קישור סיכוני טריפה, מתח פיסיולוגי אוכלי עשב ופירוק מיקרוביאלית המלטת צמח
Summary
אנו מציגים שיטות להערכת סיכון טריפה איך יכול לשנות את האיכות הכימית של טרף אוכלי עשב על ידי גרימת שינויים תזונתיים כדי לעמוד בדרישות מוגבר של לחץ, ואיך הריקבון של פגרים מאוכלי עשב הלחוצים אלה מאט פירוק המלטת צמח לאחר מכן על ידי חיידקי קרקע.
Abstract
הכמות והאיכות של פסולת הנכנסת לאדמה קובעות את קצב הפירוק על ידי קהילות של חיידקים, כמו גם שיעורי מחזור של חנקן (N) ו1,2 הפחמן (C) התפייס. המלטת צמח מהווה את הרוב מתוך 3 שאריות, ולכן הנחה הוא שהריקבון מושפע רק באופן שולי על ידי תשומות יומסה מבעלי חיים כגון אוכלי עשב וטורפי 4,5. עם זאת, טורפים עשויים להשפיע על פירוק מיקרוביאלי של המלטת צמח דרך שרשרת של אינטראקציות שבו סיכון טריפה משנה את הפיסיולוגיה של טרפם אוכלי העשב שבתפקוד חיידקי קרקע משנה את הפנייה כאשר פגרי אוכלי עשב הם מפורקים 6. תגובת לחץ פיזיולוגית על ידי אוכלי עשב לסיכון של טריפה יכולה לשנות את C: רכב יסודות N של ביומסה אוכלי עשב 7,8,9 בגלל לחץ מסיכון הטריפה מגדילה דרישות אנרגית basal אוכלי עשב שאוכלי עשב בכוחות מערכות תזונתיות מוגבליםזה להסיט את הצריכה שלהם ממשאבים N-עשירים כדי לתמוך בצמיחה ורבייה למשאבי פחמימות C עשירים לתמוך בחילוף חומרים מוגבר 6. אוכלי עשב יש יכולת המוגבלת לאחסון חומרי מזון עודפים, ולכן הדגישו אוכלי עשב מפריש N הם מעלים את פחמימות C-7 צריכה. בסופו של טרף על ידי הדגיש סיכון טריפה להגדיל גופם C: N יחס 7,10, מה שהופך אותם משאבים באיכות טובה פחות לברכת חיידקי האדמה צפויה בשל זמינות נמוכה יותר של רפיף N לייצור אנזים החיידקי 6. לכן, פירוק של פגרים של אוכלי עשב לחוצים יש השפעה יחול על התפקוד של קהילות מיקרוביאלי שמפחית את היכולת של חיידקים לאחר המלטה לפרק מפעל 6,10,11.
אנו מציגים את המתודולוגיה להערכת קשרים בין סיכון טריפה ופירוק פסולת על ידי חיידקי קרקע. אנו מתארים כיצד: לגרום ללחץ באוכלי עשב מסיכון טריפה; meaבטוח אלה תגובות דחק, ולמדוד את התוצאות בפירוק של חיידקים. אנו משתמשים בתובנות ממערכת אקולוגית הכוללת מודל גראסלאנד ציד עכביש הטורף (Pisuarina מירה), אוכלי עשב חגב דומיננטיים (Melanoplus femurrubrum), ומגוון רחב של צמחים ודשא forb 9.
Protocol
Representative Results
Discussion
הרצף של שיטות שהוצגו כאן צריך לאפשר מדידה שיטתית של לחץ הדרך במינים המרכיבים את קורי מזון מעל הקרקע יכולות קהילות מיקרוביאלי קרקע ממשלה בדרכים המובילות לשינוי של הפירוק הבא של המלטת צמח. השיטות הן אידיאליות ללימוד מערכות אקולוגיות מורכבות מצרכני חרקים וצמחים עשבוניים, כי יכולים להיות מוגבלות קורי מזון שלמים מרחבית והכילו בתוך mesocosms.
שונות מרחבית עשויות להתקיים עקב שיפועים בלחות קרקע רקע, טמפרטורת קרקע, צמח תוכן תזונתי וכו 'תכנון המחקר מאפשרת לאדם mescosms מערך וצווארוני PVC לחסום לאורך גרדיאנטים סביבתיים במרחב ובכך להסביר את השונות סביבתיות כגון בעת ניתוח לאפקטים.
למרות מיועד לשימוש שטח, מכשיר חלל טבעת כלפי מטה ספקטרוסקופיה (Picarro Inc, סנטה קלרה, קליפורניה, ארה"ב; דגם: G1101-i) הקריאות הם sensitive לתנועה. לכן, יש להקים תחנת מדידת בסיס מרכזית לכל החלקות המכילות קולרי PVC, ולחבר את המכשיר לצווארונים עם אורכים של צינורות PVC.
פירוק פסולת קרקע באופן מסורתי נמדד על ידי סגירת כמויות ידועות של המלטה לתוך שקיות רשת פיברגלס, הפקדת הצ'קים על פני הקרקע בתחום ומדי פעם מחדש מדידה-השקיות לכמת שיעור היעלמות המלטה (פירוק). המגבלה של שיטה זו היא שאינה מסוגל לעקוב אחר גורלו של העניין המפורק או לקבוע את התרומה לCO 2 מינרליזציה של תיקון האדמה (המלטה הוסיפה) מ 2 מינרליזציה CO אדמת הרקע. שיטת המעקב באמצעות כותרת CO 2 שהוצגה כאן עוזרת להקל על אילוץ זה לוגיסטי.
אקולוגית מערכת אקולוגית וbiogeochemistry פעלו תחת הפרדיגמה העבודה שבגלל צמח שלא נאכל-המלטה מהווה את הרוב של פסולת, תהליכי מערכת אקולוגית מתחתיה מושפעים רק באופן שולי על ידי תשומות יומסה מרמות גבוהות יותר trophic ברשתות מזון עילי, כגון אוכלי עשב עצמם 6. עם זאת, יש ראיות הולכים ומצטבר כי מינים ברמות גבוהות יותר של מערכות אקולוגיות trophic יכולים להיות השפעה עמוקה על תהליכים מתחתיה 1,4,5. השיטה שהוצגה כאן עומדת גם כדי לשפר את הכימות של התרומה של רמות trophic גבוהות יותר, ישירות באמצעות ביומסה מתצהיר פגר (12 לדוגמה, 13) או הפרשה וegestion (למשל 14, 15), או באופן עקיף באמצעות שינוי בהרכב קהילת צמח (9 למשל ) ברכיבה על אופניים תזונתיות מערכת אקולוגית. כימות כזה יכול לעזור לחשוף את המנגנונים שבאמצעותם חיות בקרת דינמיקת מערכת אקולוגית כחלק ממאמץ מרוכז כדי לשפר ולשנות את הפרדיגמה העבודה הנוכחית של שליטה ביוטיים על תפקוד מערכת אקולוגית.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי קרנות מאוניברסיטת ייל האקלים ואנרגיה במכון והקרן הלאומי למדע בארה"ב.
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).
