علامات الرادار التوافقية لتتبع الحشرات: خفيفة الوزن ومنخفضة التكلفة ويمكن الوصول إليها

لطالما كان استخدام أجهزة التتبع لمتابعة حركات نهجا قياسيا لدراسة سلوك وبيئة الفقاريات. ومع ذلك ، حتى وقت قريب نسبيا ، لم تكن طرق التتبع هذه متاحة لعلماء الحشرات بسبب الحجم والكتلة الكبيرة للغاية لأجهزة التتبع التي يجب توصيلها. تشمل التكنولوجيا المتوفرة لتتبع الحشرات القياس عن بعد اللاسلكي والبلوتوث وRFID والرادار التوافقي.

من بين هؤلاء ، يعد القياس عن بعد الراديوي الطريقة الأكثر استخداما لتتبع الحشرات الكبيرة. إنه يوفر نطاق كشف أطول وإشارات فريدة لكل حشرة متعقبة ، ولكنه يتطلب علامات باهظة الثمن ذات عمر افتراضي وحقل محدود وثقيلة ، بشكل عام لا يقل عن 150 ملليغرام. على النقيض من ذلك ، فإن علامات الرادار التوافقية أخف وزنا بترتيب من حيث الحجم على الأقل ، وغير مكلفة ، ولها نطاقات كشف تسمح بالتتبع الميداني للعديد من الحشرات الصغيرة.

يستخدم الرادار التوافقي جهاز إرسال واستقبال يصدر إشارة تنشط العلامة التي تحملها الحشرة وتستقبل إشارة العودة المضاعفة للتردد التي ترسلها العلامة. سنوضح كيفية تصنيع حجمين من علامات الرادار التوافقية ، كل منهما مصنوع من الصمام الثنائي Schottky وسلك النيتينول. يعد سلك النيتينول مكونا مهما للتصميم لأن هذا السلك مرن ، مما يسمح للحشرة الموسومة بحركة حرة نسبيا ، ويعود بسهولة إلى اتجاه مستقيم ، مما يسمح بأقصى عائد للإشارة.

سنعرض أيضا استخدام جهاز إرسال واستقبال جاهز يتم تسويقه للإنقاذ في المناطق النائية. معا ، تجعل العلامات غير المكلفة وأجهزة الإرسال والاستقبال الجاهزة تقنية تتبع الحشرات هذه في متناول علماء الحشرات الذين يتطلعون إلى دراسة سلوك الحشرات والبيئة. سنتطرق إلى إنشاء العلامات ، وإرفاق العلامات بالحشرات ، وتتبع هذه الحشرات الموسومة ، وسنزودك ببعض نتائج التتبع التمثيلية.

فيما يلي المواد التي ستحتاجها لصنع علاماتك ، والسلكين المختلفين والأحجام المختلفة للصمامات الثنائية ، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من المواد الموصلة. في تجربتنا ، وجدنا أن الإيبوكسي الفضي هو الطريقة الأقوى والأكثر فعالية ، ولكن يمكن استخدام طرق أخرى أيضا. هنا يمكنك رؤية السماكات المختلفة لسلك النيتينول المستخدم في العلامات الصغيرة والكبيرة على التوالي.

فيما يلي حجمان مختلفان من الثنائيات التي سنستخدمها لعلاماتنا. هذه هي الأدوات التي ستحتاجها لتجميع علاماتك. سيتم استخدام الرقصات المطبوعة ثلاثية الأبعاد لقطع الأسلاك وتجميع العلامات.

لاحظ المستند المرفق لتصميمات الطباعة ثلاثية الأبعاد. أولا ، سنعرض تجميع العلامات الكبيرة. أحد المكونات الحاسمة لمجموعة العلامات هو الطول الصحيح للهوائي ، 8.25 سم للعلامة الكبيرة.

يتم استخدام رقصة القياس لقطع الأسلاك بسهولة وبشكل متكرر إلى الطول المطلوب. أولا ، نقوم بلصق السلك على الرقصة ، ونلف السلك حول الرقصة ، ونحافظ على التوتر الخفيف ، ونقطع الأسلاك في القناة كما هو موضح. قبل إزالة الأسلاك بعناية من الأسطوانة.

لتحضير الثنائيات لربط الأسلاك ، قم بتأمين عبوة الصمام الثنائي في المجهر. اسحب الغطاء للخلف وقم بإزالة الثنائيات بشريط على الوجهين ، بينما تكون الثنائيات في الاتجاه الصحيح مع توجيه جهات الاتصال لأعلى لتسهيل ربط الهوائي. شريط ثابت على الرقصة.

ضع مخزون البطاقات بالتوازي مع الثنائيات على كل جانب وقم بتنعيم الحواف لمنع الهوائي من الالتصاق بالشريط. قم بمحاذاة السلك بجوار الصمام الثنائي لتحضير المرفق ، وتحت المجهر ، ضع الأسلاك بحيث تلامس اتصالا كهربائيا واحدا. من المهم ألا يلمسوا كليهما.

ضع مادة موصلة على كل جهة اتصال ، مع التأكد من تغطية كل من نقطة الاتصال والسلك. احرص على عدم نشر المادة الموصلة بين كل جهة اتصال. أعد تطبيق المواد الموصلة حسب الحاجة لتأمين كل سلك وضمان التوصيل الكهربائي.

بعد ذلك ، سنعرض تصنيع العلامة الصغيرة التي تستخدم أطوال أسلاك النيتينول 4.1 سم. قم بتوصيل السلك بالرقصة بالشريط ، مع الحرص على عدم زيادة ضغط السلك. لف السلك حول الرقصة.

وقطع السلك على طول الأخدود. تذكر أن كل علامة تتطلب جزأين من هذا السلك. لتحضير الثنائيات للتثبيت ، ضع شريطا على الوجهين على الرقصة.

انقل الثنائيات إلى الشريط ، مع الحفاظ على مسافة مناسبة بين الثنائيات. تحت النطاق ، تأكد من أن جهات الاتصال متجهة لأعلى لتسهيل محاذاة الأسلاك والصمام الثنائي. أعد تنظيمها حسب الحاجة وتأكد من ضغطها في الشريط لمنع الحركة.

ضع شريطا أحادي الجانب على طول الثنائيات لرفع السلك على مستوى التلامس ولمنع السلك من الالتصاق بالشريط الأساسي. قم بتنعيم الشريط وضع الأسلاك في المنطقة المجاورة العامة للصمام الثنائي. تحت النطاق ، ضع السلك على نقاط التلامس بعناية لمنع تداخل الأسلاك.

من الناحية المثالية ، يجب أن تبدو المحاذاة الخاصة بك هكذا. بعد ذلك ، قم بتطبيق المادة الموصلة على التلامس والسلك وتأكد من أن المادة الموصلة لا تتدفق معا وتغمر مستوى الصمام الثنائي. إليك الشكل الذي يجب أن تبدو عليه علامتك بعد وقت المعالجة المناسب المحدد في التعليمات الخاصة بالمواد الموصلة التي تختارها.

هنا يمكنك رؤية العلامة الكبيرة والصغيرة. بعد ذلك ، سنوضح كيفية إرفاق علامة كبيرة بحشرة باستخدام خنفساء كوينزلاند طويلة القرون كمثال. هناك العديد من المواد التي ستستخدمها لتأمين العلامات للحشرات.

سنعرض المرفق باستخدام مواد لاصقة معالجة بالأشعة فوق البنفسجية. هناك نوعان من المواد اللاصقة الأخرى شائعة الاستخدام هما cyanoacrylates أو المواد اللاصقة الذائبة الباردة. أولا ، قم بتأمين الخنفساء لتسهيل الوصول إلى موقع المرفق.

ضع قطرة من المادة اللاصقة على موقع المرفق. قم بتوجيه العلامة وضع الصمام الثنائي بحيث تكون جهات الاتصال الكهربائية متجهة لأسفل على الصدر. بمجرد الرضا عن موضع العلامة ، قم بمعالجة الغراء باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية في مجموعة متنوعة من الزوايا المختلفة لمدة 5 إلى 10 ثوان.

بعد ذلك سنعرض مرفق علامة صغير باستخدام ذباب الفاكهة Tephritid. العلامات الأصغر مخصصة للاستخدام مع الحشرات المتوسطة أو الصغيرة. سنوضح ارتباط العلامة مع ذبابة البطيخ وذبابة فاكهة البحر الأبيض المتوسط.

تأكد من تخدير الذباب عند أربع درجات مئوية. استغمر قطرة من الغراء واغمر العلامة في مادة لاصقة للأشعة فوق البنفسجية. تأكد من لف الصمام الثنائي في الغراء لضمان التغطية الكاملة.

توخي الحذر لمنع المادة اللاصقة الزائدة من الالتصاق بالسلك. قم بتأمين الحشرة بين الإبهام والسبابة لإظهار موقع التوصيل. قم بتوجيه العلامة وضعها طوليا على الجانب الظهري لصدر الذبابة.

حرك العلامة ذهابا وإيابا لنشر المادة اللاصقة وضمان اتصال آمن. مرة أخرى ، عندما تكون راضيا عن وضع العلامة ، قم بمعالجة المادة اللاصقة باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية. سنعرض الآن عملية وضع العلامات مرة أخرى.

إذا تم إجراء هذه العملية في الميدان ، فستحتاج إلى استبعاد ضوء الأشعة فوق البنفسجية الزائد لمنع الغراء من التصلب قبل أن تكون راضيا عن موضع الصمام الثنائي. يمكن تبريد الحشرات في الحقل بالثلج بدلا من وضعها في غرفة باردة. مرة أخرى ، عند المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ، عالج من زوايا متعددة لضمان ارتباط قوي.

أخيرا ، سنوضح ارتباط العلامة مع ذبابة فاكهة البحر الأبيض المتوسط تحت المجهر. ضع العلامة على السطح الظهري للصدر وقم بمعالجتها بالأشعة فوق البنفسجية. هنا نرى أمثلة على مرفق منشور الحشرة الموسوم.

لاحظ أن موضع العلامة يمنع الإزالة بواسطة جهود تنظيف الحشرات ويبدو أنه يسهل الطيران المتوازن. مع الذباب ، وجدنا أن الارتباط المستعرض القريب من مركز الكتلة يبدو أنه يؤدي إلى تثبيط الطيران ، مما قد يؤدي إلى عدم توازن الذبابة. من المهم اختبار قدرة الطيران لمرفق علامة منشور الحشرات بدقة.

عادة ، يتم ذلك عن طريق الاختبار في أنبوب الطيران. نعرض هنا إقلاعات تمثيلية توضح أن الذباب قادر على الطيران. لاحظ أن الذباب يتحرك بحرية ويبدو بشكل عام غير مثقل بالعلامة.

بعد ذلك ، سنوضح العلامة الكبيرة قيد التشغيل. لاحظ الصوت الذي يصدره جهاز الإرسال والاستقبال عند محاذاته مع العلامة. وهنا يمكنك رؤية الخنفساء مع العلامة المرفقة.

بعد ذلك ، سنوضح نطاق العلامة الكبيرة. يمكن اكتشاف إشارة قوية على ارتفاع حوالي 30 مترا. المسافة القصوى حوالي 60 مترا.

العلامات الصغيرة لها نطاق أقصر بكثير. يمكن اكتشاف إشارة قوية على ارتفاع حوالي 10 أمتار. تتأثر قوة الإشارة أيضا باتجاه جهاز الإرسال والاستقبال إلى العلامة.

عندما تتم محاذاة العلامة وجهاز الإرسال والاستقبال ، نحصل على أقصى إشارة لدينا. ومع ذلك ، قم بتدوير جهاز الإرسال والاستقبال بمقدار 90 درجة والآن يتم محاذاة العلامة وجهاز الإرسال والاستقبال ونحصل على إشارة ضعيفة أو معدومة. من المحتمل أن يكون نطاق الكشف وحجم العلامة هما أهم ميزتين لعلامات تتبع الحشرات.

نعرض هنا نتائج تمثيلية لأقصى نطاق كشف للعلامات الكبيرة والصغيرة المصنعة في هذا الفيديو. تم اختبار 10 علامات من كل حجم في حقل مفتوح. غالبا ما يؤدي المحاذاة غير الصحيحة للعلامة وجهاز الإرسال والاستقبال ، إلى جانب تداخل الغطاء النباتي ، إلى تقليل نطاق الكشف في ظل الظروف الميدانية.

في تجربتنا ، نفترض مسافة اكتشاف تبلغ حوالي 10 أمتار للعلامات الأكبر وخمسة أمتار للعلامات الأصغر عند العمل في المحاصيل الشجرية أو الحقلية. أخيرا ، نود مشاركة نتائج دراسة التتبع التمثيلية مع QLB. كان الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في حركة خنفساء كوينزلاند ذات القرون الطويلة حيث لا يعرف سوى القليل عن المكان الذي تقضي فيه الخنافس البالغة وقتا في البيئة.

نظرا لأن الخنافس غامضة ، فمن الصعب جدا تحديد موقعها في البيئة بدون تقنية تتبع مثل الرادار التوافقي. أجريت هذه الدراسة في موقف من أشجار كوكوي في جزيرة هاواي الكبيرة. تم وضع علامات على العديد من الخنافس وإصدارها خلال هذه الدراسة.

هذا مثال على المسار الذي سلكته خنفساء واحدة على مدار خمسة أيام. لاحظ أنه تم تتبع الخنفساء إلى أنواع متعددة من المواقع ، بما في ذلك أشجار الكوكوي والأوراق الميتة. كانت هذه نتيجة مهمة لهذه الدراسة.

يمكن أن يكون QLB غامضا للغاية وقد سأل المزارعون في كثير من الأحيان عن مكان اختباء الخنافس حول الأشجار. من خلال تتبع QLB الفردي ، تمكنا من تحديد أن الخنافس غالبا ما كانت مخفية في الأوراق الجافة ، مما يجعل من الصعب اكتشافها. في هذا البروتوكول ، أوضحنا كيفية تصنيع حجمين من علامات الرادار التوافقية.

بالإضافة إلى ذلك ، أظهرنا كيفية إرفاق هذه العلامات بالحشرات باستخدام مواد لاصقة معالجة بالأشعة فوق البنفسجية وأظهرت نطاق الكشف عن الإشارة. تم تحسين هذا البروتوكول للسماح بالتصنيع المبسط للعديد من علامات الموارد البشرية منخفضة التكلفة مع الحد الأدنى من معدات المختبرات المتخصصة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون البروتوكول في متناول الباحثين ذوي الخبرة في معالجة الأشياء ضمن نطاق التشريح.

نوصي بالبدء بعلامات أكبر لتطوير المهارات في معالجة الثنائيات وتطبيق المادة اللاصقة الموصلة قبل محاولة عمل علامات أصغر. شكرا لك على المشاهدة ، ونأمل أن يكون هذا الفيديو مفيدا. لا تتردد في الاتصال بنا إذا كانت لديك أسئلة.