JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

הבנת התפקיד של הטרוגניות סביבתית בקיום מין יש בדרך כלל מתמקד בסוגים של הטרוגניות שהם חיצוניים להרכב המינים של הקהילה. אנו מספקים שיטות מפורטות רומן ליצירת טיפולי ההטרוגניות אדמה באמצעות קרקעות כפופות לאוויר צמח אדמת משוב, או הטרוגניות מהותית בהרכב הקהילה.

Abstract

תאוריה דו קיום לעתים קרובות טיפלה ההטרוגניות סביבתית כמו להיות בלתי תלוי בהרכב הקהילה, אך יש לי פידבקים ביוטיים כגון פידבקים צמחים קרקע (כוחות הביטחון הפלסטיניים) השפעה גדולה על ביצועי מפעל, וליצור הטרוגניות סביבתית שתלויות בהרכב הקהילה. הבנת החשיבות של כוחות הביטחון הפלסטיניים להרכבת קהילת צמח מחייבת הבנה של התפקיד של ההטרוגניות בכוחות הביטחון הפלסטיניים, בנוסף להשפעות מתכוונים כוחות הביטחון הפלסטיניים. כאן אנו מתארים פרוטוקול לטיפול בהטרוגניות אדמה נגרם צמח. שני ניסויי דוגמא מוצגים: (1) ניסוי שדה עם רשת 6 תיקון של קרקעות כדי למדוד את תגובות אוכלוסיית צמח ו (2) ניסוי חממה עם קרקעות 2-תיקון כדי למדוד תגובות צמח בודדות. ניתן לאסוף קרקעות מאזור השפעת השורש (קרקעות מrhizosphere וישירות סמוכות לrhizosphere) של צמחים בשדה ממינים צמחי conspecific וheterospecific. לשכפל לאסוףיונים נמצאים בשימוש כדי למנוע pseudoreplicating דגימות קרקע. לאחר מכן קרקעות אלו ממוקמות לטלאים נפרדים לטיפולים הטרוגנית או מעורבים לטיפול הומוגני. צריך להקפיד על מנת להבטיח כי טיפולים הטרוגנית והומוגני לחוות את אותה המידה של הפרעת קרקע. לאחר מכן ניתן להציב צמחים בטיפולי קרקע אלה כדי לקבוע את ההשפעה של הטרוגניות אדמה נגרם מפעל על ביצועי מפעל. אנו מראים כי תוצאות מושרה צמח הטרוגניות בתוצאות שונות מהצפוי על ידי מודלים דו קיום מסורתי, אולי בגלל האופי הדינמי של פידבקים אלה. יש צורך בתאוריה שמשלבת ההטרוגניות סביבתית השפיעה על ידי קהילת ההרכבה ועבודה אמפירית נוספת כדי לקבוע מתי ההטרוגניות פנימית לקהילת ההרכבה תביא לתוצאות תצורות שונות לעומת חיצוני ההטרוגניות בהרכב הקהילה.

Introduction

אחת המטרות העיקריות של אקולוגיה קהילה הוא להסביר ולחזות את התהליכים המסדירים הרכבה קהילה. עם זאת, חברות צמחים הן לעתים קרובות מגוונות יותר מהצפוי על ידי התאוריה דו קיום 1, ואקולוגים שיקום צריכים להבין מנגנונים דו קיום לשחזר בהצלחה קהילות ילידים מגוונות 2. ההטרוגניות סביבתית היא מנגנון חשוב באופן תיאורטי שיכול לעזור להסביר את הרמות גבוהות של גיוון קהילה, אבל מניפולציות ניסיוני של ההטרוגניות הן נדירות 3 ויתמקדו בהטרוגניות אביוטי (למשל נסקרה ב4 Lundholm). התאוריה שמשלבת ההטרוגניות בדרך כלל מניחה כי ההטרוגניות היא חיצונית לקהילת ההרכבה. ההטרוגניות חיצונית נשלטת על ידי גורמים כגון טיפולוגיה נוף, שהם בלתי תלויים בהרכב הקהילה. ההטרוגניות חיצונית יכולה לגרום לדו קיום באמצעות מחיצות נישה (ריווינישא במלבורן et al. 3, למשל Pacala וטילמן 5 וChesson 6). עם זאת, חלק גדול מההטרוגניות הסביבתית הרלוונטית לקהילות צמח עשויה להיות מהותית לקהילה, פיתוח כקהילת מרכיב ובהתאם לזהותו של המין בקהילה. ההטרוגניות פנימית יכולה להיגרם כתוצאה מפידבקים ביוטיים, אשר יכול להוביל לחיים משותפים באמצעות תדר תלות שלילית (לדוגמא Bever et al. 7). כאן אנו מתארים שיטה חדשה לטיפול בהטרוגניות אדמה נגרם צמח, סוג של הטרוגניות אדמה שהוא מהותי לקהילה ונובע מפידבקים צמח אדמה.

פידבקים צמחים קרקע (כוחות הביטחון הפלסטיניים) מתרחש כאשר צמחים משפיעים על מבנה הקרקע, כימיה, או הביוטה באופן שמשפיע על ביצועי צמח שלאחר מכן באדמה, ויש לי כוחות הביטחון הפלסטיניים השפעות ממוצעים גדולות על ביצועי מפעל בקהילות צמחים מקומיים 8. מחקרים של כוחות הביטחון הפלסטיניים יש בדרך כלל גם אספו קרקעות מהשדה או קרקעות מותנות בניסוי, ואז שאל כיצד צמחים לבצע בביחס אדמת conspecific לheterospecific או מעוקר אדמה 9. אם צמחי ביצועים טובים יותר בהשוואת אדמת conspecific הפניה קרקעות, ולאחר מכן כוחות הביטחון הפלסטיניים הם חיוביים, בעוד שאם צמחי ביצועים טובים יותר בקרקעות התייחסות, כוחות הביטחון הפלסטיניים הם שליליים. כוחות הביטחון הפלסטיניים שליליים הדדיים יכול להוביל לקיום תדירות תלויה בין המינים 7. בעוד ההשפעות הממוצעת של כוחות הביטחון הפלסטיניים הן מאופיינות היטב 8, ההשפעות של הטרוגניות המרחבית בכוחות הביטחון הפלסטיניים הם הבינו היטב 10.

מכיוון שכוחות הביטחון הפלסטיניים מתרחשים בקנה המידה של צמחים בודדים 7 וכי צמחים לעתים קרובות מופצים nonrandomly במרחב ובזמן, כוחות הביטחון הפלסטיניים עשויים להוביל להטרוגניות אדמה, שאנו מכנים את ההטרוגניות אדמה נגרם צמח. שלא כמו צורות רבות אחרות של הטרוגניות (למשל טופולוגיה נוף), heterogeneit זהy הוא מהותי לקהילת ההרכבה וייתכן ובכך להשפיע על ההרכבה קהילה בצורה שונה מצורות חיצוניות יותר של הטרוגניות. על מנת להבין את ההשפעה של צורה זו של ההטרוגניות על ביצועי מפעל ודו קיום, אנחנו צריכים שיטות ניסיוניות שלתפעל ההטרוגניות אדמה נגרם צמח. הנה, אנחנו מדגימים שיטה כזו, אשר עושה שימוש בקרקעות מותנות בשני מינים כדי ליצור טיפול הטרוגנית עם טלאים נפרדים משני מקורות קרקע וטיפול הומוגנית, שהוא תערובת של שני מקורות הקרקע. ערבוב אדמה זו יכול לייצג לפחות שני תרחישים סבירים בתחום: (1) הפרעה (למשל מכרסמים, חקלאות) אשר מתערבבת קרקעות ממוצא שונה או (2) צמחים משני מינים הולך וגדל בסמיכות, כך שאזורי השפעה שלהם שורש להתערבב והומוגני.

אנו מציגים שני ניסויי דוגמא המשתמשים בהטרוגניות אדמה נגרם מפעל כדי לענות על שאלות מפתח בleve שונהls של ארגון אקולוגי: (1) האם צמח אוכלוסיות להגיב לשתול-induced ההטרוגניות אדמה? ו (2) האם צמחים בודדים להגיב להטרוגניות אדמה נגרם צמח? אנו מתארים ניסוי שדה באמצעות 6 טלאי אדמה כדי לענות על השאלה הראשונה וניסוי חממה באמצעות 2 טלאי אדמה כדי לענות על השאלה השנייה. כימות שתי תגובות צמח בודדות להטרוגניות אדמת אוכלוסייה, והוא חיוני להבנת אופן הרכבה קהילת השפעות ההטרוגניות.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. לאסוף קרקעות שדה לייצר טיפולי קרקע הטרוגניות ואחידים

  1. זהה את שני מיני cooccurring צמח בבתי גידול דומים וסוגי קרקע למחקר (למשל איור 1 א). בקביעת הסכום של אדמה דרושה המבוסס על גודל חלקת אדמה לשימוש בניסוי (למשל שליש למחצית מאזור 'מיני המוקדים עיקרי בסיס, או הנפח הקיף על ידי כדור השורש) ומספר התיקונים הדרושים לניסוי (ראה פרוטוקול 2 ו -3, בהמשך).
    1. לspp חומעה. (איור 1 א), השתמש במדבקות אדמת 10 סנטימטר x 10 סנטימטר x 18 סנטימטר (עומק x רוחב x אורך) לאזור שורש המשוער של 10 רדיוס ס"מ מבסיס צמח 18 עומק סנטימטר (5,655 סנטימטר אדמה 3 מאזור המוגדר זה ​​של השפעת שורש צמח אחד בודד מניבה 3 תיקוני קרקע של 1,800 סנטימטר 3).
  2. אתר שטח סקר לאיתור אנשים מבוגרים משני מיני המוקדים. הימנע רו שאנשיםאזור לא סביר חופף למיני המוקדים האחרים (למשל אנשים חומעה ממוקמים בתוך 0.25 מ 'של מינים האחרים). סמן את מספר האנשים הדרושים כדי לקבל את הכמות הנדרשת של אדמה עם דגלי סיכה.
    1. מארק 20 נבחרו באופן אקראי אנשים של כל spp חומעה. ל20 יחידות ניסיוניות (2 מינים x 2 טיפולי אדמה x 5 חזרות) שכל אחד דורש 3 כתמי אדמה מכל מיני המוקדים (כמו בפרוטוקול 2, להלן).
  3. לעקר ציוד קרקע איסוף (אתים, כפפות, הובלת מכולות) עם 1:10 תערובת כ של אקונומיקה (5-10% NaClO) ומים כדי להסיר את כל חלקיקי הקרקע. ציוד יבש לפני השימוש כדי למנוע תופעות אקונומיקה על הביוטה אדמה. סמן כל פריט ציוד עם קלטת מעבדה כדי לציין את מיני מוקדי שאדמתה הוא יאסוף או תחבורה, כדי למנוע זיהום צולב (למשל תווית את חפירה אחד עבור מינים ואת חפירה שנייה למינים ב ').
  4. לבדוק את מזג האוויר וקונדי האדמהtions לפני תחילת אוסף קרקע לאירועי ממטרים אחרונים. הימנע מאיסוף קרקעות כי הם רטובים מדי (בוציים או רוויים מלא) או איסוף אדמה במהלך אירוע ממטרים כדי למזער את הידוק קרקע. הימנע מאיסוף קרקעות כי הם יבשים מדי (קשים מאוד וקשים להכניס את חפירה ל) כדי לסייע בהפרדת אדמה מהשורשים.
  5. לאסוף אדמת שדה מאנשים מסומנים משני מיני המוקדים בקבוצות לשכפל להימנע pseudoreplication (למשל דגימת קרקע אחת המכילה פתוגן נדיר להיות מעורב ובהמשך על פני משכפל ניסיוני).
    1. לחפור את אזור השורש השלם של אדם ממין (כהגדרתו בשלב 1.1) עם את החפירה סטרילי כראוי שכותרתו, להסיר שורשים גסים גלויים מהאדמה עם כפפות סטריליות כראוי שכותרתו, ומניח את הקרקע שבכותרתו כראוי מיכל סטרילי תחבורה (למשל דלי). לניסוי עם 4 יחידות ניסיוניות בכל בלוק ו1 צמח בודדאזור השורש של מתן מספיק אדמה עבור 1 יחידה ניסיונית (כאמורה בסעיף 1.2.1), חזור על הליך זה עבור 3 אנשים נוספים של א 'המינים
    2. סעיף 1.5.1 חזור לב 'מינים
    3. להעביר את אוסף האדמה לשכפל משני המינים לאתר הניסוי. הנח אדמה ביחידות ניסיוניות עבור בלוק 1 של הניסוי (כמו בפרוטוקול 2 או 3, להלן), שבו בלוק מכיל יחידה ניסיונית מכל שילוב טיפול (כל מין x כל טיפול אדמה כלומר).
    4. חזור על סעיף 1.5.3.
    5. חזור על סעיפים 1.5.1-1.5.4 ללוקים שנותרו בניסוי. לאסוף קרקע מקבוצות של יחידים מ 'לפחות 1 רחוק ממקומות האיסוף האחרונים לכל אחד לשכפל אוסף למזער pseudoreplication.

figure-protocol-3800
Figurדואר 1. ההטרוגניות אדמה נגרם צמח מניפולציה עיצוב ניסיוני שדה ירושלים. () תחל נאספים מאזור השפעת השורש של בני מין (α) וheterospecifics (β) בתחום, בעקבות פרוטוקולים סטנדרטיים לחקר ההשפעות של צמחים אדמת פידבקים 9 . (ב) טיפולים ניסיוניים עם קרקעות הטרוגנית מורכבות מקרקעות מהמפעל (α קרקעות) וקרקעות ממפעל ב '(קרקעות "β') מסודרים ברשת, וטיפולי אדמה הומוגני שנוצרו עם תערובת שווה של קרקעות משני מקורות אלה . בדוגמא זו, רשתות של קרקעות שדה מוכנסות לתוך סירים גדול בקוטר השקוע בקרקע ומסביב לכל רשת האזור מלא בחול גס מעוקר,. נתון זה שונה מרנדט et al. 10

2. דוגמא לניסוי שדה, יצירת רשתות של קרקע הטרוגניות ואחידה כדי למדוד תגובות צמח אוכלוסין

  1. השתמש קרקעות מתוך אוסף לשכפל אדמת שדה (1 פרוטוקול) כדי לייצר טיפול הטרוגנית (תאי רשת לסירוגין כלומר מכילים אדמה שנאספו ממינים או מיני B) וטיפול הומוגנית (כלומר כל תא רשת מכיל תערובת 1:1 של אדמה מ המינים A ו-B) (איור 1b) לבלוק 1 של הניסוי בשלבים הבאים.
    1. לעקר ציוד קרקע טיפול (כפות סיידים, כפפות, רשת פלסטיק) עם 01:10 תערובת כ של אקונומיקה (5-10% NaClO) ומים כדי להסיר את כל חלקיקי הקרקע. ציוד יבש לפני השימוש כדי למנוע תופעות אקונומיקה על הביוטה אדמה. סמן כל פריט ציוד עם קלטת מעבדה כדי לציין את מיני מוקדי שאדמתה זה יהיה להתמודד כדי למנוע זיהום צולב (למשל תווית כף אחת למינים וכף שנייה למינים B) ורשת הפלסטיק כדי לציין אם הוא ישמש לטיפול בקרקע הטרוגנית או הומוגנית.
    2. מניחים רשת פלסטיק נשלפת לתוךסיר השקוע באדמה [או עלילה או מיכל גדול מספיק כדי להכיל את הרשת אחרות] להתמלא בשדה נאסף קרקע (1,800 סנטימטר תא 3 / רשת למשל כמו בשלב 1.1.1). להשתמש ברשת שהוקם באופן מותאם אישית של הממדים הרצויים, למשל רשת 2 x 3 עם 6 תאים בגודל שנקבעו בשלב 1.1 (איור 1b).
      1. לטיפול הטרוגנית לסירוגין סוגי תיקון אדמה, spadefuls המקום של אדמה ממינים לתוך תאי רשת לα קרקע וקרקעות ממינים B לתוך תאים לאדמת β (איור 1b).
      2. לטיפול הומוגנית, הנח spadefuls לסירוגין של קרקעות וb לתוך כל תא רשת, דואג לפזר באופן אחיד את שני סוגי הקרקע ולמנוע היווצרות של שכבות של כל סוג קרקע (איור 1b). לדוגמא תיקון הקרקע של 1,800 סנטימטר 3 (סעיף 1.1.1), הנח 900 סנטימטר 3 של כל סוג קרקע בכל תא רשת.
      3. להיות יםיור לייצר כמויות שווה של הפרעה (כלומר לשבור את רגבי אדמה באותה המידה) בעת יצירת טיפולי קרקע הטרוגנית והומוגנית, כדי למנוע בלבול הפרעת אדמה עם ההטרוגניות אדמה.
    3. אם אזור ריק כלשהו נשאר סביב החלק החיצוני של הרשת בתוך הסיר הגדול בשימוש (כמו באיור 1b), למלא אזור זה בחול סטרילי. לעקר חול באמצעות כל שיטה סטנדרטית (למשל מעוקר, גמא קרינה).
    4. הרם את רשת הפלסטיק אנכי מתוך הסיר, והשאיר כתמי הקרקע בשלמותה. זה מאפשר שורשים מאנשים שונים לאינטראקציה בקרקע וכל צמח לחוות תיקונים מרובים, שהוא חיוני למאפשר שורשי צמח לגדול לתוך תיקונים מרובים קרקע (כלומר תאי רשת).
    5. חזור על סעיפים 2.1.2-2.1.4 לזוג שני של יחידות ניסיוניות לייצר בלוק ניסיוני מלא (כלומר רשת של קרקע הטרוגנית שלתוך לשתול כל focaמיני ליטר ורשת של אדמה הומוגנית שללתוכו לשתול כל מיני המוקדים, עבור סכום כולל של 4 יחידות ניסיוני).
  2. חזור על שלב 2.1 ללוקים שנותרו בניסוי עם האדמה שנותרה לשכפל אוספים (1 לפרוטוקול). באקראי בלוקים, וחלקות אדמה בלוקים, בכל אזור הניסוי, באמצעות בד נוף סביב החלקות אם תרצה בכך, כדי לשמור על הצללה מהצמחייה מחוץ לכל הפחות (לא מוצג).
  3. זרעי צמחים ממיני המוקדים לכל תא רשת של כל סיר ניסיוני (2 מיני מוקדי x 2 טיפולי אדמה). השתמש בזרעים ונקוו כדי למנוע בלבול גנוטיפים צמח או קהילות חיידקי זרע משטח עם טיפולי קרקע. לדוגמא, זרעי צמחים של כל spp חומעה. לתוך הסיר למינים (איור 1 א) בנפרד דבוקים לקיסמי פלסטיק עם דבק מסיס במים ב12 עמדות שתילה (2 עמדות לתא רשת) כדי לזהות את האנשים שניטעו בצורה ברורה.
  4. מדוד מיל אוכלוסייהponses של יחידות הניסיוניות, כגון נביטה והישרדות, באמצעות מפקד קבוע של פרט מסומן מקומות נטיעת הזרעים (למשל באמצעות קיסמי שיניים כמו בשלב 2.3). למזער את ההפרעה של הקרקע לכל תגובה נמדדה, כדי למנוע ערבוב בין אדמת טלאים.
    1. לקבוע את מרווחי המפקד המתאימים בהתבסס על השיעור הצפוי של תגובות אוכלוסייה למיני המוקדים. לדוגמא, לערוך מפקדים שבועיים לspp חומעה. שיכול לנבוט במהירות.
    2. להמשיך בניסוי לזמן מתאים המבוסס על סיפור החיים של מין המוקד. לדוגמא, להמשיך בניסוי לפחות 2 שנים לspp חומעה רב שנתי קצר חיים. כדי לקבל נתונים על כל שלבי החיים.

3. דוגמא לניסוי חממה, עם קרקע הטרוגניות, ומעוורים בסירים כדי למדוד תגובות צמח בודדות

  1. השתמש קרקעות מתוך אוסף לשכפל שדה אדמה (1 פרוטוקול)כדי לייצר טיפול הטרוגנית (כלומר כל חצי סיר מלא באדמה שנאספו ממינים או מיני B) וטיפול הומוגנית (כלומר סיר מכיל תערובת 1:1 של אדמה ממינים A ו-B) (איור 2 א) לבלוק 1 של הניסוי בשלבים הבאים.
    1. במכל התחבורה (למשל דלי) ולפני השתילה, לערבב את האדמה שנאספו משדה כל מין עם חול סטרילי כדי לייצר תערובת 1:1. עושה זאת כדי להקל על הידוק קרקע ומשפר את הניקוז בסירים, שהוא מועיל במיוחד לשורשי כביסה, להקל על הפרדת שורשים מהקרקע. לעקר חול באמצעות כל שיטה סטנדרטית (למשל מעוקר, גמא קרינה).
    2. הקפד לייצר כמויות שווה של הפרעה (כלומר לשבור את רגבי אדמה באותה המידה) כאשר ערבוב כל אצווה של אדמת שדה עם חול.
  2. לעקר ציוד קרקע טיפול (כפות סיידים, כפפות, יריעת פלסטיק) עם apסמיכות 01:10 תערובת של אקונומיקה (5-10% NaClO) ומים כדי להסיר את כל חלקיקי הקרקע. ציוד יבש לפני השימוש כדי למנוע תופעות אקונומיקה על הביוטה אדמה. סמן כל פריט ציוד עם קלטת מעבדה כדי לציין את מיני מוקדי שאדמתה זה יהיה להתמודד כדי למנוע זיהום צולב (שפכטל למשל תווית אחת למינים וכף שנייה למינים B) וכל צד של יריעת פלסטיק נוקשה כדי לציין בי סוג הקרקע יהיה בעציצים בכל צד שלו בטיפול בקרקע הטרוגנית.
  3. יצירת טיפול קרקע הטרוגנית באמצעות תערובות אדמה וחול השדה משני מיני המוקדים (מסעיף 3.1.1).
    1. מניחים את יריעת הפלסטיק הנוקשה במרכז סיר לחלק אותו ב( איור 2 א) לשתיים. השתמש בסיר בגודל חצי ממנו באופן שהוא שווה ערך בהיקפם לגודל המתאים תיקון אדמה (שלב 1.1). לדוגמא, השתמש בסיר בקוטר 15 סנטימטר ו18 סנטימטר עומק לspp חומעה. באיור 1 א (נפח כולל של3,181 סנטימטר 3).
    2. יש שני חוקרים בו זמנית להוסיף את האדמה שנאספו מהשדה כל מין לצד המתאים של הסיר (למשל α אדמה ממינים) עם כפות סיידים כראוי שכותרתו, כדי לשמור על הצדדים גם כסיר מלא.
    3. הסר את מחיצת הפלסטיק על ידי הרמתה בצורה אנכית מתוך האדמה, ומשאיר כתמי הקרקע בשלמותה. מאפשרת זאת הצמחים לחוות את שני הטלאים של אדמה בתוך סיר, חיוניים לצמחים לחוות ההטרוגניות.
    4. חזור על סעיפים 3.3.1-3.3.3 ל3 יחידות ניסיון נוספות כדי לייצר בלוק של הטיפול בקרקע הטרוגנית מלא (2 מינים x 2 סוגי תיקון אדמה בטיפול הטרוגנית; איור 2).
  4. יצירת טיפול אדמה הומוגנית באמצעות תערובות אדמה וחול השדה משני מיני המוקדים (מסעיף 3.1.1).
    1. חזור על סעיף 3.3.1. האם שני חוקרים בו זמנית מוסיפים שני α וקרקעות β לשניהםדפנות הסיר עם כפות סיידים כראוי שכותרתו, באופן שווה הפצת שני סוגי הקרקע בתוך כל תיקון ומניעת הקמתה של שכבות. חזור על סעיף 3.3.3.
    2. חזור על סעיף 3.4.1 ליחידה ניסיונית שנייה לייצר בלוק של הטיפול הומוגנית אדמה (סיר אחד לכל אחד ממיני מוקדי 2) מלא.
  5. חזור על שלבים 3.2-3.4 ללוקים שנותרו בניסוי עם האדמה שנותרה לשכפל אוספים (1 לפרוטוקול). באקראי בלוקים, וחלקות אדמה בלוקים, על פני ספסל החממה.

figure-protocol-12837
איור 2. ההטרוגניות חממת דוגמא ניסיונית מניפולציה עיצוב מושרה צמח אדמה. () תחל שנאספו מאזור השפעת השורש של מינים (α הקרקעות) ומינים B (β קרקעות) בשדה הוא מקוםד בכל מחצית של סיר (טיפול הטרוגנית) או מעורב בכל הסיר (טיפול הומוגנית). (ב) צמחים של מינים אז הם ניטעו לניסוי בכל סוג כתם אדמה בטיפול הטרוגנית ועל צד אחד של הטיפול הומוגנית. הנה, רק אחד () מינים מוצגים ניטעו לעיצוב הזה. עיצוב הדדי מלא יכלול צמחים ממיני המוקדים שני (B) שתל לכל טיפול בקרקע וסוג התיקון בטיפול הטרוגנית.

  1. שתילי צמח של מיני המוקדים ו-B לכל סוג תיקון אדמה בעיצוב עצרת (2 מינים x 3 סוגי תיקון אדמה [α אדמה, β קרקע, ותערובת הומוגנית של α ואדמת β]; איור 2b).
  2. מדוד כל תגובות בודדות צמח המצביעות על ביצועי מפעל, כגון גודל מפעל, ייצור ביומסה, או תכונות פונקציונליות. תכונות מתאימות למדידה תהיה תלויות במיני המוקדים והשאלות המדעיות שלריבית.
    1. להמשיך בניסוי עד שהצמחים נראים גדול יחסית לטלאי אדמה (למשל כ 1.5x הרוחב של תיקון הקרקע לforbs יוצרי שושנה) כדי להבטיח את שורשי הצמח גדלים לתוך שני כתמי האדמה. כך משך ניסוי יהיה תלוי בקצב הצמיחה של מיני המוקדים.
    2. צמחי קציר ו / או תגובות מדד לפני הצמחים הופכים בכריכת סיר (כלומר צמיחת שורש הוא מוגבל על ידי הגבולות של מעגל הסיר ושורשי תחתית הסיר) אם תשובות מציאותיות לסביבת האדמה הן רצויים. לדוגמא, שורשים של צמחים הנכנס סיר צפויים ללקט מזון לאורך עמודת הקרקע באופן דומה לצמחים בשטח.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

מינים הגיבו ההטרוגניות אדמה לשתול המושרה בדרכים מגוונות בשתי האוכלוסייה ורמת פרט (איורים 3 ו -4), עם השלכות להרכבת קהילה. כדי לקבוע אם צמח אוכלוסיות להגיב להטרוגניות אדמה נגרם צמח, ניסוי שדה הוקם כבפרוטוקול 2 באמצעות שלושה זוגות congeneric של מינים. אוכלוס...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

ההטרוגניות אדמה נגרם צמח היא סבירה מאוד בקהילות טבעיות, כי יש לי צמחים השפעות גדולות, ולעתים קרובות מין ספציפיים בסביבת אדמתם ואת הצמחים הבאים שייתקלו אדמה ש( למשל Petermann et al. 13). עם זאת, ההבנה של התפקיד של סוג זה של ההטרוגניות על חברות צמחים שלנו היא מיני?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

יש המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

אנו מודים חוות סקוויר Valleevue ועמק Ridge של אוניברסיטת קייס ווסטרן ריזרב, כוללים א Locci, ג בונד, וא 'Alldridge, לעזרה בהקמת הגינה המשותפת. י ווים, ל האפמן, ל 'גונזלס, SC ליהי, ב Ochocki, א Ubiles, ג יו, X. זאו, וNM צימרמן סיפקו סיוע תחום. AJB וJHB מומנו על ידי קופות הפעלה מCWRU לJHBGAD נתמכה על ידי תוכניות קיץ במענק מחקר לתואר ראשון מCWRU מומנו על ידי המכון הרפואי הווארד יוז. עבודה זו נתמכה גם על ידי מימון הקרן הלאומית למדע לJHB (DEB 1,250,170).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Shovel(s)AnyNAIt is helpful to have at least two shovels, one for each species of soil origin.
Trowel(s)AnyNAIt is necessary to have at least two trowels of identical size, one for each species of soil origin.
GlovesAnyNAGardening gloves can be used.
Diluted bleachAnyNAWe use an ~1:10 concentration of household bleach (containing 5-10% NaClO) to water to sterilize all equipment between soil collections.
Plastic grid(s)AnyNACUSTOM. 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 dividersAnyNACUSTOM. 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 wheelbarrowsAnyNAAny container for transporting soils.
SeedsAnyNAWe collect seeds in the field by hand. Seeds can also be ordered from horticultural suppliers, if appropriate.
Plastic toothpicksSoodhalter Plastics, Inc.805KPWe plant individual seeds glued on toothpick in the field experiment to facilitate monitoring germination and survival of individuals.
Water soluble glueElmer'sElmer's Glue-allAny water soluble glue can be used to adhere seeds to plastic toothpicks.
PotsAnyNAPot size will depend on experimental plants used and number of soil patches desired (e.g. 2 or 6).
SandAnyNACoarse sand may be mixed with field soils to improve drainage in pots.
Lab tape AnyNATape may be used to label equipment used in handling soils with the species of origin.
Pin flagsAnyNAFlags can be used to identify individuals in the field prior to soil collection.
Landscape fabricAnyNALandscape fabric can be used in the field to minimize the growth of plants outside experimental plots.

References

  1. Agrawal, A. A., et al. Filling key gaps in population and community ecology. Front. Ecol. Environ. 5, 145-152 (2007).
  2. Suding, K. N. Toward an era of restoration in ecology: successes, failures, and opportunities ahead. Ann. Rev. Ecol. Evol. System. 42, 465-487 (2011).
  3. Melbourne, B. A., et al. Invasion in a heterogeneous world: resistance, coexistence or hostile takeover. Ecol. Lett. 10, 77-94 (2007).
  4. Lundholm, J. T. Plant species diversity and environmental heterogeneity: spatial scale and competing hypotheses. J. Veg. Sci. 20, 377-391 (2009).
  5. Pacala, S. W., Tilman, D. Limiting similarity in mechanistic and spatial models of plant competition in heterogeneous environments. Am. Natural. 143, 222-257 (1994).
  6. Chesson, P. General theory of competitive coexistence in spatially-varying environments. Theor. Pop. Biol. 58, 211-237 (2000).
  7. 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).
  8. Kulmatiski, A., Beard, K. H., Stevens, J. R., Cobbold, S. M. Plant-soil feedbacks: a meta-analytical review. Ecol. Lett. 11, 980-992 (2008).
  9. Bever, J. D., et al. Rooting theories of plant community ecology in microbial interactions. Trends. Ecol. Evol. 25, 468-478 (2010).
  10. 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).
  11. R: A language and environment for statistical computing. , Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. (2012).
  12. Crawley, M. J. The R Book. , John Wiley & Sons, Ltd. (2007).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Sokal, R. R., Rohlf, F. J. Biometry, 3rd edn. , W. H. Freeman. (1995).
  16. Klironomos, J. N. Feedback with soil biota contributes to plant rarity and invasiveness in communities. Nature. 417, 67-70 (2002).
  17. 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).
  18. Felsenstein, J. Phylogenies and the comparative method. Am. Natural. 125, 1-15 (1985).
  19. 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).
  20. Fukami, T., Nakajima, M. Community assembly: alternative stable states or alternative transient states. Ecol. Lett. 14, 973-984 (2011).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

85

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved