بروتوكول التجريبية لالناجم عن النبات والتلاعب التجانس التربة
Summary
فهم دور التجانس البيئي في التعايش الأنواع ركزت عادة على أنواع من عدم التجانس التي هي خارجي لتكوين الأنواع في المجتمع. نحن نقدم طرق تفصيلية جديدة لخلق تجانس التربة باستخدام العلاجات التربة الموضوع إلى التربة النباتية تكييف ردود الفعل، أو عدم تجانس جوهري لتكوين المجتمع.
Abstract
وكثيرا ما يعامل نظرية التعايش التجانس البيئي باعتبارها مستقلة عن تكوين المجتمع، ولكن الاصداء الحيوية مثل الاصداء التربة النباتية (قوات الأمن الفلسطينية) يكون لها آثار كبيرة على أداء المصنع، وخلق التجانس البيئية التي تعتمد على تكوين المجتمع. فهم أهمية PSF لتجميع المجتمع النبات يتطلب فهم دور من عدم التجانس في قوات الأمن الفلسطينية، بالإضافة إلى الآثار يعني PSF. هنا، نحن تصف بروتوكول لمعالجة عدم تجانس التربة الناجم عن المصنع. وتعرض اثنين من التجارب سبيل المثال: (1) تجربة ميدانية مع شبكة 6 رقعة من التربة لقياس الاستجابات الكثافة النباتية و(2) تجربة مع التربة المسببة للاحتباس الحراري 2 التصحيح لقياس استجابات النبات الفردية. التربة التي يمكن جمعها من منطقة النفوذ الجذر (التربة من ريزوسفير والمتاخمة مباشرة إلى منطقة الجذور) من النباتات في الحقل من الأنواع النباتية مناوع ومغاير نوعي. تكرار جمعوتستخدم أيونات لتجنب pseudoreplicating عينات التربة. ثم توضع هذه التربة في بقع منفصلة للعلاجات غير متجانسة أو مختلطة لعلاج المتجانس. ينبغي توخي الحذر لضمان أن العلاجات غير متجانسة والمتجانس تواجه نفس الدرجة من اضطراب التربة. ويمكن بعد ذلك أن توضع النباتات في هذه العلاجات التربة لتحديد تأثير عدم التجانس التربة الناجم عن المصنع على أداء المصنع. علينا أن نبرهن على النتائج الناجمة عن عدم التجانس في مصنع نتائج مختلفة مما كان متوقعا من قبل نماذج التعايش التقليدية، ربما بسبب الطبيعة الديناميكية لهذه المرتدة. هناك حاجة إلى نظرية أن يتضمن التجانس البيئي يتأثر المجتمع تجميع والعمل التجريبي إضافية لتحديد متى التجانس الجوهرية للمجتمع تجميع سوف يؤدي إلى نتائج تجميع مختلفة مقارنة مع عدم التجانس خارجي لتكوين المجتمع.
Introduction
أحد الأهداف الأساسية للمجتمع والبيئة هو شرح والتنبؤ العمليات التي تحكم التجمع المجتمع. ومع ذلك، المجتمعات النباتية هي في كثير من الأحيان أكثر تنوعا مما كان متوقعا من قبل نظرية التعايش 1، وعلماء البيئة الترميم بحاجة إلى فهم آليات التعايش لاستعادة المجتمعات المحلية المتنوعة 2 بنجاح. عدم التجانس البيئي هو آلية هامة من الناحية النظرية التي يمكن أن تساعد في تفسير مستويات عالية من التنوع المجتمعي، ولكن التلاعب التجريبية من عدم التجانس نادرة 3 والتركيز على التجانس غير الحيوية (مثل استعرضت في Lundholm 4). النظرية التي تتضمن عدم التجانس يفترض عادة أن عدم التجانس هو خارجي للمجتمع تجميع. ويخضع عدم التجانس خارجي بفعل عوامل مثل تصنيف المناظر الطبيعية، التي هي مستقلة عن تكوين المجتمع. عدم التجانس خارجي يمكن أن يؤدي إلى التعايش من خلال كوة التقسيم ([رفي]الأربعاء في ملبورن وآخرون. 3، على سبيل المثال Pacala وتيلمان 5 و 6 Chesson). ومع ذلك، فإن الكثير من عدم التجانس البيئية ذات الصلة المجتمعات النباتية قد يكون الجوهرية للمجتمع، وتطوير كما يجمع المجتمع وتبعا لهوية الأنواع في المجتمع. عدم تجانس جوهري يمكن أن تنجم عن الاصداء الحيوية، والتي يمكن أن تؤدي إلى التعايش من خلال السلبية التردد الاعتماد (على سبيل المثال بيفير آخرون. 7). هنا، نحن تصف طريقة جديدة لمعالجة عدم تجانس التربة الناجم عن المصنع، وهو نوع من عدم التجانس التربة التي هي جوهرية للمجتمع وتنشأ من الاصداء التربة النباتية.
الاصداء التربة النباتية (PSF) تحدث عندما تؤثر النباتات بنية التربة والكيمياء، أو الكائنات الحية بطريقة تؤثر على أداء المحطة اللاحقة في هذا التربة، وقوات الأمن الفلسطينية أن يكون لها آثار كبيرة على متوسط أداء المصنع في المجتمعات النباتية المحلية 8. والدراسات من قوات الأمن الفلسطينية التي تم جمعها عادة إما التربة من الحقل أو التربة مكيفة تجريبيا، ثم سألت عن كيفية أداء النباتات في التربة مناوع النسبية لتعقيم التربة مغاير نوعي أو 9. إذا النباتات أداء أفضل في مناوع النسبية التربة التربة إلى مرجع، ثم PSF إيجابية، في حين إذا النباتات أداء أفضل في التربة المرجعية، PSF سلبية. PSF السلبية المتبادلة يمكن أن يؤدي إلى التعايش التي تعتمد على تردد بين الأنواع 7. في حين أن الآثار يعني من قوات الأمن الفلسطينية هي تتميز كذلك-8، وآثار التباين المكاني في قوات الأمن الفلسطينية ولا يزال الغموض يكتنف 10.
لأن قوات الأمن الفلسطينية تحدث على نطاق والنباتات الفردية (7) ولأن النباتات عادة ما تكون موزعة nonrandomly في المكان والزمان، قوات الأمن الفلسطينية من المرجح أن تؤدي إلى عدم تجانس التربة، والتي نسميها عدم تجانس التربة الناجم عن المصنع. على عكس العديد من الأشكال الأخرى من عدم التجانس (مثل طوبولوجيا المناظر الطبيعية)، وهذا heterogeneity غير الجوهرية للمجتمع تجميع وبالتالي قد تؤثر التجمع المجتمع بشكل مختلف عن أشكال أكثر خارجي من عدم التجانس. من أجل فهم تأثير هذا الشكل من عدم التجانس في أداء المصنع والتعايش، ونحن بحاجة الى طرق التجريبية التي تعالج عدم تجانس التربة الناجم عن المصنع. هنا، علينا أن نظهر مثل هذا الأسلوب، والذي يستخدم من قبل اثنين من التربة مكيفة الأنواع لإنشاء المعاملة غير متجانسة مع بقع منفصلة عن اثنين من أصول التربة والعلاج متجانسة، والذي هو خليط من أصول التربة اثنين. هذا خلط التربة يمكن أن تمثل ما لا يقل عن اثنين من سيناريوهات محتملة في هذا المجال: (1) اضطراب (مثل القوارض والزراعة) التي تمزج التربة من أصول مختلفة أو (2) النباتات من نوعين المتزايد على مقربة، مثل أن المناطق نفوذهم الجذر تختلط والتجانس.
نقدم اثنين سبيل المثال التجارب التي تستخدم التجانس التربة الناجم عن مصنع للإجابة على الأسئلة الأساسية في LEVE مختلفةليرة سورية من منظمة بيئية: (1) هل يستجيب السكان لزراعة النباتات التي يسببها عدم تجانس التربة؟ و (2) هل تستجيب النباتات الفردية لعدم تجانس التربة الناجمة عن النباتات؟ نحن تصف تجربة حقلية باستخدام 6 بقع التربة لمعالجة مسألة الأولى وتجربة الدفيئة باستخدام 2 بقع التربة لمعالجة مسألة الثانية. قياس كل من السكان واستجابات النبات الفردية لعدم تجانس التربة أمر ضروري لفهم كيفية تجميع التجانس التأثيرات المجتمع.
Protocol
Representative Results
Discussion
من المحتمل جدا في المجتمعات الطبيعية التجانس التربة الناجم عن المصنع لمصانع لها آثار كبيرة، وغالبا ما أنواع محددة على بيئة التربة والنباتات اللاحقة التي تواجه تلك التربة (مثل بيترمان وآخرون 13). ومع ذلك، فإن فهمنا لدور هذا النوع من عدم التجانس في المجت…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر سكوير Valleevue وادي ريدج مزارع جامعة كيس ويسترن ريزيرف، بما في ذلك A. Locci، C. بوند، وA. Alldridge، لمساعدة إنشاء حديقة مشتركة. قدمت J. خطاف، L. هوفمان، L. غونزاليس، SC ليهي، B. Ochocki، A. Ubiles، C. يو، اكس تشاو، وNM زيمرمان المساعدة المجال. وتم تمويل AJB وJHB من أموال بدء التشغيل من CWRU لJHBGAD كان مدعوما من البرامج الصيفية في منحة الجامعية بحوث من CWRU بتمويل من معهد هوارد هيوز الطبي. وأيد هذا العمل أيضا من خلال تمويل المؤسسة الوطنية للعلوم إلى JHB (DEB 1250170).
Materials
| Shovel(s) | Any | NA | It is helpful to have at least two shovels, one for each species of soil origin. |
| Trowel(s) | Any | NA | It is necessary to have at least two trowels of identical size, one for each species of soil origin. |
| Gloves | Any | NA | Gardening gloves can be used. |
| Diluted bleach | Any | NA | We use an ~1:10 concentration of household bleach (containing 5-10% NaClO) to water to sterilize all equipment between soil collections. |
| Plastic grid(s) | Any | NA | CUSTOM. We used plastic sheeting from the construction of greenhouse walls to create the grid used in the field experiment. However any stiff plastic that can be manipulated can be used. It is helpful to have three grids to produce reciprocal heterogeneous treatments and a homogeneous treatment without needing to sterilize between each experimental unit. |
| Plastic dividers | Any | NA | CUSTOM. We used stiff sheets of plastic, cut to fit the pot minimum width, such that they can slide down to the bottom of the pot for the greenhouse experiment. It is helpful to have at least two dividers, one for heterogeneous and one for homogeneous treatments, if investigators want to randomize the order in which experimental units within a block are filled without needing to sterilize the divider in between each experimental unit. |
| Buckets or wheelbarrows | Any | NA | Any container for transporting soils. |
| Seeds | Any | NA | We collect seeds in the field by hand. Seeds can also be ordered from horticultural suppliers, if appropriate. |
| Plastic toothpicks | Soodhalter Plastics, Inc. | 805KP | We plant individual seeds glued on toothpick in the field experiment, to facilitate monitoring germination and survival of individuals. |
| Water soluble glue | Elmer's | Elmer's Glue-all | Any water soluble glue can be used to adhere seeds to plastic toothpicks. |
| Pots | Any | NA | Pot size will depend on experimental plants used and number of soil patches desired (e.g. 2 or 6). |
| Sand | Any | NA | Coarse sand may be mixed with field soils to improve drainage in pots. |
| Lab tape | Any | NA | Tape may be used to label equipment used in handling soils with the species of origin. |
| Pin flags | Any | NA | Flags can be used to identify individuals in the field, prior to soil collection. |
| Landscape fabric | Any | NA | Landscape fabric can be used in the field to minimize the growth of plants outside experimental plots. |
Riferimenti
- Agrawal, A. A., et al. Filling key gaps in population and community ecology. Front. Ecol. Environ. 5, 145-152 (2007).
- Suding, K. N. Toward an era of restoration in ecology: successes, failures, and opportunities ahead. Ann. Rev. Ecol. Evol. System. 42, 465-487 (2011).
- Melbourne, B. A., et al. Invasion in a heterogeneous world: resistance, coexistence or hostile takeover. Ecol. Lett. 10, 77-94 (2007).
- Lundholm, J. T. Plant species diversity and environmental heterogeneity: spatial scale and competing hypotheses. J. Veg. Sci. 20, 377-391 (2009).
- Pacala, S. W., Tilman, D. Limiting similarity in mechanistic and spatial models of plant competition in heterogeneous environments. Am. Natural. 143, 222-257 (1994).
- Chesson, P. General theory of competitive coexistence in spatially-varying environments. Theor. Pop. Biol. 58, 211-237 (2000).
- Bever, J. D., Westover, K. M., Antonovics, J. Incorporating the soil community into plant population dynamics: the utility of the feedback approach. J. Ecol. 85, 561-573 (1997).
- Kulmatiski, A., Beard, K. H., Stevens, J. R., Cobbold, S. M. Plant-soil feedbacks: a meta-analytical review. Ecol. Lett. 11, 980-992 (2008).
- Bever, J. D., et al. Rooting theories of plant community ecology in microbial interactions. Trends. Ecol. Evol. 25, 468-478 (2010).
- Brandt, A. J., de Kroon, H., Reynolds, H. L., Burns, J. H. Soil heterogeneity generated by plant-soil feedbacks has implications for species recruitment and coexistence. J. Ecol. 101, 277-286 (2013).
- . . R: A language and environment for statistical computing. , (2012).
- Crawley, M. J. . The R Book. , (2007).
- Petermann, J. S., Fergus, A. J. F., Turnbull, L. A., Schmid, B. Janzen-Connell effects are widespread and strong enough to maintain diversity in grasslands. Ecology. 89, 2399-2406 (2008).
- Reynolds, H. L., Haubensak, K. A. Soil fertility, heterogeneity, and microbes: towards an integrated understanding of grassland structure and dynamics. Appl. Veg. Sci. 12, 33-44 (2009).
- Sokal, R. R., Rohlf, F. J. . Biometry, 3rd edn. , (1995).
- Klironomos, J. N. Feedback with soil biota contributes to plant rarity and invasiveness in communities. Nature. 417, 67-70 (2002).
- Mommer, L., van Ruijven, J., Jansen, C., van de Steeg, H. M., de Kroon, H. Interactive effects of nutrient heterogeneity and competition: implications for root foraging theory?. Funct. Ecol. 26, 66-73 (2012).
- Felsenstein, J. Phylogenies and the comparative method. Am. Natural. 125, 1-15 (1985).
- Burns, J. H., Strauss, S. Y. More closely related species are more ecologically similar in an experimental test. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 5302-5307 (2011).
- Fukami, T., Nakajima, M. Community assembly: alternative stable states or alternative transient states. Ecol. Lett. 14, 973-984 (2011).
