定量叶类节肢动物的方法
October 20th, 2019
我们描述了如何通过将叶子和树枝末端密封在袋中、剪切和冷冻袋状材料，以及将先前冻结的材料在水中进行除除节肢动物从基底中分离进行定量来量化叶栖动物。
该协议的主要优点是，它允许研究人员从树叶中捕获飞行和爬行节肢动物。虽然我们在树上使用这种技术，它也可用于灌木和灌木。小心练习快速袋装树枝，不要打扰树叶，这样活跃的节肢动物不会逃脱捕获。
要开始此过程，请使用螺栓切割机、大型线切割机或电动研磨盘拆下 30 厘米钢丝番茄笼的底部三分之一，以便其长度约为 55 厘米。然后，从铝管或类似的半刚性材料中切割两个 50 厘米的支架，用作番茄笼最大端两侧的附件杆和支架。在距离终点 38 厘米处使用桌面副或更大的抓握工具（如通道锁）将支撑弯曲到大约 30 度角。
将每个附件杆的长端与拉链连接在番茄笼的两端。使用胶带或电胶带支撑此附件，确保胶带缠绕在至少六厘米的笼子和杆上。将每根杆的另一端与拉链连接在可伸长杆的对立面。
使用胶带或电胶带支持此附件，确保将胶带包裹多次，并且与杆和杆重叠至少 6 厘米。连接笼子时，确保笼子的开口与伸缩杆的端接触。然后用胶带将笼子直接连接到杆的端。
将挂钩和环紧固件条在两个点连接到从先前连接的杆 90 度的保持架开口。首先，将两块挂钩和环紧固件连接到袋子的外开口，以便它们与连接到笼子开口的挂钩和环紧固件对齐。确保挂钩和环紧固件对齐，因此当将袋子插入并连接到包的拉弦时，开口与伸缩杆平行运行。
将 49 升厨房垃圾袋插入铁丝番茄笼。将三个鳄鱼夹均匀地分散在袋子底部的两侧，将夹子连接到袋子和铁丝笼上，以便将袋子与笼子保持。将鳄鱼夹定向在袋子开口上，以便将其连接到与杆附件位置对面的伸缩杆平行的拉绳上。
将护栏连接到离杆子最近的袋子的拉绳上。在四厘米的部分中切割四块塑料或硬橡胶管，用胶带或电胶带将它们连接到四个位置。首先应放置在离番茄笼最近的杆子端约0.5米的极点延伸部分。
其余三个应沿延伸极的底部放置等距，从底部部分开始约 5 厘米。通过塑料管将未连接到袋子的护栏的端端螺纹。在此运行后，两个参数字符串一起通过塑料管插入，以将其保持到位。
对于每个样本树，使用随机数生成器选择在最大长度扩展时在扩展杆高度内采样高度。使用随机数生成器选择与树干的距离样本，并识别适合袋中的分支，对树叶的干扰最小。并且是根据生成的数字从中继的正确高度和距离。
将采样杆提升至与所需分支平行的高度。快速将袋子滑过树枝，然后快速拉出连接到拉绳上的参数字符串以密封袋子。让另一个人使用延长杆修剪器在袋子开口附近位置夹住树枝。
然后小心地将样品袋放在地上，并迅速将样品袋的拉绳系上。将袋装枝条存放在冰柜中，直到准备好进行实验室节肢动物分析。将冷冻袋和树枝竖直握住，在袋子中摇动样品枝，将节肢动物放入袋中。
小心地从袋子中取出树枝，并在大收集锅中冲洗，以去除剩余的节肢动物。接下来，将袋子中剩余的材料放入收集锅中，并清除非节肢动物碎屑。将节肢动物分离到所需的分类组。
注意到幼虫和成人之间的差异。根据需要量化节肢动物。如果生物量是感兴趣的，要么测量节肢动物的长度，并使用公布的长度质量表来估计生物量。
在小型干燥锅中更换节肢动物。在45摄氏度的干燥炉中干燥24小时，并称压在电子天平上。在45摄氏度下在干燥炉中干燥叶子48小时，并在电子天平上称重。
或测量样本中所有木质枝条的长度。在一项具有代表性的研究中，从由5个树群组成的323棵个体树中采集了626个样本。对于每米树枝采样的总节肢动物生物量的估计值，标准误差范围从五棵树群均值的12%到18%不等。
这种精度水平足以检测树群在生物量二次变化中按日期变化的变化。在估计公会多样性时，此技术可提供更高的精度，节肢动物公会多样性的标准误差范围从五棵树群平均多样性的 3% 到 7% 不等。此级别的精度足以检测五个树组之间的变异。
对富值的估计精度也非常精确，标准误差在五树组中平均富数的 3% 到 7% 之间。这种精度级别足以识别树组之间的变异。与日期的二次关联，与树上高度的丰富性减少，以及节肢动物的丰富度与与树干距离之间的正关系。
确保快速封闭树枝，而不干扰树叶，以确保活跃的节肢动物不会逃脱捕获。
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
概述
本文概述了一种通过将叶子和树枝封装在袋子中、冷冻材料并用水冲洗以分离节肢动物的方法来量化叶栖节肢动物的协议。该方法有效地捕获了叶子上的飞行和爬行节肢动物。
关键研究组成部分
科学领域
- 昆虫学
- 生态学
- 野外方法
背景
- 了解节肢动物种群对生态研究至关重要。
- 传统方法可能无法有效地捕获所有类型的节肢动物。
- 该协议解决了对全面收集方法的需求。
- 它可以应用于各种植物类型，包括树木、灌木和灌丛。
研究目的
- 开发一种捕获叶栖节肢动物的可靠方法。
- 提高节肢动物种群评估的准确性。
- 提供一种尽量减少对叶子干扰的协议。
使用的方法
- 将叶子和树枝封装在袋子中。
- 剪切并冷冻装袋材料。
- 用水冲洗冷冻材料。
- 量化分离的节肢动物。
主要结果
- 该方法成功捕获了多种节肢动物。
- 它在收集过程中最大限度地减少了活跃节肢动物的逃逸。
- 结果证明了该协议在不同植物类型中的有效性。
- 收集的数据可以为生态和昆虫学研究提供信息。
结论
- 该协议是研究叶栖节肢动物的研究人员的宝贵工具。
- 它提供了一种系统的节肢动物量化方法。
- 未来的研究可以在此方法的基础上探索各种生态系统中的节肢动物相互作用。
常见问题
Executive Industry Relevance
This method enables precise quantification of foliage-dwelling arthropods, supporting ecological risk assessment and environmental monitoring in biopharma R&D. By providing consistent detection probability and known sampling area, it generates reliable abundance and diversity data for evaluating ecosystem impacts of pharmaceutical compounds or agricultural adjuvants. The protocol’s precision allows detection of treatment-related changes in arthropod communities across spatial and temporal variables, informing non-target organism safety evaluations.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables hypothesis testing about compound effects on non-target arthropod populations in environmental safety studies.
- Operational Value: Provides a standardized field protocol for quantifying arthropod density, richness, and diversity with minimal disturbance.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative arthropod counts and biomass estimates suitable for dose-response modeling in ecotoxicology screening.
- Operational Value: Produces reproducible samples through standardized bagging, freezing, and rinsing steps that reduce variability in arthropod recovery.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports translational biomarker alignment by linking compound exposure to measurable changes in arthropod guild diversity and richness.
- Operational Value: Enables longitudinal monitoring of arthropod communities across seasons and tree heights to assess chronic or cumulative effects.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within environmental safety workflows from early hazard identification through preclinical evaluation, delivering quantitative ecological endpoints for go/no-go decisions.
- Discovery Biology: Supports interrogation of environmental hypotheses regarding compound impacts on arthropod communities.
- Screening: Delivers assay-ready samples with known precision (standard error 3–18% of mean) for reliable compound screening.
- Analytics: Yields quantifiable outputs including density, richness, diversity, and biomass for statistical comparison across treatment groups.
- Translational Research: Connects laboratory findings to field-observed changes in arthropod populations across environmental gradients.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable field sampling capability applicable across multiple plant types and study sites.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in ecological risk assessment by providing precise arthropod quantification.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility through defined sampling area and controlled processing steps.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by delivering high-confidence environmental safety data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on non-target arthropod impact profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in field entomology and arthropod taxonomy for accurate sample processing and identification.
- Depends on instrumentation including extendable poles, wire cages, freezing equipment, and rinsing apparatus for field and lab execution.
- Necessitates cross-team standardization between field collectors and lab technicians to maintain sample integrity and quantification consistency.
- Involves adaptation considerations when applying the method to different plant architectures or arthropod guilds beyond leaf-dwelling species.
- Includes practical limitations such as the need for rapid branch bagging to prevent arthropod escape and potential weather-related sampling constraints.
