ربط المخاطر الافتراس، والإجهاد الفسيولوجي آكل النبات والتحلل الميكروبي للنباتات القمامة
Summary
نقدم أساليب لتقييم مدى خطر الافتراس يمكن أن يغير نوعية الكيميائية الجارحة النبات عن طريق حفز التغييرات الغذائية لتلبية مطالب الإجهاد الشديد، وكيف تحلل جثث الحيوانات العاشبة من هذه يؤدي إلى إبطاء وشدد اللاحقة التحلل بواسطة الميكروبات القمامة مصنع التربة.
Abstract
كمية ونوعية المخلفات التي تدخل في التربة يحدد معدل التحلل من المجتمعات الميكروبية وكذلك معدلات إعادة تدوير النيتروجين (N) والكربون 1،2 عزل (C). مصنع القمامة تضم غالبية المخلفات 3، وهكذا يفترض أن يتم إلا بشكل هامشي أثرت التحلل من المدخلات الكتلة الحيوية من الحيوانات مثل الحيوانات العاشبة واللاحمة 4،5. ومع ذلك، قد تؤثر التحلل الميكروبي الحيوانات آكلة اللحوم من مصنع القمامة عن طريق سلسلة من التفاعلات التي الافتراس خطر يغير علم وظائف الأعضاء من أكلة الأعشاب فريسة لها وهذا بدوره يغير سير التربة الميكروبية عندما تتحلل جثث النبات 6. ويمكن لاستجابة الضغط من قبل الحيوانات العاشبة الفسيولوجية لخطر الافتراس تغيير C: N التركيب العنصري للكتلة الحيوية النبات 7،8،9 بسبب الإجهاد من خطر الافتراس يزيد المطالب النبات الطاقة القاعدية التي في النبات بالمغذيات محدودة قوات نظمليالي لتحويل استهلاكها من N-الغنية الموارد اللازمة لدعم النمو والتكاثر على الموارد الكربوهيدرات الغنية C لدعم عملية التمثيل الغذائي المتزايد 6. الحيوانات العاشبة لها قدرة محدودة على تخزين المواد الغذائية الزائدة، وأكد ذلك الحيوانات العاشبة تفرز N لأنها تزيد الكربوهيدرات-C استهلاك 7. في نهاية المطاف، فريسة شدد خطر الافتراس زيادة C جسمها: N نسبة 7،10، مما يجعلها أقل جودة الموارد للتربة تجمع الجراثيم على الأرجح بسبب انخفاض توافر N عطوب لإنتاج إنزيم الميكروبية 6. وهكذا، تحلل جثث الحيوانات العاشبة وشدد له تأثير على سير فتيلة من المجتمعات الميكروبية التي ينخفض بعد قدرة الميكروبات لتتحلل القمامة مصنع 6،10،11.
نقدم منهجية لتقييم المخاطر الروابط بين الافتراس والتحلل من القمامة ميكروبات التربة. ونحن تصف كيفية: حمل التوتر في الحيوانات العاشبة من خطر الافتراس؛ الشرق الأوسط وأفريقياتأكد تلك الردود الإجهاد، وقياس النتائج على التحلل الميكروبي. نستخدم رؤى من نموذج النظام الإيكولوجي الأراضي العشبية التي تتألف منها العنكبوت الصيد المفترس (Pisuarina ميرا)، والنبات جندب المهيمنة (Melanoplus femurrubrum)، ومجموعة متنوعة من النباتات والحشائش forb 9.
Protocol
Representative Results
Discussion
يجب تسلسل الأساليب المعروضة هنا يتيح قياس الإجهاد المنتظم للطريقة التي تضم الأنواع الشبكات الغذائية فوق الأرض يمكن أن المجتمعات الميكروبية رئيس التربة بطرق تؤدي إلى تغيير التحلل اللاحقة من القمامة النبات. الطرق مثالية لدراسة النظم الإيكولوجية تتألف من المستهلكين المفصلية والنباتات العشبية لأنه يمكن الشبكات الغذائية سليمة مقيدة مكانيا والواردة في mesocosms.
التغير المكاني قد تكون موجودة بسبب تدرجات في رطوبة التربة الخلفية، درجة حرارة التربة والمحتوى مغذيات النباتات، إلخ. تصميم الدراسة يسمح احد لمجموعة mescosms والياقات PVC لمنع امتداد التدرجات البيئية المكانية وبالتالي لحساب التباين البيئية عند تحليل هذه الآثار ل.
على الرغم من المعدة للاستخدام الميداني، الصك تجويف الطيفي أسفل الدائري (Picarro شركة، سانتا كلارا، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية؛ الموديل: G1101-I) هي ذاتها قراءاتnsitive إلى الحركة. ولذلك، ينبغي للمرء أن إقامة محطة قياس قاعدة مركزية لجميع المؤامرات التي تحتوي على الياقات PVC، وربط أداة لالياقات مع أطوال أنابيب PVC.
وقد جرت العادة على التربة التحلل القمامة تقاس تضم كميات معروفة من القمامة في أكياس شبكة الألياف الزجاجية، وإيداع الحقائب على سطح التربة في الميدان وبشكل دوري إعادة قياس أكياس القمامة لتحديد معدل اختفاء (التحلل). الحد من هذه الطريقة هو أن واحدا غير قادر على تتبع مصير هذه المسألة متحللة أو تحديد مساهمة في CO 2 تمعدن التعديل التربة (القمامة المضافة) من تمعدن التربة الخلفية 2 CO. أسلوب التتبع باستخدام المسمى CO 2 المقدمة هنا يساعد على تخفيف هذا القيد لوجستية.
عملت النظم الإيكولوجية والبيئة البيوجيوكيميائية تحت نموذج عمل ذلك لأن النبات غير مأكول-القمامة تضم غالبية المخلفات، وأثرت بشكل هامشي فقط من عمليات النظم الإيكولوجية belowground المدخلات الكتلة الحيوية من مستويات تغذوية أعلى في شبكات الغذاء فوق الأرض، مثل الحيوانات العاشبة أنفسهم 6. ومع ذلك، هناك أدلة متزايدة على أن الأنواع في مستويات تغذوية أعلى من النظم الإيكولوجية يمكن أن يكون لها تأثير عميق على عمليات belowground 1،4،5. طريقة المقدمة هنا تقف لتعزيز الكمي للمساهمة مستويات تغذوية أعلى، إما مباشرة من خلال الكتلة الحيوية من ترسب الذبيحة (على سبيل المثال 12، 13) أو إفراز وابتراز (على سبيل المثال 14، 15) أو بشكل غير مباشر من خلال تغيير تركيبة المجتمع النباتات (مثل 9 ) في سباق الدراجات النظام الإيكولوجي المغذيات. يمكن القياس الكمي مثل هذه تساعد في الكشف عن الآليات التي تحكم الديناميات الحيوانات النظام البيئي كجزء من جهد منسق لتعزيز وتنقيح نموذج العمل الحالي من السيطرة على أداء النظم الإيكولوجية الحيوية.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا البحث من قبل الأموال من جامعة ييل المناخ ومعهد الطاقة ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية.
Materials
| Name of the reagent or equipment | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Cavity ring down spectroscope | Picarro Inc., Santa Clara, CA, USA | Model # G1101-i | |
| CO2 respirometer | Qubit Systems, Kingston, ON, Canada | Model # S151 | |
| 13C | Sigma-Aldrich | 372382 | |
| Spectrophotometer | Thermo, San Jose CA, USA | Model: Delta V Plus Isotope Ratio Mass Spectrophotometer |
References
- Wardle, D. A., et al. Ecological linkages between aboveground and belowground biota. Science. 304, 1629-1633 (2004).
- Hattenschwiler, S., Tiunov, A. V., Scheu, S. Biodiversity and litter decomposition in terrestrial ecosystems. Annu. Rev. Ecol. Syst. 36, 191-218 (2005).
- Cebrian, J. Role of first-order consumers in ecosystem carbon flow. Ecol. Lett. 7, 232-240 (2004).
- Bardgett, R. D., Wardle, D. A. . Aboveground-Belowground Linkages. , (2010).
- Schmitz, O. J., Hawlena, D., Trussell, G. C. Predator control of ecosystem nutrient dynamics. Ecol. Lett. 13, 1199-1209 (2010).
- Hawlena, D., Strickland, M. S., Bradford, M. A., Schmitz, O. J. Fear of predation slows plant litter decomposition. Science. 336, 1434-1438 (2012).
- Hawlena, D., Schmitz, O. J. Physiological stress as a fundamental mechanism linking predation to ecosystem functioning. Am. Nat. 176, 537-556 (2010).
- Stoks, R. D. e. B. l. o. c. k., M, M. A., McPeek, Alternative growth and energy storage responses to mortality threats in damselflies. Ecol. Lett. 8, 1307-1316 (2005).
- Hawlena, D., Schmitz, O. J. Herbivore physiological response to predation risk and implications for ecosystem nutrient dynamics. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 15503-15507 (2010).
- Schimel, J. P., Weintraub, M. N. The implications of exoenzyme activity on microbial carbon and nitrogen limitation in soil: a theoretical model. Soil Biol. Biochem. 35, 1-15 (2003).
- Allison, S. D., et al. Low levels of nitrogen addition stimulate decomposition by boreal forest fungi. Soil Biol. Biochem. 41, 293-302 (2009).
- Bump, J. K., et al. Ungulate carcasses perforate ecological filters and create biogeochemical hotspots in forest herbaceous layers allowing trees a competitive advantage. Ecosystems. 12, 996-1007 (2009).
- Yang, L. H. Periodical cicadas and resource pulses in North American forests. Science. 306, 1565 (2004).
- Belovsky, G. E., Slade, J. B. Insect herbivory accelerates nutrient cycling and increases plant production. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 97, 14412 (2000).
- Frost, C. J., Hunter, M. D. Recycling of nitrogen in herbivore feces: plant recovery, herbivore assimilation, soil retention, and leaching losses. Oecologia. 151, 42 (2007).
