Field Eksperimenter af Bestøvning Økologi: Sagen om<em> Lycoris sanguinea</em> Var.<em> sanguinea</em

Summary

For at afsløre bestøver effektiviteten af ​​en given planteart, er der blevet udviklet flere metoder til markforsøg. Denne undersøgelse viser de grundlæggende metoder til markforsøg til bestøvning økologi ved hjælp af casestudie af Lycoris sanguinea var. Sanguinea og romanen bestøvning mekanisme, bryde-opløbet bestøvning.

Abstract

Plant-pollinator interactions have been studied for approximately one hundred years. During that time, many field methods have been developed to clarify the pollination effectiveness of each pollinator for visited flowers. Pollinator observations have been one of the most common methods to identify pollinators, and bagging and cage experiments have been conducted to show the effectiveness of specific pollinators. In a previous study of Lycoris sanguinea var. sanguinea, its effective pollinators, the visitation frequencies of each floral visitor, and its reproductive strategies were not identified. This study reports the observation that small bees visited flowers that were partially opened (breaking buds). To the best of our knowledge, this phenomenon has not been reported previously. Further, this study investigates the hypothesis that small bees can pollinate at that flowering stage. This study demonstrates the basic methods of field experiments in pollination ecology using L. sanguinea var. sanguinea. Pollinator observations and digital video showed the visitation frequencies of each floral visitor. Bagging and cage experiments revealed that these flowers could be pollinated fully and that breaking-bud pollination could be important for the pollination of this plant species. The advantages and disadvantages of each method are discussed, and recent developments, including laboratory experiments, are described.

Introduction

Plant-bestøver interaktioner er gode eksempler til studiet af evolutionær biologi og økologi. De mutualistic relationer mellem blomster og bestøvere menes at have fremmet diversificering af angiosperm ^1,2 som følge af naturlig udvælgelse, selv om andre biotiske og abiotiske faktorer også har udøvet indflydelse ^3,4,5. Det menes også, at blomster træk har ændret til at tilpasse sig de mest effektive bestøvere og til at producere mere frugt og frø ^6. Disse overbevisninger er blevet bygget om store undersøgelser baseret på forskellige indekser, såsom bestøvning effektivitet, der involverer forskellige fortolkninger ^7.

Blomstrende planter, der har generelle bestøvning systemer er besøgt af forskellige typer af bestøvere ^8. Heri blev en blomst besøgende defineres som en dyreart, der besøgte for at få en blomstret belønning, og bestøvere blev defineret som blomster besøgende, der bestøver.Nogle af disse besøgende bære conspecifikt pollenkorn til stigmata af de besøgte blomster og kan klassificeres som bestøvere. Andre besøgende kan også have nogle intraspecifikke pollen; de kunne foretage mindre bestøvning på grund af adfærdsmæssige eller morfologiske misforhold mellem de bestøvere og blomsterne. Disse sammenlignelige forskelle i bidrag til anlægget reproduktion kunne producere varierende grader af selektivt pres på blomster træk ⁹ og kan forårsage adaptive divergens af blomstrende planter. Skønt sammensætningen af bestøver samfund og den relative arter overflod er vigtige ^10, nøjagtig evaluering af hver besøgendes effektivitet er også kritisk at bestemme det adaptive og / eller evolutionære processer af planterne.

I denne undersøgelse blev der kvantitative skøn over bestøver effektivitetsgevinster, defineret som frugt og frøproduktion pr visitation frekvens, bestemt ^11. Den specerne og hyppigheden af ​​de enkelte blomster besøgende blev observeret, og reproduktive effekter på de besøgte blomsterne blev estimeret. Optagelsen af ​​blomster besøg gennem menneskelige observationer er en klassisk metode i bestøvning økologi. Men denne metode pålægger en stor byrde for observatører, som skal forblive foran planterne og tage omhyggelige, langsigtede målinger. For nylig har de teknologier filme og optage hurtigt udviklede, og billige digitale videokameraer har gjort det muligt at indføre videooptagelse til bestøver observationer ^12,13. Disse metoder kan lette indsamlingen af ​​basisoplysninger om blomster besøgende, og kunne bidrage til at udvikle en forståelse af den bestøvning økologi af et mål plantearter.

Imidlertid er visitation frekvenser af bestøvere ikke nødvendigvis korreleret til deres bestøvning effektivitet ^7,14, og det er vigtigt at evaluere de kvalitative virkninger af hver bestøverpå blomst fitness. Bestøvning effektivitet er blevet anslået gennem antallet af pollenkorn på stigmata ^15,16, pollen rør vækst ^17,18 og frugt og / eller frøproduktion ^19,20. Sække eksperimenter, udført ved hjælp af besøgende-eksklusiv poser, er de typiske metoder til at teste selv-kompatibilitet, autogamy ^21,22, og tilstedeværelsen af apomixes ^23. Derudover evaluering af bestøvning effektivitet for en bestemt bestøver i den besøgendes samling er blevet hyppigt udført i miljøer, hvor andre blomster besøgende er blevet begrænset (dvs. en wire bur, net eller pose med en maskestørrelse lille nok til at udelukke større bestøvere, der er indstillet på blomstrende planter). For eksempel blev udført sække eksperimenter med små maske poser til at afsløre bestøvning evne myrer eller thrips ^24,25. Desuden har fugl udelukkelse eksperimenter ved hjælp af en wire bur eller netto vist de effektive bestøvere af Aloe taxa^26-28.

Formålet med denne undersøgelse var: 1) at indføre de metoder, der anvendes i et tidligere papir og 2) at forbedre disse metoder til almindelig brug i andre undersøgelser af blomster besøgende, deres besøg frekvenser, og deres virkninger på planter fitness Lycoris sanguinea var.. sanguinea er en af de arter, der indgår i slægten Lycoris, som distribueres bredt i hele Japan og snævert i Korea ²⁹ og har tragtformet rødlig-orange blomster (figur 1a). En tidligere undersøgelse viste, at L. sanguinea var. sanguinea blev besøgt af flere insektarter, herunder en uidentificerede små bi arter og de større arter Amegilla Florea ^29. Imidlertid blev den visitation frekvenser og bestøvning effektiviteten af ​​disse besøgende ikke identificeret. Bestøver observationer til identifikation af blomster besøgende blev udført først. Visitation af små bier blev observed på blomster, der ikke helt havde åbnet endnu (rev knopper fig 1b, c). Små bier flyttede hurtigt rundt om de undehisced støvknapper i bryde knopper og indsamlet pollen ved hjælp af deres kæber. Hypotesen var, at de små bier kunne være bestøvere på breaking-opløbet fase, fordi hullerne mellem støvknapper og stigmata i blomsterne var mindre end kroppen længde bierne. Derfor blev udført sække eksperimenter for at teste bestøvning evne små bier på breaking-opløbet fase, og derudover at undersøge de reproduktive strategier L. sanguinea var. sanguinea. Disse knopper blev sække efter de små bier besøgt, som tillod en vurdering af bestøvning evne bierne. De personer blev bur med uåbnede knopper. En lille-mesh bur blev anvendt, hvorigennem kun små bier kunne passere, så en vurdering af de bestøvning effektiviteten af ​​små bier hele blomsring fase.

Protocol

BEMÆRK: Denne artikel er baseret på vores tidligere arbejde 30. Nogle dele er genoptrykt med tilladelse fra Botanisk Society of Japan og Springer Japan. 1. Observation af Floral Besøgende Udvælgelse af Observation Felter Søg de områder, hvor plantematerialer distribueres, og vælg kandidat undersøgelse sites ved hjælp af pålidelige ressourcer, såsom billedbøger, akademiske tidsskrifter osv Juster antallet af undersøgelsessteder at passe forskni…

Representative Results

Fem populationer blev udvalgt til bestøver observationer. I den præ-observation fase blev visitations af forskellige insektarter til åbning blomster og små bier til at bryde knopper bekræftet. Blomster besøgende observationer viste, at de fleste af de besøgende på alle fem studier steder var individer af de små biarter Lasioglossum japonicum. Den samlede visitation rekord viste, at visitation nøgletal af denne art var mere end 90% ved tre lokaliteter (Figur 2)….

Discussion

Flower observationer og sække eksperimenter blev ansat i denne undersøgelse for at afsløre visitation frekvenser og den kvindelige reproduktive succes af planter, hhv. I Dafni (1992) ^38, videobåndet metoden var effektiv, fordi det kunne optage timingen og varigheden af de besøgende til analyse og forhindre observatør bias. Men på det tidspunkt, denne metode krævede dyrt udstyr, og observation gange blev begrænset af batteriets levetid. For nylig er omkostningerne til udstyr til fremstilling videoopta…

Materials

recording sheet	any	NA
insect net	any	NA
pooter	any	NA
ethyl acetate	any	NA
100% Ethanol	any	NA
plastic tube	any	NA
plastic case	any	NA
soft bag	any	NA
digital video camera(s)	any	NA
tripod(s)	any	NA
bags	any	NA
wire or plastic mesh boards	any	NA
iron wires	any	NA
labeling tape	any	NA
stick supporters	any	NA
soft strings or wire	any	NA
pincette(s)	any	NA