Свързана лаборатория по токсикология на околната среда и водна екология, Гентски университет, B-9000 Гент, Белгия

отговор

Лаборатория по токсикология на околната среда и водна екология, Университет Гент, B-9000 Гент, Белгия, Провинциален център за изследвания на околната среда, B-9000 Гент, Белгия

Свързана лаборатория по токсикология на околната среда и водна екология, Гентски университет, B-9000 Гент, Белгия

  • Wout Van Echelpoel,
  • Pieter Boets,
  • Питър Л. М. Гьотелс

Фигури

Резюме

Цитат: Van Echelpoel W, Boets P, Goethals PLM (2016) Функционален отговор (FR) и относителна скорост на растеж (RGR) не показват известната инвазивност на Lemna minuta (Kunth). PLoS ONE 11 (11): e0166132. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166132

Редактор: Елена Горохова, Стокхолмски университет, ШВЕЦИЯ

Получено: 13 май 2016 г .; Прието: 24 октомври 2016 г .; Публикувано: 18 ноември 2016 г.

Наличност на данни: Всички релевантни данни се намират в хартията и нейните поддържащи информационни файлове.

Финансиране: PB беше подкрепен с докторска субсидия от изследователската фондация Flanders (FWO-Vlaanderen). Финансистът няма роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решението за публикуване или подготовката на ръкописа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Деградацията на околната среда и загубата на биологично разнообразие се считат за важни последици от нарастващия в световен мащаб процент на биологични нашествия [1, 2]. Поради увеличените пътувания и търговия, организмите непрекъснато се транспортират извън родния ареал както умишлено, така и случайно [3]. Въвеждането на такъв извънземен организъм във все още неколонизирана среда може впоследствие да доведе до неговото установяване и разпространение, като по този начин заплаши настоящите общности, икономическите дейности и човешкото здраве [4–6]. Следователно способността да се прогнозират и възпрепятстват бъдещите интродукции, установяване и разпространение на чужди видове е от първостепенно значение за разработването на мерки за намаляване на времето и разходи.

Идентифицирането на потенциални интродукции, избягване на установяването и възпрепятстване на по-нататъшното разпространение на инвазивни чужди видове (IAS) чрез откриване и последващо широкомащабно унищожаване изисква финансови средства и силно разрушителни мерки [5]. Тъй като не са известни всички черти на нашественика, могат да бъдат въведени нови функции, без да се променя драстично съставът на общността (напр. Диференциация на ниши, водеща до увеличаване на общата биомаса на екосистемата) [7]. Въвеждането на напълно нови черти обаче е ограничено [8], подчертавайки, че от гледна точка на опазването са необходими познания и ранно откриване. Разбирането на процеса на инвазия предоставя възможност за противодействащо управление, за да се ограничи въздействието на инвазията и да се възстановят мащабните общности [9, 10]. За разлика от тях, унищожаването на инвазивни видове в по-малък мащаб е по-предпочитано действие, тъй като е по-малко разрушително и може да се приложи успешно, когато чужд вид се открие бързо [5], въпреки че изисква много време, усилия и капитал [11].

Функционалният отговор е известна концепция в общата екология, но едва наскоро е въведена в инвазионната екология за сравняване на степента на усвояване на ресурсите на глава от населението на местните и чужди видове в зависимост от плътността на ресурсите (например, Haddaway et al. [21], Dick, Alexander [13], Alexander et al. [22], Médoc et al. [23]). В него се посочва, че инвазивният чужд вид има по-висока функционална реакция в сравнение с местния, поради по-високата ефективност на използване на ресурсите [13]. За разлика от функционалната реакция, която се фокусира върху използването на ресурси (базирана на суровини), относителният темп на растеж се фокусира върху увеличаването на биомасата (базиран на продукцията), за да се определи потенциалът за инвазия на чужд вид и се счита за прокси за вида „фитнес [15]. Следователно няколко автори изследват разликата в RGR между местни и чужди видове, за да предскажат потенциала за инвазия на чужд вид (напр. Grotkopp et al. [24], Njambuya, Stiers [14], Gérard et al. [25], Riley et al. [26]).

Въпреки разликата в знанията, свързана с поведението на инвазивните макрофити [27], приложението на RGR за определяне на инвазивния потенциал на макрофитите е по-скоро ограничено до вкоренени макрофити (напр. Barrat-Segretain [28], Hussner [29], Eller et al . [30]), с по-малко внимание към плаващите макрофити (напр. Netten et al. [31], Njambuya, Stiers [14]). Въпреки че FR концепцията се е оказала успешна за риби и макробезгръбначни животни (напр. Alexander, Dick [22], Dodd et al. [32]), доколкото ни е известно, тя не е била приложена към растенията. Сред тези плаващи макрофити често се срещат патици (Lemnoideae), които са добре известни със своята висока скорост на възпроизводство и съдържание на протеини [25, 33]. Следователно техният потенциал за пречистване на еутрофни (отпадъчни) води в комбинация с производството на биомаса е изследван в продължение на десетилетия (например, Culley et al. [34], Oron et al. [35], Hammouda et al. [36], Yu, Слънце [33]). От друга страна, присъствието на патици в естествените системи често се характеризира с плътни рогозки, които намаляват проникването на светлина и концентрацията на кислород, като по този начин влияят негативно на водния живот под тези рогозки [37, 38].

В Белгия пет различни Lemna spp. се случват [39, 40], сред които местният Lemna minor Linnaeus и извънземният Lemna minuta Kunth. Последният се счита за инвазивен в Белгия и е описан като „широко разпространен с умерено въздействие“ (http://ias.biodiversity.be/). Това предлага възможност да се тестват както FR, така и RGR за способността им да предсказват инвазивния потенциал на известен инвазивен макрофит.

Целта на настоящата статия е: (1) да се определи потенциалната приложимост на функционалната реакция за прогнозиране на инвазивния потенциал на видовете макрофити, (2) да се определи потенциалната приложимост на относителния темп на растеж за прогнозиране на инвазивния потенциал на видовете макрофити, и (3) да се определи дали и двата подхода водят до подобно заключение или предоставят допълнителна информация. Резултатът от това изследване може да се използва за подпомагане на управлението на инвазивни чужди растения и за прогнозиране на тяхното потенциално въздействие.

Материали и методи

Тестова настройка

Чиста култура на Lemna minor е поръчана от Blades Biological (Великобритания, http://www.blades-bio.co.uk). Лемна минута е събрана от Бургуен (51.062253, 3.673827), разположен близо до Гент (Белгия). Разрешение за събиране на Lemna е дадено от град Гент. Около 20 листа от всеки вид бяха поставени поотделно в пластмасови аквариуми, съдържащи 2 L хранителна среда, въз основа на насоките на OECD и ISO за химически тестове с L. minor и ще бъдат наричани модифицирана среда на Steinberg [41]. Флуоресцентните лампи бяха използвани за осигуряване на 16 часа светлина, последвани от 8 часа тъмнина, с интензивност от 45–58 μmol.m -2 .s -1. Температурите на растежната среда варират между 21,6 ° C и 24,0 ° C. На всеки два до три дни се осигуряваше нова среда и аквариумите се изплакваха с чешмяна вода. Листата, показващи началото на растежа на водораслите, бяха отстранени или изплакнати внимателно. Избрана Lemna spp. растенията се отглеждат при тези условия в продължение на най-малко две седмици, за да се аклиматизират.

Тестовете бяха извършени със сходни светлинни и температурни условия като условията на растеж. Всички реципиенти бяха покрити отстрани с алуминиево фолио, за да ограничат растежа на водораслите. Оригиналната модифицирана среда на Steinberg (C0) се разрежда с дейонизирана вода, за да се получат следните серии концентрации: C0, 0.5C0, 0.25C0, 0.125C0 и 0.0625C0, оттук нататък описани като следните серии: C1, C2, C3, С4 и С5. От всяка концентрация 0.25 L се излива в стъклен приемник и се добавят около 500 mgfw L. minor или L. minuta. Трета серия, без никакви растения, беше създадена като контрол. Всяка комбинация от концентрация на хранителни вещества и присъствие на видове се извършва в три екземпляра, което води до общо 45 реципиента на тест. Бяха проведени общо два теста, в резултат на което бяха получени шест повторения за всяка комбинация. Схематичен преглед на експерименталната настройка за една отделна серия е показан на Фигура 1.