Vi presenterar metoder för att utvärdera hur predation risk kan förändra den kemiska kvaliteten hos växtätare byte genom att inducera kostförändringar för att möta kraven från förhöjd stress och hur nedbrytningen av slaktkroppar från dessa stressade växtätare saktar efterföljande nedbrytning växt kull med jordmikrober.
Den kvantitet och kvalitet detritus kommer in i jorden avgör graden av nedbrytning av mikrobiella samhällen samt återvinna priser kväve (N) och kol (C) upptag 1,2. Anläggning kullen omfattar merparten av detritus 3, och så det antas att nedbrytningen endast marginellt påverkas av biomassa insignaler från djur såsom växtätare och köttätare 4,5. Emellertid kan köttätare påverka mikrobiell nedbrytning av växt strö via en kedja av interaktioner där predationen risken ändrar fysiologin av deras växtätare byten som i sin tur förändrar markens mikrobiella fungerar när växtätande slaktkroppar sönderdelas 6. En fysiologisk stress reaktion från växtätare till risken för predation kan ändra C: N grundämnessammansättningen av växtätare biomassa 7,8,9 eftersom stress från rovdjur risk ökar växtätande basala energibehov som i näringsfattiga begränsade system tvingar växtätares för att flytta sin förbrukning från N-rika resurser för att stödja tillväxt och reproduktion till C-rika kolhydrater resurser för att stödja ökad ämnesomsättning 6. Växtätare har begränsad förmåga att lagra överskott av näringsämnen, så stressad växtätare utsöndrar N som de ökar kolhydrater-C-konsumtion 7. Ytterst bytesdjur stressade av predation risk öka sin kropp C: N-kvot 7,10, vilket gör dem sämre kvalitet resurser för markens mikrobiella poolen sannolikt på grund av lägre tillgänglighet av labila N för mikrobiell enzymproduktion 6. Således har nedbrytning av slaktkroppar av stressade växtätare en primer effekt på funktion mikrobiella samhällen som minskar efterhand förmåga att av mikrober att bryta växt kull 6,10,11.
Vi presenterar metoden för att utvärdera sambanden mellan predation risk och strö nedbrytning av jordmikrober. Vi beskriver hur du: framkalla stress hos växtätare från predation risk, MEAtill att dessa stressreaktioner och mäta konsekvenserna för mikrobiell nedbrytning. Vi använder insikter från en modell gräsmark ekosystem bestående av jakt Spider rovdjur (Pisuarina mira), en dominerande gräshoppa växtätare (Melanoplus femurrubrum) och en mängd olika gräs och forb växter 9.
Sekvensen av metoder som presenteras här bör göra det möjligt systematisk mätning av hur stress i arter som omfattar ovan jord födovävar kan prime marken mikrobiella samhällen på ett sätt som leder till förändring av efterföljande nedbrytning av växt kull. Metoderna är idealiska för att studera ekosystemen består av leddjur konsumenter och örter eftersom intakta födovävar kan vara geografiskt avgränsad och innesluten i mesokosmosstudier.
Rumslig variabilitet kan finnas på grund av gradienter i bakgrunden markfuktighet, marktemperatur, växt näringsinnehåll etc. studiedesign gör att man kan array mescosms och PVC kragar att blockera längs rumsliga miljögradienter och därmed står för en sådan miljö variation vid analys av effekter.
Även avsedd för fältbruk, kaviteten ring ner spektroskopi instrument (Picarro Inc., Santa Clara, Kalifornien, USA, Modell: G1101-i) avläsningar sensitive för rörelse. Därför bör en resa en station bas mätning centralt till alla tomter som innehåller PVC kragar och anslut instrumentet till kragar med längder av PVC slang.
Jord kullen nedbrytning har traditionellt mätts genom att bifoga kända mängder skräp i glasfibernät påsar, deponering påsarna på markytan i fältet och regelbundet ses mäta påsarna att kvantifiera betygsätta kullen försvinnande (sönderfall). Begränsningen av denna metod är att en inte kan spåra öde nedbrutet material eller avgöra bidraget till CO 2 mineralisering i marken ändringen (lagt kull) från bakgrunden marken CO 2 mineralisering. Spårämnet metoden med märkt CO 2 presenteras här hjälper lindra detta logistiska begränsning.
Ekosystemekologi och biogeokemi har fungerat under arbetsnamnet paradigm att eftersom uppätet anläggning-Kullen består merparten av detritus, är belowground ekosystemprocesser endast marginellt påverkats av biomassa ingångar från högre trofinivåer i banor ovan jord livsmedel, såsom växtätare själva 6. Det finns dock alltfler tecken på att arten i högre trofiska nivåer av ekosystemen kan ha en djupgående inverkan på belowground processer 1,4,5. Den metod som presenteras här står att öka kvantifiering av bidraget från högre trofinivåer, antingen direkt genom biomassa från slaktkroppar nedfall (t ex 12, 13) eller utsöndring och egestion (t.ex. 14, 15) eller indirekt genom förändring av sammansättningen av växternas (t.ex. 9 ) på ekosystem näringsomsättning. Sådan kvantifiering kan hjälpa avslöja de mekanismer genom vilka djur kontrollerar ekosystemens dynamik som en del av en samlad insats för att förbättra och revidera den nuvarande arbete paradigm biotiska kontroll över ekosystemens funktion.
The authors have nothing to disclose.
Denna forskning stöddes av medel från Yale Klimat och energi Institute och amerikanska 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 |