一种量化栖息于叶片的节肢动物的方法

摘要

我们介绍了一种通过将叶片和枝条末端密封在袋中、剪下并冷冻装有材料的袋子，然后将先前冷冻的材料在水中冲洗，以将节肢动物与基质分离并进行定量的方法。

摘要

陆生节肢动物在我们的环境中起着重要作用。为了获得精确的指数或密度估计，需要采用具有高检测概率和已知采样面积的方法来量化节肢动物。尽管大多数已描述的方法能够提供定性或半定量的估计，足以用于描述物种的存在、丰富度和多样性，但其中很少有方法具备足够一致的检测概率以及已知或一致的采样面积，从而无法提供足够精确的指数或估计以检测不同环境、空间或时间变量下丰度的差异。我们介绍了一种通过将叶片和枝条末端密封在袋中、剪下并冷冻装袋材料，然后将先前冷冻的材料在水中冲洗，从而将节肢动物与基质分离并进行定量的方法，以量化栖息于叶片上的节肢动物。正如我们所展示的，该方法可在景观尺度上应用，以足够精确地量化叶栖节肢动物，进而检验并描述空间、时间、环境和生态变量如何影响节肢动物的丰富度和丰度。本方法使我们能够检测到常见于美国东南部落叶林中的5个树属之间，叶栖节肢动物在密度、丰富度和多样性方面的差异。

引言

陆生节肢动物在我们的生态系统中发挥着重要作用。除了具有科学研究价值外，节肢动物对农作物、园艺植物和天然植被可能产生有害或有益的影响，同时在食物网中也承担着重要的营养级功能。因此，了解影响节肢动物群落形成和丰度的因素，对于研究群落动态并管理食虫生物的农民、害虫防治管理者、植物生物学家、昆虫学家、野生动物生态学家以及保护生物学家而言至关重要。研究影响节肢动物群落结构和数量的因素通常需要捕获个体样本。捕获技术一般可分为定性技术，仅用于检测物种的存在，以估算物种分布范围、丰富度和多样性；或半定量与定量技术，可用于获得分类群内个体数量和密度的指数或估计值。

仅能推断物种存在性或群落结构的定性技术具有未知或本质上较低的检测概率，或者无法提供关于检测概率和采样面积大小的推断。由于这些技术的检测概率较低，与检测相关的变异性使得无法足够精确地推断解释变量对节肢动物种群参数的影响。用于估计物种存在的定性技术包括吸气采样法¹、灯光诱捕法²、羽化诱捕法³、根部取食痕迹⁴、盐水管道法⁵、诱饵法⁶、信息素诱捕法³、陷阱法⁷、马....

方案

1. 在前往野外之前构建采样装置

1. 使用断线钳、大型剪线钳或电动研磨盘，将30厘米高的金属丝番茄笼底部切除约三分之一，使其长度约为55厘米。
2. 取两根由铝材或类似半刚性材料制成的50厘米长支撑杆，作为番茄笼最大一端两侧的连接杆和支撑件。从一端起38厘米处，使用台式台钳或大型夹持工具（如管钳）将支撑杆弯成约30˚的夹角。使用扎带以及布基胶带或电工胶带，将每根连接杆的较长端固定在番茄笼相对的两侧，确保胶带在笼体和杆上缠绕至少6厘米。务必多次缠绕胶带，以确保番茄笼永久牢固地固定在杆上。
3. 将两根连接杆的另一端分别固定在可伸缩杆的末端相对两侧，使用扎带以及布基胶带或电工胶带进行固定。与之前相同，需多次缠绕胶带，确保其永久固定，并使胶带在杆和伸缩杆上重叠至少6厘米。固定时务必确保番茄笼开口端与伸缩杆末端紧密接触。
4. 使用扎带以及电工胶带或布基胶带，将番茄笼直接固定在杆的末端。在番茄笼开口处距离先前安装的杆90˚的位置，安装三段钩环扣带。
   注意：这些扣带稍后将用于保持收集袋的开口状态。

2. 包裹枝条

1. 连接 2 在袋子的外侧开口处粘贴魔术贴，使其与笼子开口处的魔术贴对齐。这些魔术贴用于在将袋子覆盖到样本枝条时固定袋口位置。确保魔术贴对齐，使得当袋子插入并固定后，袋体的拉绳开口方向与伸缩杆平行。
2. 在金属番茄支架内放入一个约49升的厨房....

结果

我们从构成5个树组的323棵独立树木中采集了626个样本。对于每米采样枝条的节肢动物总生物量估计值，5个树组的均值标准误介于12%至18%之间（表1）。该精度足以检测不同树组之间的差异以及生物量随日期的二次变化²⁵。在估计功能群多样性时，该方法提供了更高的精度，如节肢动物功能群多样性（H'）的标准误在5个树组中仅为均值多样性的3%至7%（表1）。此精度水平足以检测5个树组之间的多样性差异²⁵。丰富度估计值的精度也非常好，5个树组间的丰富度标准误为均值的3%至7%（表1）。该精度足以识别不同树组间的差异、丰富度与日期之间的二次关系、随树体高度增加而丰富度下降的趋势，以及节肢动物丰富度与距树干距离之间的正相关关系²⁵。

讨论

准确量化节肢动物群落的两个必要条件是相对较高的检测概率以及已知或一致的采样面积。在对节肢动物进行采样时，检测概率低于100%的原因可能是节肢动物个体避开了陷阱，也可能是部分被捕获的个体在后续处理过程中未被发现。拦截飞行节肢动物的拦截器陷阱（如马氏网/窗式陷阱、粘性陷阱等）似乎是目前在森林冠层中统计节肢动物群落最常用的方法^29,30,31。这类陷阱可广泛布设于冠层中，能有效拦截飞行的节肢动物，通常可在较长时间（数周或数月）内保持节肢动物样本的完整性，以便后续鉴定与定量分析^29,30,31，但它们在捕获爬行节肢动物方面的能力通常有限³¹。使用光源或信息素吸引节肢动物的拦截器陷阱还存在其他局限性，例如仅能捕获夜间飞行的种类，且.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
13 加仑垃圾袋	格拉德	78374
铝棒	格雷格纳	48ku20
普鲁纳	Bartlet 树艺供应公司	pp-125b-2stick
伸缩杆	BES	TPF620
番茄支撑架	吉尔伯特和贝内特	42英寸镀锌