조작 식물에 의한 토양의 이질성에 대한 실험 프로토콜
Summary
종 공존의 환경 이성의 역할을 이해하는 것은 일반적으로 사회의 종 구성에 외적 있습니다 이질성의 유형에 초점을 맞추고있다. 우리는 식물 토양 피드백 조절, 또는 지역 사회 조성에 고유의 이질성에 따라 토양을 사용하여 토양 이질 치료를 만들기위한 새로운 자세한 방법을 제공합니다.
Abstract
그러나 이러한 식물 토양 피드백 (PSF)와 같은 생물의 의견은 플랜트 성능에 큰 영향을 가지고 있고, 지역 사회 조성에 따라 환경의 이질성을 작성, 공존 이론은 종종 사회 구성의 독립적 인 것으로 환경 이질을 치료하고있다. 식물 커뮤니티 어셈블리에 대한 PSF의 중요성을 이해하는 것은 PSF 효과를 의미 외에도 PSF의 이성의 역할에 대한 이해를 필요로한다. 여기, 우리는 식물에 의한 토양의 이질성을 조작하기위한 프로토콜을 설명합니다. 두 예 실험이 제시된다 : 식물 개체군의 응답을 측정하고 (2) 2 패치 토양과 온실 실험은 개별 식물의 반응을 측정하는 토양의 6 – 패치 격자 (1) 필드 실험. 토양은 루트 영향 (근권의 토양과 근권에 직접 인접) conspecific 및 heterospecific 식물 종의 필드에있는 식물의 영역에서 수집 할 수 있습니다. 수집 복제이온은 토양 샘플을 pseudoreplicating 방지하는 데 사용됩니다. 이 토양은 다음 균질화 처리를위한 이기종 처리 또는 혼합에 대해 별도의 패치에 배치됩니다. 케어 이종 균질화 처리가 토양 장해의 동일한 정도를 경험할 수 있도록주의해야한다. 식물은 식물의 성능에 식물에 의한 토양 이질의 효과를 결정하기 위해 이러한 토양 처리에 배치 할 수 있습니다. 우리는 아마도 때문에 이러한 피드백의 동적 특성의 전통적인 공존 모델에 의해 예측과 다른 결과에 그 공장에 의한 이질성의 결과를 보여줍니다. 조립 사회 및 추가 실험적인 작업에 의해 영향을 환경의 이질성을 통합 이론은 조립 사회에 내재 이질성이 지역 사회 조성에 이성의 외적에 비해 다른 어셈블리 결과가 발생할 때 확인이 필요합니다.
Introduction
사회 생태학의 주요 목표 중 하나는 지역 사회의 어셈블리를 관리하는 프로세스를 설명하고 예측하는 것입니다. 그러나, 식물 사회는 자주 공존 이론 1에 의해 예측보다 더 다양하고, 복원 생태가 성공적으로 다양한 원시 사회 2를 복원 공존 메커니즘을 이해할 필요가있다. 환경 이질 사회 다양성의 높은 수준을 설명 할 수있는 이론적으로 중요한 메커니즘이지만, 이성의 실험 조작 3 빈번하고 (예를 들어 Lundholm 4 검토) 비 생물 적 이질성에 초점을 맞 춥니 다. 이질성을 통합 이론은 일반적으로 이질이 조립 커뮤니티에 외적 것으로 가정합니다. 외부의 이질성은 사회 구성의 독립적 같은 풍경 유형학 등의 요인에 의해 관리된다. 외부의 이질성은 틈새 시장 분할 (revie을 통해 공존 될 수 있습니다멜버른 등. 3, 예를 들면 Pacala과 틸만 5 Chesson 6)에서 결혼. 그러나, 식물 사회에 관련된 환경 적 이질성의 정도는 지역 사회가 조립으로 개발하고 지역 사회에있는 종의 신분에 따라 사회에 내재 될 수 있습니다. 내장 이질성은 음의 주파수 의존성 (예를 들어, 레져 등. 7)을 통해 공존으로 이어질 수있는 생물의 의견에서 발생할 수 있습니다. 여기, 우리는 식물에 의한 토양 이질, 지역 사회에 내재하고 식물 토양 피드백에서 발생하는 토양 이성의 유형을 조작하기위한 새로운 방법을 설명합니다.
식물이 토양의 후속 플랜트 성능에 영향을 미치는 방식으로 토양 구조, 화학, 또는 생물에 영향을 미칠 및 PSF는 고유 식물 사회 8 플랜트 성능에 큰 의미 효과가있을 때 식물 토양 피드백 (PSF) 발생. PSF의 연구는 일반적으로 하나 실험적으로 현장에서 토양이나 에어컨 토양을 수집 한 다음, 식물이 토양 9 heterospecific 또는 멸균하는 conspecific 토양 상대적으로 수행하는 방법을 물었다. 식물이 토양을 참조 할 conspecific 토양 상대적으로 더 잘 수행 할 경우 식물이 기준 토양에서 더 잘 수행 할 경우, PSF가 부정적인 반면, 다음 PSF는 긍정적이다. 상호 부정적인 PSF는 종 7 사이의 주파수 의존 공존을 초래할 수 있습니다. PSF의 평균 효과는 8 잘 특성화 있지만, PSF의 공간 이질성의 효과는 저조한 10을 이해된다.
식물은 종종 nonrandomly 시간과 공간에 분산되어 있기 때문에 PSF 개별 식물 (7)의 규모로 발생하고 있기 때문에, PSF는 우리가 식물에 의한 토양의 이질성 전화 토양 이질로 이어질 가능성이 높다. 이성의 많은 다른 형태 (예를 들어 풍경 토폴로지)과는 달리,이 heterogeneity는 조립 사회에 내재하고, 따라서 다른 이성보다 외적 형태보다 지역 사회의 조립에 영향을 미칠 수있다. 플랜트 성능 및 공존에 불균일이 형태의 영향을 이해하기 위해, 우리는 식물 유도 토양 이질성을 조작하는 실험 방법이 필요하다. 여기서 우리는 두 가지 토양 기원과 두 토양 기원의 혼합물이다 균질 처리, 별도의 패치 이종 치료를 생성하는 두 종에 의해 에어컨 토양을 사용하여 이러한 방법을 보여줍니다. 이 토양 혼합이 분야에서 적어도 두 개의 그럴듯한 시나리오를 나타낼 수 있습니다 : 다른 기원의 토양 또는 가까이에 성장 두 종 (2) 식물, 혼합 (1) 장애 (예를 들어, 설치류, 농업) 등 그 루트 영향을 자신의 영역 뒤섞다 및 균질화.
우리는 다른 leve를에서 주요 질문에 대한 답변을 식물에 의한 토양의 이질성을 사용하는 두 개의 예제 실험을 제시생태 조직의 LS는 : (1) 식물의 인구는 토양의 이질성을 심어 유도에 반응합니까? (2) 각각의 식물은 식물에 의한 토양의 이질성에 응답합니까? 우리는 두 번째 질문을 해결하기 위해 2 토양 패치를 사용하여 첫 번째 질문과 온실 실험을 해결하기 위해 6 흙의 패치를 사용하여 현장 실험을 설명합니다. 인구 및 토양 이질 개별 공장의 응답을 모두 정량화하는 방법 이질 영향 커뮤니티 어셈블리를 이해하는 데 필수적이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
식물들은 토양 환경에 크고 자주 종 특이 효과와 그 토양 (예 : 피터 만 등. 13) 경험 이후의 식물을 가지고 있기 때문에 식물에 의한 토양의 이질성은 자연 사회의 가능성이 높다. 그러나, 식물 사회에 이질성이 유형의 역할에 대한 우리의 이해는 10,14 최소화. 여기서, 우리는 서로 다른 필드에서 기원 (다른 종의 뿌리의 영향, 즉 존)에서 토양을 사용하여, 식물 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 일반적인 정원을 확립 도움을, A. Locci, C. 본드, 그리고 A. Alldridge 포함, 케이스 웨스턴 리저브 대학의 스 콰이어 Valleevue 및 밸리 리지 팜스 감사합니다. J. 걸이, L. 허프만, L. 곤잘레스, SC 리히, B. Ochocki, A. Ubiles, C. 유, X. 조 및 뉴 멕시코 짐머만 현장 지원을 제공했다. AJB 및 JHB가 CWRU에서 JHBGAD에 시작 기금에 의해 투자 하였다는 하워드 휴즈 의학 연구소에 의해 투자 CWRU에서 학부 연구 보조금의 여름 프로그램에 의해 지원되었다. 이 작품은 또한 JHB에 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 자금 지원 (DEB 1,250,170)에 의해 지원되었다.
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. |
References
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