rapide à des effets de risque découplés de sélection favorisant la survie réelle sauterelles individuels avec de meilleures capacités d&#39;échapper à la prédation araignée. Stocker les araignées à des densités de terrain à l&#39;un mésocosme de chaque paire. Ce sera le traitement du stress. Mésocosmes sans araignées sera le traitement sans stress. </li><li> Laissez nymphes de sauterelles se développer à la fin (4 e et 5 e) étapes larvaires. Ramassez tous les individus des cages et randomly affecter des personnes de chaque cage à l&#39;un des trois groupes de dosage suivantes: (1) la validation de l&#39;état de stress physiologique, (2) la validation de changement de corps élémentaire stoechiométrie; décomposition microbienne (3). </li></ol> 2. Validation État de stress Grasshopper <ol><li> Mesurer le taux métabolique standard sauterelle (SMR), selon le taux d&#39;émission de dioxyde de carbone ( <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1highres.jpg"/> ) Dans un écoulement continu incurrent système respirométrie avec un débit d&#39;air de 200 ml / min. Enlever la vapeur d&#39;eau en faisant passer de l&#39;air s&#39;écoulant à travers un agent desséchant. </li><li> Suite à la privation de nourriture de 16 h (l&#39;eau doit être disponible), peser sauterelles individuels (± 0,1 mg), et les placer dans transparent de 50 ml (9,2 cm L x 2,0 cm P) chambres respiromètre et leur permettre de se remettre de la manipulation pendant au moins 10 min avant le début des mesures. </li><li> Sous moyenne constante température ambiante<html> température (température de ± 1% de variation de l&#39;erreur-type) dans la chambre respiromètre, analyser l&#39;air respiré à l&#39;aide d&#39;une infra-rouge analyseur de CO 2 (par exemple Qubit résolution ppm S151-1). Mesurer la moyenne minimale en régime permanent <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq1highres.jpg"/> pendant 10 min. </li><li> L&#39;analyseur fournit CO 2 concentration fractionnelle (parties par million), mais SMR doit être signalé comme un taux, donc il faut transformer les enregistrements comme <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)]}, oùiles/ftp_upload/50061/50061eq3.jpg &quot;fo: src =&quot; / files/ftp_upload/50061/50061eq3highres.jpg &quot;/&gt; = concentration fractionnelle incurrent de CO 2; <img src="/files/ftp_upload/50061/50061eq2.jpg" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061eq2highres.jpg"/> = Concentration fractionnelle exhalant de CO 2; taux d&#39;écoulement FR = (ml min -1); QR = quotient respiratoire, supposé égal à 0,85 dans herbivores. </li></ol> 3. Maj valider en Stoechiométrie Élémental Corporel <ol><li> Évaluer carbone: azote (C: N) contenu d&#39;un échantillon de sauterelles recueillies auprès des mésocosmes sur le terrain. </li><li> Réduire les variations dans C: N due à la consommation alimentaire récente en supprimant le contenu des intestins sauterelles sous un microscope à dissection. </li><li> Lyophiliser l&#39;intestin vide et le corps pendant 48 heures, puis rectifier la carcasse individuelle et de l&#39;intestin pour obtenir une poudre homogène. </li><li> Mesurer C: teneurs en azote de la poudre à l&#39;aide d&#39;un auto-analyseur CNH. </li></ol> 4.La décomposition microbienne <ol><li> Lieu reproduit paires de colliers en PVC (15,4 cm de diamètre., Inséré ~ 4 cm dans le sol) dans le site d&#39;étude (figure 3C). Retirez toute la végétation en eux par l&#39;intermédiaire écrêtage à la surface du sol. Ces colliers sont utilisés pour des mesures de décomposition. En outre, établir un ensemble de colliers en PVC à travers le lieu de travail pour agir comme 13 C naturelle de l&#39;abondance des contrôles (voir ci-dessous), à laquelle ni les sauterelles, ni herbe litière sont ajoutés. </li><li> Pour un collier de chaque paire ajouter 2 intactes, lyophilisés carcasses de sauterelles (enregistrement de la biomasse dans l&#39;original) élevés avec des risques prédateur tel que décrit ci-dessus en utilisant le terrain cages. Pour l&#39;autre collier de chaque paire ajouter 2 intactes lyophilisés carcasses élevés sans risque prédateur. </li><li> Couvrir les colliers en PVC avec un écran pour empêcher le retrait sauterelle par les charognards des parcelles et de laisser les carcasses de sauterelles se décomposer pendant 40 jours. </li><li> Alors que les carcasses se décomposent étiquette, de l&#39;herbe-litter avec 13 C. <ol><li> Construire une chambre en plexiglas transparent (60 cm x 60 cm x 1,5 m) avec une entrée et une vanne de sortie (figure 3B). </li><li> Lavabo de 60 cm carrés x 60 cm Cadre en bois avec un joint en caoutchouc enduit de graisse silicone de 5 cm dans le sol (figure 3B). </li><li> Glisser la chambre au-dessus du cadre en bois de sorte que la chambre est fermée par le caoutchouc (Figure 3B). </li><li> Connectez les entrées de la chambre de bouteilles de gaz comprimé contenant 99% atomique 13 CO 2. Plantes à l&#39;intérieur de la chambre sera marqué par 13 C, où concentrations de CO 2 sont maintenus à des niveaux ambiants (parce que les concentrations de levage modifie la répartition du carbone végétal). Les niveaux ambiants sont maintenus que par pulsation marquée CO 2 pendant de courtes périodes de temps. En outre, les températures de la chambre sont surveillés et les chambres sont retirés si la température atteint 5 ° C parbove ambiante. </li><li> Une semaine après l&#39;étiquetage, comparer δ 13 C de l&#39;herbe-à litière avec des valeurs d&#39;abondance naturels recueillies auprès d&#39;un échantillon aléatoire d&#39;espèces de graminées identiques à l&#39;aide d&#39;un thermo DeltaPlus spectromètre de masse isotopique (Thermo, San Jose, CA, USA). </li></ol></li><li> Après 40 jours, ajouter 10 g de séchage à l&#39;air marqué au 13 C herbe litière pour chaque collier qui avait été modifié antérieurement par des carcasses de sauterelles. </li><li> Surveiller le taux de minéralisation de l&#39;herbe litière in situ dans 75 jours par plafonnement chaque collier et le suivi à la fois la respiration totale du sol et la respiration de 13 CO 2. Ceci est accompli en utilisant un flux continu technique de la chambre où des échantillons de gaz de chaque collier sont surveillés en temps réel, pendant 8 minutes chaque cavité ring-down utilisant la spectroscopie (CRDS; Picarro Inc, Santa Clara, CA, USA; Modèle: G1101 -i). CRDS permet de suivre simultanément total et δ 13 Cla respiration du sol. </li><li> Estimer la contribution de 13 C marqué l&#39;herbe litière à la respiration totale du sol en utilisant les équations de mélange d&#39;isotopes. La quantité d&#39;herbe litière dérivés de CO 2 est calculé comme suit: (. Δ 13 C respiration - δ 13 C nat.abn) C-herbe litière dérivée = C × totale / (δ 13 C herbe litière - δ 13 C nat . abn), où C total est la quantité totale de C respiré pendant une mesure donnée, δ 13 C respiration est le δ 13 C du respiré-C pour les colliers modifiée avec de la litière d&#39;herbe étiquetés, δ 13 C nat.abn. est la moyenne δ 13 C de C respiré dans les trois colliers abondance naturels (ceux qui n&#39;ont pas été modifiés avec de la litière), et δ 13 C herbe litière est le δ 13 C de la litière d&#39;herbe ajoutée à la coopérationllars. </li><li> Surveiller la température du sol et l&#39;humidité à travers l&#39;expérience en utilisant des sondes à main pour corriger les différences dans la respiration du sol dus aux différences de température et d&#39;humidité. </li><li> Bien que destiné à une utilisation terrain, l&#39;appareil de spectroscopie cavité ring-down (Picarro Inc, Santa Clara, CA, USA; Modèle: G1101-i) lectures sont sensibles au mouvement. Par conséquent, il convient de construire une station de mesure de base au centre de toutes les parcelles contenant des colliers en PVC, et brancher l&#39;instrument sur les colliers avec des longueurs de tuyau en 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>

Nous n&#39;avons rien à déclarer.

La séquence des méthodes présentées ici devraient permettre une mesure systématique de la contrainte manière espèces comprenant les réseaux trophiques-dessus du sol peut prime communautés microbiennes du sol dans les chemins qui mènent à une altération de la décomposition subséquente de la litière végétale. Les méthodes sont idéales pour étudier les écosystèmes constitués de consommateurs arthropodes et les plantes herbacées, car les réseaux trophiques intacts peuvent être spatialement circonscrite et contenue dans les mésocosmes. La variabilité spatiale peut exister en raison de gradients d&#39;humidité du sol de fond, la température du sol, la teneur en éléments nutritifs des plantes, etc Le plan de l&#39;étude permet de mescosms tableau et des colliers en PVC pour bloquer le long de gradients environnementaux spatiales et ainsi tenir compte des variations de l&#39;environnement tels lors de l&#39;analyse des effets. Bien que destiné à une utilisation terrain, l&#39;appareil de spectroscopie cavité ring-down (Picarro Inc, Santa Clara, CA, USA; Modèle: G1101-i) sont des lectures soinsitive au mouvement. Par conséquent, il convient de construire une station de mesure de base au centre de toutes les parcelles contenant des colliers en PVC, et brancher l&#39;instrument sur les colliers avec des longueurs de tuyau en PVC. Décomposition de la litière du sol a toujours été mesurée en plaçant des quantités connues de litière dans des sacs en filet en fibre de verre, déposer les sacs sur la surface du sol sur le terrain et périodiquement re-mesurer les sacs à quantifier la vitesse de disparition de la litière (décomposition). La limitation de cette méthode est que l&#39;on n&#39;est pas en mesure de retracer le destin de la matière décomposée ou de déterminer la contribution du CO 2 minéralisation de l&#39;amendement du sol (litière ajoutée) à partir du sol CO fond 2 de la minéralisation. La méthode des traceurs marqués à l&#39;aide de CO 2 présentée ici permet d&#39;atténuer cette contrainte logistique. L&#39;écologie et biogéochimie des écosystèmes exploités dans le paradigme de travail que parce que des plantes non consommésLitière comprend la majorité des détritus, les processus des écosystèmes souterrains ne sont que marginalement influencé par les apports de la biomasse par rapport aux niveaux trophiques supérieurs dans la chaîne alimentaire hors sol, comme les herbivores eux-mêmes 6. Cependant, il existe des preuves de plus en plus que les espèces des niveaux trophiques supérieurs des écosystèmes peuvent avoir une profonde influence sur les processus de 1,4,5 souterraines. La méthode présentée ici est d&#39;améliorer la quantification de la contribution des niveaux trophiques supérieurs, soit directement par la biomasse de dépôt carcasse (par exemple 12, 13) ou de l&#39;excrétion et égestion (par exemple 14, 15), soit indirectement par l&#39;altération de la composition des communautés végétales (par exemple 9 ) sur le cycle des éléments nutritifs des écosystèmes. Cette quantification peut aider à révéler les mécanismes par lesquels les animaux contrôlent la dynamique des écosystèmes dans le cadre d&#39;un effort concerté pour améliorer et réviser le paradigme actuel de travail de contrôle biotique sur le fonctionnement des écosystèmes.

<table border="1"><tbody><tr><td> Le nom du réactif ou de l&#39;équipement </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires (optionnel) </td></tr><tr><td> Cavité en anneau vers le bas spectroscope </td><td> Picarro Inc, Santa Clara, Californie, USA </td><td> Modèle n ° G1101-i </td><td></td></tr><tr><td> CO2 respiromètre </td><td> Qubit Systems, Kingston, ON, Canada </td><td> Modèle # S151 </td><td></td></tr><tr><td> 13C </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 372382 </td><td></td></tr><tr><td> Spectrophotomètre </td><td> Thermo, San Jose CA, USA </td><td> Modèle: Delta V Plus spectrophotomètre de masse isotopique </td><td></td></tr></tbody></table>

lier le risque de prédation, stress physiologique et herbivore décomposition microbienne de la litière végétale

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

La quantité et la qualité des détritus qui entrent dans le sol détermine la vitesse de décomposition par les communautés microbiennes ainsi que les taux de recyclage de l&#39;azote (N) et de 1,2 séquestration du carbone (C). Litière végétale comprend la majorité des détritus 3, et ainsi de suite, on suppose que la décomposition n&#39;est que marginalement influencé par les apports de biomasse provenant d&#39;animaux tels que les herbivores et les carnivores 4,5. Toutefois, les carnivores peuvent influencer la décomposition microbienne de la litière végétale par une chaîne d&#39;interactions dans lesquelles le risque de prédation modifie la physiologie de leurs proies herbivores qui à son tour modifie le fonctionnement microbienne du sol lorsque les carcasses d&#39;herbivores sont décomposés 6. Une réponse physiologique au stress par des herbivores au risque de prédation peut changer le répertoire C: N composition élémentaire de la biomasse herbivore 7,8,9 parce que le stress augmente le risque de prédation de la demande d&#39;énergie herbivores basales que dans les systèmes de forces en éléments nutritifs limitée herbivores à déplacer leur consommation de N-riches ressources pour soutenir la croissance et la reproduction à des ressources d&#39;hydrates de carbone C-riches pour soutenir le métabolisme accru 6. Les herbivores ont une capacité limitée pour stocker les nutriments en excès, tellement stressé herbivores excrètent N, car ils augmentent la consommation d&#39;hydrates de carbone C 7. En fin de compte, en proie souligné le risque de prédation augmentent leur corps C: N ratio 7,10, ce qui les rend plus pauvres des ressources de qualité pour la piscine microbienne du sol probablement due à une plus faible disponibilité de N labile pour la production de l&#39;enzyme microbienne 6. Ainsi, la décomposition des carcasses d&#39;herbivores stress a un effet d&#39;amorçage sur le fonctionnement des communautés microbiennes qui diminue la capacité ultérieure à des microbes pour décomposer 6,10,11 litière végétale. Nous présentons la méthodologie pour évaluer les liens entre les risques de prédation et de décomposition de la litière par les microbes du sol. Nous décrivons comment: induire un stress chez les herbivores du risque de prédation; meaque ces réactions de stress, et de mesurer les conséquences sur la décomposition microbienne. Nous utilisons un aperçu d&#39;un modèle d&#39;écosystème des prairies comprenant la chasse araignée prédateur (Pisuarina mira), un herbivore dominant sauterelle (Melanoplus femurrubrum), et une variété de plantes herbacées et graminées 9.

Une parcelle exemple de sauterelles standards taux métaboliques dans des conditions de stress et le stress libres sont présentés dans la figure 2. En raison des différences de masse corporelle chez les sauterelles individuels, et le fait que le taux métabolique varie en fonction de la masse corporelle, les parcelles devraient présenter des taux métaboliques par rapport à la masse corporelle sauterelle. Tendances parallèles pour les différents traitements indiquent que le taux métabolique augmente avec un multiple constant du taux métabolique standard (ie il n&#39;y a pas de masse corporelle x taux d&#39;interaction métabolique) pour tous les individus stressés. Grasshopper corps C et teneurs en azote élémentaire à des risques et des conditions libres sont présentés dans le tableau 1. Il est à noter qu&#39;il ya une très faible (4%) différence dans le corps ratios C: N entre les traitements. Néanmoins, ces petites différences peuvent se traduire par de grandes différences dans la décomposition des litières herbe près de la piscine microbienne du sol (figure 3). </p&gt; Ajoutant de la litière d&#39;herbe à des colliers en PVC modifiées précédemment avec des sauterelles stressées ou sans stress conduit à différents degrés de décomposition de la litière, comme en témoignent les courbes décrivant cumuler dégagement de CO 2 dans le sol en raison de la respiration microbienne (Figure 3). Les expériences doivent être surveillés jusqu&#39;à cumuler les courbes commencent à saturer. <table border="1"><tbody><tr><td></td><td> Stress </td><td> Stress Free </td></tr><tr><td> Carbone (%) </td><td> 48,44 ± 0,32 </td><td> 44,73 ± 0,46 </td></tr><tr><td> Azote (%) </td><td> 12,11 ± 0,08 </td><td> 11,62 ± 0,12 </td></tr><tr><td> Carbone: azote </td><td> 4,00 ± 0,03 </td><td> 3,85 ± 0,04 </td></tr></tbody></table> Tableau 1. Comparaison de la composition chimique de la voiture herbivore sauterellecarcasses de conditions dans lesquelles ils sont confrontés risque de prédation (stress) et dans laquelle le risque de prédation était absent (sans stress). Les valeurs sont la moyenne ± 1 erreur standard. <img src="/files/ftp_upload/50061/50061fig1.jpg" alt="Figure 1"/> Figure 1. Illustration de la conception du champ mésocosmes utilisés dans l&#39;expérience et l&#39;économie de l&#39;évaluation expérimentale des effets des risques sur la décomposition de la litière. <img src="/files/ftp_upload/50061/50061fig2.jpg" alt="Figure 2"/> Figure 2. Une parcelle de taux métabolique herbivore-type par rapport à la masse corporelle des herbivores. Les données sont divisées en deux classes selon les traitements expérimentaux: sauterelles de mésocosmes contenant des prédateurs (prédation) pour induire le stress et mésocosmes sans prédateurs (contrôle) et donc pas de stress induit. Les données sont tirées D. Halwenaet Schmitz JO 2010, non publié. <img src="/files/ftp_upload/50061/50061fig3.jpg" alt="Figure 3" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50061/50061fig3highres.jpg"/> Figure 3. Courbes décrivant cumulatif dégagement de CO 2 près de la piscine tout en décomposition microbienne expérimentales apports de litière d&#39;herbe dans des colliers en PVC. Valeurs représentées sont la moyenne ± 1 erreur standard. Le graphique montre que les sols amorcée avec des carcasses de sauterelles stressés (prédateur) se traduisent par 19% de moins (ANOVA F = 1,6 9,06, P &lt;0,05) les taux de décomposition de la litière végétale que les sols amorcées avec des carcasses de stress sauterelles libres (contrôle). L&#39;encart représente le dispositif de collier de PVC dans le domaine. Figure reproduite à partir Hawlena et al. 6 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50061/50061fig3large.jpg" target="_blank">Cick ici pour agrandir la figure</a> .

Nous présentons les méthodes pour évaluer le risque de prédation peut altérer la qualité chimique des proies herbivores en induisant des changements alimentaires pour répondre aux besoins de stress accru, et comment la décomposition des carcasses de ces herbivores stress ralentit après décomposition de la litière végétale par les microbes du sol.

Lier le risque de prédation, stress physiologique et Herbivore décomposition microbienne de la litière végétale

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

L’objectif général de cette procédure est de déterminer comment le taux de décomposition de la matière organique est influencé par la composition chimique corporelle des carcasses d’animaux à la suite du stress causé par la prédation. Pour ce faire, on crée d’abord des conditions d’élevage expérimentales qui soumettent les proies au stress du risque de prédation sur le terrain et à des conditions de contrôle sans risque. La deuxième étape consiste à collecter les sauterelles des traitements expérimentaux et, après vérification de leur état métabolique à l’aide de la respiration, à les sacrifier pour l’analyse du contenu chimique isotopique du corps en laboratoire et pour les processus de décomposition d’amorçage sur le terrain.Ensuite, les carcasses de sauterelles sont placées dans des parcelles fermées et laissées à se décomposer pendant 40 jours. Dans le même temps, les plantes à l’intérieur des mésocosmes sont marquées avec du dioxyde de carbone 13. L’herbe est ensuite récoltée dans ces mésocosmes environ 10 jours avant la fin de la décomposition de la carcasse de sauterelle de 40 jours pour le séchage à l’air.L’herbe séchée est ensuite placée dans l’enclos au bout de 40 jours. La dernière étape consiste à surveiller le taux de décomposition de la litière d’herbe in situ pendant 75 jours en suivant à la fois la respiration du sol et la respiration du dioxyde de carbone 13 à l’aide d’une technique de chambre à flux traversant impliquant un spectroscope à anneau de cavité piro. En fin de compte, ces méthodes quantifient comment les changements chimiques dans le corps des herbivores stressés par la prédation peuvent réguler le taux de décomposition par les microbes dans le bassin du sol.Cela montre que même les animaux peu abondants peuvent néanmoins avoir des effets multiplicateurs importants. Dans les écosystèmes, cependant, la méthode dont nous parlons aujourd’hui est applicable dans cet ancien écosystème de terrain. Il s’applique plus largement à d’autres systèmes de prairies comme les savanes africaines ou les prairies du parc national de Yellowstone, où vous obtenez souvent beaucoup de carcasses d’herbivores dans le sol et la décomposition de cette carcasse peut influencer de manière importante.Le cycle des nutriments de l’écosystème que vous voyez dans ces endroits, ces mésocosmes fermés circulaires de 0,5 mètre sont utilisés pour prévenir l’immigration ou l’immigration d’espèces animales. Chaque cage mes Cosm est construite à partir de 2,4 mètres de long, d’une clôture en aluminium grillagée d’un quart de pouce de haut, recouverte d’un écran en aluminium de 2,5 mètres de long. Placez la cage dans le sol du champ en creusant une tranchée de 10 centimètres de profondeur sur quatre centimètres de large autour de la base de la cage.Ensuite, enfoncez la cage dans la tranchée à une profondeur de 10 centimètres et tassez le so de la tranchée autour du soleil. Agrafez une partie d’un morceau circulaire de moustiquaire au sommet de la cage méso-cosme. Les mésocosmes doivent être disposés selon un plan expérimental apparié répété sur le terrain, l’emplacement de la parcelle doit être choisi pour correspondre à l’identité de l’espèce végétale et à la couverture végétale relative.À l’aide d’un filet fauchoir, recueillez les secondes nymphes de sauterelles étoilées et stockez-les dans les mésocosmes à des densités de champ. Ensuite, utilisez un filet fauchoir pour capturer les individus d’une position dominante et chasser, et non pas tisser des toiles d’espèces prédatrices d’araignées. Après avoir utilisé du ciment à séchage rapide pour coller la mine d’araignées, stockez les araignées à des densités de champ jusqu’à un méso cosme de chaque paire.Ce sera le traitement du stress les mésocosmes sans araignées sera le traitement sans stress après la sauterelle. Les nymphes ont été développées jusqu’aux quatrième et cinquième stades stades de l’humanité. Prélevez tous les individus des cages et attribuez au hasard les individus de chaque cage à l’un des trois groupes d’essai subséquents.Validation du premier groupe du stress physiologique. État du groupe deux, validation du changement de la stœchiométrie élémentaire du corps et du groupe trois de la décomposition microbienne pour mesurer la décomposition microbienne. Placez des paires de colliers en PVC répliquées sur le terrain.Enlevez toute la végétation à l’intérieur de chaque collet en coupant à la surface du sol. De plus, installez un ensemble de colliers en PVC sur le site pour agir comme des contrôles de l’abondance naturelle du carbone 13 auxquels ni sauterelles ni litière d’herbe ne sont ajoutées. Ensuite, à une couleur dans chaque paire, ajoutez une carcasse intacte et lyophilisée d’une sauterelle élevée avec un risque de prédateur comme décrit précédemment, à l’aide de cages de terrain, assurez-vous d’enregistrer la biomasse ajoutée à l’autre collier.Dans chaque paire, ajoutez deux carcasses intactes lyophilisées élevées sans risque de prédateur. Encore une fois, enregistrement de la biomasse ajoutée. Couvrez les colliers en PVC avec la moustiquaire pour empêcher les sauterelles d’être retirées des parcelles par les charognards et laissez les carcasses de sauterelles se décomposer pendant 40 jours.Pendant ce temps, étiquetez la litière d’herbe avec du carbone 13 en enfonçant d’abord un cadre en bois carré de 60 centimètres sur 60 centimètres avec un joint en caoutchouc recouvert de graisse silicone à cinq centimètres dans le sol. Glissez ensuite une chambre en plexiglas transparent avec une soupape d’entrée et de sortie sur le dessus du cadre en bois afin que le caoutchouc scelle la base de la formeuse de la chambre, les stations de mesure centrales à tous les parcelles contenant des couleurs PVC. Fixation ventale de l’instrument de spectroscopie de l’anneau de cavité une semaine après l’étiquetage au carbone 13 comme décrit dans le protocole de texte, à l’aide d’un spectromètre de masse à rapport isotopique thermo delta plus isotope ou similaire pour comparer le carbone delta 13 de la litière d’herbe avec les valeurs d’abondance naturelle recueillies à partir d’un échantillon aléatoire d’espèces de graminées identiques environ 10 jours avant la fin de la décomposition de la carcasse d’herbe d’aper de 40 jours. Séchage à l’air libre après 40 jours.10 grammes de carbone séché à l’air, 13 litières d’herbe étiquetées de chaque couleur qui avaient été préalablement modifiées avec des carcasses de sauterelles. Surveillez le taux de minéralisation de la litière d’herbe in situ pendant 75 jours en coiffant d’abord chaque couleur et en suivant à la fois la respiration totale du sol et la respiration du dioxyde de carbone 13 à l’aide d’une technique de chambre d’écoulement. Les échantillons de gaz de chaque couleur sont surveillés en temps réel toutes les huit minutes à l’aide d’un anneau de cavité de piro, la spectroscopie de cavité de spectroscope permet le suivi simultané du carbone 13 total et delta de la respiration du sol.Estimer la contribution de la litière d’herbe marquée au carbone 13 à la respiration totale du sol à l’aide d’équations de mélange isotopique. Selon les instructions du protocole textuel, ce graphique montre le taux métabolique standard des herbivores par rapport à la masse corporelle des herbivores. Les données sont divisées en deux classes selon le traitement expérimental, les sauterelles provenant de mésocosmes contenant des prédateurs pour induire un stress et contrôler les mésocosmes sans prédateurs et donc aucun stress induit en raison des différences de masse corporelle entre les sauterelles individuelles et le fait que le taux métabolique varie avec les graphiques de masse corporelle devraient présenter les taux métaboliques par rapport à la masse corporelle des sauterelles.Des tendances parallèles pour les différents traitements indiquent que le taux métabolique augmente en tant que multiple constant du taux métabolique standard IE. Il n’y a pas d’interaction entre la masse corporelle et le taux métabolique pour tous les individus stressés, le corps de sauterelle, les teneurs en carbone et en éléments azotés dans des conditions à risque et sans risque sont présentées dans ce tableau. Il convient de noter qu’il y a une très petite différence de 4 % dans les rapports carbone/azote corporel entre les traitements. Néanmoins, ces petites différences peuvent se traduire par de grandes différences dans la décomposition de la litière d’herbe par le pool microbien du sol.Ces courbes montrent la libération cumulative de CO2 par le pool microbien lors de la décomposition des entrées expérimentales de litière d’herbe dans des valeurs tracées en couleurs PVC, une moyenne plus moins une erreur standard. La greffe démontre que les sols sont amorcés par le stress. Carcasses de sauterelles C’est-à-dire que la situation des prédateurs entraîne des taux de décomposition de la litière végétale inférieurs de 19 % à ceux des sols témoins amorcés avec des carcasses de sauterelles sans stress.La méthode peut nous aider à répondre à des questions clés en matière d’écosystème, d’écologie et de biogéochimie en nous permettant de retracer le carbone contenu dans les feuilles des plantes dans différents bassins de sol, et nous permet également de suivre le devenir des nutriments de ces bassins dans les parties aériennes des plantes.

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

Research

Recherche

JoVE Journal

Biology

Biologie

Cette méthode explique comment construire et d'exploiter un continu 13 C et 15 N chambre de marquage isotopique pour uniforme ou plante différentiel étiquetage des tissus. Les résultats représentatifs du métabolisme et de l'étiquetage structurelle de gerardii Andropogon sont discutées.

Conception et l&#39;exploitation d&#39;un continu<sup&gt; 13</sup&gt; C et<sup&gt; 15</sup&gt; N Chambre pour uniforme ou différentiel étiquetage, métabolique et structurale, usine de production d&#39;isotopes étiquetage

Comprendre le rôle de l'hétérogénéité de l'environnement dans la coexistence des espèces ont généralement porté sur les types d'hétérogénéité qui sont extrinsèques à la composition des espèces de la communauté. Nous fournissons de nouvelles méthodes de création des traitements de l'hétérogénéité du sol en utilisant des sols soumis à sol-plante commentaires conditionné, ou l'hétérogénéité intrinsèque de la composition de la communauté.

Protocole expérimental pour l&#39;hétérogénéité du sol Manipulation des plantes induite

Nous décrivons une approche semi-quantitative de mesurer des caractéristiques des communautés d'arthropodes de corticolous (écorce-habitant). Nous avons placé des pièges collants fabriqués commercialement sur des boulons d'arbres pour estimer l'abondance, la longueur totale (un substitut à la biomasse), la richesse et la diversité de Shannon pour la comparaison entre les espèces d'arbres.

Quantifier les arthropodes corticolous à l'aide de pièges collants

Pour obtenir un insecte axenique, sa surface d’œuf est stérilisée et la larve éclose est ensuite élevée à l’aide de feuilles axeniques. Cette méthode fournit un moyen efficace pour la préparation d’insectes axeniques sans administrer d’antibiotiques ou développer un régime artificiel, qui peut également être appliqué à d’autres insectes mangeurs de feuilles.

Préparation et élevage d’insectes axeniques avec des semis de culture tissulaire pour les études d’interaction entre le microbiote hôte et intestinal du coléoptère

Cet article présente un protocole détaillé pour l’élevage du papillon blanc du chou dans des conditions de laboratoire contrôlées avec un régime artificiel, ce qui permet des manipulations précises de la nutrition précoce et de l’exposition aux toxines. Les résultats représentatifs montrent comment la toxicité des métaux lourds peut être dosée avec ce protocole.

Élever le papillon blanc du chou (Pieris rapae) dans des conditions contrôlées : une étude de cas avec tolérance aux métaux lourds

Nous présentons ici une étude établie dans l’iDiv Ecotron, des chambres de mésocosme terrestres avec des conditions environnementales contrôlées au-dessus et au-dessous du sol, pour étudier les effets indépendants et interactifs de l’histoire des plantes et de l’histoire du sol sur le fonctionnement écosystémique des communautés de prairies le long d’un gradient de diversité végétale.

JenaTron - Une approche expérimentale pour étudier les effets de l’histoire des plantes et de l’histoire du sol sur le fonctionnement de l’écosystème des prairies

Les pucerons sont des transmetteurs efficaces des virus des plantes. Microinjection pucerons du virus, la procédure que nous allons vous montrer aujourd'hui, est une technique qui permet aux chercheurs d'injecter le virus directement dans le hemocoel du puceron, en contournant l'intestin, l'un des deux principaux obstacles à la transmission du virus d'une manière circulante. La même technique est également utilisée pour injecter ARNdb pour l'ARNi.

Test de la barrières physiologiques à la transmission virale chez les pucerons avec microinjection

Une méthode simple est fourni qui permet l'extraction rapide et l'analyse des hormones végétales multiples à partir de petits échantillons de tissu. La procédure utilise l'extraction en phase vapeur comme l'étape de purification solennelle. Les échantillons sont analysés par des ions + GC / MS avec ionisation chimique qui produit principalement des (M +1).

Surveillance des hormones végétales Durant les réponses au stress

Un moyen rapide est décrite afin de mieux connaître la structure des polysaccharides dans une matrice extracellulaire. La méthode tire parti de la spécificité de glycosylhydrolases et la sensibilité de la spectrométrie de masse permettant d'infimes quantités de matériaux à analyser. Cette technique est adaptable pour être utilisé directement sur le tissu lui-même.

Profilage de masse Oligo (OLIMP) de polysaccharides extracellulaires

Cette vidéo montre une approche pour étudier l'environnement contrôlé de dégradation des tissus des plantes lignocellulosiques par des champignons aérobies. La capacité de contrôler les sources de nutriments et d'humidité est un des principaux avantages de l'agar-bloc de microcosmes, mais l'approche donne souvent des résultats mitigés. Nous abordons les pièges critique pour le rendement reproductible, de faible variabilité des résultats.

Agar-Block microcosmes pour la décomposition des tissus végétaux contrôlés par des champignons aérobie

Découvrez comment le stress de prédation modifie la composition chimique des herbivores et influence la décomposition microbienne de la litière végétale dans les écosystèmes prairiaux.

Lier le risque de prédation, stress physiologique et Herbivore décomposition microbienne de la litière végétale

Explorer plus de vidéos