Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thử nghiệm giả thuyết phòng vệ theo độ vĩ: sự phá hoại của côn trùng, tannin và phenolic tổng hợp trong bốn loài cây ở Bắc Mỹ
Tóm tắt
Người ta thường tin rằng sự phá hoại của côn trùng ít gay gắt hơn ở những vĩ độ cao hơn, do tỷ lệ tử vong vào mùa đông khiến côn trùng ăn lá không đạt được giới hạn mật độ quần thể của chúng. Một dự đoán của lý thuyết này là thực vật ở vĩ độ thấp sẽ được bảo vệ tốt hơn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã điều tra xu hướng theo độ vĩ của sự phá hoại và tannin, ở bốn loài cây thông dụng Bắc Mỹ. Các so sánh của chúng tôi bao trùm 15° độ vĩ ở các loài Acer rubrum, Fagus grandifolia và Quercus alba, và 10° độ vĩ ở Liquidambar styraciflua. Chúng tôi đã lấy mẫu lá mặt trời ở các rìa rừng, vào thời điểm tương đương về mặt sinh thái trong năm. Phân tích cho thấy có sự khác biệt đáng kể giữa các quần thể, bao gồm cả những quần thể ở độ vĩ tương tự, nhưng không có xu hướng độ vĩ đáng kể nào trong sự phá hoại, tannin ngưng tụ và thủy phân, hoặc phenolic tổng cộng được đo bằng các chất phản ứng Folin–Denis trong bất kỳ loài nào trong bốn loài này. Những phát hiện của chúng tôi mâu thuẫn với lý thuyết cho rằng thực vật ở độ vĩ thấp được bảo vệ tốt hơn, vì các quần thể ở độ vĩ thấp của bốn loài cây này không cho thấy lượng phenolic lớn hơn. Cácimplications có thể có cho sinh thái cộng đồng được thảo luận.
Từ khóa
#côn trùng ăn lá #tannin #phenolic tổng hợp #thực vật #sinh thái cộng đồngTài liệu tham khảo
Abrahamson WG, Hunter MD, Melika G, Price PW (2003) Cynipid gall-wasp communities correlate with oak chemistry. J Chem Ecol 29:208–223. doi:10.1023/A:1021993017237
Andrew NR, Hughes L (2005) Herbivore damage along a latitudinal gradient: relative impacts of different feeding guilds. Oikos 108:176–182. doi:10.1111/j.0030-1299.2005.13457.x
Appel H, Schultz JC (1994) Oak tannins reduce effectiveness of Thuricide (Bacillus thuringiensis) in the gypsy moth (Lepidoptera: Lymatriidae). J Econ Entomol 87:1736–1742
Ayres MP, Clausen TP, Maclean SF, Redman AM, Reichardt PB (1997) Diversity of structure and antiherbivore activity in condensed tannins. Ecology 78:1696–1712
Barbehenn RV, Walker AC, Uddin F (2003) Antioxidants in the midgut fluids of a tannin-tolerant and a tannin-sensitive caterpillar: effects of seasonal changes in tree leaves. J Chem Ecol 29:1099–1116. doi:10.1023/A:1023873321494
Barbehenn RV, Jones CP, Hagerman AE, Karonen M, Salminen JP (2006) Ellagitannins have greater oxidative activities than condensed tannins and galloyl glucoses at high pH: potential impact on caterpillars. J Chem Ecol 32:2253–2267. doi:10.1007/s10886-006-9143-7
Bate-Smith EC (1977) Astringent tannins of Acer species. Phytochemistry 16:1421–1426. doi:10.1016/S0031-9422(00)88795-6
Bolser RC, Hay ME (1996) Are tropical plants better defended? Palatability and defenses of temperate vs. tropical seaweeds. Ecology 77:2269–2286. doi:10.2307/2265730
Borchert R, Robertson K, Schwartz MD, Williams-Linera G (2005) Phenology of temperate trees in tropical climates. Int J Biometeorol 50:57–65
Close DC, Mcarthur C (2002) Rethinking the role of many plant phenolics: protection from photodamage not herbivores. Oikos 99:166–172. doi:10.1034/j.1600-0706.2002.990117.x
Coley PD, Aide TM (1991) Comparison of plant defenses in temperate and tropical broad-leaved forests. In: Price PW, Lewinsohn TM, Fernandes GW, Benson WW (eds) Plant–animal interactions: evolutionary ecology in tropical and temperate regions. John Wiley & Sons, Inc, New York, pp 25–49
Coley PD, Barone JA (1996) Herbivory and plant defenses in tropical forests. Annu Rev Ecol Syst 27:305–335. doi:10.1146/annurev.ecolsys.27.1.305
Cranshaw W (2004) Garden insects of North America. Princeton University Press, Princeton, New Jersey, U.S.A
Deveau EJI, Schultz JC (1992) Reassessment of interaction between gut detergents and tannins in Lepidoptera and significance for gypsy moth larvae. J Chem Ecol 18:143
Dobzhansky T (1950) Evolution in the tropics. Am Sci 38:209–221
Dudt JF, Shure DJ (1994) The influence of light and nutrients on foliar phenolics and insect herbivory. Ecology 75:86–98. doi:10.2307/1939385
Feeny PP (1970) Seasonal changes in oak leaf tannins and nutrients as a cause of spring feeding by winter moth caterpillars. Ecology 51:565–581. doi:10.2307/1934037
Fischer AG (1960) Latitudinal variations in organic diversity. Evolution 14:64–81
Folin O, Denis W (1915) A colorimetric method for the determination of phenols (and phenol derivatives) in urine. J Biol Chem 22:305
Forkner RE, Marquis RJ, Lill JT (2004) Feeny revisited: condensed tannins as anti-herbivore defences in leaf-chewing herbivore communities of Quercus. Ecol Entomol 29:174–187. doi:10.1111/j.1365-2311.2004.0590.x
Hagerman AE, Butler LG (1980) Condensed tannin purification and characterization of tannin-associated proteins. J Agric Food Chem 28:947–952. doi:10.1021/jf60231a011
Hamilton JG, Zangerl AR, Delucia EH, Berenbaum MR (2001) The carbon-nutrient balance hypothesis: its rise and fall. Ecol Lett 4:86–95. doi:10.1046/j.1461-0248.2001.00192.x
Haviola S, Kapari L, Ossipov V, Rantala MJ, Ruuhola T, Haukioja E (2007) Foliar phenolics are differently associated with Epirrita autumnata growth and immunocompetence. J Chem Ecol 33:1013–1023. doi:10.1007/s10886-007-9271-8
Hay ME, Fenical W (1988) Marine plant–herbivore interactions: the ecology of chemical defense. Annu Rev Ecol Syst 19:111–145. doi:10.1146/annurev.es.19.110188.000551
Hunter AF, Lechowicz MJ (1992) Foliage quality changes during canopy development of some northern hardwood trees. Oecologia 89:316–323
Hunter MD, Schultz JC (1993) Induced plant defenses breached: phytochemical induction protects an herbivore from disease. Oecologia 94:195–203. doi:10.1007/BF00341317
Jablonski D (1993) The tropics as a source of evolutionary novelty through geological time. Nature 364:142–144. doi:10.1038/364142a0
Johnson KS (2005) Plant phenolics behave as radical scavengers in the context of insect (Manduca sexta) hemolymph and midgut fluid. J Agric Food Chem 53:10120–10126. doi:10.1021/jf051942w
Lill JT, Marquis RJ (2001) The effects of leaf quality on herbivore performance and attack from natural enemies. Oecologia 126:418–428. doi:10.1007/s004420000557
Lowman MD (1984) An assessment of techniques for measuring herbivory: is rainforest defoliation more intense than we thought. Biotropica 16:264–268. doi:10.2307/2387934
MacArthur RH (1969) Patterns of communities in the tropics. Biol J Linn Soc 1:19–30. doi:10.1111/j.1095-8312.1969.tb01809.x
MacArthur RH (1972) Geographical ecology: patterns in the distribution of species. Harper and Row, New York, NY
Muller MS, Mcwilliams SR, Podlesak D, Donaldson JR, Bothwell HM, Lindroth RL (2006) Tri-trophic effects of plant defenses: chickadees consume caterpillars based on host leaf chemistry. Oikos 114:507–517. doi:10.1111/j.2006.0030-1299.14668.x
Rehill BJ, Whitham TG, Martinsen GD, Schweitzer JA, Bailey JK, Lindroth RL (2006) Developmental trajectories in cottonwood phytochemistry. J Chem Ecol 32:2269–2285. doi:10.1007/s10886-006-9141-9
Rossiter M, Schultz JC, Baldwin IT (1988) Relationships among defoliation, red oak phenolics, and gypsy moth growth and reproduction. Ecology 69:267–277. doi:10.2307/1943182
Salgado CS, Pennings SC (2005) Latitudinal variation in palatability of salt-marsh plants: are differences constitutive. Ecology 86:1571–1579. doi:10.1890/04-1257
Schultz JC, Baldwin IT (1982) Oak leaf quality declines in response to defoliation by gypsy moth larvae. Science 217:199–201. doi:10.1126/science.217.4555.149
Shure DJ, Wilson LA (1993) Patch-size effects on plant phenolics in successional openings of the Southern Appalachians. Ecology 74:55–67. doi:10.2307/1939501
Siska EL, Pennings SC, Buck TL, Hanisak MD (2002) Latitudinal variation in palatability of salt-marsh plants: which traits are responsible. Ecology 83:3369–3381
Sullivan JH (2005) Possible impacts of changes in uv-b radiation on North American trees and forests. Environ Pollut 137:380–389. doi:10.1016/j.envpol.2005.01.029
Swihart RK, Bryant JP, Newton L (1994) Latitudinal patterns in consumption of woody plants by snowshoe hares in the eastern United-States. Oikos 70:427–434. doi:10.2307/3545782
Vermeij GJ (1978) Biogeography and adaptation. Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, USA
Waterman PG, Mole S (1994) Analysis of phenolic plant metabolites. Blackwell Scientific, Boston
Yarnes CT, Boecklen WJ, Salminen JP (2008) No simple sum: seasonal variation in tannin phenotypes and leaf-miners in hybrid oaks. Chemoecology 18:39–51. doi:10.1007/s00049-007-0391-y
Zucker WV (1982) How aphids choose leaves: the roles of phenolics in host selection by a galling aphid. Ecology 63:972–981. doi:10.2307/1937237