Great Basin frøundersøgelseseksperiment retter sig mod restaurering af bjergområder

Genopretning af bjergområder i Great Basin tager en ny retning, da forskerne søger at finde den ideelle frøbestand til brug for de mange forskellige økosystemer på tværs af de 70 millioner hektar store vidder - indfødte frø, der er lokalt tilpasset forholdene.

Landforvaltere har brugt millioner af dollars på frø i løbet af de sidste årtier til at bruge i deres restaureringsbestræbelser, men alt for ofte, se kun minimale resultater for at reparere skader fra skovbrande, introduktion af invasive arter eller overdrev. En ny $500, 000 USDA National Institute of Food and Agriculture finansieret projekt ved University of Nevada, Reno vil bruge genetiske undersøgelser og nye frøbestande og frøstrategier til at finde de mest kompatible frø- og frøkombinationer for de forskellige zoner i det massive Great Basin.

"Vi har arbejdet på, hvordan vi genopretter Great Basin-økosystemerne i årevis, "Beth Leger, lektor i planteøkologi ved Universitetets Landbohøjskole, Bioteknologi og naturressourcer, sagde. "Jeg er mest begejstret for denne indsats, da vi prøver nye tilgange, og forhåbentlig vil jordforvaltere drage fordel af nye metoder."

Det fireårige studie, med titlen "Rethinking Seed Sources In Rangeland Restoration:Ecological Genetic, Funktionelle egenskaber, And Community Approaches In The Great Basin" er i gang, med millioner af hjemmehørende frø fra syv arter af planter, der allerede er indsamlet siden projektet startede i sommer.

"Vi anvender en planteøkologi og genetikstyringstilgang i en ledelsessammenhæng, og vil bruge det, vi finder, til at forbedre restaurering, "Leger, en af ​​de to ledende videnskabsmænd på projektet, sagde. "Frø uden for det store bassin er tidligere blevet brugt med ringe succes, og vores tilgang er at udforske brugen af ​​hjemmehørende frø, der vokser under lokale forhold, jord, klima og med anden vegetation."

Holdet, med hjælp fra kandidatstuderende hen over sommeren og ind i efteråret, har allerede indsamlet frø fra omkring det store bassin, herunder fra græs, buske og blomstrende planter.

"Vores kandidatstuderende Allison har været som en maskine, samle alt, hvad vi har brug for, fra 16 steder i den nordlige del af bassinet, " sagde Leger. "Hun har organiseret det hele med ringbind og faner, og frø er i poser og kasser opbevaret gulv til loft. Disse skal bruges til at dyrke planter fra vilde samlinger i marken og i drivhusforsøg. Vi vil identificere frø- og frøegenskaber, der forbedrer etableringen i tørre, invaderede systemer for syv indfødte græs, blomstrende plante- og buskearter."

Den populationsgenetiske del af projektet vil beskrive diversitet og geografisk struktur i disse vigtige, men undersøgte arter, spørger, hvordan genetisk variation påvirker frøkildens ydeevne.

Nye værktøjer til restaurering

"Dette er næste skridt for os, til restaurering, bringe de nye befolkningsgenomiske værktøjer til Nevada, som ikke er blevet brugt her før, "Adjunkt Thomas Parchman, der har specialiseret sig i evolutionær og økologisk genetik i University's College of Science, sagde.

Selvom det er almindeligt enige om, at hjemmehørende plantearter vil klare sig bedre end andre frøkilder, denne undersøgelse vil også se på, hvordan forskelle i genetisk variation kan hjælpe med at forudsige, hvilke kilder der vil fungere bedre, både alene og i højtydende blandinger.

Parchman vil generere og analysere populations- og landskabsgenomiske data for de syv plantearter på tværs af det store bassin. Specifikt, hans laboratorium vil kvantificere landskabets genetiske struktur for at overveje, hvordan den geografiske skala af lokal tilpasning kan påvirke restaureringsresultater, og at kvantificere genetisk diversitet i populationer, spørger, om populationer med større diversitet eller genflow udgør bedre kilder end mere isolerede og genetisk divergerende populationer.

"Der har været 10 år med hovedskraber, " sagde Parchman. "Dette er det næste skridt, at bringe et populationsgenetisk perspektiv ind i ligningen og se på interaktioner mellem forskellige arter som en mere vellykket vej til genopretning."

Brug af studerende i marken til at samle frø vil hjælpe med at få data hurtigt. Parchmans laboratorium vil udtrække DNA'et og sekventere de forskellige arter.

Projektet vil koble drivhus- og markeksperimenter med de økologiske genomiske data for at evaluere geografisk karakterisering og genetisk variation i sammenhæng med lokal tilpasning og restaureringsydelse.

"Vi vil bruge nogle få plante- og dyrkningsteknikker, både på marken og i drivhuse - startende først med tre parceller - en nær Reno, en i Oregon og en nær Orovada i det fjerne nordlige Nevada); og til sidst fem haver, " sagde Leger. "Vi vil plante 16, 000 frø i jorden i oktober 2018."

Ud over, de vil plante haver fra forskellige kildepopulationer for hver art, at afgøre, om restaurering er mere vellykket, når de bedste frøkilder for hver art samles i en højtydende blanding, eller hvis det er mere effektivt at genoprette fællesskaber med samlinger alle fra enkeltstående, potentielt samudviklet, fællesskaber.

Opretholdelse af landbrugspraksis

"Vores projekt er i overensstemmelse med NIFA Agro-ecosystems Management Program, mens vi ser på nye måder, hvorpå naturressourcer i denne region kan opretholde den dominerende landbrugspraksis og forbedre yderligere økosystemtjenester, " sagde Leger. "Vi leder efter en mere konstant, pålidelig produktivitet, så landmændene kan græsse mere bæredygtigt. Med stauder, der svinger mindre, ranching er bedre."

Great Basin rangelands tjener mange funktioner, tilvejebringe vigtige ressourcer til husdyrproduktion, en stor flade af dyrelivshabitater og offentlig jord til rekreation og opretholdelse af naturlig biodiversitet. Forstyrrelser fra menneskelig aktivitet og introduktion af invasive arter omdanner millioner af acres af flerårig habitat til enårige græsarealer.

I staten Nevada, som omfatter meget af det store bassin, mere end 63 procent af staten blev allokeret til aktive græsningstildelinger i 2015. Indtægter fra kvæg- og kalveproduktion tegnede sig for 32 procent af Nevadas landbrugsindtægt, med megen produktion på offentlige markområder. Ud over at skaffe foder til husdyr, disse agro-økosystemer understøtter også en bred vifte af hjemmehørende planter og dyreliv, herunder sjældne arter og arter, der giver anledning til bekymring, såsom pygmækaniner, salvie-ryper og andre vilde dyr er stærkt afhængige af hjemmehørende flerårig vegetation.

"Vi arbejder på at reducere den årlige invasive plantedominans - forsøger at hjælpe med de indfødte stauder for at hjælpe balancen mellem ranching og dyreliv, " sagde Leger. "Vores overordnede mål er at forbedre processen, hvorved vi genskaber de omdannede årlige markområder til indfødte plantesamfund."