Perjalanan Darat untuk Tanah – Dewan Sains Illinois

0


Pernahkah Anda dalam perjalanan dan melihat jenis pohon baru muncul di luar jendela mobil Anda, dan kemudian beberapa menit kemudian, Anda dikelilingi oleh seluruh hutan? Saat Anda terus mengemudi, jumlah pohon berkurang, akhirnya memunculkan spesies baru. Misalnya, di Taman Nasional Joshua Tree di California, Anda akan menemukan petak-petak Pohon Joshua yang tidak ditemukan di tempat lain di padang pasir, meskipun kondisi serupa di seluruh barat daya Amerika Serikat.

Sebagai mahasiswa pascasarjana yang mempelajari ekologi di Loyola University Chicago, saya bertanya-tanya mengapa tanaman ini “memilih” lokasi spesifik mereka. Untuk mengetahuinya, saya pergi ke jalan dan menuju ke Barat untuk menemukan jawaban.

Cocok untuk Penelitian

Habitat yang sehat untuk tanaman tertentu tergantung pada iklim (matahari, hujan, suhu, dll.) dan ekosistem tanah setempat (penyerbuk, bakteri, pengurai, dll.). Di bawah kondisi yang tepat, tanaman “menyebar” atau mendiami suatu area, tetapi batas-batas yang membatasi setiap distribusi adalah unik untuk setiap tanaman. Kadang-kadang, populasi tanaman berhenti di penghalang alami yang jelas seperti gunung, jalan-jalan kota, atau perairan yang luas, tetapi lebih sering populasi tampaknya larut secara sewenang-wenang hampir secepat kemunculan awalnya. Penelitian saya mengeksplorasi perubahan halus yang mengontrol distribusi tanaman.

Secara khusus, saya mempelajari kelompok tanaman yang disebut Astragalus, biasa disebut sebagai “locoweed”. Locoweed termasuk dalam keluarga kacang-kacangan, yang merupakan sumber makanan umum bagi serangga, tetapi mereka juga dimakan oleh banyak spesies yang tidak curiga. Nama umum “locoweed”—berasal dari kata Spanyol untuk gila—berasal dari peternak yang memperhatikan ternak yang sedang merumput mengalami penyakit saraf setelah mengonsumsi tanaman beracun. Memang, peternak menderita kerugian $ 100 juta setiap tahun karena keracunan locoweed!

Locoweed adalah generalis—mereka mendiami semua jenis lanskap termasuk pegunungan, gurun, dan pantai. Namun, satu spesies locoweed, yang dikenal sebagai milkvetch berbintik (Astragalus lentiginosus) jarang ditemukan dan penampilannya sangat beragam sehingga menyebabkan ahli botani tidak setuju tentang berapa banyak varietas yang ada. Lebih dari 40 varietas milkvetch berbintik-bintik yang dikonfirmasi tumbuh kadang-kadang dengan distribusi yang tumpang tindih dan kadang-kadang di lokasi yang berbeda, menjadikannya subjek yang sempurna untuk mempelajari bagaimana lingkungan dan ekosistem membentuk kesesuaian habitat.

Gambar-gambar ini menunjukkan variasi dalam struktur buah locoweed yang berbeda termasuk bentuk, rambut dan warna. Locoweed tertentu menampilkan pigmentasi merah cerah pada buahnya, sementara yang lain tetap cokelat. Buah bisa lunak dan sangat mengembang atau keras dan ramping.
Terikat ke Barat

Dengan pertanyaan dan spesies, saya menemukan jawaban: perjalanan gila mencari tanaman gila.

Setiap hari, saya akan menemukan populasi milkvetch berbintik-bintik, dan mengumpulkan sampel tanah dan benih. Sampel tanah kecil ini diambil pada jarak tambahan untuk menemukan perbedaan yang mempengaruhi tempat tinggal tanaman. Dengan demikian, sampel dikumpulkan di dasar tanaman, skala halus (sekitar lapangan sepak bola jauh dari tanaman), dan skala luas (lebih dari 5 mil).

Kiri: Ukuran sedang Astragalus lentiginosus var. fremontii menghasilkan buah matang.
Kanan: Mengumpulkan sampel tanah skala luas di dekat Gunung San Antonio, CA.
Kredit foto: Natalie Graunke

Saya menemukan tanaman dan sampel tanah dalam rentang yang sangat luas— dari permukaan laut di San Diego hingga puncak gunung yang menghadap ke Los Angeles. Saya mencatat koordinat GPS setiap lokasi pada model distribusi spesies, sebuah peta yang menunjukkan di mana kami memperkirakan ada habitat yang cocok untuk locoweed berdasarkan variabel lingkungan.

Peta pengambilan sampel tanah di California Selatan. Setiap lingkaran mewakili tempat pengambilan sampel dan warna yang berbeda melambangkan jenis locoweed yang terpisah. Beberapa locoweed terbatas pada ruang kecil (abu-abu) sedangkan yang lain menyebar lebih jauh (merah).

Hanya dalam satu minggu, saya mencatat lebih dari 1.700 mil di dalam mobil dan mengumpulkan lebih dari 250 pon tanah dari 360 lokasi— dan kemudian harus mencari cara untuk mengembalikan semuanya ke rumah! Menyeret lebih dari 250 pon tanah melalui bandara adalah mimpi buruk bagi TSA dan punggung bawah saya. Tapi mirip dengan bagaimana benih locoweed disebarkan oleh angin, saya juga harus mengikuti arus—atas nama sains!

Bereksperimen dengan Tanah

Di seluruh rentang sampel saya, tanah bervariasi dalam kandungan nutrisi, tetapi juga memiliki spesies bakteri yang berbeda yang hidup di dalamnya. Locoweed membentuk hubungan simbiosis, atau saling menguntungkan, dengan beberapa bakteri ini yang membantu tanaman dan bakteri tumbuh. Tanaman dan bakteri bertukar nutrisi yang masing-masing dapat secara eksklusif menghasilkan, yang memungkinkan mereka untuk berkembang saat bersama-sama.

Kehadiran bakteri tertentu mungkin, kemudian, mempengaruhi di mana locoweed memilih untuk hidup. Sebagai contoh, tanaman dengan kisaran sempit kemungkinan akan terbatas pada sekitar kecil atau lokasi tertentu seperti pegunungan atau jalan tanah karena terbatas pada tanah tempat bakteri hidup.

Untuk mengeksplorasi kemungkinan ini, saya menetap di rumah di Chicago untuk beberapa pekerjaan rumah kaca.

Empat varietas locoweed yang berbeda tumbuh dalam sampel tanah dari California.

Dengan menggunakan tanah dan benih yang saya kumpulkan, saya sekarang menanam varietas locoweed di tanah yang berbeda untuk melihat bagaimana pertumbuhan tanaman bergantung pada komposisi tanah versus lingkungannya. Eksperimen taman umum ini dapat menguji kemampuan tanaman untuk tumbuh di lingkungan yang berada di dalam dan di luar distribusi yang diantisipasi. Hal ini juga dapat menunjukkan bagaimana bakteri tanah dari tanah yang berbeda mempengaruhi distribusi varietas locoweed.

Karena pekerjaan ini memberikan hasil baru, kami berharap dapat lebih memahami pemandangan perjalanan kami.

  • Matthew Scott menerima gelar sarjana dalam biologi dengan penekanan pada ekologi dari Loyola University Chicago pada tahun 2019, di mana ia melanjutkan studinya sebagai mahasiswa pascasarjana, bekerja menuju gelar master dalam biologi. Minat penelitiannya adalah dalam ekologi dan evolusi, dan tesisnya menyelidiki peran interaksi biotik terhadap distribusi kelompok legum yang beragam secara taksonomi yang umumnya dikenal sebagai milkvetches. Selain itu, ia mengajar lab biologi pengantar kepada siswa baru di Loyola musim gugur ini.



Leave A Reply

Your email address will not be published.