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떨어지는 잎을 먹는 초식 식물

떨어지는 잎을 먹는 초식 식물


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나는 방금 위에 있는 나무에서 떨어지는 낙엽을 잡기 위해 특별한 함정을 만드는 특수 초식 식물에 대한 보고서를 본 적이 있습니다.

내가 놓치고 있는 유일한 것은 이 식물의 정확한 이름입니다. 이것이 어떤 식물인지 아십니까?


많은 식물이 다양한 수준의 전문화로 이 작업을 수행합니다. 일부 식물에게는 우연일 수도 있고, 다른 식물에서는 영양분(종종 물도 포함)을 얻기 위해 이 전략을 발전시켰습니다. 당신은 아마도 많은 종들이 물과 쓰레기를 모으기 위해 바닥에 컵을 형성하는 특수한 잎을 가지고 있는 다양한 식물 그룹인 브로멜리아드를 생각하고 있을 것입니다. phytotelmata의 한 유형인 이러한 구조는 일부 육식성 식물 덫과 유사합니다.

이 탱크 브로멜리아드는 탱크로 떨어지는 동식물로부터 영양분을 효율적으로 흡수할 수 있습니다.

상당한 흡수 질소가 로제트 중심에 동원됩니다. 테스트를 거친 브로멜리아드는 탱크에 갇힌 식물과 동물의 잔해에서 나오는 미네랄과 유기 질소를 영양소로 활용하는 데 잘 갖춰진 것으로 보입니다.

이 깔짚 잡는 습관은 암석이나 나무에서 자랄 때 영양분을 포획할 수 있기 때문에 토양에서 자라지 않는 다른 암석 및 착생 식물에서 발생합니다. 예를 들면 staghorns/elkhorns 및 바구니 양치류가 있습니다.

그들은 쓰레기와 유기 잔해를 모으는 특징적인 '바구니'를 형성하므로 일반적인 이름입니다. 수집된 잔해는 부식질로 분해되어 식물이 지상에 매달렸을 때 얻을 수 없었던 영양분을 제공합니다.


결국, 나는 스스로 답을 찾았습니다.

제가 찾고 있는 특별한 식물은 Nepenthes ampullaria입니다. 그것은 "정상적인" 육식성 식물에서 더 유해한 종으로 발전했습니다.

Nepenthes ampullaria는 위에 있는 나무에서 떨어지는 낙엽을 잡기 위해 투수를 전문화했습니다.


브라우징(초식)

브라우징 초식 동물 (또는 더 좁게 정의하면 folivore)이 잎, 부드러운 싹 또는 관목과 같이 일반적으로 높게 자라는 나무가 많은 식물의 과일을 먹는 초식 동물의 한 유형입니다. [1] 이것은 일반적으로 풀이나 다른 낮은 식물을 먹는 동물과 관련된 방목과 대조됩니다. 또는 방목 동물은 주로 풀을 먹는 동물이고 브라우저는 목초와 초본 쌍떡잎식물을 모두 포함하는 풀이 아닌 주로 먹는 동물입니다. 두 경우 모두, 이 이분법의 예는 염소(브라우저)와 양(방목)입니다. 이 두 밀접하게 관련된 반추동물은 서로 다른 음식 소스를 사용합니다.


조안 에드워즈

나의 주요 연구는 식물-동물 상호작용의 진화에 초점을 맞추고 있습니다. 나는 특히 식물의 행동이 번식 성공을 향상시키는 방법에 관심이 있습니다. 꽃가루 매개자 연구에는 폭발하는 꽃의 진화가 포함됩니다(예: Bunchberry의 폭발적인 개화)산수유(Cornus canadensis)) 및 쏘는 쐐기풀(두드러기 spp.) 및 기타 꽃 행동(예: 나무 백합의 꽃가루 보호에 대한 연구)나리속 필라델피쿰)(PDF 참조) 및 jewelweed 또는 touch-me-not(봉선화 spp.) 및 아한대 식물의 꽃 수명 패턴. 나의 초식 동물 연구에는 톱밥(엠프리아 옵스큐라타) 관목이 많은 cinquefoil에 초식 동물 (포텐틸라 프루티코사) 및 장미과(Rosaceae)의 다른 식물과 무스-식물 상호작용.

Williamstown에서 저는 가을에 피는 과꽃과 갈조류의 보존을 연구하고 있습니다. 이 종들은 뉴잉글랜드 생물다양성 유산의 중요한 부분입니다. 우리는 갈조류를 위한 다양성의 중심에 있습니다(솔리다고 종). 숲이 들판 서식지를 대체함에 따라 뉴잉글랜드에서는 과꽃과 갈조류의 수가 감소하고 있습니다. 이들은 꽃의 다양성을 유지하는 데 중요할 뿐만 아니라 겨울을 나기 직전에 수분 매개자에게 꿀과 꽃가루를 제공합니다. 현재 우리는 잔디 깎기 방법이 꽃과 꽃가루 매개자 모두에 어떤 영향을 미치는지 연구하고 있습니다.

나는 또한 식물 개체군 역학에 대한 두 가지 장기 연구를 가지고 있습니다. 두 연구 모두 영구적으로 표시된 사각형이 있으며 매년 확인됩니다. 첫 번째는 아일 로얄 국립공원의 북동쪽 끝에 있는 암석 해안 식물입니다. 두 번째는 Hopkins Memorial Forest의 온대 낙엽 활엽수림에 침입 식물인 마늘 겨자(Alliaria petiolata)의 개체군입니다.

연구에 대한 추가 정보

각 연구 프로젝트는 아래에 간략하게 설명되어 있습니다.

일반적으로 식물을 앉아서 천천히 움직이는 것으로 생각하지만 동물의 가장 빠른 움직임은 저장된 기계적 에너지(근육의 힘이 아님!)에 의존하므로 식물은 가장 빠른 식물의 움직임과 일치하거나 능가할 수 있어야 합니다. 초고속 영상(10,000fps)을 사용하여 식물의 빠른 움직임 속도를 측정했습니다. 폭발하는 층층 나무 꽃에 대한 우리 웹 사이트는 더 자세한 정보를 제공합니다. 우리는 또한 폭발로 인한 다른 빠른 식물의 움직임을 연구하고 있습니다. 봉선화 포자의 공기총 추진에 과일 물이끼. 그리고 뉴질랜드 크라이스트처치 대학교의 Dave Kelly 박사와 함께 겨우살이 폭발에 관해 작업했습니다(PDF 문서 및 Dave 웹사이트 링크).

톱니의 가역적 비밀 착색, 엠프리아 옵스쿠라타 (초기 딸기 민달팽이) (Hymenoptera)

많은 동물들은 포식자를 피하기 위해 신비한 착색을 사용합니다. 대부분은 하나의 배경과 일치하도록 고정된 색상을 가지고 있습니다. 일부는 다른 배경과 일치하도록 색상을 변경할 수 있습니다. 우리는 의 유충이 엠프리아 옵스큐라타 반투명하며 음식의 색을 띠고 있습니다. 우리는 이 특별한 특성의 적응적 중요성을 연구하고 있습니다.

수분 생물학 및 종자 분산 봉선화

링기아 나시카 (Syrphidae, Diptera)에 봉선화 (발사미니페라) 꽃. Rhingia는 꽃밥에서 꽃가루를 수집하고 꽃받침의 박차에서 꿀을 수집하지만(아래 참조) 수분에 영향을 미치는 정확한 접촉을 하지 않기 때문에 "도둑"입니다.

아한대 산림 식물의 꽃 행동

무스 - 식물 상호 작용

나는 아일 로얄 국립공원에서 무스-식물 상호작용을 연구했으며, 무스 섭식 행동(300시간 이상 무스를 관찰하고 각 식물 종의 물린 횟수로 그들의 식단을 기록)을 관찰하고 식물에 미치는 영향을 연구했습니다. 에 대한 논문 참조 아랄리아 누디카울리스 (2개의 PDF) 및 무스 행동(3개의 PDF).

오대호-북극 분기점의 장기 인구 역학. 아일 로얄 국립 공원, 미시간 주 슈피리어 호수.

아일 로열 국립공원 북동쪽 끝의 바위투성이 해안선에는 남아 있는 북극 식물의 서식지입니다. 종종 다음으로 가까운 인구는 북극에 있습니다. 1999년부터 우리는 3개의 다른 섬과 7개의 다른 장소에 있는 개별 공장을 매핑하고 추적했습니다.

침입성 유라시아 식물, 마늘 겨자(Alliaria petiolata, 십자화과)의 장기 개체군 역학. 매사추세츠주 윌리엄스타운의 홉킨스 기념 숲.

우리는 측면이 0.5 x 0.5미터이고 U자형 스테인리스 스틸 핀으로 지면에 고정된 퍼머쿼드(스테인리스 스틸 쿼드랫)를 설계했습니다. 매년 우리는 사각형의 꽃이 만발한 식물인 로제트의 수를 기록합니다. 우리는 또한 각 식물과 각 종자 함정에 있는 종자의 수를 계산합니다. 이 데이터는 침략, 인구 수준의 변동을 도표화하고 미래 인구 규모를 예측하는 정보를 제공합니다.

최근 우등생* 및 연구 조교


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논의

우리의 결과는 생물학적 해충이 시간이 지남에 따라 유전 공생의 빈도를 상당히 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 이 실험적 연구는 유전적 공생의 역학에서 중요한 메커니즘으로 초식 동물을 확인합니다. 빈도의 증가 네오티포디움 톨 페스큐 풀의 내생 식물은 이중 포유류 및 무척추 초식 동물 배제 처리보다 초식 동물이 있는 대조구에서 2.5배 더 컸다. 이 효과는 아마도 부분적으로 내생 식물에 감염된 식물에만 존재하는 초식 동물 억제 알칼로이드 때문일 것입니다(31). 이 연구에서 알칼로이드를 정량화하지는 않았지만 내생식물에 감염된 톨 페스큐에서의 생산은 잘 문서화되어 있습니다(31, 66).

식물과 미생물 상호작용의 역학에서 초식동물의 중요성은 널리 퍼져 있을 수 있습니다. 우리의 결과가 유전 공생에 대한 초식 동물의 장기적인 영향에 대한 첫 번째 증거를 제공하지만, 다른 연구에서는 초식 동물과 균근 균류, 병원체 및 기타 내생 균류와 같은 수평으로 전달되는 공생자 사이의 강력한 상호 작용을 발견했습니다(7, 67�). 예를 들어, 초식동물 효과에 대한 몇 안 되는 장기 연구 중 하나에서 고밀도 곤충은 비늘 공격에 취약한 소나무에 대한 균근 균류에 의한 군체 형성을 감소시켰습니다(70). 그러나 초식 동물과 균근 균류의 경우 효과는 일반적으로 여기에 제시된 결과의 반대 방향이며 초식 동물은 공생을 촉진하기보다는 억제합니다. 초식 동물 효과의 방향은 공생체가 숙주의 초식 동물 저항을 어떻게 변경하는지에 달려 있습니다.

포유류와 곤충 초식 동물이 모두 감소한 경우에도 발생하는 공생 빈도의 증가(12% 증가)는 낮은 수준의 초식 동물도 감염된 식물에 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 우리의 배제 처리는 100% 효과적이지 않았으며 다른 식물 소비자 그룹(예: 식물 병원체, 선충류 및 연체 동물)은 실험적으로 조작되지 않았습니다. 또한 향상된 가뭄 내성 또는 영양소 획득과 같은 내생 생물의 다른 이점도 이중 배제 플롯에서 내생 생물 빈도를 증가시키는 데 기여했을 수 있습니다(24, 25). 그러나 우리 처리와 상호 작용 효과가 없는 경우(예: 살충제로 처리된 식물은 가뭄 내성이 증가하거나 병원체 공격이 감소함) 이러한 대체 이점과 톨 페스큐의 통제되지 않은 소비는 모든 복제물에 고르게 퍼졌을 것입니다. 따라서 감염 빈도의 2.5배 차이(30% 대 12%)는 척추동물 및 무척추동물 초식 동물의 실험적 감소 효과를 나타냅니다. 이 실험이 더 오래 지속되었다면 내생 생물의 빈도는 고정(내생 생물이 있는 식물의 100%)에 도달했을 수 있지만 감염의 대사 비용, 환경 조건의 변화(초식 동물의 압력 포함) 및/또는 휴면 종자로부터의 감염 손실은 변동을 유지할 수 있습니다. 감염 빈도에서 (28, 29).

초식 동물에 의해 공생체의 역학이 변경되었을 뿐만 아니라 숙주 식물의 상대적인 바이오매스도 이동되었습니다. 포유류 초식 동물은 울타리가 없는 구역에서 울타리가 있는 구역에 비해 톨 페스큐 바이오매스를 58% 증가시켰습니다. 바이오매스는 이 클론 종에 대한 적합성의 중요한 구성 요소이며 또한 꽃차례 생산 및 따라서 번식 적합성과 높은 상관관계가 있습니다. 따라서 내생 식물이 존재할 때 톨 페스큐는 포유류 초식 동물로부터 분명히 이익을 얻습니다. 울타리가 있는 구획(38%) 대 울타리가 없는 구획(58%)에서 톨 페스큐인 총 바이오매스의 백분율을 평균 내생 식물 감염 빈도로 곱하여 감염된 톨 페스큐로 구성된 총 살아있는 바이오매스의 백분율을 추정했습니다. 울타리가 있는 구획에서 전체 바이오매스의 26%가 톨 페스큐에 감염된 반면 울타리가 없는 구획에서는 39%가 감염되었습니다(48% 증가). 울타리가 없는 구획에서 초기 감염이 더 낮다는 점을 감안할 때, 이것은 내생식물에 감염된 바이오매스 증가에 대한 보수적인 추정치입니다. 이 결과는 초식 동물이 식물에 미칠 수 있는 이점에 대한 이전 연구(71�)와 관련이 있으며 초식 동물이 독성 식물의 경쟁 우위를 높일 수 있음을 보여줍니다. 그러나 톨 페스큐의 경우 초식동물 저항성 특성은 식물 고유의 특성이 아니라 내생식물 공생체에 의해 제공됩니다. 초식 식물은 개별 식물에 해로울 수 있지만 감염된 톨 페스큐 개체군에는 분명히 유리합니다(74).

포유류 초식 동물은 톨 페스큐의 바이오매스를 증가시켰을 뿐만 아니라 커뮤니티에서 포브 및 논페스큐 풀 종의 바이오매스를 감소시켰습니다. 포유류 초식 동물과 달리 곤충 초식 동물은 톨 페스큐 바이오매스나 식물 조성에 영향을 미치지 않았지만 포유류 초식 동물과 함께 내생 식물의 빈도에 영향을 미쳤습니다. 따라서 내생식물 빈도의 변화는 식물 군집의 구성을 변경하는 유일한 요인이 아닙니다. 이러한 결과는 포유동물 초식동물이 식물의 조성에 직접적으로 영향을 끼치지 않는 식물을 우선적으로 소비하고 간접적으로 내생식물의 빈도를 변경함을 시사한다. 들쥐는 100% 내생 식물에 감염된 톨 페스큐의 플롯에서 내생 식물이 없는 플롯에서보다 훨씬 더 많은 무균 식물을 소비하는 것으로 밝혀졌습니다(J.A.R., S. P. Orr 및 K.C., 미공개 데이터). 관찰된 식물 조성의 변화는 ref. 34, 실험 초원에서 종 풍부도가 감소하고 톨 페스큐 바이오매스가 증가했다고 보고했으며, 내생식물이 없는 톨 페스큐와 비교하여 100% 감염된 톨 페스큐를 사용했습니다. 여기에 제시된 결과는 초식 동물이 초식 동물에 내성이 있는 내생 식물에 감염된 톨 페스큐의 바이오매스를 증가시켜 커뮤니티 구조를 수정함을 보여줍니다.

비록 우리의 초점이 톨 페스큐(tall fescue)와 식물 군집의 변화에 ​​있었지만, 우리의 결과는 곰팡이 내생 식물의 적합성을 위한 초식 동물의 중요한 역할을 지적합니다. 자유생활이나 전염단계가 없기 때문에 N. coenophialum 숙주 식물의 클론 확산 또는 종자에 대한 수직 전파의 두 가지 방법으로만 적합성을 증가시킬 수 있습니다. 우리의 데이터는 두 메커니즘 모두 초식에 의해 강화됨을 시사합니다. 내생식물에 감염된 바이오매스의 비율은 초식동물이 있을 때 가장 많이 증가했으며 바이오매스는 이 시스템에서 종자 생산과 높은 상관관계가 있습니다. 위의 단락에서 우리의 계산은 곰팡이 적합성이 포유류 초식 동물이 없을 때(울타리를 두른 구획)보다 존재( 울타리가 없는 구획)에서 48% 더 높다는 것을 시사합니다. 우리의 모든 실험 치료에서 시간이 지남에 따라 내생 식물 감염의 빈도가 증가했기 때문에 톨 페스큐와 공생의 곰팡이에 대한 순 비용에 대한 증거는 없었습니다.

우리의 결과는 침입 종의 성공을 이해하는 데 광범위한 의미를 갖습니다. 새로운 서식지를 침입하는 식물은 종종 토종 종보다 해충과 기생충으로 인한 피해를 덜 입을 수 있습니다(75�). 또한 침입 식물은 상주 종이 적응되지 않은 새로운 화학 물질을 보유할 수 있습니다(78). 톨 페스큐의 경우, 내생 식물 알칼로이드의 혼합물과 양은 상주하는 초식 동물에게 강력한 장벽이 될 수 있습니다. 그러나 톨 페스큐 또는 다른 풀 종에서 내생 식물 공생체, 초식 동물 및 상주 식물 군집 사이의 상호 작용을 조사하는 비교 가능한 연구는 없습니다. 톨 페스큐가 발생하는 전 세계 여러 위치에서 이 실험을 반복하는 것이 유용할 것입니다. 특히, 유럽과 아프리카 초식동물이 내생식물에 감염된 톨페스큐에 더 잘 적응하는지 여부를 결정하는 것이 유용할 것입니다. 우리의 실험에서 감염된 톨 페스큐의 상대적인 바이오매스는 초식 동물에 의해 강화되었으며, 이는 이 풀이 초식 동물의 압력이 높은 새로운 서식지를 더 잘 침범할 수 있음을 시사합니다. 보다 일반적으로, 우리의 결과는 식물 군집의 구성과 역학을 형성하는 데 포유류 초식동물(특히 들쥐)의 중요한 역할을 확인합니다(79�).

포식이나 경쟁과 같은 공생에 외부적인 종 상호작용의 역할을 고려하는 것은 숙주 공생 상호작용의 장기적 역학, 유전적 공생의 고정 또는 상실, 상호주의의 진화 및 메커니즘을 이해하는 데 중요할 수 있습니다. 커뮤니티 구조의 관련 변화를 주도합니다. 여기에서 우리는 초식 동물이 공생이 없는 톨 페스큐와 다른 식물 종의 바이오매스를 감소시키고 공생 톨 페스큐의 바이오매스를 증가시켰음을 보여줍니다.


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잎을 먹는 애벌레는 똥을 사용하여 식물을 속입니다.

옥수수 잎을 갉아먹는 애벌레는 먹이에서 가장 많은 양분을 얻는 영리한 방법을 개발했습니다. 그들은 똥을 사용하여 식물을 속여 방어력을 낮추도록 합니다.

Pennsylvania State University의 과학자들은 최근 가을 거위충 유충(스포도프테라 프루기페르다)는 똥이나 똥을 통해 식물에 화학 신호를 보낼 수 있습니다.

연구 공동 저자인 펜실베니아 주립 대학의 식물 스트레스 생물학 교수인 Dawn Luthe는 성명에서 "애벌레가 식물을 속여 곰팡이 병원체의 공격을 받고 있다는 것을 감지하게 하는 것으로 밝혀졌습니다."라고 말했습니다. [사진 속 식물을 닮은 동물들]

옥수수 식물은 한 번에 한 종류의 공격만 처리할 수 있으므로 옥수수 식물이 인지된 "진균 감염"에 대처하는 동안 애벌레는 식물의 잎을 먹게 됩니다. 일반적으로 식물은 곤충 분비물의 화학적 특징을 인식하여 식물이 방어력을 높여야 할 때를 알 수 있습니다. 많은 경우, 여기에는 곤충과 같은 초식 동물을 격퇴하는 생화학 물질 생산이 포함됩니다.

그러나 애벌레의 똥에서 나오는 화학 신호는 교활한 기분 전환으로 작용한다고 연구원들은 말했습니다.

펜실베니아 주립대 식물 생물학 박사 과정 학생인 Swayamjit Ray는 "식물은 곤충이 아니라 병원체의 공격을 받고 있다고 인식하므로 병원체에 대한 방어를 시작하여 애벌레가 식물을 계속 자유롭게 섭식할 수 있도록 합니다."라고 말했습니다. 그리고 논문의 공동 저자는 성명에서 말했다. "그것은 수천 년의 진화에 걸쳐 완성된 생태학적 전략입니다."

유충은 일반적으로 옥수수 식물의 제한된 소용돌이에 있는 잎을 먹습니다. 이 동물은 일반적으로 잎이 줄기와 만나는 틈에서 배설한다고 연구원들은 말했습니다.

과학자들은 두 가지 테스트를 수행하여 가을거미벌레 애벌레와 식물의 방어 메커니즘 사이의 생화학적 관계를 연구했습니다. 첫 번째 테스트에서 과학자들은 일부 옥수수 식물의 잎에 프래스 추출물을 적용하고 처리된 잎을 먹고 자란 애벌레와 처리되지 않은 잎을 갉아먹는 애벌레의 성장을 비교했습니다.

두 번째 테스트는 프라스 처리된 옥수수 잎이 곰팡이 병원체 및 이 경우 옥수수에서 마름병을 일으키는 곰팡이 포자에 노출된 식물의 방어 성능에 어떻게 영향을 미치는지 측정하는 것이었습니다.Cochliobolus heterostrofus). 과학자들은 초기에 frass의 단백질이 식물의 곤충 방어를 활성화했지만 시간이 지남에 따라 옥수수 식물이 단백질에 더 많이 노출됨에 따라 식물의 방어가 변경되고 대신 frass 단백질을 다음과 같이 인식하기 시작했음을 관찰했습니다. 곤충 폐기물 대신 곰팡이 병원체. 이로 인해 식물은 곤충의 위협이 아니라 곰팡이의 위협으로 간주되는 것에 대해 스스로를 방어할 수 있었습니다.

이것은 애벌레 침입으로 고통받는 식물에게 좋은 소식이 아닐 수 있지만 연구자들은 병원균에 대한 식물의 방어력을 높이는 애벌레 똥의 특정 성분을 분리하는 것이 가능할 수 있다고 생각합니다. 과학자들은 이것이 사실이라면 농부들은 언젠가 작물의 감염과 질병을 예방하기 위해 지속 가능한 유기농 살충제를 개발할 수 있을 것이라고 말했습니다.

이번 연구 결과는 화학 생태학 저널(Journal of Chemical Ecology) 온라인판에 8월 26일 게재됐다.


낙엽을 먹는 초식 식물 - 생물학


일반 이름: 마늘 겨자

과학적인 이름: 알리아리아 페티올라타

분류: 분할: 목련식물
수업: 목련
주문하다: 카파랄레스
가족: 십자화과

마늘 겨자와 모양이 비슷한 몇 가지 토종 식물이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.덴타리아), 달콤한 미나리(오스모르티자 클레이토니), 그리고 초기 성차별(삭시프라가 버지니아). 마늘 겨자는 잎과 줄기가 으깨졌을 때 나오는 마늘/양파 냄새로 이 식물들과 구별할 수 있습니다.

원래 배포: 마늘 겨자는 원래 영국에서 동쪽으로 체코슬로바키아까지, 스웨덴과 독일에서 남쪽으로 이탈리아에 이르는 북동부 유럽에서 발견되었습니다.

현재 분포: 현재 마늘 겨자는 미국 북동부와 중서부 전역에 분포합니다. 30개의 동부/중서부 주와 3개의 캐나다 주에서 발견됩니다. 캐나다에서 사우스 캐롤라이나, 서쪽으로 캔자스, 노스다코타, 콜로라도와 유타까지 발견됩니다.

마늘 겨자는 북아프리카, 인도, 스리랑카 및 뉴질랜드에서도 발견됩니다.

사이트 및 소개 날짜: 미국에서 마늘 겨자 허브를 처음 목격한 것은 1868년 뉴욕 롱 아일랜드에서였습니다.

소개 모드: 마늘 겨자는 음식, 침식 조절 및 의약품을 위해 의도적으로 미국 북동부에 도입되었습니다. Early European settlers brought the herb over to use as a garlic flavored herb with a good source of vitamin A and C. The herbs medicinal purposes include being used to treat gangrene and ulcers. The herb was also planted as a form of erosion control.

Reasons Why it has Become Established: The success of garlic mustard as an invasive species seems to be related to: the absence of natural enemies in North America, it's ability to self fertilize, high production of 15,000 seeds annually, rapid growth during the second growing season, and the release of phytotoxins from its root tissue.

In Europe, the original range of garlic mustard, there are over 30 insects that attack its leaves, stem, and seeds. There are also specialist herbivores that use garlic mustard as a food source. In North America there are no such enemies. A common herbivore found in northeasern U.S.A and southern Canada, the white-tailed deer prefers to eat native plants. The white-tailed deer thus facilitates the spread of garlic mustard by clearing out competitors, while at the same time spreading the seeds on its fur and exposing soil and seedbed by trampling.

The herb has a autogamous breeding system which produces 15,000 seeds annually, allowing for a small number of individuals to create large populations. These seeds remain viable for up to 5 years. After a dormant season, garlic mustard has a rapid growth period in the late fall to early spring, when most of the native plants are dormant. This allows the plant to dominate nutrients, space, and light when other plants cannot get to it.

Several phytotoxins were isolated from the tissue of garlic mustard. These phytotoxins may inhibit the growth of other plants and allow the garlic mustard to be invasive.

Garlic mustard may also reduce the competitive ability of native plants by interfering with the formation of mycorrihizal associations and root growth.

생태적 역할: In Europe, the original range of the garlic mustard, some herbivores relied on the plant for food.

혜택: Garlic mustard has uses as a medicine for treatment if gangrene, and ulcers. It can also be used as garlic flavored herb with vitamin A and C. Additionally, garlic mustard can be planted for erosion control.

Threats: Garlic mustard is currently displacing native understory species in the forests of northeastern America and southern Canada. Native wildflowers include spring beauty, wild ginger, bloodrot, Dutchman's breeches, hepatica, toothwortsm, and trilliums. It displaces native herbaceous species within 10 years of establishment. Garlic mustard can invade undisturbed areas as well as disturbed areas.

Garlic mustard is also a threat to species that depend on the native understory species. For example, the endangered Virginia white butterfly (Pieris virginiensis) uses toothworts as a food supply during the caterpillar stage. Garlic mustard displaces toothworts, and is toxic to the eggs of the butterfly. Similarly, the native American butterfly (Pieris napi aleracea) which commonly use native mustards as their host plants, tries to use garlic mustard, but their larvae die.

Control Level Diagnosis: Highest Priority- Garlic mustard has spread far from the original place of introduction in Long Island. It has proven to be a highly invasive plant with characteristics that allow it to contine to be invasive. If left alone, garlic mustard will continue to displace forest understory plants across the United Stated in both disturbed and undisturbed forests.

Control Method: There are many methods currently used to try and remove garlic mustard. These include mechanical controls, chemical controls, and biological controls.

Mechanical control: Garlic mustard can be pulled out by hand at or before the onset of flowering. The whole root must be removed because new plants can sprout from root fragments. After pulling, the soil must be thoroughly tamped to prevent soil disturbance, and bringing up seeds from the seed bank.

Cutting the plant is a less destructive control. The flower stalk can be cut at ground level or within several inches from the ground, only once the flowering begins. Cutting too soon may cause resprouting, and cutting too high may cause the plant to produce additional flowers.

If too large an area is infested for pulling or cutting to be effective, fall or early spring burning is an option. Spring burns must take place early, so they do not cause harm to wild flowers. 3-5 years of fires are needed, and should be supplemented by hand pulling or cutting afterward. Fire may enhance the spread by surviving seedlings by exposing bare soil. A study done in 2000 shows that repeated burning may actually increase the number of flowering stems.

Chemical control: 1-2% active ingredient solution of glyphosoate can be applied to the foliage of individual plants, and dense patches during late fall or early spring when most native plants are dormant. The temperature should be above 50 degrees F, with no rain expected for 8 hours. Glyphosate is a non selective herbicide that will kill non target plants. DIRECTIONS AND WARNINGS SHOULD BE READ CAREFULLY BEFORE USING ANY CHEMICAL CONTROL.

Biological control: Research towards biological control are currently taking place at Cornell University.


Pine Bark Beetles

K.F. Raffa , . F. Schlyter , in Advances in Insect Physiology , 2016

2.3 Modulation by Antiattractive Signals and the Semiochemical Diversity Hypothesis

A meta-analysis showed that there is a general reduction in herbivory by oligophagous insects as the biodiversity of forests increases ( Jactel and Brockerhoff, 2007 ). The semiochemical diversity hypothesis (SDH), as postulated by Zhang and Schlyter (2003) , suggests that this decrease might be due to the presence of antiattractive volatiles from non-host plants, reducing the searching efficiency of specialist and oligophagous insects. Thus, bark beetles may actively avoid diverse habitats because they worsen the odds of finding a potential host as compared to searching in conifer-dominated habitats. Numerous studies on bark beetles have shown that NHV reduce the attraction to individual point sources (reviewed in Zhang and Schlyter, 2004 ). In addition, several studies have also indicated area-wide or ‘habitat-scale’ inhibitory effects of NHV in bark beetles and other forest insects ( Jactel et al., 2011 Schlyter, 2012 ).

By using passive (unbaited) traps around point sources baited with aggregation pheromone and NHV, the ‘active inhibitory radius’ of NHV mixtures on I. typographus was estimated at 2–4 m, suggesting that the effect of NHV is not restricted to individual point sources ( Zhang and Schlyter, 2003 ). In addition, odour source spacing experiments, in which single pheromone dispensers were separated from single NHV dispensers on multiple-funnel ‘Lindgren’ traps, indicated that one point source of an NHV mixture can reduce the attraction of I. typographus to a pheromone released > 1 m away from the NHV source ( Andersson et al., 2011 ). It was also shown that eight NHV dispensers, again releasing a mixture of compounds, positioned in a circle around a central pheromone trap reduced trap catches up to a radius of 2–3 m ( Andersson et al., 2011 ). While these studies all suggest that individual dispensers releasing a mixture of NHV compounds inhibit pheromone attraction over a few metres distance, they do not conclusively demonstrate that inhibition scales up to habitat-scale effects. However, Schiebe et al. (2011) treated groups of susceptible Norway spruce trees (Picea abies (L.) Karst) at forest edges with NHV mixtures (ie, no synthetic attractant was used), which diverted I. typographus attacks from the experimental zones to untreated trees 15–30 m away. This observation indicates habitat-scale effects of NHV on bark beetle host selection behaviour. Avoiding searching for a suitable host in habitats where the chances of finding one are slim seems adaptive, as it likely reduces host selection costs, such as energy expenditure, predation risk, and time that otherwise could have contributed to reproduction by the short-lived adults. The variation in the observed active distance of NHV in the different studies is likely due to the use of aggregation pheromone as attractant, which is a very strong signal, vs the absence of such a signal when applying NHV to non-attacked trees. This difference also highlights the profound difference between the decisions facing pioneering individuals, which must select optimal hosts in the absence of conspecific cues, vs the responding beetles that can ignore negative olfactory signals from the host or surrounding plants in the presence of cues indicating success by pioneers.

It is possible that the different constituents of the NHV mixtures are active at different steps in the host selection sequence. It has been hypothesized that general green leaf volatiles (GLV, mostly C6-alcohols), primarily released by angiosperm trees, might serve as a negative signal at the habitat level ( Schlyter and Birgersson, 1999 ), whereas more specific NHV from the bark (eg, C8-alcohols and the spiroacetal 트랜스-conophthorin) might represent unsuitable host species signals ( Zhang and Schlyter, 2004 ). Antiattractive pheromonal compounds, such as verbenone, produced primarily by yeasts in bark beetle galleries ( Leufvén et al., 1984 ), might signal host unsuitability at the host individual level ( Zhang and Schlyter, 2004 ). Bark beetles are thought to use these compounds to avoid trees with high intraspecific competition and low nutritional value ( Schlyter et al., 1989 ). In addition, it was recently shown that the amounts of certain host compounds, including 1,8-cineole and NS-cymene, increase in P. abies heavily attacked by I. typographus ( Andersson et al., 2010 ). 1,8-Cineole (and NS-cymene to some extent) was shown to strongly inhibit pheromone attraction of I. typographus and thus might also serve as a negative signal in host suitability assessment ( Andersson et al., 2010 ). Schiebe et al. (2012) demonstrated that 1,8-cineole is present in significantly higher amounts in P. abies that were resistant to bark beetle attack (ie, trees in which pioneering individuals were unsuccessful), as compared to those that were successfully attacked and killed. Thus, a bark beetle is likely to increase its chances of survival and reproduction by avoiding trees with strong chemical defences as signalled and/or mediated by 1,8-cineole ( Andersson et al., 2010 Binyameen et al., 2014 ). Similarly, the host phenylpropanoid 4-allylanisole (also known as estragole), which inhibits growth of bark beetle-associated fungi, inhibits pheromone attraction of several North American Ips 그리고 Dendroctonus 종 ( Hayes and Strom, 1994 Hayes et al., 1994 ). In addition, a mixture of major host monoterpenes interrupted pheromone attraction of the Asian larch bark beetle Ips subelongatus Motschulsky ( Zhang et al., 2007 ). It was hypothesized that the high release rates of monoterpenes that were used might have been indicative of a healthy tree—too vigorous to succumb to bark beetle colonization. Thus, host-derived compounds can serve as both attractants and antiattractants, with their exact behavioural effects being context dependent and varying among species, sexes, physiological state, and release rate. Finally, inhibition of attraction to aggregation pheromones by heterospecific pheromone compounds is common across Scolytinae ( Birch et al., 1980 Byers, 1993 Poland and Borden, 1998a ). This inhibition is likely to represent a mechanism for preventing interspecific competition and/or mating mistakes.


Professor Sue Hartley OBE

Sue Hartley is Director of the York Environmental Sustainability Institute, which builds interdisciplinary partnerships to generate sustainable solutions to global environmental challenges. She is also the University&rsquos Research Champion for Environmental Sustainability and Resilience, a trustee of Royal Botanic Gardens, Kew and a board member of Natural England, the UK Government&rsquos statutory adviser for the natural environment in England. Her research group are interested in understanding the interactions between organisms exploiting plants, how those interactions are mediated by plant defences, particularly silicon, and how a better understanding of those processes can improve both the sustainability of agriculture and agri-environmental policy.

Her research and scientific publications fall into three main areas:

Soil-plant-herbivore interactions

Plants are at the centre of a complex web of interactions with other organisms which seek to exploit them: herbivores, the natural enemies of those herbivores, pathogens, parasites and mutualists. I am interested in the chemical basis of these interactions between plants and other organisms, particularly herbivores the impact of these plant-mediated interactions on the structure and function of ecological communities and how this complex web of species interactions is affected by climate change.

Silicon-based plant defences

Grasses, both native species and crops such as rice, wheat and barley, take up silicon from the soil in unusually high amounts and deposit on their leaves (figure 1), making them more resistant to herbivores such as crop pests. Silicon also protects crops from pathogens and alleviates abiotic stresses, such as drought. A better understanding of the biochemical and genetic mechanisms underpinning silicon accumulation in plants will enable the development of strategies for improving the resilience of our crops to both environmental change and to the pests and diseases which threaten our food supply.


Leaf surface of Deschampsia caespitosa, a grass species high in silicon. The yellow colour shows the location of silicon in SEM pictures of the leaf surface in undamaged and damaged leaves, showing the increases in silicon deposition, number and diversity of silicon-containing spines in response to herbivory.

Sustainable agriculture and agri-environmental policy

There is increasing interest in making agriculture more sustainable and less reliant on chemical inputs whilst still maintaining food production for a growing population. The use of natural plant defences such as silicon is one approach, but many others are gaining traction globally (figure 2). This is a fast-moving policy area where there are opportunities to move the UK Government&rsquos agri-environmental policy towards a so-called &ldquopublic money for public goods&rdquo approach, where farm subsidies are linked to ecosystem services rather than agricultural production, with concomitant benefits for farmland biodiversity.


Increasing global use of seven approaches to increase the sustainability of agriculture while maintaining yield.



코멘트:

  1. Nijind

    이것으로부터 무엇이 뒤따릅니까?

  2. Maughold

    말을 낭비하지 않고.

  3. Scandleah

    아마도 결석 할 것입니다

  4. Bodi

    비교할 수 없는 문구, 정말 마음에 들어요 :)

  5. Doumi

    훌륭하고 유용한 정보

  6. Masar

    그녀는 그것을 말해야한다 - 거짓.



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