Quantifizierung von Corticolous Arthropoden mit Haftfallen

Summary

Wir beschreiben einen semi-quantitativen Ansatz zur Messung von Eigenschaften von korticolous (Rinden-Wohnung) Arthropoden-Gemeinschaften. Wir platzierten kommerziell hergestellte Klebrigenfallen auf Baumboles, um Überfluss, Gesamtlänge (ein Ersatz für Biomasse), Reichtum und Shannon-Vielfalt für den Vergleich zwischen Baumarten zu schätzen.

Abstract

Terrestrische Arthropoden spielen eine wichtige Rolle in unserer Umwelt. Die Quantifizierung von Arthropoden in einer Weise, die einen präzisen Index oder eine Schätzung der Dichte ermöglicht, erfordert eine Methode mit hoher Nachweiswahrscheinlichkeit und einem konsistenten Probenahmebereich. Wir verwendeten hergestellte klebrige Fallen, um Fülle, Gesamtlänge (ein Ersatz für Biomasse), Reichtum und Shannon Vielfalt von korticolous Arthropoden unter den Boles von 5 Baumarten zu vergleichen. Die Wirksamkeit dieser Methode war ausreichend, um Variationen bei Korticolousarthropoden bei Baumarten zu erkennen und einen Standardfehler des Mittelwerts von <20% des Mittelwerts für alle Schätzungen mit Stichprobengrößen von 7 bis 15 einzelbäumen jeder Art zu liefern. Unsere Ergebnisse zeigen, dass selbst bei diesen moderaten Stichprobengrößen der Präzision der mit diesem Ansatz erzeugten Arthropoden-Community-Metriken ausreichend ist, um die meisten ökologischen Fragen in Bezug auf zeitliche und räumliche Variationen in korticolous Arthropoden zu beantworten. Die Ergebnisse dieser Methode unterscheiden sich von anderen quantitativen Ansätzen wie chemischem Knockdown, visueller Inspektion und Trichterfallen dadurch, dass sie einen Hinweis auf eine relativ langfristige, bessere, bessere Bewohner, fliegende Arthropoden, die vorübergehend auf dem Baum bole landen und kriechende Arthropoden, die den Baum Bole als Reiseweg vom Boden zu höheren Waldlaub verwenden. Darüber hinaus sind wir der Meinung, dass kommerziell hergestellte Klebefallen genauere Schätzungen liefern und logistisch einfacher sind als die zuvor beschriebene Methode, ein klebriges Material direkt auf die Baumrinde aufzutragen oder ein klebriges Material auf Band oder andere Art der Unterlage und die Anwendung auf die Baumrinde.

Introduction

Terrestrische Arthropoden spielen eine wichtige Rolle in unserer Umwelt. Arthropoden können nicht nur von wissenschaftlichem Interesse sein, sondern auch schädlich und vorteilhaft für andere trophische Werte (d. h. Kulturen, Gartenbaupflanzen, einheimische Vegetation und Nahrung für insektenfressende Organismen^1,2,3,4). So ist das Verständnis der Faktoren, die die Entwicklung und Fülle der Arthropoden beeinflussen, für Landwirte⁵, Schädlingsbekämpfungsmanager⁶, Förster⁴, Pflanzenbiologen⁷, Entomologen⁸, und Tier- und Naturschutzökologen, die die Dynamik der Gemeinschaft untersuchen und insektenfressende Organismen bewirtschaften⁹. Arthropodengemeinschaften variieren in der Artenzusammensetzung und Häufigkeit sowohl zeitlich als auch räumlich in einer Vielzahl von ökologischen Landschaften, einschließlich Pflanzengemeinschaften, Pflanzenarten, und in verschiedenen Regionen einzelner Pflanzen. Zum Beispiel haben Studien signifikante Unterschiede in den Metriken der Arthropodengemeinschaft zwischen den Wurzeln, Bole und Stielen und Laub innerhalb desselben einzelnen Baumes^10,11gezeigt. Diese Ergebnisse sind nicht überraschend, wenn man bedenkt, dass verschiedene Teile der gleichen Pflanze, z.B. Blätter im Vergleich zu Rinden eines Baumes, unterschiedliche Ressourcen liefern, für die sich Arthropoden zur Ausbeutung angepasst haben. So kann jeder Teil der Pflanze eine andere Arthropoden-Gemeinschaft unterstützen. Da Laubbehausungsarthropoden so große sozioökonomische und ökologische Auswirkungen haben können, wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Gemeinschaftsmetriken sowohl mit qualitativen als auch mit quantitativen Ansätzen zu messen¹². Alternativ wurden viel weniger Anstrengungen unternommen, um Ansätze zur Quantifizierung von korticolous (Rindenbehausten) Arthropodengemeinschaften zu entwickeln.

Wie laubbewohnende Arthropodengemeinschaften können corticolous Arthropodengemeinschaften sowohl aus sozioökonomischer als auch aus ökologischer Sicht wichtig sein. Einige Waldkrankheiten, die durch corticolous Arthropoden verursacht oder erleichtert werden, können der wirtschaftlich rentablen Holzernte schaden⁴. Darüber hinaus können Corticolous Arthropoden ein wichtiger Bestandteil der Nahrungskette in Waldgemeinschaften^13,14sein. Zum Beispiel sind Waldbehausung Shropoden die primäre Nahrungsquelle für viele insektenfressende Rinden-Singvögel^15,16. Daher ist das Verständnis der Faktoren, die Gemeinschaften von korticolous Arthropoden beeinflussen, von Interesse für Förster und sowohl grundlegende als auch angewandte Ökologen.

Das Verständnis von Faktoren, die die Zusammensetzung und Fülle der Arthropodengemeinschaft beeinflussen, erfordert oft die Erfassung von Individuen. Erfassungstechniken können im Allgemeinen in qualitative Techniken kategorisiert werden, die nur das Vorhandensein einer Art für Schätzungen des Artenreichtums, des Reichtums und der Vielfalt¹⁷oder semiquantitativer und quantitativer Techniken erkennen, die einen Index oder eine Schätzung der Häufigkeit und Dichte von Individuen innerhalb einer taxonomischen Gruppe^18,19ermöglichen. Semiquantitative und quantitative Techniken ermöglichen es den Forschern, ein bestimmtes Probengebiet zu schätzen oder zumindest konsequent zu beproben und die Wahrscheinlichkeit der Detektion zu schätzen oder anzunehmen, dass die Nachweiswahrscheinlichkeit nicht gerichtet und angemessen ist, um die Fähigkeit des Forschers, räumliche oder zeitliche Variationen in Überfluss zu erkennen, nicht zu verschleiern. Semiquantitative und quantitative Techniken zur Quantifizierung von corticolous arthropoden umfassen Saug- oder Vakuumproben eines bestimmten Bereichs^20,21,22, systematische Zählung von sichtbaren Arthropoden^18,23, klebrige Fallen²⁴, verschiedene Trichter- oder Topffallen^8,25, und Eingangs- oder Emergentlöcher^26,27.

Eine Reihe von räumlichen und zeitlichen Faktoren werden gedacht, um Variation in corticolous Arthropoden Gemeinschaften^{führen 11,14,28,29}. Zum Beispiel, Textur der Baumrinde wird gedacht, um die Gemeinschaftsstruktur der Baum-Wohnung Arthropoden^{beeinflussen 14}. Aufgrund der vielfältigeren Oberfläche der Stämme von Bäumen mit mehr gefurchen Rinde, Bäume mit mehr gefurchen Rinde werden gedacht, um eine größere Vielfalt und Fülle von Arthropoden¹⁴zu unterstützen.

Mit diesem Artikel berichten wir über einen neuen semiquantitativen Ansatz zur Aufzählung von corticolous Arthropoden, der verwendet werden könnte, um Hypothesen über Variationen in korticolous Arthropodengemeinschaften über Zeit und Raum hinweg mit ausreichender Präzision zu beschreiben und zu testen, um Unterschiede zwischen Baumarten zu erkennen. Mit klebrigen Fallen an den Stämmen der Bäume befestigt, verglichen wir die Fülle, Gesamtlänge (ein Ersatz für Körpermasse), Reichtum, und Vielfalt der Arthropoden-Gemeinschaft auf dem Bole der weißen Eiche (Quercus alba), Schweinenuss Hickory (Carya Glabra), Zuckerahorn (Acer saccharum), Amerikanische Buche (Fagus grandifolia), und Tulpenpappel (Liriodendron Tulpe)Bäume, die in der Textur variieren.

Diese Studie wurde in den ökologischen Abschnitten ozark und Shawnee Hills des Shawnee National Forest (SNF) im Südwesten Illinoiss durchgeführt. Im Juli 2015 identifizierten wir 18 (9 dominierte Eichen-/Hickory- und 9 von Buchen/Ahorn dominierte) Standorte mit der USFS-Standabdeckungskarte für die SNF (allveg2008.shp) in ArcGIS 10.1.1. In den xeric-Gebieten waren die vorherrschenden Arten Schweinenuss-Hickory und weiße Eiche und in mesischen Gebieten waren die dominierenden Arten amerikanische Buche, Zuckerahorn und Tulpenpappel. Um die Bole-Arthropoden-Gemeinschaft unter baumarten zu vergleichen, identifizierten wir an jeder Datenerfassungsstelle die drei der fünf (weiße Eiche, Schweinenuss-Hickory, Zuckerahorn, amerikanische Buche und Tulpenpappel) fokalen Artenbäume >17 cm Durchmesser in Brusthöhe (d.b.h.) am nächsten zur Mitte eines 10 m Radialkreises. Wenn weniger als drei geeignete Bäume vorhanden waren, wurde der Kreis erweitert und der nächstgelegene Baum, der den Kriterien entspricht, ausgewählt. Für jeden ausgewählten Baum haben wir vier klebrige Fallen in Brusthöhe installiert, eine in jeder Himmelsrichtung: Norden, Süden, Osten und Westen.

Unter den 18 Standorten sammelten wir Arthropodendaten aus den Boles von 54 einzelnen Bäumen (12 Schweinenuss-Hickories, 15 weiße Eichen, 8 amerikanische Buchen, 12 Zuckerahorne und 7 Tulpenpappeln). Wir gruppierten Arthropoden nach einer vereinfachten Gildenklassifikation nach diagnostischen morphologischen Merkmalen, die auf eng verwandte Aufträge aus aktuellen phylogenetischen Aufzeichnungen hindeuten, ähnlich denen von "operativen taxonomischen Einheiten"^30,31 (Anhang A). Basierend auf dieser Klassifizierung haben wir Vertreter von 26 Gilden in unseren Fallen gefangen genommen, die jeweils 9 Tage lang an Ort und Stelle waren (Anhang A). Da sich unsere Studie auf tropische Wechselwirkungen zwischen Baumarten, Korticolousarthropoden und Rindenvögeln konzentrierte, entfernten wir alle Arthropoden kleiner als 3 mm aus der Analyse, da ihre Bedeutung als Nahrungsressource für Rindenvögel minimal ist. Wir verwendeten ein gemischtes Modell, das entweder Arthropodenlänge (Ersatz für Körpermasse), Fülle, Shannon-Vielfalt und, Reichtum als abhängige Variable, Baumarten und Aufwand (Anteil der mit Fallen bedeckten Baum) als feste Variablen und Standort als Zufallsvariable umfasste. Da alle Traps aus einem einzelnen Baum als eine Stichprobe kombiniert wurden, wurden einzelne Bäume nicht als Zufallsvariable einbezogen.

Protocol

1. Platzierung einer Falle auf dem Baum

1. Messen Sie den Durchmesser eines Baumes in Brusthöhe. Verwenden Sie bei Brusthöhe in jeder Kardinalrichtung für einen Bereich von der Größe der vorgefertigten Klebefalle (Klebebrett), einen Rindenrasierer, um Rinde zu entfernen, bis ein Bereich der Größe für die klebrige Falle glatt genug ist, um die klebrige Falle auf den Baum zu heften, so dass kein Platz vorhanden ist für Arthropoden unter der Falle kriechen. Beschriften Sie die Rückseite der Falle mit einem dunkel farbigen permanenten Marker mit Datum, Trapnummer, Position und anderen relevanten Informationen.
   1. Um Arthropoden zu fangen, entweder (a) fangen sie sowohl fliegende als auch kriechende Arthropoden ein, indem Sie die Seiten und die Abdeckung der Klebrigen Falle öffnen und entfernen, indem Sie die Pappe entlang der Kante des klebrigen Materials schneiden, (b) oder fliegende Arthropoden von der Landung direkt auf der Falle ausschließen , indem Sie die Falle wie auf der Box gerichtet öffnen.
2. Platzieren Sie eine Falle an jeder zuvor rasierten Stelle, so dass die Öffnungen vertikal ausgerichtet sind (eine Öffnung nach oben, die andere Öffnung nach unten), um die Erfassung von Arthropoden zu maximieren, die die Baumboles auf und ab kriechen. Für Fallen mit den Oben entfernt, um sowohl fliegende und kriechende Arthropoden zu erfassen, Orient-Fallen so das Ende, das die Öffnung vor dem Entfernen der Kartonabdeckung war vertikal ausgerichtet, um Die Fangkonsistenz zu halten.
3. Heften Sie fallen an den Baum, indem Sie eine Heftklammer an jeder Ecke und eine Heftklammer in der Mitte unten und in der Mitte der Falle platzieren. Beginnen Sie mit dem Heften in der unteren rechten Ecke, dann in der unteren Mitte, in der oberen rechten Ecke, in der oberen rechten Mitte, in der unteren linken Ecke und schließlich in der oberen linken Ecke. Achten Sie darauf, dass der gesamte Boden und die Oberseite der Fallen bündig gegen den Baum sind, um Arthropoden zu minimieren, die unter die Falle kriechen.
4. Lassen Sie Fallen für die gewünschte Zeit an Ort und Stelle. Seien Sie sicher, dass alle Fallen in der gleichen Zeit an Ort und Stelle gelassen werden.
   HINWEIS: In Gebieten, in denen Arthropoden extrem häufig vorkommen, z. B. bei Mottenausbrüchen, können Fallen innerhalb von Stunden oder Tagen gesättigt werden. Unter diesen Umständen müssen Fallen regelmäßig ersetzt werden, bevor sie gesättigt werden, um eine konstante Erfassungswahrscheinlichkeit zu erhalten.

2. Entfernen der Falle aus dem Baum

1. Nach der gewünschten Zeitfangmenge die gesamte Falle, mit Ausnahme der Heftklammern, mit polymerem Zellulosefilm (z.B. Zellophan) abdecken.
   HINWEIS: Wenn Sie den Film vor der Entfernung auf die Fallen legen, verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass die eingeschlossenen Arthropoden gestört werden.
2. Entfernen Sie jede Falle, indem Sie einen großen flachen Schraubendreher nehmen und jede Klammer teilweise vom Baum hebeln, ausreichend, um das Greifen der Heftklammern mit Nadelnasenzange zu erleichtern. Nehmen Sie große Nadelnasenzange oder ein ähnliches Greifwerkzeug und ziehen Sie die Heftklammern vom Baum.
3. Legen Sie die Fallen in eine starre Box irgendeiner Art für den Transport zu einem Labor zur Analyse. Wenn Fallen für mehr als 12 h gelagert werden sollen, lagern Sie Fallen in einem Gefrierschrank, um den Inhalt zu erhalten.

3. Laboranalyse

1. Untersuchen Sie mithilfe eines sezierenden Bereichs den Inhalt einer Trap, der die Anzahl der Personen auf die gewünschte taxonomische Ebene aufzeichnet.
2. Verwenden Sie sortierte Arthropoden, um den Reichtum (Gesamtanzahl der taxonomischen Gruppen), Diversitätsindizes oder Häufigkeit (Gesamtarthropoden) zu schätzen. Wenn geschätzte Biomasse ein gewünschtes Ergebnis ist, messen Sie Länge und Breite der Arthropoden auf den nächsten mm und verwenden Sie die veröffentlichte Länge/Breite, Biomasse-Regressionen, um Biomasse^32,33,34zu schätzen.
3. Subtrahieren Sie die Gesamtbreite der 4 Fallen vom Durchmesser in Brusthöhe für jeden Baum, um den Fangaufwand (Anteil der von den Fallen bedeckten Bäume) für jeden Baum zu schätzen.
4. Da Stichproben aus mehreren Traps auf derselben Struktur nicht unabhängig sind, summieren Sie entweder Stichproben aus derselben Struktur oder beziehen einzelne Bäume als Zufallsvariable in alle Analysen ein, um Pseudoreplikation zu vermeiden.

Results

Basierend auf den gemischten Modellergebnissen erklärte das Modell, das Baumarten am besten definierte Variation enden datasiniert, die Gesamtlänge, Denfluß und die Vielfalt, keine der unabhängigen Variablen erklärte wesentliche Variationen in der Fülle, obwohl die Modelle, die Baumarten Trapping Bemühungen enthalten waren konkurrenzfähig mit dem Null-Modell (Tabelle 1). Darüber hinaus scheint ein Teil des gefangenen Baumes keinen Einfluss auf Fülle, Gesamtlänge und Shann...

Discussion

Obwohl alternative Techniken wie Saug- oder Kehrnetze verwendet wurden, verwendeten die meisten zuvor veröffentlichten Versuche zur Quantifizierung von Arthropoden auf Baumboles eine Version der Quantifizierung von Arthropoden, indem sie Baumboles im Feld visuell inspizierten, chemische Pestizide einsetzten, um Arthropoden in einem bestimmten Gebiet abzutöten und dann die zurückgewonnenen Arthropoden zu quantifizieren, oder Trichterfallen oder eine klebrige Substanz direkt auf den Baum legten¹⁹

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Rindenrasierer mit geradem Zug, 8"	Timber Tuff	TMB-08DS
PRO SERIES Bulk Maus & Insektenklebebretter	Catchmaster	#60m
Tackerpistole	Stanley	TR45D