Edge effect imprint on elemental traits of plant-invertebrate food web components of oilseed rape fields.

Prägung elementarer Merkmale von Komponenten des Pflanzen-Invertebraten-Nahrungsnetzes in Rapsfeldern durch den Randeffekt.

Empreinte de l'effet de lisière sur les traits élémentaires des composantes du réseau trophique plantes-invertébrés des champs de colza.

รอยประทับของผลกระทบจากแนวขอบต่อลักษณะทางธาตุขององค์ประกอบในสายใยอาหารพืช–สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในแปลงปลูกออยล์ซีดเรป

Clicks: 722
ID: 26494
2019
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #7 of 637 articles by views in The Science of the total environment

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 637 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Of fundamental importance for the functioning of a community is the flow of energy and elements through its components. However, the question of how (if at all) the edge effect of habitats can drive elemental traits of organisms has hitherto been largely neglected issue in ecosystem ecology at the community level. We quantified the abundance of invertebrates and measured the elemental composition (K, Na, Ca, Mg, Cu, Zn, Fe, Mn, As, Cd, Co and Pb) of 15 different organisms within the plant-invertebrate food web (plant - oilseed rape pests/herbivores - pollinators = wild bees - saprovores - predators - parasitoids) sampled in 34 fields of a key bioenergy crop that is an exceptionally strong biodiversity driver, the oilseed rape. Then these were related to the individual field edge habitat features (including typically anthropogenic ones like dirt and tarred roads) measured within a 100 m radius around the invertebrate sampling sites. Our study showed that elemental traits of the plant-invertebrate food web components in oilseed rape crops varied owing to the habitat specificity determined at the relatively small spatial scale of an individual field, and that the elemental traits of these organisms differed from both an inter- and an intra-guild perspective. The major mechanistic explanation for most of these relationships seems to derive from the secondary gut content effect. Determining one single state for the homeostatic/stoichiometric regulation of chemical elements in invertebrates based on the application of whole-body metal concentrations is in principle impossible, because of the unknown noise caused by the inclusion of extracellular portions of metals in the analysis. It is thus imperative to develop consistent principles for assessing elemental traits of organisms that are based on highly sensitive and high-throughput analytical methods for the ionomic profiling of microsamples at the organ, tissue, cellular or even sub-cellular levels.
Von grundlegender Bedeutung für das Funktionieren einer Lebensgemeinschaft ist der Fluss von Energie und Elementen durch ihre Komponenten. Die Frage, wie (und ob überhaupt) der Randeffekt von Habitaten elementare Merkmale von Organismen steuern kann, war in der Ökosystemökologie auf Ebene der Lebensgemeinschaft bislang jedoch ein weitgehend vernachlässigter Aspekt. Wir quantifizierten die Abundanz von Invertebraten und maßen die elementare Zusammensetzung (K, Na, Ca, Mg, Cu, Zn, Fe, Mn, As, Cd, Co und Pb) von 15 verschiedenen Organismen innerhalb des Pflanze-Invertebraten-Nahrungsnetzes (Pflanze – Rapsschädlinge/Herbivoren – Bestäuber = Wildbienen – Saprovoren – Prädatoren – Parasitoide), beprobt auf 34 Feldern einer zentralen Bioenergie-Kulturpflanze, die einen außergewöhnlich starken Biodiversitätstreiber darstellt: dem Raps. Diese wurden anschließend zu den Merkmalen der jeweiligen Feldrandhabitate (einschließlich typischer anthropogener Strukturen wie unbefestigten und asphaltierten Straßen) in Beziehung gesetzt, die in einem Radius von 100 m um die Invertebraten-Probennahmestellen erfasst wurden. Unsere Studie zeigte, dass die elementaren Merkmale der Komponenten des Pflanze-Invertebraten-Nahrungsnetzes in Rapsbeständen aufgrund der auf der relativ kleinen räumlichen Skala eines Einzelfeldes bestimmten Habitatspezifität variierten und dass sich die elementaren Merkmale dieser Organismen sowohl aus einer Inter- als auch aus einer Intra-Gilden-Perspektive unterschieden. Die wesentliche mechanistische Erklärung für die meisten dieser Zusammenhänge scheint auf den sekundären Darminhaltseffekt zurückzuführen zu sein. Die Bestimmung eines einzelnen Zustands für die homöostatische/stöchiometrische Regulation chemischer Elemente bei Invertebraten auf der Grundlage von Ganzkörper-Metallkonzentrationen ist prinzipiell unmöglich, da die Einbeziehung extrazellulärer Metallanteile in die Analyse ein unbekanntes Rauschen verursacht. Es ist daher unerlässlich, konsistente Prinzipien zur Bewertung elementarer Merkmale von Organismen zu entwickeln, die auf hochempfindlichen Hochdurchsatz-Analysemethoden zur ionomischen Profilierung von Mikroproben auf Organ-, Gewebe-, zellulärer oder gar subzellulärer Ebene basieren.
Le flux d’énergie et d’éléments à travers ses composantes revêt une importance fondamentale pour le fonctionnement d’une communauté. Cependant, la question de savoir comment (ou même si) l’effet de lisière des habitats peut déterminer les traits élémentaires des organismes est restée jusqu’à présent largement négligée en écologie des écosystèmes à l’échelle de la communauté. Nous avons quantifié l’abondance des invertébrés et mesuré la composition élémentaire (K, Na, Ca, Mg, Cu, Zn, Fe, Mn, As, Cd, Co et Pb) de 15 organismes distincts au sein du réseau trophique plante-invertébrés (plante – ravageurs/herbivores du colza – pollinisateurs = abeilles sauvages – saprophages – prédateurs – parasitoïdes) échantillonnés dans 34 parcelles d’une culture bioénergétique clé constituant un moteur de biodiversité exceptionnellement puissant : le colza. Ces données ont ensuite été mises en relation avec les caractéristiques des habitats de lisière de chaque parcelle (notamment des éléments typiquement anthropiques tels que les chemins de terre et les routes goudronnées), mesurées dans un rayon de 100 m autour des sites d’échantillonnage des invertébrés. Notre étude a montré que les traits élémentaires des composantes du réseau trophique plante-invertébrés dans les cultures de colza variaient en raison de la spécificité de l’habitat déterminée à l’échelle spatiale relativement restreinte d’une parcelle individuelle, et que les traits élémentaires de ces organismes différaient tant d’un point de vue inter- qu’intraguilde. La principale explication mécanistique de la plupart de ces relations semble découler de l’effet secondaire du contenu du tube digestif. Déterminer un état unique de régulation homéostatique/stœchiométrique des éléments chimiques chez les invertébrés à partir des concentrations métalliques mesurées sur le corps entier est en principe impossible, en raison du bruit inconnu induit par l’inclusion de fractions extracellulaires de métaux dans l’analyse. Il est donc impératif de développer des principes cohérents pour évaluer les traits élémentaires des organismes, fondés sur des méthodes analytiques hautement sensibles et à haut débit dédiées au profilage ionomique de micro-échantillons aux niveaux des organes, des tissus, des cellules, voire au niveau subcellulaire.
การไหลเวียนของพลังงานและธาตุต่าง ๆ ผ่านองค์ประกอบของสังคมสิ่งมีชีวิตถือเป็นสิ่งที่มีความสำคัญพื้นฐานต่อการทำหน้าที่ของสังคมสิ่งมีชีวิตนั้น อย่างไรก็ตาม คำถามที่ว่าผลกระทบจากแนวขอบถิ่นอาศัย (edge effect) สามารถขับเคลื่อนลักษณะทางธาตุ (elemental traits) ของสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร (หรือขับเคลื่อนได้จริงหรือไม่) ยังคงเป็นประเด็นที่ถูกละเลยอย่างมากในทางนิเวศวิทยาระบบนิเวศระดับสังคมสิ่งมีชีวิตจนถึงปัจจุบัน คณะผู้วิจัยได้ประเมินความชุกชุมเชิงปริมาณของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง และตรวจวัดองค์ประกอบทางธาตุ (K, Na, Ca, Mg, Cu, Zn, Fe, Mn, As, Cd, Co และ Pb) ของสิ่งมีชีวิต 15 ชนิดในสายใยอาหารระหว่างพืชและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง (พืช - ศัตรูพืช/สัตว์กินพืชของเรปน้ำมัน - แมลงถ่ายเรณู ได้แก่ ผึ้งป่า - สัตว์กินซาก - ผู้ล่า - แมลงเบียน) ซึ่งเก็บตัวอย่างจาก 34 แปลงเพาะปลูกเรปน้ำมัน (oilseed rape) ซึ่งเป็นพืชพลังงานชีวภาพที่สำคัญและเป็นตัวขับเคลื่อนความหลากหลายทางชีวภาพที่โดดเด่นอย่างยิ่ง จากนั้นจึงนำข้อมูลเหล่านี้ไปหาความสัมพันธ์กับลักษณะของถิ่นอาศัยบริเวณขอบแปลงแต่ละแปลง (รวมถึงลักษณะที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น ถนนดินและถนนลาดยาง) ซึ่งวัดในรัศมี 100 เมตร รอบจุดเก็บตัวอย่างสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า ลักษณะทางธาตุขององค์ประกอบในสายใยอาหารระหว่างพืชและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในแปลงปลูกเรปน้ำมันมีความแปรผันตามความจำเพาะของถิ่นอาศัยที่กำหนดในระดับเชิงพื้นที่ค่อนข้างเล็กของแต่ละแปลง และลักษณะทางธาตุของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความแตกต่างกันทั้งในมุมมองระหว่างกิลด์ (inter-guild) และภายในกิลด์เดียวกัน (intra-guild) คำอธิบายเชิงกลไกหลักสำหรับความสัมพันธ์ส่วนใหญ่เหล่านี้น่าจะมาจากผลกระทบของสารตกค้างในทางเดินอาหารทุติยภูมิ (secondary gut content effect) ในทางหลักการแล้ว การระบุสถานะเดี่ยวสำหรับการควบคุมภาวะธำรงดุล/ปริมาณสัมพันธ์ (homeostatic/stoichiometric regulation) ของธาตุเคมีในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังโดยอิงจากการวิเคราะห์ความเข้มข้นของโลหะทั่วทั้งร่างกายนั้นเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ เนื่องจากมีสัญญาณรบกวนที่ไม่ทราบแน่ชัดจากการรวมส่วนของโลหะภายนอกเซลล์เข้ามาในการวิเคราะห์ด้วย ดังนั้น จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพัฒนาหลักการที่สอดคล้องเป็นมาตรฐานในการประเมินลักษณะทางธาตุของสิ่งมีชีวิต โดยอาศัยวิธีวิเคราะห์ที่มีความไวสูงและให้ผลการวิเคราะห์ปริมาณมาก (high-throughput) สำหรับการจัดทำโพรไฟล์ทางไอโอโนมิกส์ (ionomic profiling) ของตัวอย่างขนาดจุลภาคในระดับอวัยวะ เนื้อเยื่อ เซลล์ หรือแม้กระทั่งระดับโครงสร้างย่อยภายในเซลล์
Reference Key
orowski2019edgethe Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Grzegorz Orłowski, Jerzy Karg, Piotr Kamiński, Jędrzej Baszyński, Małgorzata Szady-Grad, Krzysztof Ziomek, Jacek J Klawe
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal The Science of the total environment
Year 2019
DOI
S0048-9697(19)32576-8
URL
Keywords Keywords not found

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.