Gli esperimenti sul campo di Ecologia: il caso di

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Summary

Per rivelare l'efficacia impollinatore di una data specie di piante, sono stati sviluppati diversi metodi di esperimenti sul campo. Questo studio dimostra i metodi di base di esperimenti sul campo per l'ecologia l'impollinazione utilizzando il caso di studio di Lycoris sanguinea var. Sanguinea e il meccanismo di impollinazione romanzo, rompendo con auricolari impollinazione.

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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

interazioni pianta-impollinatori sono i principali esempi per lo studio della biologia evolutiva e l'ecologia. I rapporti mutualistici tra fiori e impollinatori si pensa siano promosso la diversificazione delle angiosperme 1,2 a seguito della selezione naturale, anche se altri fattori biotici e abiotici hanno anche esercitato un'influenza 3,4,5. Si ritiene anche che i tratti floreali hanno cambiato per adattarsi alle impollinatori più efficaci e di produrre più frutti e delle sementi 6. Queste credenze sono stati costruiti anche grandi studi basati su diversi indici, come ad esempio l'efficacia di impollinazione, che coinvolgono varie interpretazioni 7.

Piante da fiore che sono generalizzati i sistemi di impollinazione sono visitati da vari tipi di impollinatori 8. Qui, un visitatore di fiori è stata definita come una specie animale che hanno visitato per ottenere una ricompensa floreale, e impollinatori sono stati definiti come i visitatori floreali che impollinano.Alcuni di questi visitatori portano granelli di polline conspecifici per le stimmate dei fiori visitati e possono essere classificate come impollinatori. Altri visitatori possono anche avere un po 'di polline intraspecifica; essi potrebbero condurre meno l'impollinazione a causa di mancate corrispondenze comportamentali o morfologiche tra gli impollinatori ei fiori. Queste differenze comparabili nel contributo alla riproduzione delle piante in grado di produrre vari gradi di pressione selettiva sui tratti floreali 9 e potrebbero causare la divergenza adattativa di piante da fiore. Pertanto, anche se la composizione della comunità impollinatore e della specie abbondanza relativa sono importanti 10, la valutazione accurata dell'efficacia di ogni visitatore è anche fondamentale per determinare la adattativa e / o processi evolutivi delle piante.

In questo studio, le stime quantitative di efficienza impollinatori, definita come la produzione di frutta e semi per la frequenza di visita, sono stati determinati 11. Le specificheSono stati osservati i e la frequenza di ogni visitatore floreale, e gli effetti riproduttivi sui fiori visitati sono stati stimati. La registrazione delle visite floreali attraverso osservazioni umani è un metodo classico in ecologia impollinazione. Tuttavia, questo metodo impone un notevole onere osservatori, che devono rimanere davanti piante e per prendere accurate, misurazioni a lungo termine. Di recente, le tecnologie di ripresa e la registrazione sono rapidamente sviluppate e videocamere digitali a basso costo hanno consentito l'introduzione di registrazione video alle osservazioni impollinatori 12,13. Questi metodi possono facilitare la raccolta di informazioni di base sui visitatori floreali e potrebbero contribuire a sviluppare una comprensione dell'ecologia impollinazione di una specie vegetale di destinazione.

Tuttavia, le frequenze di visita degli impollinatori non sono necessariamente correlati alla loro efficacia impollinazione 7,14, ed è importante per valutare gli effetti qualitativi di ciascuna pollinatorsul fiore di fitness. L'impollinazione efficacia è stata valutata attraverso il numero di granelli di polline sul stimmate 15,16, tubetto pollinico crescita 17,18 e frutta e / o produzione di sementi 19,20. Insaccamento esperimenti, condotti utilizzando sacchetti di visitatori esclusiva, sono i metodi tipici per prove self-compatibilità, autogamia 21,22, e la presenza di apomixes 23. Inoltre, la valutazione dell'efficacia impollinazione per un certo pollinator nell'assemblaggio visitatore è stata spesso condotta in ambienti dove altri visitatori floreali sono stati limitati (cioè, una gabbia metallica, rete, o sacchetto con una maglia abbastanza piccolo da escludere impollinatori più grandi che è insieme a piante da fiore). Ad esempio, sono stati condotti esperimenti di insaccamento con piccoli sacchetti di rete per rivelare la capacità di impollinazione delle formiche o tripidi 24,25. Inoltre, gli esperimenti di esclusione uccello usando una gabbia di filo o rete hanno dimostrato gli impollinatori efficaci di taxa Aloe26-28.

Gli obiettivi di questo studio erano: 1) per introdurre i metodi utilizzati in un precedente lavoro e 2) per migliorare questi metodi per uso generale in altri studi sui visitatori floreali, le loro frequenze di visita, ei loro effetti sulla forma fisica impianto Lycoris sanguinea var.. sanguinea è una delle specie incluse nel genere Lycoris, che viene distribuito ampiamente in tutto il Giappone e stretto in Corea 29 e ha a forma di imbuto rosso-arancio fiori (Figura 1a). Un precedente studio ha rivelato che L. sanguinea var. sanguinea è stata visitata da più specie di insetti, tra cui un non identificate specie di api per piccoli gruppi e le specie più grandi Amegilla Florea 29. Tuttavia, la frequenza di visita e l'impollinazione efficacia di questi visitatori non sono stati identificati. osservazioni impollinatori per l'identificazione dei visitatori floreali sono state eseguite prima. Visitazione da piccole api è stato observ ati sui fiori che non erano ancora completamente aperto (rottura gemme, le figure 1b, c). Le piccole api mossi in fretta intorno alle antere undehisced nei germogli di rottura e raccolte polline con le loro mandibole. L'ipotesi era che le piccole api potrebbero essere impollinatori in fase di rottura con auricolari, perché il divario tra le antere e le stimmate nei fiori erano più piccole rispetto alla lunghezza del corpo delle api. Pertanto, gli esperimenti sono stati condotti insacco per testare la capacità di impollinazione delle piccole api in fase di rottura con auricolari, e inoltre di esaminare le strategie riproduttive di L. sanguinea var. sanguinea. Queste gemme sono stati insaccato dopo le piccole api visitati, che hanno permesso una stima della capacità di impollinazione delle api. Gli individui sono stati ingabbiati con boccioli chiusi. Una gabbia a maglie è stato usato, attraverso i quali solo piccole api potrebbero passare, consentendo una stima delle efficienze impollinazione delle piccole api nell'intero flowefase anello.

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Protocol

NOTA: Questo articolo è basato sul nostro lavoro precedente 30. Alcune parti sono riprodotte con l'autorizzazione dalla Società Botanica del Giappone e Springer Giappone.

1. L'osservazione di Floral Visitatori

  1. La selezione dei campi di osservazione
    1. Cerca le aree in cui sono distribuiti i materiali vegetali, e selezionare i siti di studio candidato utilizzando le risorse affidabili, come libri illustrati, riviste accademiche, ecc Regolare il numero di siti di studio per soddisfare gli obiettivi di ricerca (ad esempio, una vasta gamma di posizioni per il confronto dei visitatori fiori in Giappone).
    2. Controllare le posizioni delle popolazioni candidati selezionati e le distanze da importanti punti di partenza, quali istituti di ricerca e gli alloggi, se è necessaria la ricerca a lungo termine.
    3. Stimare approssimativamente ogni dimensione della popolazione contando il numero di individui vegetali in una unità di superficie. Selezionare le grandi popolazioni di esperimento manipolatas utilizzando molti individui vegetali.
    4. Pre-osservazione dei visitatori floreali
      1. Decidere quale indirizzare individui in ogni area sarà osservato durante lo stesso intervallo di tempo, a seconda della densità della popolazione. Selezionare 5-10 fiori appena aperti o rottura gemme come i fiori di destinazione, e respingere quelli degradati che sono già aperte.
      2. Avviare l'osservazione visiva per il periodo di un giorno intero, perché i fiori potrebbero essere visitati da diversi impollinatori nel tempo diverse categorie di 31,32.
      3. Sui fogli di registrazione, registrare il nome della specie di visitatori floreali e il tempo di ogni visita per ora per ogni fiore.
      4. Strettamente osservare se i visitatori floreali toccare le antere e / o stimmate; se lo fanno, registrare i visitatori come impollinatori. Se i visitatori floreali visitano solo i fiori e non toccare gli organi riproduttivi, registrarle come visitatori.
      5. Utilizzando una rete di insetti o di aspiratore fatti a mano, catturare i visitatori floreali per identificare econservarli come campioni (Figura 1F). Uccidere i visitatori intrappolate rapidamente con acetato di etile o pressione delle dita al torace, e conservarli in un sacchetto molle o in un tubo di plastica o caso con etanolo al 100%.
      6. Dopo l'osservazione, identificare i nomi specifici dei campioni con caratteristiche morfologiche o, in caso di difficoltà di identificazione, richiedere l'aiuto di esperti per ogni gruppo tassonomico.
  2. Osservazione nel campo
    1. Selezionare i siti di ricerca in base alla loro accessibilità, dimensioni della popolazione, e il numero di visitatori floreali. Scegli periodi di tempo che includono un campione rappresentativo di visitatori floreali nella stagione della fioritura, e di determinare i periodi di osservazione sulla base di obiettivi di ricerca (ad esempio, per la ricerca sulle fluttuazioni visita frequenza di visitatori floreali, lunghi periodi di tempo devono essere impostati).
    2. Preparare l'apparecchio di controllo appropriato, ad esempio videocamere digitali (ad esempio, per la registrazione di notte, telecamere con funzione infrarossi devono essere utilizzati).
    3. Selezionare i fiori bersaglio nello stesso modo come per 1.1.4.
    4. Fissare le telecamere per treppiedi in alluminio. Impostare le telecamere con treppiedi davanti individui bersaglio, circa 50 cm di distanza.
    5. Controllare e modificare la quantità di luce e la messa a fuoco dei materiali sulle schermate delle telecamere prima di girare.
    6. Avviare l'osservazione visiva e riprese video, allo stesso tempo per i fusi orari appropriati stimati dalle pre-osservazioni (nel caso di specie, periodi di osservazione sono stati per più di sei ore in media, da circa 05:00-13:00 pm ).
    7. Identificare i nomi delle specie dei visitatori e impollinatori, e registrare i loro nomi e gli orari delle visite sui fogli di registrazione.
    8. Cattura e identificare i visitatori e impollinatori nello stesso modo come in 1.1.4.5.
    9. Ripetere i passaggi da 1.2.1 a 1.2.7 per ciascuna observatioperiodo di n. Impostare i periodi di osservazione sulla base degli obiettivi di ricerca e dei dati pre-osservazione.
  3. Analisi dei dati dopo l'osservazione
    1. Identificare i nomi delle specie di esemplari catturati dopo l'osservazione impollinatore nello stesso modo come in 1.1.4.6.
    2. Controllare i video clip e annotare i nomi delle specie e dei loro tempi di visita nello stesso modo come per l'osservazione visiva.
    3. Calcolare le frequenze di visita al fiore per ogni ora di ogni visitatore floreali dai dati di osservazione e registrazione video visivi. Confrontare queste frequenze statisticamente tra i siti e gli anni di ogni visitatore con metodi statistici appropriati sulla base di statistiche fondamentali e utilizzando il software adatto, come R, SPSS, e / o SAS 33-35 (ad esempio, l'analisi a due vie della varianza (ANOVA ) con onesto il test di Tukey differenza significativa (HSD) nel software R).

2. Insaccamento e Cage Esperimenti

  1. I preparativi per l'insaccamento e Esperimenti Cage
    1. Per gli esperimenti di insaccamento, preparare borse che hanno maglie di piccole dimensioni (~ 0,5-1 mm) e li usa per prevenire completamente fiore visita (ad esempio, borse in tessuto non tessuto sono stati utilizzati per gli esperimenti di insaccamento nel 2011 e 2012).
    2. Per gli esperimenti gabbia, preparare schede di filo metallico o di maglia di plastica con un diametro che permette ai visitatori l'obiettivo più piccoli di passare attraverso, ma esclude quelli più grandi, e collegare queste schede in rete in modo da formare una gabbia. Assicurarsi che non ci siano spazi più grandi del diametro della maglia. Regolare la dimensione e la forma delle gabbie in base alle specie vegetali di destinazione e numeri individuali.
  2. Esperimenti insacco
    1. Selezionare 30 individui per un trattamento che non hanno alcun danno da erbivori o da un ambiente severo. Per il trattamento, scegliere un singolo fiore da ogni singolo impianto, o utilizzare singoli fiori su un singolo impianto.
    2. Borsa tegli bersaglio fiori nel campo dopo etichettandoli con del nastro (numero di serie e l'alfabeto; Figura 1g). Fare attenzione a non toccare le antere o le stigmate all'interno dei sacchi per evitare la possibilità di auto-impollinazione.
    3. Con attenzione risolvere i sacchetti ai fiori utilizzando una stringa morbida o filo (Figura 1d).
    4. impostare con attenzione i singoli fiori in posizione verticale con supporti utilizzando morbida corda o filo per sostenere le persone nei confronti di inclinazione o collasso sotto il peso dei sacchetti o il vento, se necessario. Twist o vento una stringa o filo morbidamente intorno al gambo di un individuo di destinazione, in modo da non creare danni.
    5. Trattamenti in esperimenti di insaccamento
      1. Per il trattamento "di controllo", applicare le etichette ai fiori di destinazione e condurre nessun trattamento. Consentire ai visitatori floreali da visitare liberamente.
      2. Per il trattamento "Outcrossing", coprire i germogli fino a quando il fiore, e quindi rimuovere le antere dei fiori insaccato. Metti un po 'Pollen cereali da più persone sul stimmate.
      3. Per il trattamento "autofecondazione", coprire i germogli fino a quando i fiori aperti, e mettere il polline dai fiori delle stesse sul loro stimmate. Coprire di nuovo questi fiori trattati.
      4. Per il trattamento "Auto-sé", coprire le gemme con borse fino alla fine della stagione di fioritura.
      5. Per il trattamento "Breaking bocciolo", individuare i germogli di rottura che sono stati visitati e osservare l'ingresso o l'uscita di piccole api (Figure 1b, c). Rimuovere le antere dei germogli di rottura per evitare deposizioni polline ripetuti sullo stesso fiore, dopo la visita da parte delle piccole api, e la borsa queste gemme in fretta per evitare ulteriori visite.
      6. Per il trattamento "Fioritura", borsa i germogli fino alla fase di apertura per evitare visite nella fase di rottura con auricolari. Dopo di che, togliere le borse e permettono ai visitatori di raccogliere nettare e polline.
      7. Per il trattamento "Bud",rimuovere le antere dai germogli non aperti e li outcross artificialmente. Bag queste gemme in fretta per evitare visite di fiori.
  3. Esperimenti Cage
    1. Coprire i soggetti vegetali bersaglio con gabbie preparate. Regolare la posizione dei fiori in gabbia a mano per evitare il contatto e polline deposizioni tra diversi stigmate (Figura 1e).
    2. Per il trattamento "gabbia", selezionare gli individui con i germogli non aperti e mettere etichette su di loro per l'identificazione dei fiori selezionati. Cage gli individui con i germogli etichettati per rifiutare le influenze da prima della creazione di gabbie (ad esempio, gli insetti floreali non possono visitare i germogli non aperti, e solo gli effetti di insetti che visitano dopo il posizionamento delle gabbie può essere stimato).
    3. Fissare le gabbie saldamente al suolo con pali di ferro per prevenire l'ingresso di visitatori tra la base della gabbia e la terra.
  4. Analisi dei dati After l'insaccamento e Esperimenti Cage
    1. Raccogliere tutti i fiori etichettate al termine della stagione di fioritura (Figura 1g) tagliando e separandoli dagli individui materni. Conserva ogni campione etichettato separatamente ad evitarne la contaminazione.
    2. Verificare la presenza o l'assenza di frutta impostato su ciascuna etichetta flower.Record i numeri seme del frutto nel caso di impostazione frutta.
    3. Calcolare il rapporto dei numeri di frutta per fiori (rapporto frutta-set, definito come il numero di frutti diviso per il numero di fiori) e del numero di semi per frutto maturo (rapporto di semi-set, definito come il numero di semi diviso per il numero di ovuli) utilizzando tutti i numeri registrati.
    4. Confrontare Statisticamente i rapporti di frutta- e semi-impostati tra i trattamenti con metodi e software adeguati, come quelli elencati in 1.3.3 (ad esempio, una via ANOVA con HSD di Tukey o il test esatto di Fisher nel software R 33).
    5. Le indagini dei materiali con i risultati degli esperimenti di insacco
      1. Per verificare la necessità di impollinatori animali, statisticamente confrontare i risultati tra "controllo" e trattamenti di "auto-self".
      2. Per stimare il grado di limitazione polline, confrontare il "controllo" e trattamenti "fecondazione incrociata".
      3. Per eseguire il test di auto-compatibilità, confrontare il "Outcrossing" e trattamenti "autofecondazione".
    6. Le valutazioni delle influenze di rompere con auricolari impollinazione
      1. Confrontare il "controllo" e trattamenti "Bud" per determinare se le stigmate delle gemme di rottura sono riproduttivo maturi e se il valore del trattamento "controllo" può essere utilizzato per il controllo in fase di rottura con auricolari.
      2. Confrontare il "Auto-sé" e trattamenti di "Breaking Bud" per determinare se il successo riproduttivo dei fiori impollinati con piccole api alla rotturafase -BUD è statisticamente più elevata di quella degli impianti che effettuano autogamia (cioè, per verificare l'esistenza di impollinazione rompere auricolari). Dopo di che, confrontare questi due trattamenti con il "controllo" per stimare l'efficienza impollinazione di impollinazione rompere con auricolari.
      3. Confrontare il "Breaking bocciolo", "Gabbia" e "trattamenti fioriti" per stimare le influenze riproduttivi di impollinazione rompere con auricolari.

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Representative Results

Cinque le popolazioni sono stati selezionati per le osservazioni impollinatori. Nella fase di pre-osservazione, sono state confermate le visite di varie specie di insetti ai fiori di apertura e le piccole api a gemme di rottura. Osservazioni visitatori floreali hanno rivelato che la maggior parte dei visitatori di tutti e cinque i siti di studio erano gli individui delle piccole specie di api japonicum Lasioglossum. Il record totale visita ha dimostrato che i rapporti di visita di questa specie erano più del 90% in tre siti (Figura 2). Al contrario, i rapporti tra la seconda più frequente visitatore, Amegilla Florea, sono stati inferiori del 10% in questi campi. Queste specie di api toccato anche le stimmate di fiori visitati, e sono stati registrati come impollinatori. Altri visitatori fiori frequente, come Episyrphus balteatus, raccolti polline senza contatto con le stimmate, e sono stati identificati come i visitatori. A un certo sito, le analisi dei dati ha mostrato che la visitafrequenze di piccole api registrate da osservazioni visuali erano significativamente superiori a quelli registrati dal video (Tabella 1: ANOVA: Sito 2: df = 1, F = 0.471, p = 0,50; Sito 3: df = 1, F = 12.12 , p <0.001; sito 4: df = 1, F = 1.019, p = 0,33; sito 5: df = 1, F = 1.605, p = 0.22, rispettivamente).

esperimenti di insaccamento e gabbia sono state condotte a Sito 1 nel 2011 e 2012. I sacchetti non tessuti in tessuto, con maglie di dimensioni inferiori rispetto alle dimensioni del corpo dei visitatori floreali, e gabbie di rete metallica, con una maglia più grandi delle piccole api, ma più piccoli di altri visitatori, sono stati preparati. sono state osservate le visite frequenti di piccole api ai fiori in gabbia, e sono state applicate le gabbie. Il risultato del trattamento "Breaking bocciolo" ha mostrato la capacità di impollinazione delle piccole api visitano rottura gemme. Confronti di fruttae set di semi tra i trattamenti descritti in 2.4.5 rivelato i tratti riproduttivi di Lycoris sanguinea var sanguinea, che è prevalentemente animali a impollinazione ( "Control" vs. "Auto-sé":. test esatto di Fisher per il set di frutta; p <0,001 ) con condizioni parzialmente polline limitata ( "Control" vs "Outcrossing": il test esatto di Fisher per l'allegagione; P = 0.16; test esatto di Fisher per il set di semi: P = 0.37). I confronti anche suggerito che questa pianta ha auto-compatibilità ( "Outcrossing" contro "autofecondazione": il test esatto di Fisher per l'allegagione; P = 0.48; test esatto di Fisher per il set di semi: P = 0,32), che era coerente con le precedenti relazioni 36,37. Inoltre, il confronto degli altri trattamenti hanno suggerito le capacità di impollinazione impollinazione rottura con auricolari in L. sanguinea var. sanguinea. Lo stigma di questa pianta è matura nella fase di gemma (&# 34; di controllo "contro" Bud ": il test esatto di Fisher per l'allegagione; P = 0.80; test esatto di Fisher per il set di semi: P = 0.41), e il valore di" Control "è stato utilizzato per i confronti al breaking- . bocciolo stadio il trattamento "Breaking bocciolo" ha mostrato un insieme più elevato di frutta rispetto alla "auto-self" (test esatto di Fisher per l'allegagione; P = 0,02), che indica la presenza di deposizione di polline da parte delle piccole api per stimmate alla rottura con auricolari fase. Tuttavia, non è stato possibile dimostrare i progressi di questo processo di impollinazione. i tre trattamenti descritti in 2.4.6.2 ( "controllo", "auto-self" e "Breaking bocciolo") ha mostrato differenze significative (ANOVA per l'allegagione; df = 2, F = 18.46; p <0.001; ANOVA per il set di semi: df = 2, F = 3,6593, p = 0,03), ma HSD di Tukey ha suggerito che la rottura con auricolari l'impollinazione non è molto efficace ( "Breaking gemma"; vs "Auto-self": allegagione: P = 0,10; set di semi: P = 0.03). Inoltre, il confronto tra i tre trattamenti in 2.4.6.3 non hanno mostrato differenze significative (ANOVA a due vie: df = 2, F = 0,6881, p = 0,50; ANOVA a due vie per il set di semi: df = 2, F = 1,2376, P = 0.30).

Figura 1
Figura 1:.. Materiali Impianti e attrezzature sperimentali (a) Un fiore delle specie vegetali bersaglio, Lycoris sanguinea var sanguinea. (B) Una gemma di rottura. (C) Una piccola ape visitando i germogli di rottura per raccogliere granelli di polline. (D) Un esempio dall'esperimento insaccamento. (E) Una gabbia di rete metallica che copre alcuni germogli chiusi. (F) Un aspiratore utilizzato principalmente per la cattura di piccoli api. (g Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

figura 2
Figura 2: tassi di Visitazione di Lasioglossum japonicum di fiori e boccioli di rottura e di Amegilla Florea completamente aperto ai fiori aperti Il rapporto di questa figura si basa su precedenti lavori 25.. Il visitatore più frequente è stata la piccola ape L. japonicum, e il successivo è stato l'ape più grande A. Florea. Le informazioni per i siti studiati è la seguente: Sito 1 = Parco Naturale Izumi, Chiba Pref .; Sito 2 = Sonnou no Mori, Chiba Pref .; Sito 3 = Sugawara Santuario, Kanagawa Pref .; Site 4 = Parco Naturale Mannyou, Tochigi Pref .; eSito 5 = Kogushi Katakuri no Sato, Gunma Pref. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Tabella 1
Tabella 1: confronto tra le osservazioni visive e video-registrato di visitatori floreali nel 2013. Questa tabella indica il tempo di osservazione, ha osservato il numero di fiori, e il numero di visita di piccole e grandi api in ogni sito. "Video" "Visual" e sono i valori da osservazioni visive e registrazioni video, rispettivamente. frequenze Visitazione con deviazioni standard sono tra parentesi. Il valore con un asterisco è significativamente diverso rispetto agli altri metodo di osservazione da ANOVA (cioè il rapporto visita di piccoli api all'osservazione visiva è significativamente superiore a quella del video recorde al sito 3).

Tabella 2
Tabella 2: I risultati della insaccamento e gli esperimenti gabbia nel 2011 e 2012. Le abbreviazioni sono i seguenti: n = numero flower utilizzato in ogni trattamento; no. di frutta = numero di frutti-set; no. di semi = numero di semi-set; frutta set = rapporto frutta-set; e set di semi = rapporto di semi-set. rapporti set di semi sono dati con deviazioni standard. I trattini indicano alcun dato.

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Discussion

osservazioni di fiori ed esperimenti di insaccamento sono stati impiegati in questo studio per rivelare le frequenze di visita e la femmina successo riproduttivo delle piante, rispettivamente. In Dafni (1992) 38, il metodo videotape era efficace perché potrebbe registrare il tempo e la durata dei visitatori per analisi e prevenire preconcetto dell'osservatore. Tuttavia, al momento, questo metodo richiede attrezzature costose, ed i tempi di osservazione fosse limitata dalla durata della batteria. Recentemente, il costo delle attrezzature per la produzione di registrazioni video è diminuito, e questo metodo tecnologico può essere impiegato in altre ricerche impollinatore. In questo studio, le frequenze di visita erano significativamente differenti tra le osservazioni visive e video al sito 3 (Tabella 2). Questo potrebbe essere stato causato da un eccesso di osservazione di visitatori di fiori, e gli errori umani, come questo può essere respinta. Dafni (1992) ha anche ricordato di insaccamento o esperimenti netti per studiare sistemi di allevamento 38. Non-WOVen sacchetti in tessuto sono stati utilizzati, che non sono stati pollen- o impermeabile. L. sanguinea var. sanguinea non è una specie di vento impollinazione, ma l'acqua piovana potrebbe influenzare il successo riproduttivo dei fiori insaccato. paletti di ferro sono stati usati per sostenere gli individui con fiori insaccato dal peso dei sacchi bagnati, ma questi fattori potrebbero hanno colpito le capacità riproduttive dei fiori. Che copre l'intero impianto da reti di insetti-esclusivo con i tifosi potrebbe essere l'opzione migliore per rimuovere tali problemi metodologici. Inoltre, le gabbie sono stati utilizzati per la separazione di specie di api, che fu il primo esempio di studio pianta-gabbia. Questo studio ha dimostrato l'efficacia di questo metodo, e possiamo applicarlo ad altri studi cui obiettivi richiedono la determinazione dell'efficacia impollinazione di diversi gruppi funzionali, come piccole e grandi api.

Queste osservazioni impollinatori hanno rivelato che la maggior parte dei visitatori floreali di Lycoris sanguinea sanguinea per tutta la stagione di fioritura erano japonicum Lasioglossum. Per fare osservazioni di successo, i pre-osservazioni di materiali bersaglio in alcuni siti di studio candidati dovrebbero essere fatte, che è descritto al punto 1.1 nella sezione Protocollo. Ad esempio, le identificazioni di alcuni visitatori floreali sono realizzati sulla base di osservazioni o immagini della fotocamera in un campo. Alcuni visitatori floreali appartenevano a gruppi tassonomici che erano difficili da individuare in un primo momento a causa delle loro caratteristiche morfologiche indistinguibili o attività in visita veloci, come le api halictid o hawkmoths notturni, rispettivamente. Pertanto, la ricerca preliminare su visite floreali potrebbe aiutare a identificare e registrare ogni visita. Per comprendere appieno l'influenza delle condizioni ambientali, è importante selezionare idonei siti di studio per le osservazioni. Ad esempio, le condizioni di pioggia non sono adatti per le osservazioni impollinatori perché l'aspetto ed i modelli di impollinazione potrebbero cambiare. Sei siti selezionati avevano oscillato in condizioni ambientali, non ci sarebbero state sufficienti dati di osservazione raccolti per analizzare gli obiettivi dello studio. In alternativa, i risultati avrebbero potuto essere frainteso a causa di differenze nelle condizioni climatiche che influenzano la composizione della comunità impollinatore 39.

In questo studio, i visitatori floreali sono stati esaminati utilizzando osservazioni visive e registrazioni video (Tabella 1). Questi due metodi presentano vantaggi e svantaggi. In osservazioni visuali, gli oggetti possono essere visualizzate da angolazioni diverse e possono essere osservati più specifico. Tuttavia, le informazioni disponibili sugli obiettivi è limitata perché il record rimane solo come note di campo o fotografie digitali. Al contrario, i visitatori floreali possono essere più volte verificate con i video registrati. Sfortunatamente, questo metodo tende a produrre dischi inadatti per analisi, come out-of-focus e immagini sufficientemente illuminate. Oltre a questi metodi, somtecniche di registrazione specifici e sono stati sviluppati negli ultimi anni. Per esempio, in piante da fiore con impollinatori rari, come alcune piante di orchidee, fotografia intervallo utilizzando macchine fotografiche digitali è un approccio efficace per l'identificazione impollinatore 40. Una videocamera digitale con un sensore di rilevamento del movimento video può registrare immagini chiare del movimento di impollinatori sui fiori, anche impollinatori rapidamente-movimento di notte 41. Inoltre, una telecamera ad alta velocità è stato utilizzato anche per osservare movimenti impollinatori lente, come il contatto di ogni pollinator sullo stimma 42. La registrazione del video e fotografia digitale sono metodi comuni per osservazioni sul campo, ed è importante per capire le caratteristiche di ogni metodo e per selezionare il più adatto.

Gli esperimenti hanno suggerito insaccamento i gradi di dipendenza impollinatore di L. sanguinea var. sanguinea (Tabella 2). In questi metodi, il passaggio criticos sono la preparazione dei sacchi e gabbie. In questo caso, i sacchetti utilizzati erano di dimensioni adatte per i fiori (Figura 1d); tuttavia, può essere necessario preparare dimensioni più grandi o reti di insetto-esclusione, che può coprire intere individui vegetali. Il trattamento "Auto-self" ha avuto qualche frutto, ma un più ampio rapporto di semi-set, e questo potrebbe essere stato causato dal contatto tra lo stigma e le borse di polline-attached. Tali errori possono essere evitati utilizzando metodi appropriati per gli obiettivi di ogni esperimento. Insacco per le papille rottura ha mostrato l'impollinazione da parte delle piccole api in fase di rottura con auricolari (Tabella 2). Piccole api tendevano a gestire le gemme rottura per raccogliere il polline più lungo degli altri insetti che hanno visitato fiori apertura. Queste differenze comportamentali potrebbero suggerire che la rottura con auricolari impollinazione non ha efficienze di impollinazione più elevati rispetto agli altri processi di impollinazione. Per rivelare queste differenze di comportamento, il successo di impollinazione persingola visita o di impollinazione efficienza di ogni impollinatori dovrebbero essere valutati 43,44. Preparando la non aperti, germogli insaccato, è stato possibile stimare gli effetti singolo visita sugli aspetti riproduttivi di impollinazione rompere con auricolari. Inoltre, nell'esperimento gabbia, sono stati mantenuti i germogli non aperti. Questo metodo non può essere utilizzato per valutare l'efficacia dell'impollinazione da parte delle piccole api al solo la fase di fioritura. Un metodo alternativo sarebbe quello di coprire la gabbia con un panno che presenta lacune più piccole rispetto alle dimensioni di tutti i visitatori floreali che i fiori gabbia completamente aperta.

Anche se le attuali esperimenti fornito buoni risultati, esperimenti sul campo hanno rivelato solo informazioni limitate sulle interazioni pianta-impollinatori. Ad esempio, è stato ipotizzato che la rottura con auricolari l'impollinazione da parte delle piccole api potrebbe promuovere autofecondazione o l'impollinazione geitonogamous. Questo processo di impollinazione avviene quando le piccole api si muovono nelle gemme di rottura. Alcuni grani di polline puòessere facilmente trasportato dello stesso fiore allo stigma. Inoltre, gli intervalli di foraggiamento delle piccole api stimata dai loro dimensioni del corpo erano brevi, promuovendo brevi intervalli di dispersione del polline 45,46. Queste previsioni sono difficili da indagare utilizzando solo esperimenti sul campo, anche se i movimenti di polline tra gli individui possono essere monitorati utilizzando polline marcato con un colorante fluorescente 47,48. Per esempio, il polimorfismo o microsatellite marcatori amplificato frammento lunghezza può essere utilizzato per stimare se i donatori di polline di ogni seme sono derivati da uguali o diversi individui 49,50. Negli ultimi anni, i movimenti di polline tra piante conspecifici sono stati seguiti con singolo polline tecniche di genotipizzazione 35. Questo metodo molecolare è stato usato per mostrare i significati per le valutazioni di efficienza impollinazione 36. Nel caso di specie, questa tecnica molecolare potrebbe rivelare le posizioni di arrivo dei grani di polline di germogli di rottura, che might indicano i gradi di flusso genico tra rottura gemme e fiori completamente aperti. Pertanto, un piano di ricerca globale, sulla base sia il lavoro sul campo e analisi molecolari, è necessario rivelare gli effetti di impollinatori.

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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

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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).

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