Fältförsök pollinering Ecology: fallet

Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Att avslöja pollineraren effektiviteten av en given växtart, har flera metoder för fältexperiment utvecklats. Denna studie visar de grundläggande metoderna för fältförsök för pollinering ekologi använder fallstudie av Lycoris sanguinea var. Sanguinea och romanen pollinering mekanismen, bryta-bud pollinering.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

Växt-pollinerande interaktioner är utmärkta exempel för studier av evolutionsbiologi och ekologi. De mutualistisk relationer mellan blommor och pollinatörer tros ha främjat diversifiering av gömfröiga 1,2 till följd av naturligt urval, även om andra biotiska och abiotiska faktorer har också utövat inflytande 3,4,5. Det är också tänkt att blomster egenskaper har ändrats för att anpassa sig till de mest effektiva pollinators och att producera mer frukter och fröer 6. Dessa föreställningar har byggts om stora studier baserade på olika index, såsom pollinering effektivitet, som involverar olika tolkningar 7.

Blommande växter som har gener pollinering system besöks av olika typer av pollinerare 8. Häri har en blomma besökare definieras som en djurart som besökte att få en blommig belöning, och pollinatörer definierades som blommor besökare som pollinerar.Några av dessa besökare bära conspecific pollenkorn till stigmata av blommorna besökt och kan klassificeras som pollinerare. Andra besökare kan också ha viss inomarts pollen; de kan genomföra mindre pollinering på grund av beteendemässiga eller morfologiska felpassningar mellan pollinerare och blommorna. Dessa jämförbara skillnader i bidrag till anläggningen reproduktion kan producera olika grader av selektivt tryck på blomster drag 9 och kan orsaka den adaptiva divergens blommande växter. Därför, även om sammansättningen av pollineraren samfundet och den relativa arter överflöd är viktiga 10, är korrekt utvärdering av varje besökares effektivitet också kritisk för att bestämma den adaptiva och / eller evolutionära processer hos plantorna.

I denna studie var kvantitativa uppskattningar av pollineringseffektivitet, definierad som produktion per umgängesfrekvens frukt och frön, bestämd 11. spectalet och frekvensen av varje blom besökare observerades, och reproduktiva effekter på de besökta blommor uppskattades. Inspelningen av blommor besök genom mänskliga observationer är en klassisk metod pollinering ekologi. Medför emellertid denna metod en stor börda för observatörer, som är skyldiga att stanna kvar framför växterna och att ta noggranna, mätningar på lång sikt. På senare tid har tekniken för filmning och inspelning utvecklades snabbt och till låg kostnad digitala videokameror har möjliggjort införandet av videoinspelning till pollinerande observationer 12,13. Dessa metoder kan underlätta insamling av grundläggande information om blomster besökare och kan bidra till att utveckla en förståelse för pollinering ekologi av ett mål växtarter.

Emellertid är de besöks frekvenserna för pollinatörer inte nödvändigtvis korrelerat till deras pollinering effektivitet 7,14, och det är viktigt att utvärdera de kvalitativa effekterna av varje pollinerarenpå blomma fitness. Pollinering effektivitet har uppskattats genom antalet pollenkorn på stigmata 15,16, pollen rör tillväxt 17,18 och frukt och / eller utsäde 19,20. Bagging experiment, som genomfördes med användning av besökare-exklusiv påsar, är de typiska metoderna för provning av självkompatibilitet, autogamy 21,22, och närvaron av apomixes 23. Dessutom har en utvärdering av pollinering effektiviteten för en viss pollinerare i besöks assemblage har ofta genomförs i miljöer där andra blommor besökare har begränsats (dvs en tråd bur, netto, eller påse med en mask tillräckligt liten för att utesluta större pollinatörer som är uppsättning på blommande växter). Till exempel var paketering experiment med små mask väskor genomfördes för att avslöja pollinering förmåga myror eller trips 24,25. Dessutom har fågeluteslutningsexperiment med hjälp av en tråd bur eller nät visas de effektiva pollinerare av Aloe taxa26-28.

Målen för denna studie var: 1) för att införa de metoder som används i en tidigare papper och 2) att förbättra dessa metoder för allmän användning i andra studier på blomster besökare, deras besökande frekvenser, och deras inverkan på Planet Fitness Lycoris sanguinea var.. sanguinea är en av de arter som ingår i släktet Lycoris, som distribueras i stort sett över hela Japan och snävt i Korea 29 och har trattformad röd-orange blommor (Figur 1a). En tidigare studie visade att L. sanguinea var. sanguinea besöktes av flera insektsarter, inklusive en oidentifierade små bee arter och de större arterna amegilla Florea 29. Emellertid var det umgänge frekvenser och pollinering effektiviteten av dessa besökare inte identifierats. Pollinerande observationer för identifiering av blom- besökare utfördes först. Visitation av små bin var observed på blommor som inte hade helt öppnat ännu (bryta knoppar, fig 1b, c). Små bin flyttade hastigt runt undehisced ståndarknappar i bryta knoppar och samlat pollen använda sina mandibles. Hypotesen var att de små bina kan vara pollinatörer vid brottknoppstadiet eftersom gapen mellan ståndarknappar och stigmata i blommorna var mindre än kroppslängden av bina. Därför var paketering experiment för att testa pollinering förmåga små bin vid brottknoppstadiet, och dessutom att undersöka de reproduktiva strategier L. sanguinea var. sanguinea. Dessa knoppar var säcken efter de små bina besökte, som tillät en uppskattning av pollinering förmåga bin. De individer bur med oöppnade knoppar. En liten-mesh bur användes, genom vilken endast små bin kunde passera, vilket möjliggör en uppskattning av pollinering effektivitetsvinster av små bin genom hela floweringstadiet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

OBS: Denna artikel är baserad på vårt tidigare arbete 30. Vissa delar återges med tillstånd från The Botanical Society of Japan och Springer Japan.

1. Observation av Blom Besökare

  1. Val av observations Fields
    1. Sök de områden där växtmaterial distribueras, och välja kandidaten undersökningsområden med hjälp av tillförlitliga resurser, såsom bilderböcker, akademiska tidskrifter, etc. Justera antalet undersökningsområden för att passa forskningsmålen (t.ex. ett stort antal platser för jämförelse av blom besökare hela Japan).
    2. Kontrollera placeringen av utvalda kandidatpopulationer och avstånden från relevanta utgångspunkter, såsom forskningsinstitut och boende, om det behövs långsiktig forskning.
    3. Grovt uppskatta varje population storlek genom att räkna antalet av växt individer i en ytenhet. Välj stora populationer för manipulerad experimentär med hjälp av många växt individer.
    4. Pre-observation av blommor besökare
      1. Bestäm vilken inriktas på individer i varje område kommer att observeras under samma tidsintervall, beroende på befolkningstäthet. Välj 5-10 färska öppnade blommor eller bryta knoppar som mål blommor, och förkasta nedbrutna de som redan har öppnat.
      2. Starta visuell observation för perioden en hel dag, eftersom blommorna kan besökas av olika pollinatörer i olika tidsintervall 31,32.
      3. På registreringsarken, spela in artnamn av blommor besökare och tiden för varje visitation per timme per blomma.
      4. Noga observera om blomster besökare röra ståndarknappar och / eller stigmata; Om de gör det, registrera besökare som pollinerare. Om blommor besökare bara besöka blommorna och inte röra fortplantningsorganen, spela in dem som besökare.
      5. Använda en insektsnät eller handgjorda suganordning, fånga blomster besökare att identifiera ochbevara dem som prover (figur 1F). Döda de fångade besökare snabbt med etylacetat eller fingertryck på bröstkorgen, och bevara dem i en mjuk påse eller i ett plaströr eller fallet med 100% etanol.
      6. Efter observation, identifiera de specifika namnen på prover med morfologiska egenskaper eller i händelse av svårigheter i identifiering, begära hjälp av experter för varje taxonomisk grupp.
  2. Observation i fält
    1. Välj forskningsanläggningar baserat på deras tillgänglighet, befolkningsstorlek och antal blommor besökare. Välj tidsperioder som inkluderar ett representativt urval av blommor besökare i blomningen, och bestämma observationsperioder baserade på forskningsmål (t.ex. för forskning om visitation frekvensförändringar av blommor besökare, långa tidsperioder bör fastställas).
    2. Förbered lämplig inspelningsutrustning såsom digitala videokameror (t.ex. för natt inspelning, videokameror med en infraröd funktion bör användas).
    3. Välj målet blommorna på samma sätt som för 1.1.4.
    4. Fäst videokameror till aluminium stativ. Ställ in kameror med stativ framför mål individer, cirka 50 cm avstånd.
    5. Kontrollera och ändra mängden ljus och fokus material på skärm av kamerorna innan inspelningen.
    6. Starta visuell observation och videofilmning samtidigt för lämpliga tidszoner uppskattade av pre-observationer (i förevarande fall, observationsperioder var mer än sex timmar i genomsnitt, från cirka 05:00 till 13:00 pm ).
    7. Identifiera namnen på besökare och pollinatörer arter, och spela in sina namn och tider av sina besök på inspelnings ark.
    8. Fånga och identifiera besökare och pollinatörer på samma sätt som i 1.1.4.5.
    9. Upprepa steg 1.2.1 till 1.2.7 för varje observation perioden. Ställ in observationsperioder baserade på forskningsmål och pre-observationsdata.
  3. Dataanalyser Efter Observation
    1. Identifiera namnen på tagna prover arter efter pollinatör observation på samma sätt som i 1.1.4.6.
    2. Kontrollera videoklipp och notera artnamn och deras besökstider på samma sätt som för visuell observation.
    3. Beräkna besöksfrekvenser per blomma per timme för varje blom besökare från visuell observation och videoinspelning uppgifter. Jämför dessa frekvenser statistiskt mellan platserna och år av varje besökare med hjälp av lämpliga statistiska metoder baserade på grundläggande statistik och användning av lämplig mjukvara, såsom R, SPSS, och / eller SAS 33-35 (t.ex. en tvåvägs variansanalys (ANOVA ) med Tukeys ärliga signifikant skillnad (HSD) test i R programvara).

2. Paketering och Cage Experiment

  1. Förberedelserna för Bagging och Cage Experiment
    1. För säckexperiment förbereda påsar som har små maskstorlekar (~ 0,5-1 mm) och använda dem för att helt förhindra blomma visitation (t.ex. fibertyg påsar användes för paketering experiment 2011 och 2012).
    2. För buren experiment förbereda tråd eller plastnät skivor med en diameter som gör att målet mindre besökare att passera men utesluter de större, och anslut dessa mask styrelser för att bilda en bur. Säkerställa att det inte finns några mellanrum större än maskdiameter. Justera storleken och formen på burar baserade på mål växtarter och individuella nummer.
  2. förpackningskapacitet Experiment
    1. Välj 30 personer per behandling som inte har någon skada från växtätare eller från en svår miljö. För behandling, välja en enda blomma från varje enskild anläggning, eller använda enskilda blommor på en enda anläggning.
    2. påse tHan riktar blommor på området efter att märka dem med tejp (serienummer och alfabet, Figur 1 g). Var noga med att inte röra vid ståndarknappar eller stigmata i påsarna för att undvika risken för självpollinering.
    3. Noggrant fastställa påsar till blommorna med en mjuk sträng eller tråd (figur 1d).
    4. Försiktigt enskilda blommor upprätt med stöden med mjuk sträng eller tråd för att stödja de personer mot lutning eller kollaps under tyngden av påsarna eller vinden, om så behövs. Twist eller linda en sträng eller tråd mjukt runt stjälken av ett mål individ, för att inte skapa skador.
    5. Behandlingar i säckexperiment
      1. För "Control" behandling, fästa etiketter målet blommor och genomföra någon behandling. Låt blommor besökare att fritt besöka.
      2. För "korsnings" behandling, täcker knopparna tills de blommar, och sedan ta bort ståndarknappar i säckar blommor. Sätt lite pollen korn från flera personer på stigmata.
      3. För "selfing" behandling, täcker knopparna tills blommorna öppna och satte pollen från samma blommor på sin stigmata. Täcka dessa behandlade blommor igen.
      4. För "Auto-själv" behandling, täcker knopparna med påsar till slutet av blomningen.
      5. För "Breaking knopp" behandling, identifiera bryta knoppar som har besökts och observera ingången eller utförsel av små bin (figurerna 1b, c). Ta bort ståndarknappar av brott knoppar för att förhindra upprepade pollen nedfall på samma blomma efter visitation av små bin, och väska dessa knoppar snabbt för att förhindra ytterligare hemsökelser.
      6. För "Blommande" behandling, väska knopparna tills öppningen scenen för att undvika visitations vid brott-knoppstadiet. Efter att ta bort påsar och låta besökarna att samla nektar och pollen.
      7. För "Bud" behandling,ta bort ståndarknappar från oöppnade knoppar och utparning dem artificiellt. Väska dessa knoppar snabbt för att förhindra blom visitations.
  3. bur Experiment
    1. Täck mål växt personer med förberedda burar. Justera positionerna för bur blommor för hand för att förhindra kontakt och pollen nedfall mellan olika stigmata (Figur 1e).
    2. För "Cage" behandling, välja personer med oöppnade knoppar och sätta etiketter på dem för identifiering av utvalda blommor. Cage individerna med märkta knoppar att avvisa influenser från före införandet av burar (dvs kan blom insekter inte besöka oöppnade knoppar, och bara effekterna av insekter som besöker efter placeringen av burar kan uppskattas).
    3. Fäst burar stadigt på marken med hjälp av järnstänger för att förhindra inträde av besökarna mellan buren bas och marken.
  4. Dataanalyser After det hänga lös och Cage Experiment
    1. Samla alla de märkta blommor i slutet av blomningen (Figur 1 g) genom att skära och separera dem från moderns individer. Bevara varje märkt prov separat för att förhindra att föroreningar.
    2. Kontroll av närvaro eller frånvaro av frukt som ligger på varje märkt flower.Record utsädesnumren för varje frukt i fallet med att sätta frukt.
    3. Beräkna förhållandet mellan frukt nummer per blomma (frukt-set förhållandet, definierad som antalet frukter dividerat med antalet blommor) och siffror utsäde per mogen frukt (frö-set förhållande, definierat som antalet frön dividerat med antalet fröämnen) med hjälp av alla de inspelade tal.
    4. Statist jämföra frukt- och utsädes set förhållanden mellan behandlingar med lämpliga metoder och programvara, såsom de som anges i 1.3.3 (t.ex. envägs ANOVA med Tukeys HSD eller Fishers exakta test i R programvara 33).
    5. Undersökningar av de material med användning av resultaten av förpackningskapacitet experimenten
      1. För att testa behovet av djur pollinatörer, statistiskt jämföra resultaten mellan "Control" och "Auto-själv" behandlingar.
      2. För att uppskatta graden av pollen begränsning, jämföra "Control" och "korsnings" behandlingar.
      3. För att testa själv kompatibilitet, jämföra "korsnings" och "selfing" behandlingar.
    6. Utvärderingar av påverkan av bryta-bud pollinering
      1. Jämför "kontroll" och "Bud" behandlingar för att avgöra om stigmata av bryt knopparna är reproduktivt mogen och om värdet av "Control" behandling kan användas för kontroll vid brott-knoppstadiet.
      2. Jämför "Auto-själv" och "Breaking knopp" behandlingar för att avgöra om den reproduktiva framgång blommor pollineras med små bin i förhållande till brott-bud stadium är statistiskt högre än för plantor som utför autogamy (dvs., för att testa förekomsten av bryta-knopp pollinering). Efter det, jämföra dessa två behandlingar med "Kontroll" för att uppskatta de pollinering effektivitetsvinsterna av att bryta-knopp pollinering.
      3. Jämföra "Breaking knopp," "Cage", och "Blomning" behandlingar för att uppskatta de reproduktiva influenser av bryta-knopp pollinering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Fem populationer valdes ut för pollinerande observationer. I pre-observationsfasen var visitationer av olika insektsarter att öppna blommor och små bin till att bryta knoppar bekräftas. Blommor observationer besökare visade att de flesta av besökarna till alla fem undersökningsområden var individer av små biarter smalbin japonicum. Den totala visitation rekord visade att besöks förhållandena för denna art var mer än 90% på tre platser (Figur 2). I kontrast, förhållandena av den näst mest frekvent besökare, amegilla Florea, var lägre än 10% i dessa områden. Dessa biarter berörde också stigmata besökta blommor, och de registrerades som pollinerare. Andra frekvent blomma besökare, såsom flyttblomfluga, samlat pollen utan kontakt med stigmata, och de identifierades som besökare. På ett ställe, dataanalyser visade att visitationfrekvenser av små bin registrerats av visuella observationer var betydligt högre än vad som framgår av video (Tabell 1: envägs ANOVA: Site 2: df = 1, F = 0,471, P = 0,50; Site 3: df = 1, F = 12,12 , P <0,001; Site 4: df = 1, F = 1,019, P = 0,33; Site 5: df = 1, F = 1,605, P = 0,22, respektive).

Paketering och bur experiment utfördes på Site 1 under 2011 och 2012. fibertyg påsar, med en mindre maskstorlek än kroppsstorlekar av blommor besökare, och trådmaskburar, med en större mask än de små bina men mindre än andra besökare, var beredda. De täta hemsökelser av små bin till bur blommor observerades, och burar tillämpades. Resultatet av "Breaking knopp" behandling visade den pollinering förmågan hos små bin besöker bryta knoppar. Jämförelser av fruktoch fröuppsättningar mellan behandlingarna som beskrivs i 2.4.5 visade de reproduktiva drag av Lycoris sanguinea var sanguinea, som är övervägande djur pollineras ( "kontroll" kontra "Auto-själv". Fishers exakta test för frukt set, p <0,001 ) med delvis pollenbegränsade villkor ( "kontroll" kontra "korsnings" Fishers exakta test för frukt set, P = 0,16; Fishers exakta test för frösättning: P = 0,37). Jämförelserna föreslog också att denna anläggning har själv kompatibilitet ( "korsnings" kontra "selfing" Fishers exakta test för frukt set, P = 0,48; Fishers exakta test för frösättning: P = 0,32), vilket var i linje med tidigare rapporter 36,37. Dessutom, jämförelser av andra behandlingar föreslog pollinering förmåga att bryta-bud pollinering i L. sanguinea var. sanguinea. Den negativa bilden av denna anläggning är mogen i knoppstadiet (&# 34; kontroll "kontra" Bud "Fishers exakta test för frukt set, P = 0,80; Fishers exakta test för frösättning: P = 0,41), och värdet av" Control "användes för jämförelser på breaking- . knoppstadiet den "Breaking knopp" behandling visade en högre frukt uppsättning än "Auto-själv" (Fishers exakta test för frukt set, P = 0,02), vilket indikerar närvaron av pollen avsättning av små bin till stigmata i förhållande till brott-bud stadium. det var dock inte möjligt att redovisa de framsteg i denna pollinering process. de tre behandlingar som beskrivs i 2.4.6.2 ( "Control" "Auto-själv" och "Breaking knopp") visade signifikanta skillnader (envägs ANOVA för frukt set, df = 2, F = 18,46, P <0,001; envägs ANOVA för frösättning: df = 2, F = 3,6593, P = 0,03), men Tukeys HSD föreslog att bryta-bud pollinering är inte mycket effektiv ( "Breaking bud"; kontra "Auto-själv": frukt set: P = 0,10; frösättning: P = 0,03). Dessutom är jämförelser mellan de tre behandlingar i 2.4.6.3 visade inga signifikanta skillnader (tvåvägs ANOVA: df = 2, F = 0,6881, P = 0,50, två-vägs ANOVA för frösättning: df = 2, F = 1,2376, P = 0,30).

Figur 1
Figur 1:.. Växtmaterial och experimentell utrustning (a) En blomma av mål växtarter, Lycoris sanguinea var sanguinea. (B) En brott knopp. (C) En liten bi besöker brott knoppar att samla pollenkorn. (D) Ett exempel från säckexperiment. (E) En tråd mesh bur täcker några oöppnade knoppar. (F) En sug som användes huvudsakligen för fångst av små bin. (g Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 2
Figur 2: Visitation andelen smalbin japonicum att fullt öppnade blommor och bryta knoppar och av amegilla Florea till öppnade blommor Förhållandet denna siffra är baserad på tidigare arbete 25.. Den vanligaste besökaren var litet bi L. japonicum, och nästa var större bee A. Florea. Informationen för de studerade platserna är följande: Site 1 = Izumi Nature Park, Chiba Pref .; Site 2 = Sonnou no Mori, Chiba Pref .; Site 3 = Sugawara Shrine, Kanagawa Pref .; Site 4 = Mannyou Nature Park, Tochigi Pref .; ochSite 5 = Kogushi Katakuri no Sato, Gunma Pref. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

bord 1
Tabell 1: Jämförelser mellan de visuella och videoinspelade observationer av blommor besökare 2013. Denna tabell visar observationstiden, observerade blomma nummer och umgänge numren på små och stora bin på varje plats. "Förstoring" och "Video" är värdena från visuella observationer och videoinspelningar, respektive. Visitation frekvenser med standardavvikelser anges inom parentes. Värdet med en asterisk är väsentligt annorlunda jämfört med de andra observation metod envägs ANOVA (dvs. umgänget förhållandet mellan små bin i visuell observation var betydligt högre än den för video resladdar på webbplatsen 3).

tabell 2
Tabell 2: Resultaten av säck och buren experiment under 2011 och 2012. Förkortningarna är som följer: n = blomma nummer som används i varje behandling; Nej. frukter = frukt visst antal; Nej. frön = utsäde visst antal; frukt set = frukt-set-förhållande; och frösättning = frö-set förhållande. Fröuppsättning förhållanden ges med standardavvikelser. Streck anger inga data.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Blomma observationer och paketering experiment användes i denna studie för att avslöja besöksfrekvenser och kvinnliga reproduktiva framgång av växter, respektive. I Dafni (1992) 38, videobandet metoden var effektivt eftersom det kan spela in tidpunkt och varaktighet för besökare för analys och förhindra observatör bias. Men på den tiden, denna metod krävs dyr utrustning, och observations gånger begränsades av batteriets livslängd. Nyligen har kostnaden för utrustning för framställning av videoinspelningar minskat, och denna tekniska metod kan användas i andra pollinerare forskning. I denna studie, de besöks frekvenserna var signifikant olika mellan de visuella och video anmärkningar vid Site 3 (tabell 2). Detta kan ha orsakats av en över observation av blom besökare, och mänskliga fel som detta kan förkastas. Dafni (1992) nämns också uppsamlare eller netto experiment för att studera parningssystem 38. Icke vävda ren tygpåsar användes, vilka inte pollen eller vattentät. L. sanguinea var. sanguinea är inte en vind pollineras arter, men regnvatten kan påverka reproduktions framgång säckar blommor. Järn insatserna användes för att stödja personer med säckar blommor från vikten av våta påsar, men dessa faktorer kan ha påverkat de reproduktiva förmåga blommorna. Täcker hela anläggningen med insekts exklusiva nät med supportrar kan vara det bästa alternativet att ta bort sådana metodologiska problem. Dessutom var burar som används för separation av biarter, vilket var det första exemplet på en växt-caged studien. Denna studie visade effektiviteten i denna metod, och vi kan tillämpa den på andra studier vars mål kräver bestämningen av pollinering effektiviteten hos olika funktionella grupper, såsom små och stora bin.

Dessa pollinerande observationer visade att de flesta av blommor besökare i Lycoris sanguinea sanguinea hela blomningen var smalbin japonicum. För att göra framgångsrika observationer bör göras pre-observationer av målmaterial i vissa kandidatundersökningsområden, som beskrivs i steg 1,1 i protokollet avsnitt. Till exempel, är identifieringarna av vissa blommor besökare göras baserat på observationer eller kamerabilder i ett fält. Vissa blommor besökare tillhörde taxonomiska grupper som var svåra att identifiera vid första på grund av deras oskiljbara morfologiska drag eller snabba uppsökande verksamhet, såsom halictid bin eller natt hawkmoths respektive. Därför kan preliminära forskning på blomster besök hjälpa till att identifiera och registrera varje besök. För att till fullo förstå inverkan av miljöförhållanden, är det viktigt att välja lämpliga undersökningsområden för observationerna. Till exempel, regniga förhållanden är inte lämpliga för pollinerande observationer eftersom utseendet och mönster av pollinering kan förändras. Omde utvalda platserna hade varierat miljöförhållanden, det kan inte ha varit tillräckligt observationsdata som samlats in för att analysera studiemålen. Alternativt skulle resultaten har misstolkas på grund av skillnader i klimatförhållanden som påverkar sammansättningen av pollineraren samfundet 39.

I denna studie blommor besökare undersöktes med hjälp av visuella observationer och videoinspelningar (tabell 1). Dessa två metoder har fördelar och nackdelar. I visuella observationer, kan objekt ses från flera vinklar och kan observeras mer specifikt. Dock är den tillgängliga informationen om målen begränsad eftersom skivan återstår bara som fältanteckningar eller digitala fotografier. Däremot kan blom besökare upprepade gånger kontrolleras med hjälp av inspelade videor. Tyvärr tenderar denna metod att producera olämpliga poster för analyser, såsom out-of-fokus och otillräckligt upplysta bilder. Förutom dessa metoder, ase specifik inspelningstekniker har utvecklats under de senaste åren. Till exempel i blommande växter med sällsynta pollinerare, såsom vissa orkidé växter, är intervallfotografering med hjälp av digitala kameror en effektiv metod för pollinerare identifiering 40. En digital videokamera med en videorörelsesensor kan spela tydliga bilder av förflyttning av pollinatörer på blommor, även snabbt rör sig pollinatörer på natten 41. Dessutom har en höghastighetskamera också använts för att observera långsam pollinerande rörelser, såsom kontakt varje pollinerare till stigma 42. Videoinspelning och digital fotografering är vanliga metoder för fältobservationer, och det är viktigt att förstå egenskaperna hos varje metod och för att välja den mest lämpliga.

Säckexperiment antydde graden av pollinerare beroende av L. sanguinea var. sanguinea (tabell 2). I dessa metoder, det kritiska stegets är framställningen av påsar och burar. I detta fall skall de förpackningar som användes var en lämplig storlek för blommorna (figur 1d); Emellertid kan det vara nödvändigt att förbereda större storlekar eller insekts exklusive nät, som kan täcka hela anläggningen individer. "Auto-själv" behandling hade några frukt men en större frö-set förhållande, och detta kan ha orsakats av kontakten mellan stigma och pollen lösa påsar. Sådana misstag kan förebyggas med hjälp av lämpliga metoder för målen för varje experiment. Uppsamlare för att bryta knoppar visade pollinering av små bin vid brottknoppstadiet (tabell 2). Små bin tenderade att hantera bryta lökar att samla in pollen längre än de andra insekter som besökte öppna blommor. Dessa beteendemässiga skillnader kan tyda på att bryta-bud pollinering inte har högre pollinering effektivitet än de andra pollinering processer. Att avslöja dessa beteendemässiga skillnader, pollinering framgång perenda besök eller pollinering effektiviteten hos varje pollinerare bör utvärderas 43,44. Genom att framställa de oöppnade, säckar knoppar, var det möjligt att uppskatta de enda besök effekter på fortplantnings aspekterna av att bryta-bud pollinering. Vidare i buren experimentet de oöppnade knoppar bibehålls. Denna metod kan inte användas för att utvärdera effektiviteten av pollinering av små bin endast blomningen. En alternativ metod skulle vara att täcka buren med en trasa som har luckor mindre än storleken på alla blommor besökare tills de bur blommorna helt öppen.

Även om nuvarande experiment gav goda resultat, avslöjade fältförsök endast begränsad information om växt pollinerande interaktioner. Till exempel var det en hypotes att bryta-bud pollinering av små bin skulle kunna främja selfing eller geitonogamous pollinering. Denna pollinering process sker när små bin flyttar runt i bryta knoppar. Vissa pollenkorn kanlätt transporteras från samma blomma till stigmatiseringen. Dessutom är födosök sortiment av små bin uppskattas av deras kroppsstorlekar var kort, främja korta avstånd av pollenspridning 45,46. Dessa förutsägelser är svåra att undersöka med enbart fältexperiment, även om pollen rörelser mellan individer kan spåras med hjälp av pollen märkt med ett fluorescerande färgämne 47,48. Till exempel, kan förstärkta fragment length polymorphism eller mikrosatellitmarkörer kan användas för att bedöma om de pollendonatorer i varje frö härrör från samma eller olika individer 49,50. Under de senaste åren har pollenrörelser mellan conspecific växter följts med hjälp av enda pollen genotypning tekniker 35. Denna molekylär metod har använts för att visa betydelser för utvärderingar av pollinering effektivitetsvinster 36. I förevarande fall kan detta molekylära teknik avslöja ankomst positionerna för pollenkorn att bryta knoppar, som MiGHT anger graden av genflöde mellan bryta knoppar och fullt öppna blommor. Därför en omfattande forskningsplan, baserat på både fältarbete och molekylära analyser är nödvändiga för att avslöja effekterna av pollinatörer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

References

  1. Dodd, M. E., Silvertown, J., Chase, M. W. Phylogenetic analysis of trait evolution and species diversity variation among angiosperm families. Evolution. 53, (3), 732-744 (1999).
  2. van der Niet, T., Johnson, S. D. Phylogenetic evidence for pollinator-driven diversification of angiosperms. Trends Ecol. Evol. 27, 353-361 (2012).
  3. Bascompte, J., Jordano, P. Plant-animal mutualistic networks: the architecture of biodiversity. Ann. Rev. Ecol. Evol Syst. 38, 567-593 (2007).
  4. Losos, J. B., Ricklefs, R. E. Adaptation and diversification on islands. Nature. 457, 830-836 (2009).
  5. Schnitzler, J., et al. Causes of plant diversification in the cape biodiversity hotspot of south africa. Syst. Biol. 60, 1-15 (2011).
  6. Stebbins, G. L. Adaptive radiation of reproductive characteristics in angiosperms I: pollination mechanisms. Ann. Rev. Ecol. Syst. 1, 307-326 (1970).
  7. Ne'eman, G., Jürgens, A., Newstrom-Lloyd, L., Potts, S. G., Dafni, A. A framework for comparing pollinator performance: effectiveness and efficiency. Biol. Rev. 85, 435-451 (2010).
  8. Waser, N. M., Chittka, L., Pirce, M. V., Williams, N. M., Ollerton, J. Generalization in pollination systems, and why it matters. Ecology. 77, (4), 1043-1060 (1996).
  9. Sahli, H. F., Conner, J. K. Visitation, effectiveness and efficiency of 15 genera of visitors to wild radish, Raphanus raphanistrum (Brassicaceae). Am. J. Bot. 94, 203-209 (2007).
  10. Moeller, D. A. Pollinator community structure and sources of spatial variation in plant-pollinator interactions in Clarkia xantiana. ssp. xantiana. Oecologia. 142, (1), 28-37 (2005).
  11. Keys, R. N., Buchmann, S. L., Smith, S. E. Pollination effectiveness and pollination efficiency of insects foraging Prosopis velutina.in south-eastern Arizona. J. Appl. Ecol. 32, (3), 519-527 (1995).
  12. Pedron, M., Buzatto, C. R., Singer, R. B., Batista, J. A. N., Moser, A. Pollination biology of four sympatric species of Habenaria (Orchidaceae: Orchidinae) from southern. J. Linn. Soc. 170, 141-156 (2012).
  13. Phillips, R. D., et al. Caught in the act: pollination of sexually deceptive trap-flowers by fungus gnats in Pterostylis (Orchidaceae). Ann. Bot. 113, 629-641 (2014).
  14. Mayfield, M. M., Waser, N. M., Price, M. V. Exploring the "most effective principle" with complex flowers: bumblebees and Ipomopsis aggregata. Ann. Bot. 88, 591-596 (2001).
  15. Herrera, C. M. Components of pollinator "quality": comparative analysis of a diverse insect assemblage. Oikos. 50, 79-90 (1987).
  16. Hargreaves, A. L., Weiner, J. L., Eckert, C. G. High-elevation range limit of an herb is neither caused nor reinforced by declining pollinator service. J. Ecol. 103, 572-584 (2015).
  17. Motten, A. F. Reproduction of Erythronium umbilicatum. (Liliaceae): pollination success and pollinator effectiveness. Oecologia. 59, 351-359 (1983).
  18. Betts, M. G., Hadley, A. S., Kress, W. J. Pollinator recognition by a keystone tropical plant. Proc. Natl. Acad. Sci. 112, (11), 3433-3438 (2015).
  19. Schemske, D. W., Horvitz, C. C. Variation among floral visitors in pollination ability: a precondition for mutualism specialization. Science. 225, (4661), 519-521 (1984).
  20. Spears, E. E. A direct measure of pollinator effectiveness. Oecologia. 57, 196-199 (1983).
  21. Sun, M., Ritland, K. Mating system of yellow starthistle (Centaurea solstitialis.), a successful colonizer in North America. Heredity. 80, 225-232 (1998).
  22. Suetsugu, K. Autogamous fruit set in a mycoheterotrophic orchid Cyrtosia septentrionalis. Plant Syst. Evol. 299, 481-486 (2013).
  23. Dupont, Y. L. Evolution of apomixis as a strategy of colonization in the dioecious species Lindera glauca. (Lauraceae). Popul. Ecol. 44, 293-297 (2002).
  24. Ramsey, M. Ant pollination of the perennial herb Blandfordia grandiflora (Liliaceae). Oikos. 74, 265-272 (1995).
  25. Moog, U., Fiala, B., Federle, W., Maschwitz, U. Thrips pollination of the dioecious ant plant Macaranga hullettii.(Euphorbiaceae) in Southeast Asia. Am. J. Bot. 89, (1), 50-59 (2002).
  26. Stokes, C. J., Yeaton, R. I. Population dynamics, pollination ecology and the significance of plant height in Aloe candelabrum. Afr. J. Ecol. 33, 101-113 (1995).
  27. Hargreaves, A. L., Harder, L. D., Johnson, S. D. Aloe inconspicua.: The first record of an exclusively insect-pollinated aloe. S. Afr. J. Bot. 74, 606-612 (2008).
  28. Botes, C. B., Johnson, S. D., Cowling, R. M. The birds and the bees: using selective exclusion to identify effective pollinators of African tree aloes. Int. J. Plant. Sci. 170, (2), 151-156 (2009).
  29. Kawano, S. Life-history monographs of Japanese plants. 13: Lycoris sanguinea.Maxim (Amaryllidaceae). Plant Spec. Biol. 24, 139-144 (2009).
  30. Yamaji, F., Ohsawa, A. T. Breaking-bud pollination: a new pollination process in partially opened flowers by small bees. J. Plant Res. 128, (5), 803-811 (2015).
  31. Sun, M., Gross, K., Schiestl, F. P. Floral adaptation to local pollinator guilds in a terrestrial orchid. Ann. Bot. 113, 289-300 (2014).
  32. Sletvold, N., Trunschke, J., Wimmergren, C., Ågren, J. Separating selection by diurnal and nocturnal pollinators on floral display and spur length in Gymnadenia conopsea. Ecology. 93, 1880-1891 (2012).
  33. R Core Team. A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. (2014).
  34. IBM Statistics Version 21. International Business Machines Corp. Boston, Mass. (2012).
  35. SAS Version 9.2. SAS Institute. Cary, NC, USA. (2009).
  36. Ma, B., Tarumoto, I., Morikawa, T. Cytological studies on selfed plants and interspecific crosses produced in four species of genus Lycoris.(Amaryllidaceae). Sci Rep Coll Agric Osaka Pref Univ. 52, 13-18 (2000).
  37. Ma, B., Tarumoto, I., Nakamura, N., Kunitake, H. Production of interspecific hybrids between Lycoris incarnata.and four other Lycoris.species through embryo culture. J Japan Soc Hortic Sci. 70, 697-703 (2001).
  38. Dafni, A. Pollination ecology: a practical approach. Oxford University Press. Oxford, UK. (1992).
  39. Abrahamczyk, S., Kluge, J., Gareca, Y., Reichle, S., Michael, K. The influence of climatic seasonality on the diversity of different tropical pollinator groups. PLoS One. 6, (11), e27115 (2011).
  40. Suetsugu, K., Hayamizu, M. Moth floral visitors of the three rewarding Platanthera. orchids revealed by interval photography with a digital camera. J. Nat. Hist. 48, 1103-1109 (2014).
  41. Steen, R. Pollination of Platanthera chlorantha.(Orchidaceae): new video registration of a hawkmoth (Sphingidae). Nord. J. Bot. 30, 623-626 (2012).
  42. Sakamoto, R. L., Morinaga, S., Ito, M., Kawakubo, N. Fine-scale flower-visiting behavior revealed by using a high-speed camera. Behav. Ecol. Sociobiol. 66, 669-674 (2012).
  43. Johnson, S. D., Steiner, K. E. Generalization versus specialization in plant pollination systems. Trends Ecol. Evol. 15, 140-143 (2000).
  44. King, C., Ballantyne, G., Willmer, P. G. Why flower visitation is a poor proxy for pollination: measuring single-visit pollen deposition, with implications for pollination networks and conservation. Methods Ecol. Evol. 4, 811-818 (2013).
  45. Gathmann, A., Tscharntke, T. Foraging ranges of solitary bees. J. Anim. Ecol. 71, 757-764 (2002).
  46. Greenleaf, S. S., Williams, N. M., Winfree, R., Kremen, C. Bee foraging ranges and their relationship to body size. Oecologia. 153, 589-596 (2007).
  47. Rademaker, M. C. J., De Jong, T. J., Klinkhamer, P. G. L. Pollen dynamics of bumble-bee visitation on Echium vulgare. Func. Ecol. 11, 554-563 (1997).
  48. Adler, L. S., Irwin, R. E. Comparison of pollen transfer dynamics by multiple floral visitors: experiments with pollen and fluorescent. Ann. Bot. 97, 141-150 (2006).
  49. Krauss, S. Complete exclusion of nonsires in an analysis of paternity in a natural plant population using amplified fragment length polymorphism (AFLP). Mol. Ecol. 8, 217-226 (1999).
  50. Gerber, S., Mariette, S., Streiff, R., Bodenes, C., Kremer, A. Comparison of microsatellites and amplified fragment length polymorphism markers for parentage analysis. Mol. Ecol. 9, 1037-1048 (2000).
  51. Matsuki, Y., Isagi, Y., Suyama, Y. The determination of multiple microsatellite genotypes and DNA sequences from a single pollen grain. Mol. Ecol. 7, 194-198 (2007).
  52. Hirota, S. K., et al. Pollinator-mediated selection on flower color, flower scent and flower morphology of Hemerocallis.: Evidence from genotyping individual pollen grains on the stigma. PLoS One. 8, (12), e85601 (2013).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics