Vi præsenterer metoder til at vurdere, hvordan prædation risiko kan ændre den kemiske kvalitet af planteæder bytte ved at inducere ændringer i kosten til at imødekomme de krav, øget stress, og hvordan nedbrydningen af slagtekroppe fra disse stressede planteædere forsinker efterfølgende plante kuld nedbrydning af jordens mikroorganismer.
Mængden og kvaliteten af detritus ind i jorden bestemmer hastigheden af nedbrydning af mikrobielle samfund samt recirkulations satser for kvælstof (N) og kulstof (C) beslaglæggelse 1,2. Plant kuld omfatter størstedelen af detritus 3, og derfor antages det, at nedbrydning er kun marginalt påvirket af biomasse input fra dyr, såsom planteædere og kødædere 4,5. Dog kan kødædere påvirke mikrobiel nedbrydning af plante kuld gennem en kæde af interaktioner, hvor prædation risiko ændrer fysiologien af deres planteædere byttedyr, som igen ændrer mikroorganismernes funktion, når planteædende slagtekroppe nedbrydes 6. En fysiologisk stress respons ved planteædere til risikoen for prædation kan ændre C: N grundstofsammensætningen for planteædere biomasse 7,8,9 fordi stress under prædation risiko øger planteædende basale energibehov der i næringsstof-begrænsede systemer kræfter planteæders at flytte deres forbrug fra N-rige ressourcer til at støtte vækst og reproduktion til C-rige kulhydrater ressourcer til at støtte øget stofskifte 6. Planteædere har begrænset evne til at lagre overskydende næringsstoffer, så stresset planteædere udskiller N da de øger kulhydrat-C forbrug 7. I sidste ende, bytte understreget af prædation risiko øge deres krop C: N-forhold 7,10, hvilket gør dem dårligere kvalitet ressourcer til jordmikrobiel pulje sandsynligvis på grund af lavere tilgængelighed af labil N for mikrobiel enzymproduktion 6. Således nedbrydning af døde stressede planteædere har en priming effekt på funktionen af mikrobielle samfund, der nedsætter den efterfølgende evne til af mikrober til at nedbryde plante kuld 6,10,11.
Vi præsenterer den metode til at vurdere sammenhængen mellem prædation risiko og kuld nedbrydning af jordens mikroorganismer. Vi beskriver, hvordan du: fremkalde stress i planteædere fra prædation risiko measikre disse stressreaktioner, og måle følgerne for mikrobiel nedbrydning. Vi bruger feedback fra en model græsarealer økosystem omfatter jagt edderkop rovdyr (Pisuarina mira), en dominerende græshoppe planteæder (Melanoplus femurrubrum), og en række af græs-og forb anlæg 9.
Sekvensen af metoder præsenteret her bør tillade systematisk måling af den måde stress i arter omfatter overjordiske fødekæder kan prime jord mikrobielle samfund på måder, der fører til ændring af den efterfølgende nedbrydning af plante kuld. Metoderne er ideelle til at studere økosystemer består af arthropode forbrugere og urteagtige planter, fordi intakte fødekæder kan være rumligt afgrænset og indeholdt i mesocosms.
Rumlig variation kan forekomme som følge af gradienter i baggrunden jordfugtighed, jordtemperatur, plantenæringsstoffer indhold osv. Undersøgelsens design gør det muligt at array-mescosms og PVC kraver til at blokere ad rumlige miljømæssige gradienter og dermed højde for en sådan miljømæssig variation, når der analyseres for effekter.
Selvom beregnet til brug i felten, hulrummet ring-down spektroskopi instrument (Picarro Inc., Santa Clara, Californien, USA, Model: G1101-i) aflæsninger sensitive til bevægelse. Derfor bør man opføre en base målestation central for alle de parceller, der indeholder PVC kraver, og tilslut instrumentet til kraverne med længder på PVC-slanger.
Jord kuld nedbrydning er traditionelt blevet målt ved at indeslutte kendte mængder strøelse til glasfiber mesh poser, aflejring poserne på jordoverfladen inden for området og jævne mellemrum at måle poserne at kvantificere kuld forsvindingshastigheden (sønderdeling). Begrænsningen ved denne metode er, at man ikke er i stand til at spore skæbne nedbrudt materiale eller bestemme bidrag til CO 2 mineralisering af jordens ændring (tilføjet strøelse) fra baggrunden jord CO 2 mineralisering. The tracer metode under anvendelse af mærket CO2 præsenteret her hjælper afhjælpe denne logistiske begrænsninger.
Ecosystem økologi og biogeokemi har opereret under arbejdstitlen paradigme, fordi levnet plante-Kuld omfatter størstedelen af detritus, er jordbunden økosystemprocesser kun marginalt påvirket af biomasse input fra højere trofiske niveauer i overjordiske fødekæder, såsom planteædere selv 6. Men der er voksende beviser for, at arter i højere trofiske niveauer af økosystemer kan have en dybtgående indflydelse på jordbunden processer 1,4,5. Den metode, der præsenteres her står til at forbedre kvantificeringen af bidraget fra højere trofiske niveauer, enten direkte ved hjælp af biomasse fra slagtekrop aflejring (fx 12, 13) eller udskillelse og egestion (f.eks 14, 15) eller indirekte via ændring af plantevækstens sammensætning (f.eks 9 ) på økosystemet næringsstofomsætning. En sådan kvantificering kan bidrage til at afsløre de mekanismer, som dyrene styrer økosystemets dynamik som en del af en samlet indsats for at forbedre og revidere den nuværende arbejdstid paradigme biotisk kontrol over økosystemernes funktion.
The authors have nothing to disclose.
Denne forskning blev støttet af midler fra Yale Klima-og Energiministeriet Institute og det amerikanske 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 |