Vi presenterer metoder for å vurdere hvordan predasjonsrisiko kan endre den kjemiske kvaliteten på herbivore byttedyr ved å fremkalle endringer i kostholdet for å oppfylle kravene fra økt stress, og hvordan nedbrytning av skrotter fra disse stressede planteetere bremser påfølgende plante kull nedbryting av jord mikrober.
Mengden og kvaliteten av detritus påbegynner jorda bestemmer frekvensen av spaltning ved bakteriesamfunn samt resirkulere priser av nitrogen (N) og karbon (C) binding 1,2. Plant kullet omfatter størstedelen av detritus 3, og så er det antatt at dekomponering bare marginalt påvirket av biomasse innganger fra dyr som planteetere og rovdyr 4,5. Imidlertid kan rovdyr påvirke mikrobiell nedbryting av plante kullet via en kjede av interaksjoner som predasjonsrisiko endrer fysiologi av deres herbivore byttedyr som igjen endrer jord mikrobiell funksjon når herbivore skrotter er dekomponert 6. En fysiologisk stressrespons ved planteetere til risikoen for predasjon kan endre C: N elementsammensetning av herbivore biomasse 7,8,9 fordi stress fra predasjonsrisiko øker herbivore basal energibehov som i nærings-limited systemer styrker herbivores å skifte sitt forbruk fra N-rike ressurser for å støtte vekst og reproduksjon til C-rik karbohydrater ressurser til å støtte økt metabolisme 6. Planteetere har begrenset evne til å lagre overflødig næring, så stresset planteetere skille N som de øker karbohydrat-C forbruk 7. Til syvende og sist, byttedyr stresset av predasjonsrisiko øke sin kropp C: N forholdet 7,10, noe som gjør dem dårligere kvalitet ressurser for jord mikrobiell bassenget trolig på grunn av lavere tilgjengelighet av labilt N for mikrobiell enzym produksjon 6. Dermed har nedbryting av skrotter av stressede planteetere en grunning effekt på funksjon av mikrobielle samfunn som reduserer etterfølgende evne til å av mikrober å dekomponere plante kull 6,10,11.
Vi presenterer metodikken for å evaluere sammenhengen mellom predasjonsrisiko og søppel nedbryting av jord mikrober. Vi beskriver hvordan du: forårsake stress i planteetere fra predasjonsrisiko; measikker på at de stressresponser, og måle konsekvensene for mikrobiell nedbryting. Vi bruker innsikt fra en modell gressletter økosystem bestående av jakt spider rovdyr (Pisuarina mira), en dominerende gresshoppe herbivore (Melanoplus femurrubrum), og en rekke av gress og forb planter 9.
Sekvensen av metodene som presenteres her bør tillate systematisk måling av veien stress i arter som omfatter over bakken næringskjeder kan prime jord mikrobielle samfunn på måter som fører til endring av påfølgende nedbryting av plante kull. Metodene er ideelle for å studere økosystemer består av leddyr forbrukere og urteaktige planter fordi intakte næringskjeder kan romlig omskrevet og inneholdt i mesocosms.
Romlig variasjon kan eksistere på grunn av gradienter i bakgrunnen jordfuktighet, jordtemperatur, anlegg næringsinnhold, etc. Studien design gjør det mulig å rekke mescosms og PVC halsbånd å blokkere langs romlige miljøgradienter og dermed står for slike miljø variasjon når analysere for effekter.
Selv om ment for bruk i felten, hulrommet ring ned spektroskopi instrument (Picarro Inc., Santa Clara, CA, USA, Modell: G1101-i) målingene er sensitive til bevegelse. Derfor bør man oppføre en base målestasjon sentralt for alle plottene som inneholder PVC halsbånd, og koble instrumentet til halsbånd med lengder av PVC rør.
Jord kullet dekomponering har tradisjonelt blitt målt ved å kapsle kjente mengder søppel i glassfiber sekkene, deponering sekkene på jordflaten i feltet og periodisk ny måling poser å tallfeste søppel forsvinning rate (dekomponering). Begrensningen med denne metoden er at man er i stand til å spore skjebne nedbrutt saken eller bestemme bidrag til CO 2 mineralisering av jord endring (lagt kullet) fra bakgrunnen jord CO 2 mineralisering. Sporstoffet metode å bruke merket CO 2 presenteres her bidrar til å lindre dette logistisk begrensning.
Økosystem økologi og biogeokjemi har operert under arbeidstittelen paradigmet at fordi oppspore anlegg-Kullet består flertallet av detritus, er belowground økosystemprosesser bare marginalt påvirket av biomasse innganger fra høyere trofiske nivåer i aboveground næringsnett, for eksempel planteetere selv 6. Men det er økende bevis for at arter i høyere trofiske nivåer av økosystemer kan ha stor innflytelse på belowground prosesser 1,4,5. Metoden som presenteres her står å forbedre kvantifisering av bidraget fra høyere trofiske nivåer, enten direkte gjennom biomasse fra skrotten nedfall (12 f.eks, 13) eller ekskresjon og egestion (f.eks 14, 15) eller indirekte gjennom endring av anlegget fellesskap sammensetning (f.eks 9 ) på økosystem næringsstoff sykling. Slik kvantifisering kan bidra til å avsløre mekanismene som dyr styrer økosystemdynamikk som en del av en felles innsats for å forbedre og revidere dagens arbeider paradigme biotiske kontroll over økosystemet fungerer.
The authors have nothing to disclose.
Denne forskningen ble støttet av midler fra Yale Klima og energi institutt og US National Science Foundation.
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 |