نحن نقدم تقنية للحفاظ على لحاء الشجرة سليمة وإعدادها للمراقبة. نصنع جهازا يسمى شطيرة اللحاء يسمح بإدخال ومراقبة المفصليات والميكروبات والكائنات الحية الأخرى التي تعيش في أنسجة اللحاء.
مقالة منهجية
نحن نقدم تقنية للحفاظ على لحاء الشجرة سليمة وإعدادها للمراقبة. نصنع جهازا يسمى شطيرة اللحاء يسمح بإدخال ومراقبة المفصليات والميكروبات والكائنات الحية الأخرى التي تعيش في أنسجة اللحاء.
أنسجة اللحاء من الصنوبر هي موائل لعدة آلاف من الكائنات الحية. تستخدم المفصليات والميكروبات أنسجة اللحاء والكامبيوم للبحث عن رفقاء ، أو وضع البيض ، أو تربية الصغار ، أو التغذية ، أو الاختباء من الأعداء الطبيعيين أو الظروف البيئية القاسية خارج الشجرة. يصعب ملاحظة الكائنات الحية التي تستمر داخل موطن اللحاء نظرا لموقعها تحت اللحاء. نحن نقدم تقنية للحفاظ على اللحاء السليم وإعداده للتجارب على اللافقاريات والكائنات الحية الدقيقة. يطلق على الجهاز اسم "شطيرة اللحاء" ويسمح بإدخال ومراقبة المفصليات والميكروبات والكائنات الحية الأخرى. أدت هذه التقنية إلى فهم أفضل لسلوكيات التغذية ، وسمات تاريخ الحياة ، والتكاثر ، والتطور ، وتفاعلات الكائنات الحية داخل لحاء الشجرة. تشمل نقاط القوة في هذه التقنية استخدام مواد غير مكلفة ، والتباين في حجم الساندويتش ، والمرونة في إعادة فتح الساندويتش أو إدخال كائنات متعددة من خلال الثقوب المحفورة ، والحفاظ على سلامة اللحاء والحفاظ عليها. شطيرة اللحاء هي أداة تعليمية ممتازة للاكتشاف العلمي في كل من دورات العلوم K-12 ومختبرات الأبحاث الجامعية.
اللحاء واللحاء الأنسجة من الصنوبريات هي المضيفة لآلاف الكائنات الحية. Phloeophagy والتغذية على أنسجة اللحاء من اللحاء الداخلي، هو عادة ترتبط عادة مع خنافس اللحاء، woodborers، وعدد آخر من الأصناف اللافقاريات والميكروبات التي تعيش داخل الأشجار 23 خنافس اللحاء. (غمدية الأجنحة: السدر) تطوير والعيش داخل اللحاء إلا ل فترات قصيرة عندما تسعى البالغين الأشجار المضيفة الجديدة. وقد تم دراسة 31 خنافس اللحاء على نطاق واسع بسبب الآثار الاقتصادية على الأشجار 18،19، ولكن كانت الملاحظات السلوكية المباشرة للحشرات داخل مواد شجرة محدود 4. وعلاوة على ذلك، فإن المعارض التي شيدت من قبل خنافس اللحاء أصبحت موئلا لعدد لا يحصى من الأنواع. 11 أعداد هائلة من الفطريات 30، 3 البكتيريا، عث 10،21، 16،19 والديدان الخيطية جنبا إلى جنب مع غيرها من مفصليات الأرجل المفترسة والطفيلية 22،24 تسكن مادة اللحاء. التقنيات المقدمة هناالسماح للمراقبة المباشرة من الخنافس اللحاء، العث، والحفارون الخشب التي تعيش عادة في بيئات تحت القشرية. ويمكن إجراء تغييرات طفيفة على بروتوكول لدراسة الفطريات والبكتيريا.
وقد تم دراسة الخنافس النباح والكائنات الحية المرتبطة بها داخل الأنسجة شجرة باستخدام "شطيرة اللحاء." استخدام المبكر لهذه التقنية يمكن العثور عليها في الأدبيات التي يعود تاريخها إلى عام 1933، عندما كانت تستخدم لمراقبة الأعمار اليرقية للخنفساء دوغلاس التنوب (Dendroctonus pseudotsugae). 2 وقد ذهبت شطيرة اللحاء من خلال العديد من الاشتقاقات كما أصبحت المواد المختلفة المتاحة. في الأصل، يتألف هذا الجهاز من قطعة من اللحاء وضعها بين لوحين من الزجاج، والضغط معا عن طريق أربطة مرنة. 2 وفي وقت لاحق، وقد تم استخدام المشابك، والشريط، الغراء، والبلاستيك، وغيرها من المواد في بناء شطيرة 13،14. ، 15،17،26،28 بروتوكول الموصوفة هنا يوفر تحسينات على بعض التصاميم السابقة. على سبيل المثال، فيفي الماضي، تم إدخال أنواع الاختبار إلى جانب شطيرة، بين لوحات من الزجاج أو البلاستيك. يقتصر هذا على بناء صالات عرض لاتجاه واحد. استخدام فتحات دخول في الصفيحة العلوية يتيح حرية أكبر للأنواع الاختبار لبدء البناء معرض الطبيعي. ميزة أخرى لبروتوكول المعروضة هي تصميمها المبسط، والتي يمكن بناؤها بسهولة مع قليل من الأدوات. وقد سمح استخدام شطيرة اللحاء لالملاحظات المباشرة لسلوك التغذية والتكاثر والتطور، والتفاعل بين الكائنات الحية التي لولاها لم يكن ممكنا. 1،5، 22 وهذا الأسلوب هو أيضا أداة ممتازة لK-12 التعليم والعلوم البرامج والعروض.
هناك العديد من الخفايا في خلق شطيرة اللحاء التي يصعب تفسيرها أو من لم يبلغ عنها في المخطوطات. نحن نعتقد أن هناك حاجة ل(أي الفيديو) وصف المرئي للإنتاج شطيرة اللحاء وسيكونمن قيمة العلماء والمربين المهتمين بدراسة الكائنات الحية phloeophagous. وينص بروتوكول لدينا طريقة بسيطة وغير مكلفة لمراقبة المفصليات، الميكروبات، والكائنات الحية الأخرى التي تعيش أنسجة اللحاء.
1. اختيار وإزالة اللحاء من شجرة
2. إنشاء ساندويتش اللحاء
3. ختم ساندويتش اللحاء
4. مراقبة الكائنات في ساندويتش اللحاء
فإن بروتوكول المذكورة أعلاه تمكن الباحث لمراقبة الكائنات الحية التي تعيش في البيئة خفي تحت لحاء شجرة. لتوضيح استخدام هذه التقنية وصفنا دراسة تمثيلية من مختبرنا يستخدم هذه التقنية. 12 في هذه التجربة، واستخدمت السندويشات اللحاء لمراقبة تأثيرات المعالجات الصوتية ناتج التكاثر، وبعد المسافة نفق، وبقاء خنافس اللحاء (الشكل . 2E و 2F). الملاحظة المباشرة من الخنافس، الذي أصبح ممكنا بفضل استخدام شطيرة اللحاء، وكشف العديد من النتائج المثيرة للاهتمام. أولا، سجلنا مسافات نفق اليومية عن طريق وضع علامة موقع الخنافس "على الاكريليك مع علامة كل 24H. وكشفت هذه العملية اختلافات كبيرة بين المعالجات السليمة التي كانت مخبأة دون شطيرة اللحاء. بعد ذلك، لاحظنا انخفاض في إنتاج البيض مع علاجات معينة الصوت. الطبيعة المتنقلة للشطيرة اللحاء يسمح للبريدالملاحظات زز إلى أن تكتمل تحت مجهر تشريح دون إزعاج الخنافس. خلال هذه الملاحظات، ونحن القبض البيض خنفساء زرع السلوك مع كاميرا عالية الوضوح التي تعلق على المجهر. وتضمنت الملاحظات البارزة الأخرى قتل زملائه والشروع في رحلة خاصة المرتبطة مع العلاجات الصوتية. كان الفحص شطيرة اللحاء حاسم لدراستنا لاستجابات خنفساء اللحاء لعلاج الصوتية. هذه الاكتشافات، والتي سيكون من المستحيل مراقبة تحت لحاء شجرة، هي مساهمات قيمة لتطوير خيارات إدارة لمكافحة انتشار خنفساء اللحاء.

الشكل 1. أ) الأدوات اللازمة لإزالة اللحاء من شجرة. البنود 1 و 2 شفرات التعادل تستخدم لكشط قبالة اللحاء من شجرة. البنود 3 (بلطة) و 4 (سحب ص) هي مفيدة لإزالة الفروعمنطقة الحلاقة القريب. ب) استخدام شفرة التعادل لإزالة اللحاء من شجرة. لاحظ لون فاتح من اللحاء تحت لحاء المحمر.

الشكل 2. أ) إزالة اللحاء بعد النباح تم كشط قبالة الشجرة. ب) اللحاء الطازجة المخزنة في فراغ كيس مختوم. C) اللحاء شطيرة مع المشابك يمسك القطع معا الاكريليك وبارافيلم حول حواف لمنع التلوث وجفاف اللحاء. D ) خنفساء اللحاء ثقب حفر في القريب الاكريليك. E) باستخدام المجهر لمراقبة شطيرة اللحاء. عرض F) فيديو من خنافس اللحاء داخل شطيرة اللحاء.

الرقم 3. ب) تسجيل وتشغيل الصوت عبر محول بيزو الكهربائية (وسط الصورة) لخنافس الصنوبر الجبلية داخل شطيرة اللحاء.
شطيرة اللحاء يسمح لإدخال والمراقبة من المفصليات، الميكروبات، والكائنات الحية الصغيرة الأخرى التي تعيش في أنسجة اللحاء. 1،7،8،9،17،18 وقد أدى هذا الأسلوب في الاكتشافات الجديدة وفهم أفضل للسلوك، احلياة الصفات التاريخ، والتنمية، والتفاعلات بين الكائنات الحية داخل اللحاء الشجرة. 1،5،10 وصف بروتوكول شطيرة هنا هو مزيج من التصاميم السابقة، وسيوفر شطيرة الاقتصادية التي يتم بناؤها بسهولة مع الحد الأدنى من المعدات والمواد. يمكن إعادة استخدام قطع الزجاج، والاكريليك أو البولي، والمواد الاستهلاكية الوحيدة هي بارافيلم واللحاء.
على الرغم من كل الخطوات في بروتوكول مهمة، ينبغي اتباع خطوات معينة بدقة لضمان أعلى درجة من النجاح. أولا، شجرة يجب أن يكون موجودا لديه جزء من بولي حرة أو حرة نسبيا، والفروع. أشجار التي لها فروع كثيرة يصعب حلاقة وسوف ذبضع قطع اللحاء قابلة للحياة درع، كما يجب أن تقطع كل فرع في جميع أنحاء عند إزالة اللحاء. بعد ذلك، فمن المهم لتقليل التعرض الهواء من اللحاء. نضع كل قطعة بسرعة اللحاء في كيس على إزالة. مرة واحدة تتم إزالة 3-6 قطعة، ويتم نقلها في حقيبة مختومة فراغ. نستخدم السلطة العاكس لتشغيل سداده قبالة بطارية السيارة في هذا المجال. أخيرا، التعقيم وقطع الاكريليك والنظافة العامة عند تنفيذ هذا البروتوكول سوف يقلل نمو الفطريات في شطيرة. هذا مهم بشكل خاص للملاحظات الموسعة.
كما ذكر أعلاه، هناك قيود من الجهاز شطيرة اللحاء. منذ طبقة اللحاء رقيقة، ويمكن إدخال الكائنات الصغيرة فقط التي تبقى عادة في اللحاء في شطيرة. الحشرات الكبيرة مثل الحفارون الخشب (أي Buprestid والأنواع Cerambycid) يمكن إدخال ويلاحظ في المراحل المبكرة من دورة حياتها. هذا الإطار الزمني عادة ما يقتصر على اثنين لثلاثة أسابيع. بعد هذه النقطة اليرقات تتطلب الخشب الخشب إلى تجويف في لالتشرنق. في المقابل، لخنافس اللحاء، وخاصة تلك الموجودة في جنس IPS، دورة حياة كاملة يمكن ملاحظتها، بما في ذلك التزاوج والبيض فقس، والتغذية، pupating، وeclosion إلى خنفساء الكبار. في هذه المرحلة، وعادة ما استنفدت جدوى من الساندويتش بسبب جفاف ونمو الفطريات. 28 وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذا الجهاز لا يسمح للحشرات بحرية وبشكل طبيعي استعمار أو الخروج من شطيرة اللحاء. 27
بروتوكول لدينا هو المرونة من حيث الحجم والشكل ونوع من اللحاء المستخدمة. دراسات قصيرة وتتطلب كمية أقل من مادة اللحاء وحجم شطيرة يمكن تحجيمها وفقا لذلك. وقد استخدمت العديد من الأنواع الصنوبرية الجهات المانحة اللحاء في شطيرة اللحاء (مثل الصنوبر الثقيل 12، دوغلاس التنوب 2، 29 شجرة التنوب، والصنوبر الأرض الطينية 27، longleaf الصنوبر 27). كما يمكن تغيير المواد في شطيرة. لالسابقينوافرة، لوحات زجاجية يمكن استخدامها بدلا من الاكريليك والايبوكسي أو الشريط بدلا من بارافيلم.
أصعب جزء من هذا البروتوكول هو عملية إزالة اللحاء. الأشجار بجانب بعضها البعض قد تختلف في مدى صعوبة اللحاء منها هو إزالة. عند شجرة لها اللحاء صعبا، والصبر أمر بالغ الأهمية. في هذه الحالات، تشغيل بعناية سكينا بين الخشب الصلب واللحاء الاسفنجية. هذه العملية يشعر حرفيا مثل السلخ الشجرة.
بعد اتقان هذه التقنية شطيرة الأساسية، ويمكن تعديلات على بروتوكول تساعد تناسب الاحتياجات المحددة. على سبيل المثال، من خلال شحذ التقنيات اللازمة لإزالة اللحاء، أكبر قطعة يمكن إزالتها واستخدامه لإنشاء السندويشات أكبر. أيضا، يمكن إجراء تعديلات على استيعاب صكوك محددة، على سبيل المثال، ثقوب إضافية لرصد الانبعاثات الكيميائية (الشكل 3A)، أو سجل أو تشغيل الأصوات (الشكل 3B). ويمكن إجراء تعديلات للسماح للحفاظ شبه دائم من اللحاء وجهازهاالمذهبين، أو الملاحظات مؤقتة من الكائنات الحية التي يمكن أن تسمح لاحقا مجانا.
لم يتم الإعلان عن تضارب في المصالح
نشكر إيلي جنسن وستيفانو باديلا وكيسي يتورالدي على المساعدة وكارين لندن والمراجعين المجهولين للمخطوطة. نشكر جيك بيكر وكارلا توريس على لقطات الفيديو. تم توفير التمويل إلى RWH من قبل كلية NAU للغابات وصندوق مبادرة NAU للتكنولوجيا والبحوث (TRIF).
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| رسم شفرة | العلامة التجارية Big Horn | 20265 | 11 "شفرة |
| فيليه سكين | أمريكي الصياد | 30530 | 9" شفرة |
| البولي كربونات | Nexan | GE-33 | 0.093 بوصة. سمك |
| بارافيلم M | فيشر Scientific | S37441 | 2 " |
| المشابك واسعة المهر | الفك فتح | 3201-HT-K | 4" × 1 " |
| فراغ السدادة وأكياس | FoodSaver | V2840 ؛ FSFSBF0742-015 | مكنسة كهربائية VacLoc أكياس على شكل لفات |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن