使用粘性陷阱量化皮质节肢动物
January 19th, 2020
我们描述了一种半定量的方法，用于测量皮质动物（树栖）节肢动物群落的特征。我们在树杆上放置了商业制造的粘性陷阱，以估计树种的丰度、总长度（生物量的代用品）、丰富度和香农多样性，以便对树种进行比较。
该协议可用于估计皮质节肢动物的短期和长期社区结构。这种技术可用于捕获飞行和爬行节肢动物，便于实验室分析。要开始此过程，测量树在乳房高度的直径。
使用树皮剃须刀开始以此高度在预制造粘性陷阱大小的区域的每个主要方向去除树皮。继续剃须，直到区域足够光滑，将粘性陷阱钉在树上，在节肢动物可以爬入的下方空间最小。接下来使用深色永久市场，将陷阱背面与日期、陷阱编号、位置和任何其他相关信息标记。
将飞行和爬行节肢动物都困住，然后通过沿着粘性材料的边缘切割纸板来打开并移除两侧并掩盖粘性陷阱。要排除飞行节肢动物直接降落在陷阱上，请按照盒子上的指示打开陷阱。在每个以前剃光的位置放置一个陷阱，以便开口垂直定向，以最大限度地捕获爬下树体的节肢动物。
对于拆下顶部以捕获飞行和爬行节肢动物的陷阱，以便开口的端点垂直定向以保持陷印一致性。然后将一个订书针放在每个角，一个订书针放在中心底部，一个在陷阱的中心顶部，从右下角开始，顺时针工作，将陷阱钉在树上。注意确保每个陷阱的整个底部和顶部都冲到树上，以尽量减少下面爬行的节肢动物。
将陷阱留在所需的时间量内，确保将所有陷阱留到相同时间。所需时间过长后，除了使用聚合物纤维素薄膜的订书钉外，整个陷阱都覆盖了整个陷阱。通过取下一个大的扁平螺丝刀，从树上部分撬开每个订书针，拆下每个陷阱。
然后使用大型针鼻钳或类似的抓手工具从树上拉出订书钉。或者，排除飞行节肢动物按照盒子背面的指示关闭陷阱。将陷阱放在一个刚性的盒子里，将它们运回实验室进行分析。
如果陷阱要储存超过12小时，将它们放在一个冰柜中，以保存其内容。使用解剖范围检查陷阱的内容，记录到所需分类水平的个体数量。使用记录的数据估计丰富度、多样性指数或丰度。
如果需要估计的生物量，测量节肢动物的长度和宽度到最接近的毫米，并使用公布的长度和宽度生物量回归来估计生物量。从每个树的测量直径中减去陷印的总宽度，以估计每棵树的陷印工作量。由于同一树上多个陷阱的样本不是独立的，因此，无论是对来自同一树的所有样本的总和，还是在所有分析中将单个树作为随机变量包含，以避免伪复制。
基于混合模型的结果，包括树种的最佳解释变异和总节肢动物长度，丰度和多样性的模型。这两个独立的变量都没有解释丰富度有很大差异，尽管包括树种捕获力的模型与空模型具有竞争力。此外，受困的树木比例似乎对丰度、总长度和香农多样性没有影响，对丰度的影响最小。
主要节肢动物长度的标准误差从郁金香杨树平均值的百分之四到糖枫的百分之十七不等。丰度在物种中也有类似的变化水平，其中均值的标准误差在郁金香杨树中为7%，在糖枫树中为18%。相反，节肢动物的丰富性和多样性的变异性在树种中要低得多。
因此，在美国海滩上，富值均值的标准误差从猪坚果的均值的百分之四到平均值的百分之九到百分之九。虽然多样性范围从美国海滩平均的百分之四到郁金香杨树的均值百分之七。剃树树皮时，一定要尽可能平滑地剃，并尽量减少树与陷阱边缘之间的任何间隙。
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概述
本协议概述了一种使用粘性陷阱评估树皮节肢动物群落的半定量方法。它允许估计不同树种的丰富度、总长度、多样性和多样性。
关键研究组成部分
科学领域
- 生态学
- 昆虫学
- 群落结构
背景
- 树皮节肢动物生活在树皮上。
- 了解它们的群落结构对生态研究至关重要。
- 粘性陷阱有效捕获各种节肢动物物种。
- 这种方法可以提供有关生物多样性和生态系统健康的洞察。
研究目的
- 测量树皮栖息节肢动物群落的特征。
- 比较不同树种之间的节肢动物群落。
- 开发一种标准化的群落评估方法。
使用的方法
- 测量树木胸径。
- 在指定区域去除树皮以附加粘性陷阱。
- 用相关信息标记陷阱以便追踪。
- 在实验室收集和分析被困的节肢动物。
主要结果
- 获得了节肢动物丰富度和多样性的估计。
- 不同树种之间的多样性差异显著。
- 该方法对飞行和爬行的节肢动物都很有效。
- 数据可以为生态管理和保护努力提供信息。
结论
- 半定量方法可靠地研究节肢动物群落。
- 粘性陷阱是生态研究的实用工具。
- 该方法可以增强对森林生态系统生物多样性的理解。
常见问题
Executive Industry Relevance
This method provides a standardized, reproducible approach for quantifying arthropod community metrics in ecological research, supporting target validation in environmental risk assessment and biomarker discovery pipelines. By enabling precise measurement of abundance, biomass surrogates, richness, and diversity across tree species, it facilitates mechanistic de-risking in studies linking arthropod activity to ecosystem health indicators. The technique’s compatibility with mixed-model analysis and low standard error (<20% of mean) enhances predictive confidence in cross-species comparisons, informing portfolio decisions in agrochemical and biopesticide development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of ecological hypotheses regarding arthropod community structure as a function of tree species, supporting target validation in environmental toxicology.
- Operational Value: Provides quantitative outputs (abundance, total length, richness, Shannon diversity) with measurable precision, reducing variability in early-stage screening.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates standardized, comparable datasets across tree species, enabling assay readiness for arthropod-based bioindicators.
- Operational Value: Uses commercially manufactured sticky traps, ensuring logistical simplicity, reproducibility, and scalability for high-throughput environmental monitoring.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports translational biomarker development by linking arthropod community shifts to environmental stressors, enabling risk-adjusted advancement decisions.
- Operational Value: Facilitates continuity from discovery to preclinical validation through consistent sampling design and minimal pseudo-replication via mixed-model adjustments.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into environmental toxicology workflows from hypothesis testing through lead identification, providing quantitative community metrics that inform mechanistic understanding of compound effects on non-target arthropods.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on arthropod community responses to tree species, enabling pathway clarification in ecotoxicological mechanisms.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs (total length as biomass surrogate, abundance, diversity) essential for comparing treatment effects across environmental conditions.
- Analytics: Enables statistical comparison via mixed models, accounting for trapping effort and tree as random variable, ensuring valid cross-species inferences.
- Translational Research: Connects arthropod metrics to ecosystem health indicators, supporting biomarker alignment in environmental risk assessment.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for standardized arthropod sampling across forest ecosystems, reducing methodological variability in multi-site studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in arthropod community assessments, reducing mechanistic ambiguity in environmental impact studies.
- Operational Value: Ensures standardization, reproducibility, and scalability through use of pre-manufactured traps and consistent bark preparation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions in agrochemical development by quantifying non-target arthropod effects with measurable precision.
- Portfolio Impact: Enables risk-based prioritization of compounds using arthropod community metrics as early-warning indicators of ecological disruption.
Implementation Considerations
- Requires expertise in entomological sampling, tree identification, and microscopic arthropod identification.
- Needs dissection scope, measuring tools, stapling equipment, and polymer cellulose film for trap preservation.
- Demands cross-team standardization in trap deployment duration, bark shaving consistency, and data analysis protocols.
- Requires adjustment for pseudo-replication when multiple traps are used per tree, either by summing samples or including tree as random variable.
- Limited to arthropods interacting with tree boles; does not capture canopy or soil-dwelling species without methodological adaptation.
