Feldexperimente von Bestäubungsökologie: Der Fall

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Summary

Um die Bestäuber Wirksamkeit eines bestimmten Pflanzenarten, mehrere Methoden der Feldversuche zeigen, wurden entwickelt. Diese Studie zeigt die grundlegenden Methoden der Feldversuche zur Bestäubung Ökologie mit der Fallstudie von Lycoris sanguinea var. Sanguinea und den Roman Bestäubung Mechanismus, brechen Knospe Bestäubung.

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Yamaji, F., Ohsawa, T. A. Field Experiments of Pollination Ecology: The Case of Lycoris sanguinea var. sanguinea. J. Vis. Exp. (117), e54728, doi:10.3791/54728 (2016).

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Abstract

Introduction

Plant-Bestäuber-Interaktionen sind hervorragende Beispiele für das Studium der Evolutionsbiologie und Ökologie. Die mutualistic Beziehungen zwischen Blumen und Bestäuber sind gedacht , um die Diversifizierung der 1,2 angiosperm gefördert zu haben als Ergebnis der natürlichen Selektion, obwohl andere biotische und abiotische Faktoren auch Einfluss 3,4,5 ausgeübt haben. Es wird auch vermutet , dass Blumen Züge verändert haben zu den wirksamsten Bestäuber anzupassen und mehr Früchte und Samen bis 6 herzustellen. Diese Überzeugungen wurden zwar große Studien auf der Basis verschiedener Indizes wie Bestäubung Wirksamkeit konstruiert, die verschiedene Interpretationen 7 einzubeziehen.

Blühende Pflanzen , die Bestäubung Systeme verallgemeinert werden durch verschiedene Arten von Bestäuber 8 besucht. Hierbei wurde eine Blume Besucher als eine Tierart definiert, die eine Blumen Belohnung zu erhalten besucht und Bestäuber wurden als Blumen Besucher definiert, die bestäuben.Einige dieser Besucher tragen Artgenossen Pollenkörner auf die Stigmata der besuchten Blüten und kann als Bestäuber klassifiziert werden. Andere Besucher können auch einige innerartliche Pollen haben; sie könnten weniger Bestäubung führen aufgrund Verhaltens- oder morphologische Fehlpaarungen zwischen den Bestäuber und die Blumen. Diese vergleichbare Unterschiede in der Beitrag zur Pflanzenreproduktion könnten unterschiedliche Grade der Selektionsdruck auf floralen Züge 9 erzeugen und könnte die adaptive Divergenz von Blütenpflanzen verursachen. Daher wird , obwohl die Zusammensetzung der Bestäuber Gemeinschaft und die relative Artenreichtum sind 10 wichtig, die genaue Bewertung der jeweiligen Wirksamkeit des Besuchers ist auch entscheidend für die adaptive und / oder evolutionäre Prozesse der Pflanzen zu bestimmen.

In dieser Studie wurden 11 quantitative Schätzungen der Bestäuber Effizienzen, definiert als die Frucht- und Samenproduktion pro Visitation Frequenz bestimmt. Die Spezifikationer Jahren und Häufigkeit der einzelnen Blumen-Besucher wurden beobachtet, und reproduktive Auswirkungen auf den besuchten Blumen wurden geschätzt. Die Aufnahme von floralen Besuche durch Beobachtungen am Menschen ist eine klassische Methode bei der Bestäubung der Ökologie. Jedoch erlegt dieses Verfahren eine große Belastung für die Beobachter, die erforderlich sind, vor den Pflanzen zu bleiben und eine sorgfältige, langfristige Messungen. Vor kurzem haben die Technologien von Filmen und Aufnahme schnell entwickelt, und Low-Cost - Digital - Videokameras haben die Einführung der Videoaufzeichnung auf Bestäuber Beobachtungen 12,13 aktiviert. Diese Methoden können die Sammlung von Basisinformationen über Blumen Besucher erleichtern und helfen könnte, ein Verständnis für die Bestäubung Ökologie einer Zielpflanzenarten zu entwickeln.

Jedoch sind die Besuchsfrequenzen der Bestäuber nicht notwendigerweise korreliert , um ihre Wirksamkeit Bestäubung 7,14, und es ist wichtig , die qualitative Effekte jedes pollinator zu bewertenauf Blume Fitness. Bestäubung Wirksamkeit wurde durch die Anzahl der Pollenkörner auf der Stigmata 15,16, Pollenschlauchwachstum 17,18 und Obst und / oder Samenproduktion 19,20 geschätzt. Absacken Experimente führten Besucher exklusive Taschen und Koffer, sind die typischen Methoden zur Prüfung von Selbst Kompatibilität, autogamy 21,22, und das Vorhandensein von apomixes 23. Zusätzlich wurde die Bewertung der Bestäubung Wirksamkeit für eine bestimmte Bestäuber im Besucher assemblage häufig in Umgebungen durchgeführt , in denen andere Blumen Besucher beschränkt sind (dh ein Drahtkäfig, Netz oder eine Tasche mit einer Maschen klein genug größer Bestäuber auszuschließen, ist Satz auf Blütenpflanzen). Zum Beispiel, Absacken Experimente mit kleinen Mesh - Taschen wurden durchgeführt , die Bestäubung Fähigkeit von Ameisen oder Thripse 24,25 zu offenbaren. Darüber hinaus haben einen Drahtkäfig oder Netto-Experimente Vogel Ausschluss unter Verwendung der effektiven Bestäuber der Taxa Aloe gezeigt26-28.

Die Ziele dieser Studie waren: 1) die Methoden in einem früheren Papier einzuführen und 2) diese Methoden für die allgemeine Verwendung in anderen Studien zu Blumen Besucher, deren Besuch Frequenzen, und ihre Auswirkungen auf die Pflanzen Fitness Lycoris sanguinea var zu verbessern.. sanguinea ist eine der Arten der Gattung Lycoris enthalten, die im Großen und ganzen in ganz Japan verteilt und eng in Korea 29 und hat trichterförmig rötlich-orange Blüten (Abbildung 1a). Eine frühere Studie ergab , dass L. sanguinea var. sanguinea wurde durch mehrere Insektenarten besucht, darunter eine nicht identifizierte kleine Bienenarten und den größeren Arten Amegilla florea 29. Allerdings wurden nicht identifiziert die Visitation Frequenzen und Bestäubung Wirksamkeit dieser Besucher. Bestäuber Beobachtungen zur Identifizierung von Blumen Besucher wurden zum ersten Mal durchgeführt. Visitation durch kleine Bienen wurde OBSErved auf Blumen , die noch nicht vollständig geöffnet hatte (Bruch Knospen; 1b, c). Kleine Bienen zog eilig um die undehisced Antheren in den Bruch Knospen und gesammelte Pollen ihre Mandibeln verwenden. Die Hypothese war, dass die kleinen Bienen Bestäuber mit dem Brechknospenstadium sein könnte, weil die Lücken zwischen den Antheren und der Stigmata in den Blüten kleiner waren als die Körperlänge der Bienen. Daher wurden Absacken Experimente durchgeführt , bei dem Brechknospenstadium die Bestäubung Fähigkeit von kleinen Bienen zu testen und zusätzlich die Fortpflanzungsstrategien von L. zu untersuchen sanguinea var. sanguinea. Diese Knospen wurden nach den kleinen Bienen besucht verpackt, die eine Abschätzung der Bestäubung Fähigkeit der Bienen erlaubt. Die Personen wurden mit ungeöffneten Knospen in Käfigen gehalten. Ein Käfig engmaschigen verwendet wurde, durch die nur kleine Bienen passieren könnte, eine Schätzung der Bestäubung Effizienz von kleinen Bienen während des gesamten flowe erlaubtRingstadium.

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Protocol

Hinweis: Dieser Artikel basiert auf unserer bisherigen Arbeit 30. Einige Teile sind mit Genehmigung der Botanical Society of Japan und Springer Japan wieder aufgelegt.

1. Die Beobachtung der Blumen Besucher

  1. Die Auswahl der Beobachtungsfelder
    1. Suche die Bereiche , in denen die Pflanzenmaterialien verteilt sind, und wählen Sie die Kandidaten Prüfzentren mit verlässlichen Ressourcen, wie Bild Bücher, Fachzeitschriften, usw. Stellen Sie die Anzahl der Studienzentren , die Forschungsziele zu passen (zB ein breites Spektrum von Standorten für der Vergleich der Blütenbesucher in ganz Japan).
    2. Überprüfen Sie die Positionen der ausgewählten Kandidaten Populationen und die Abstände von relevanten Ansatzpunkte, wie Forschungseinrichtungen und Unterkünfte, wenn langfristige Forschung notwendig ist.
    3. schätzen etwa jede Populationsgröße durch die Anzahl der Pflanzenindividuen in einer Flächeneinheit zu zählen. Wählen Sie große Populationen für manipulierten Experiments viele Pflanzenindividuen mit.
    4. Pre-Beobachtung von Blumen Besucher
      1. Entscheiden Sie, welche Zielpersonen in jedem Bereich wird während des gleichen Zeitintervall beobachtet werden, abhängig von den Bevölkerungsdichten. Wählen Sie 5-10 frisch geöffneten Blüten oder Knospen als Ziel Blumen brechen und abgebaut diejenigen abzulehnen, die bereits geöffnet haben.
      2. Starten Sie die visuelle Beobachtung für einen Zeitraum von einem ganzen Tag, denn die Blumen durch verschiedene Bestäuber in unterschiedlichen Zeitbereichen 31,32 besucht werden.
      3. Auf den Aufzeichnungsblättern, notieren Sie die Artname von Blumen Besucher und die Zeit jeder Heimsuchung pro Stunde pro Blume.
      4. genau beobachten, ob Blumen Besucher die Antheren und / oder Stigmata berühren; wenn sie es tun, notieren Sie die Besucher als Bestäuber. Wenn die Blumen Besucher nur die Blumen besuchen und nicht die Fortpflanzungsorgane zu berühren, sie als Besucher aufzeichnen.
      5. Mit einem Insektennetz oder handgefertigte Saugvorrichtung, die Blumen Besucher erfassen zu identifizieren undbewahre sie als Proben (Abbildung 1f). Töten die eingeschlossenen Besucher schnell mit Ethylacetat oder Fingerdruck auf den Brustkorb, und bewahren sie in einer weichen Tasche oder in einem Kunststoffrohr oder Fall mit 100% Ethanol.
      6. Nach der Beobachtung, Ermittlung der spezifischen Namen von Proben unter Verwendung von morphologischen Merkmalen oder, im Falle von Schwierigkeiten bei der Identifizierung, fordern Sie die Hilfe von Experten für die einzelnen taxonomischen Gruppe.
  2. Beobachtung auf dem Gebiet
    1. Wählen Forschungsstandorte auf der Grundlage ihrer Zugänglichkeit, der Einwohnerzahl und die Anzahl der Blumen Besucher. Wählen Sie Zeitperioden , die eine repräsentative Stichprobe von Blumen Besucher in der Blütezeit umfassen und bestimmen Beobachtungsperioden auf Basis von Forschungszielen (zB für die Forschung auf Visitation Frequenzschwankungen , die durch Blumen Besucher sollten lange Zeiträume festgelegt werden).
    2. Bereiten Sie die entsprechende Aufnahmegeräte wie digitale Videokameras (zB für Nachtaufnahme, Videokameras mit einer Infrarot - Funktion sollte) verwendet werden.
    3. Wählen Sie die Ziel Blumen in der gleichen Weise wie bei 1.1.4.
    4. Befestigen Sie die Videokameras auf Aluminiumstative. Stellen Sie die Kameras mit Stativen vor den Zielpersonen, etwa 50 cm entfernt.
    5. Prüfen und die Lichtmenge zu ändern und den Fokus der Materialien auf den Bildschirmanzeigen der Kameras vor filmen.
    6. Starten Sie die visuelle Beobachtung und Videoaufnahmen zur gleichen Zeit für die entsprechenden Zeitzonen geschätzt durch die vorge Beobachtungen (im vorliegenden Fall, Beobachtungsperiode für mehr als sechs Stunden im Durchschnitt von ca. 5.00 Uhr bis 13.00 Uhr ).
    7. Identifizieren Sie die Arten Namen der Besucher und Bestäuber, und ihre Namen aufzuzeichnen und die Zeiten ihrer Besuche auf den Aufzeichnungsblättern.
    8. Erfassen und identifizieren die Besucher und Bestäuber in der gleichen Weise wie in 1.1.4.5.
    9. Wiederholen Sie die Schritte 1.2.1 bis 1.2.7 für jede observation Zeitraum. Stellen Sie die Beobachtungszeiten auf der Grundlage der Forschungsziele und Pre-Beobachtungsdaten.
  3. Datenanalysen Nach Beobachtung
    1. Identifizieren der Arten Namen der aufgenommenen Proben nach pollinator Beobachtung in der gleichen Weise wie in 1.1.4.6.
    2. Schauen Sie sich die Videoclips und beachten Sie die Artnamen und deren Besuchszeiten in der gleichen Weise wie für die visuelle Beobachtung.
    3. Berechnen Sie die Besuchsfrequenzen pro Blume pro Stunde jedes Blumen Besucher aus der visuellen Beobachtung und Videoaufnahme-Daten. Vergleichen Sie diese Frequenzen statistisch zwischen den Standorten und Jahren jedes Besuchers geeigneten statistischen Methoden auf Basis von grundlegenden Statistiken und mit geeigneter Software, wie zum Beispiel R, SPSS und / oder SAS - 33-35 ( zum Beispiel ein Zwei-Wege - Varianzanalyse (ANOVA ) mit Tukey ehrlich signifikanten Unterschied (HSD) Test in R-Software).

2. Absackung und Cage Experimente

  1. Die Vorbereitungen für die Absackung und Cage Experimente
    1. Für die Absackung Experimente, bereiten Beutel , die kleine Maschenweiten (~ 0,5-1 mm) und nutzen sie vollständig zu verhindern Blume Visitation (zB Vliesstofftaschen wurden in 2011 für die Absackung Experimente verwendet und 2012) haben.
    2. Für den Käfigexperimenten, Draht oder Kunststoffgitter Platten mit einem Durchmesser herzustellen, die das Ziel kleiner Besucher passieren lässt, schließt aber die größeren und diese Maschenplatten verbinden, einen Käfig zu bilden. Stellen Sie sicher, dass es keine Lücken größer als die Maschenweite sind. Anpassen der Größe und Form der Käfige auf der Basis der Zielpflanzenspezies und einzelne Zahlen.
  2. Absackung Experimente
    1. Wählen Sie 30 Individuen pro Behandlung, die keine Schäden durch Pflanzenfresser oder an einer schweren Umwelt haben. Für die Behandlung, eine einzelne Blume von jeder einzelnen Anlage wählen oder einzelne Blumen auf einer einzigen Anlage verwenden.
    2. Tasche ter Blumen auf dem Gebiet gezielt nach ihnen mit Klebeband Beschriftung (Seriennummer und Alphabet; Abbildung 1 g). Achten Sie darauf, nicht die Antheren oder die Stigmata in den Taschen zu berühren die Möglichkeit der Selbstbestäubung zu vermeiden.
    3. Sorgfältig fixieren Taschen zu den Blumen eine weiche Schnur oder einem Draht (Abbildung 1d) verwendet wird .
    4. aufrecht einzelne Blüten mit Stützen mit weichen Schnur oder einem Draht zur Unterstützung der Personen, gegen Kippen oder Zusammenbruch unter dem Gewicht der Beutel oder den Wind, wie nötig vorsichtig eingestellt. Twist oder wickeln eine Schnur oder einem Draht sanft um den Stiel einer Zielperson, um nicht Schaden zu schaffen.
    5. Behandlungen in den Absacken Experimente
      1. Für die "Control" Behandlung, befestigen Sie die Etiketten an den Ziel Blumen und keine Behandlung durchzuführen. Lassen Sie Blumen Besucher frei zu besuchen.
      2. Für die "Auskreuzung" Behandlung, decken Sie die Knospen, bis sie blühen, und dann die Antheren der abgefüllten Blumen zu entfernen. Setzen Sie etwas pollen Körner von mehreren Personen auf der Stigmata.
      3. Für die "Selbstung" Behandlung, decken Sie die Knospen, bis die Blüten öffnen, und setzen Pollen aus den gleichen Blumen auf ihre Stigmata. Decken Sie diese behandelt Blumen wieder.
      4. Für die "Auto-Selbst" Behandlung, decken Sie die Knospen mit Taschen, bis zum Ende der Blütezeit.
      5. Für die "Breaking Knospe" Behandlung, identifizieren die zu brechen Knospen , die besucht wurden , und den Eingang oder den Ausgang von kleinen Bienen (1b, c) zu beobachten. Entfernen Sie die Antheren der Bruchknospen auf der gleichen Blume nach dem Besuch von kleinen Bienen wiederholt Pollenablagerungen zu verhindern, und Beutel diese Knospen schnell weitere Heimsuchungen zu verhindern.
      6. Für die "Blüte" Behandlung, Tasche die Knospen bis zur Eröffnung der Bühne Visitationen mit dem Brechknospenstadium zu vermeiden. Danach entfernen Sie die Taschen und ermöglichen den Besuchern, Nektar und Pollen zu sammeln.
      7. Für die "Bud" Behandlung,die Antheren aus ungeöffneten Knospen entfernen und sie künstlich Auskreuzung. Bag diese Knospen schnell Blume Heimsuchungen zu verhindern.
  3. Cage Experimente
    1. Decken Sie die Zielpflanze Personen mit vorbereiteten Käfige. Stellen Sie die Positionen von caged Blumen von Hand Kontakt und Pollenablagerungen zwischen verschiedenen Stigmata (Abbildung 1e) zu verhindern.
    2. Für den "Käfig" Behandlung, wählen Sie die Personen mit ungeöffneten Knospen und setzen Etiketten auf sie für die Identifizierung von ausgewählten Blumen. Cage die Individuen mit markierten Knospen , die Einflüsse aus der Zeit vor der Errichtung von Käfigen (dh Blumen Insekten ungeöffnete Knospen besuchen können, und nur die Effekte von Insekten , die nach der Platzierung von Käfigen besuchen kann nicht abgeschätzt werden) abzulehnen.
    3. Bringen Sie die Käfige fest am Boden mit Eisenstangen Eintritt von Besuchern zwischen dem Kabinenboden und dem Boden zu verhindern.
  4. Datenanalysen After der Absackung und Cage Experimente
    1. Sammeln Sie alle der markierten Blumen am Ende der Blütezeit (Abbildung 1 g) durch Schneiden und sie von den mütterlichen Individuen zu trennen. Bewahren Sie jede markierte Probe separat ihre Kontamination zu verhindern.
    2. Überprüfen Sie, ob das Vorhandensein oder Fehlen von Obst auf jedem Satz markiert flower.Record die Samen Zahlen der jeweiligen Frucht bei Einstellung Früchte.
    3. Berechnen Sie das Verhältnis von Frucht Zahlen pro Blume (Obst-Set-Verhältnis, definiert als die Anzahl der Früchte durch die Anzahl der Blumen geteilt) und der Samenzahl pro reifen Früchte (Samen-Satz-Verhältnis, definiert als die Anzahl von Samen dividiert durch die Anzahl von Ovula) alle aufgenommenen Zahlen.
    4. Statistisch gesehen vergleichen die Frucht- und Samensatz Verhältnisse zwischen den Behandlungen geeigneten Methoden und Software, wie zum Beispiel jene , die in 1.3.3 (zB one-way ANOVA mit Tukey HSD oder Fisher-Test in R - Software 33) verwendet wird .
    5. Untersuchungen der Materialien, die die Ergebnisse der Experimente mit Absacken
      1. Um zu testen, die Notwendigkeit von Tier Bestäuber, vergleichen die Ergebnisse statistisch zwischen "Control" und "Auto-Selbst" Behandlungen.
      2. Um den Grad der Pollen Begrenzung abschätzen zu können, vergleichen Sie die "Control" und "Auskreuzung" Behandlungen.
      3. Um zu testen, Selbst Kompatibilität, vergleichen Sie die "Auskreuzung" und "Selbstung" Behandlungen.
    6. Bewertungen der Einflüsse des Brechens Knospe Bestäubung
      1. Vergleichen Sie die "Control" und "Bud" Behandlungen, um zu bestimmen, ob die Stigmata der Bruch Knospen reproduktiv reif sind und ob der Wert der "Control" Behandlung kann für die Steuerung mit dem Brechknospenstadium verwendet werden.
      2. Vergleichen Sie die "Auto-Selbst" und "Breaking Knospe" Behandlungen, um zu bestimmen, ob der Reproduktionserfolg von Blumen bestäubt mit kleinen Bienen am Bruch-BUD Stadium ist statistisch höher als die von Pflanzen Durchführung autogamy (dh zu testen , die Existenz zu brechen Knospe Bestäubung). Danach, zu vergleichen, diese beiden Behandlungen mit dem "Control", um die Bestäubung Effizienz des Brechens Knospe Bestäubung zu schätzen.
      3. Vergleichen Sie die "Breaking Knospe", "Cage" und "Blüte" Behandlungen die Fortpflanzungs Einflüsse brechen Knospe Bestäubung zu schätzen.

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Representative Results

Fünf Populationen wurden für Bestäuber Beobachtungen ausgewählt. In der Pre-Beobachtungsphase, Visitationen verschiedener Insektenarten zu öffnen Blumen und kleine Bienen zu brechen Knospen wurden bestätigt. Floral Besucher Beobachtungen zeigten , dass die meisten der Besucher auf allen fünf Prüfzentren Individuen der kleinen Bienenarten Lasioglossum japonicum waren. Die Gesamtbesuchsrekord zeigte , dass die Visitation Verhältnisse dieser Art an drei Standorten (Abbildung 2) mehr als 90% waren. Im Gegensatz dazu waren die Verhältnisse der zweithäufigste Besucher, Amegilla florea, weniger als 10% in diesen Bereichen. Diese Bienenarten berührt auch die Stigmata der besuchten Blumen, und sie wurden als Bestäuber aufgezeichnet. Andere häufige Blütenbesucher, wie Hainschwebfliege, gesammelte Pollen ohne Kontakt mit der Stigmata, und sie wurden als Besucher identifiziert. An einem Standort, zeigten die Daten, Analysen, dass die VisitationFrequenzen von kleinen Bienen durch visuelle Beobachtungen aufgezeichnet waren signifikant höher als die von Video aufgezeichnet (Tabelle 1: one-way ANOVA: Seite 2: df = 1, F = 0.471, P = 0,50; Seite 3: df = 1, F = 12,12 , P <0,001; Site 4: df = 1, F = 1,019, p = 0,33; Seite 5: df = 1, F = 1,605, p = 0,22, respectively).

Absackung und Käfig-Experimente wurden an Standort 1 in 2011 und 2012 Non-Woven-Stofftaschen durchgeführt, mit einer kleineren Maschenweite als die Körpergrößen der Blumen Besucher und Drahtgitterkäfigen, mit einer größeren Maschenweite als die kleinen Bienen, aber kleiner als andere Besucher bereit waren. Die häufigen Heimsuchungen von kleinen Bienen im Käfig Blumen wurden beobachtet, und Käfige wurden angewendet. Das Ergebnis der "Breaking bud" Behandlung zeigte die Bestäubung Fähigkeit von kleinen Bienen besuchen brechen Knospen. Vergleiche von Obstund Samensätze zwischen den in 2.4.5 beschriebenen Behandlungen zeigten die Fortpflanzungseigenschaften von Lycoris sanguinea var sanguinea, die überwiegend Tier bestäubt ist ( "Control" vs. "Auto-Selbst". Fisher-Test für Fruchtansatz; P <0,001 ) mit teilweise Pollen begrenzten Bedingungen ( "Control" vs. "Auskreuzung": exakt - Test für Obst - Set Fisher; P = 0,16; Fisher-Test für Saatgut Satz: P = 0,37). Die Vergleiche auch vorgeschlagen , dass diese Pflanze selbst Kompatibilität ( "Auskreuzung" vs. "Selbstung": Fisher-Test für Fruchtansatz; P = 0,48; Fisher-Test für Saatgut Satz: P = 0,32) hat, die mit früheren Berichten übereinstimmte 36,37. Darüber hinaus Vergleiche der anderen Behandlungen vorgeschlagen , um die Bestäubung Fähigkeiten des Brechens Knospe Bestäubung in L. sanguinea var. sanguinea. Das Stigma dieser Pflanze ist reif im Knospenstadium (&# 34; Control "vs." Bud ": genaue Test für Obst - Set Fisher; P = 0,80; exakte Test für Saatgut - Set Fisher: P = 0,41), und der Wert von" Control "wurde für die Vergleiche auf breaking- verwendet . Stufe Knospe die "Breaking bud" Behandlung zeigten eine höhere Fruchtansatz als die "Auto-selbst" (exakter Test für Obst - Set Fisher; P = 0,02), was auf das Vorhandensein von Pollen Ablagerung von kleinen Bienen zu Stigmata mit dem Brech Knospe Bühne. es war jedoch nicht möglich, die Fortschritte dieser Bestäubung Prozess zu demonstrieren. die drei Behandlungen in 2.4.6.2 detailliert ( "Control", "Auto-selbst" und "Breaking Knospe") zeigten signifikante Unterschiede (one-way ANOVA für Fruchtansatz; df = 2, F = 18,46, P <0,001; one-way ANOVA für Saatgut Satz: df = 2, F = 3,6593, P = 0,03), aber vorgeschlagen Tukey HSD , dass brechen Knospe Bestäubung nicht sehr effektiv ist ( "Breaking bud"; vs. "Auto-Selbst": Fruchtansatz: P = 0,10; Samen Satz: P = 0,03). Darüber hinaus zeigten die Vergleiche zwischen den drei Behandlungen in 2.4.6.3 keine signifikanten Unterschiede (Zwei-Wege - ANOVA: df = 2, F = 0,6881, P = 0,50; Zwei-Wege - ANOVA für Saatgut Satz: df = 2, F = 1,2376, P = 0,30).

Abbildung 1
Abbildung 1:.. Pflanzenmaterialien und experimentelle Ausrüstung (a) Eine Blume der Zielpflanzenarten, Lycoris sanguinea var sanguinea. (B) Ein Bruch Knospe. (C) Eine kleine Biene Besuch der Bruch Knospen Pollenkörner zu sammeln. (D) Ein Beispiel aus dem Sack Experiment. (E) Ein Drahtgitterkäfig Abdeckung einige ungeöffnete Knospen. (F) Eine Saugvorrichtung, die in erster Linie für die Erfassung von kleinen Bienen verwendet wurde. (g Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 2
Abbildung 2: Visitation Raten von Lasioglossum japonicum zu vollständig geöffneten Blüten und Knospen brechen und von Amegilla florea zu geöffneten Blüten Das Verhältnis dieser Zahl basiert auf früheren Arbeiten 25.. Die häufigste Besucher war die kleine Biene L. japonicum und die nächste war die größer bee A. florea. Die Informationen für die untersuchten Standorte ist wie folgt: Site 1 = Izumi Nature Park, Chiba Pref .; Seite 2 = Sonnou no Mori, Chiba Pref .; Seite 3 = Sugawara Shrine, Kanagawa Pref .; Seite 4 = Mannyou Naturpark, Tochigi Pref .; undSeite 5 = Kogushi Katakuri no Sato, Gunma Pref. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Tabelle 1
Tabelle 1: Vergleich zwischen den visuellen und Video aufgezeichneten Beobachtungen von Blumen Besucher im Jahr 2013 In dieser Tabelle sind die Beobachtungszeit zeigt, beobachtete Blume Nummer und Visitation Zahlen von kleinen und großen Bienen an jedem Standort. "Visuell" und "Video" sind die Werte von visuellen Beobachtungen und Videoaufnahmen sind. Visitation Frequenzen mit Standardabweichungen sind in Klammern angegeben. Der Wert mit einem Stern ist signifikant unterschiedlich im Vergleich zu dem anderen Beobachtungsverfahren nach one-way ANOVA (dh war die Besuchs Verhältnis von kleinen Bienen in der visuellen Beobachtung signifikant höher als die der VideowiederSchnüre auf Seite 3).

Tabelle 2
Tabelle 2: Die Ergebnisse der Absackung und die Käfigversuchen im Jahr 2011 und 2012. Die Abkürzungen sind wie folgt: n = Blume Nummer in jeder Behandlung verwendet wird ; Nein. Obst = Fruchtsatznummer; Nein. von Samen = Samen-Satznummer; Obst set = Obst gesetzt Verhältnis; und Samen Satz = Samen-Set-Verhältnis. Seed-Set-Verhältnisse werden mit Standardabweichungen angegeben. Striche zeigen keine Daten.

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Discussion

Blumen-Beobachtungen und Absackung Experimente wurden in dieser Studie verwendet, um die Besuchsfrequenzen zu offenbaren und die weiblichen Fortpflanzungserfolg der Pflanzen sind. In Dafni (1992) 38, war die Videoband - Verfahren effektiv , weil sie den Zeitpunkt und die Dauer der Besucher für die Analyse aufzeichnen konnte , und Beobachter Bias verhindern. Jedoch zu der Zeit, benötigt dieses Verfahren eine teure Ausrüstung und die Beobachtungszeiten wurden durch die Batterielebensdauer begrenzt. Vor kurzem hat die Kosten für die Ausrüstung zur Herstellung von Videoaufzeichnungen zurückgegangen, und diese technologische Verfahren können auch in anderen Bestäuber Forschung eingesetzt werden. In dieser Studie waren die Besuchsfrequenzen signifikant unterschiedlich zwischen den visuellen und Video - Beobachtungen auf Seite 3 (Tabelle 2). Dies könnte durch eine Über Beobachtung der Blütenbesucher und menschliche Fehler wie dies abgelehnt verursacht. Dafni (1992) erwähnt auch Absacken oder Netto-Experimente Zuchtsysteme 38 zu studieren. Nicht woven Stofftaschen verwendet wurden, die wurden Pollen- oder wasserdicht nicht L.. sanguinea var. sanguinea ist kein Wind bestäubt Arten, aber regen Wasser , um den Fortpflanzungserfolg von Sack Blumen beeinflussen könnten. Eisenstangen wurden verwendet, Personen mit Säcken Blumen aus dem Gewicht des nassen Taschen zu unterstützen, aber diese Faktoren könnten die reproduktiven Fähigkeiten der Blüten beeinflusst haben. Abdecken der gesamten Anlage durch Insekten exklusive Netze mit Anhängern könnte die beste Option sein, methodische Probleme zu beseitigen. Weiterhin wurden Käfige für die Trennung von Bienenarten verwendet, die das erste Beispiel für ein in Pflanzen caged Studie war. Diese Studie belegt die Wirksamkeit dieser Methode, und wir können es mit anderen Studien, deren Ziele die Bestimmung der Bestäubung Wirksamkeit der verschiedenen funktionellen Gruppen, wie kleine und große Bienen benötigen anzuwenden.

Diese Bestäuber Beobachtungen zeigten , dass die meisten der Blumen Besucher von Lycoris sanguinea sanguinea während der gesamten Blütezeit waren Lasioglossum japonicum. Um erfolgreich zu Beobachtungen, Pre-Beobachtungen von Zielmaterialien in einigen Bewerber Prüfzentren machen sollten durchgeführt werden, die in Schritt 1.1 in dem Protokoll Abschnitt beschrieben wird. Zum Beispiel werden aus den Identifizierungen von floralen Besucher anhand von Beobachtungen oder Kamerabilder in einem Feld. Einige Blumen Besucher gehörte zu taxonomischen Gruppen, die auf den ersten Blick erkennen schwierig waren aufgrund ihrer nicht zu unterscheiden morphologische Merkmale oder schnellen Besuch Aktivitäten, wie halictid Bienen oder nächtliche Schwärmer sind. Daher könnte Vorlaufforschung auf Blumen Besuche helfen, jeden Besuch zu identifizieren und aufzuzeichnen. Um vollständig den Einfluss von Umweltbedingungen zu verstehen, ist es wichtig, geeignete Studienzentren für die Beobachtungen zu wählen. Sind beispielsweise Regenbedingungen für pollinator Beobachtungen nicht geeignet, da das Auftreten und Muster der Bestäubung verändern könnte. Obdie ausgewählten Standorten in den Umgebungsbedingungen schwankten hätte, wäre es nicht genügend Beobachtungsdaten gesammelt worden sind, um die Studienziele zu analysieren. Alternativ könnte wurden die Ergebnisse aufgrund von Unterschieden in klimatischen Bedingungen falsch interpretiert , die Zusammensetzung der Gemeinschaft Bestäuber 39 beeinflussen.

In dieser Studie wurden Blumen Besucher mit visuellen Beobachtungen und Videoaufzeichnungen (Tabelle 1) untersucht. Diese beiden Methoden haben Vorteile und Nachteile. In visuellen Beobachtungen können Objekte aus verschiedenen Winkeln betrachtet werden und kann genauer beobachtet werden. Allerdings sind die Informationen über die Ziele begrenzt, da der Datensatz nur als Feldnotizen oder digitale Fotos bleibt. Im Gegensatz dazu kann Blumen Besucher immer wieder aufgenommenen Videos verwendet werden, überprüft. Leider neigt dieses Verfahren ungeeignet Datensätze für die Analyse zu erzeugen, wie out-of-focus und unzureichend beleuchteter Bilder. Zusätzlich zu diesen Verfahren some spezifische Aufzeichnungstechniken wurden in den letzten Jahren entwickelt. Zum Beispiel Pflanzen mit seltenen Bestäuber in der Blüte, wie einige Orchideenpflanzen, Intervallaufnahmen mit digitalen Kameras ist ein effektiver Ansatz für die Bestäuber Identifizierung 40. Eine digitale Videokamera mit einer Videobewegungserkennung Sensor kann klare Bilder der Bewegung der Bestäuber auf Blumen aufnehmen, auch Bestäuber in der Nacht 41 schnell bewegende. Weiterhin ist eine Hochgeschwindigkeitskamera ist auch langsam pollinator Bewegungen zu beobachten, wie der Kontakt jedes Befruchter auf die Narbe 42 verwendet. Videoaufzeichnung und digitale Fotografie sind gängige Methoden für Feldbeobachtungen, und es ist wichtig, die Eigenschaften der einzelnen Methoden zu verstehen und die am besten geeignete auszuwählen.

Die Absackung Experimente vorgeschlagen , um die Grade der Bestäuber Abhängigkeit von L. sanguinea var. sanguinea (Tabelle 2). Bei diesen Verfahren wird der kritische Schritts sind die Herstellung der Taschen und Käfige. In diesem Fall verwendet die Beutel waren eine geeignete Größe für die Blumen (Figur 1d); jedoch kann es notwendig sein, größere Größen herzustellen oder insekten ohne Netze, die ganze Pflanze Personen abdecken kann. Die "Auto-Selbst" Behandlung hatte wenige Früchte, aber eine größere Samen-Set-Verhältnis, und dies wird durch den Kontakt zwischen dem Stigma und die Pollen-Attached-Taschen verursacht worden sein kann. Solche Fehler können unter Verwendung geeigneter Methoden für die Ziele jedes Experiments verhindert werden. Absackung für die Bruch Knospen zeigten die Bestäubung durch kleine Bienen mit dem Brechknospenstadium (Tabelle 2). Kleine Bienen neigten dazu, die brechen Knospen zu handhaben die Pollen länger als die anderen Insekten zu sammeln, die Eröffnung Blumen besucht. Diese Unterschiede im Verhalten könnte darauf hindeuten, dass brechen Knospe Bestäubung hat keine höhere Bestäubungs Effizienzen als die anderen Bestäubung Prozesse. Um diese Unterschiede im Verhalten zeigen, die Bestäubung Erfolg proeinzigen Besuch oder Bestäubung Effizienz jedes Bestäuber sollten 43,44 ausgewertet werden. Durch die Vorbereitung der ungeöffneten Knospen verpackt, war es möglich, die Single-Besuch Auswirkungen auf die Fortpflanzungs Aspekte des Brechens Knospe Bestäubung zu schätzen. Ferner ist in dem Käfig Experiment wurden die ungeöffneten Knospen gehalten. Diese Methode konnte nicht verwendet werden, um die Wirksamkeit der Bestäubung durch kleine Bienen nur in der Blüte zu bewerten. Eine alternative Methode wäre, den Käfig mit einem Tuch abdecken, die Lücken kleiner als die Größe aller Blumen Besucher bis in die eingesperrten Blüten vollständig geöffnet hat.

Obwohl die vorliegenden Experimente gute Ergebnisse lieferten, ergab Feldversuche nur begrenzte Informationen über Pflanzen Bestäuber-Interaktionen. Zum Beispiel wurde die Hypothese aufgestellt, dass zu brechen Knospe Bestäubung durch kleine Bienen selfing oder geitonogamous Bestäubung fördern könnte. Diese Bestäubung Prozess tritt auf, wenn kleine Bienen um in den Bruch Knospen bewegen. Einige Pollenkörner könnenwerden leicht aus der gleichen Blume an das Stigma getragen. Darüber hinaus waren die Nahrungssuche im Bereich der kleinen Bienen geschätzt durch ihre Körpergrößen kurz, 45,46 kurze Reichweiten von Pollenausbreitung zu fördern. Diese Vorhersagen sind schwierig zu untersuchen , nur Feldversuche mit, obwohl die Pollenbewegungen zwischen Individuen verfolgt werden können Pollen mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert 47,48 verwendet wird . Beispielsweise Aflp oder Mikrosatelliten - Marker können verwendet werden , um abzuschätzen , ob die Pollenspender jeden Samen aus gleichen oder verschiedenen Individuen 49,50 ableiten. In den letzten Jahren Pollen Bewegungen zwischen Artgenossen Pflanzen wurden Techniken 35 mit einzelnen Pollen Genotypisierung gefolgt. Diese molekulare Methode wurde verwendet , 36 , um die Wertigkeiten für die Bewertungen der Bestäubung Effizienz zu zeigen. Im vorliegenden Fall ist diese molekulare Technik könnte die Ankunft Positionen der Pollenkörner brechen Knospen, offenbaren die might zeigen den Grad der Genfluss zwischen brechen Knospen und vollständig geöffneten Blüten. Daher ist eine umfassende Forschungsplan auf der Grundlage sowohl der Feldarbeit und molekulare Analysen, ist notwendig, um die Auswirkungen der Bestäuber zu offenbaren.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
recording sheet any NA
insect net any NA
pooter any NA
ethyl acetate any NA
100% Ethanol any NA
plastic tube any NA
plastic case any NA
soft bag any NA
digital video camera(s) any NA
tripod(s) any NA
bags any NA
wire or plastic mesh boards any NA
iron wires any NA
labeling tape any NA
stick supporters any NA
soft strings or wire any NA
pincette(s) any NA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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