Die Entomologie, die Wissenschaft der Insekten, hat sich über Tausende von Jahren der Mensch-Insekten-Interaktion entwickelt. Da Insekten auf praktisch allen Landoberflächen vorkommen und verschiedene kritische ökologische Rollen spielen, sind theoretische und angewandte Entomologie zentrale Forschungsbereiche für das 21. Jahrhundert und darüber hinaus.
Die jüngsten technologischen Entwicklungen, einschließlich des internationalen Zugangs zu transparenter Videoproduktion, verändern soziale Prozesse von Bildung, Forschung und Governance. Dieses Editorial fasst die Protokolle der modernen Entomologie zusammen und zielt darauf ab, die jüngsten methodischen Entwicklungen in der Entomologie zu kommunizieren, um deren Einführung zu erleichtern.
In "Collection and long-term maintenance of leaf-cutting ants (Atta) in laboratory conditions" geben Nogueira et al. einen Überblick über die Lebensgeschichte von Atta-Blattschneiderameisen und stellen ein Protokoll für die Beschaffung, Erhaltung und Untersuchung von Kolonien in Laborumgebungenvor 1. Die beschriebenen Methoden beginnen damit, entweder eine verpaarte Königin oder ein junges Volk zu erhalten. Anschließend werden verschiedene Details über die Nestarchitektur und ein Ernährungsschema bereitgestellt, das gesunde und beobachtbare Atta-Kolonien unterstützt.
Das Know-how, das in die Entwicklung dieser Methode einfließt, ist das Ergebnis von mehr als drei Jahrzehnten Feinabstimmung, und die Methode ist für Forschungs- und Bildungszwecke hochgradig skalierbar. Ameisen stellen eine erfolgreiche und vielfältige globale Klade dar, und Blattschneiderameisen verkörpern insbesondere eine faszinierende und ausgeklügelte mykologische Lebensweise. Verbesserte Methoden zur Untersuchung der Entwicklung und des Verhaltens von Blattschneiderameisen haben daher Auswirkungen auf Bereiche wie die eusoziale Physiologie und kollektive Verhaltensstudien sowie die Wissenschaftskommunikation.
In "Sammlung und Identifizierung von Pollen von Honigbienenvölkern" beschreiben Topitzhofer et al. eine Methode zur effizienten Verarbeitung von Pollen, die von Honigbienenverwandten (Apis mellifera) zurückgebracht werden2. Bei der vorgestellten Methode wird Sammelpollen von zurückkehrenden Sammlern gesammelt, während sie sich durch ein Metallgitter zwängen, das die Pollenkörner aus ihrem Pollenkorb verdrängt. Die gesammelten Pollenpellets werden zunächst nach Farben sortiert und können dann chemisch aufbereitet und mit einem Mikroskop analysiert werden, um festzustellen, von welcher Art der Pollen stammt.
Wichtig ist, dass die Pipeline die passive Sammlung von Pollen mit einem installierten Netz (im Gegensatz zur manuellen Sammlung von Einzelbienen) und kostengünstige visuelle Methoden zur Pollenidentifizierung (im Gegensatz zu Elektronenmikroskopie oder Metabarcoding) verwendet. Honigbienen sammeln Pollen von Pflanzen, erwerben lebenswichtige Nährstoffe für sich selbst und leisten gleichzeitig wichtige Dienste für die wirtschaftlichen, landwirtschaftlichen und soziokulturellen Systeme des Menschen. Daher wären verbesserte Methoden zur Bewertung der Gesundheit von Honigbienen und der Produktivität bei der Nahrungssuche für diejenigen von Interesse, die an der Nahrungsmittelproduktion, der Regionalplanung und der Modellierung von Naturkapital beteiligt sind.
In "Histology basics and cell death detection in honeybee tissue" beschreibt Smodiš Škerl Methoden zur Isolierung von Honigbienengewebe und deren Auswertung auf verschiedene Muster von Zellumsatz und Zelltod3. Das Protokoll beschreibt eine Methode zur Präparierung und Analyse von zwei Geweben, die für die Verdauung und die Schnittstelle zwischen der Umgebung wichtig sind: die Hypopharynxdrüsen (HPG) und den Mitteldarm. Muster des Zelltods können aus den präparierten Geweben abgeschätzt werden, was die Bewertung der gewebespezifischen Auswirkungen subletaler chemischer Expositionen ermöglicht.
Das Verständnis der Entwicklungsgrundlagen physiologischer, verhaltensbezogener und ökologischer Merkmale erfordert oft gewebespezifische Analysen. Das Präparieren bestimmter Gewebe kann jedoch ein zeitintensives Unterfangen sein, das spezifische Fähigkeiten und Fachkenntnisse erfordert. Das Manuskript von Smodiš Škerl bietet eine wertvolle Roadmap für Forscher, die sich mit dem Mitteldarm und/oder dem HPG von Honigbienen beschäftigen. Die vorgestellten Methoden werden bisher unübliche histologische Analysen bei Honigbienen erleichtern und sind daher relevant für diejenigen, die die gewebespezifischen Grundlagen der Entwicklung, des Alterns und der Evolution bei Insekten untersuchen.
In "Assessing agrochemical risk to mated honey bee queens" beschreiben Fine et al. eine Methode, um zu untersuchen, wie Honigbienenarbeiterinnen, die mit Agrochemikalien behandelt wurden, ihre Königin versorgen und somit die Fruchtbarkeit der Bienenvölker beeinflussen4. Das Protokoll beginnt mit dem Aufbau eines speziellen Geheges für die Beobachtung von Königinnen im Rahmen einer bekannten Anzahl von Nestgenossen, die mit einer bekannten Dosis an Nährstoffen und Agrochemikalien gefüttert wurden (im Falle der Studie Imidacloprid). Die Eiproduktion, die Lebensfähigkeit der Embryonen, der Lebensmittelverbrauch und die Sterblichkeit der Arbeiter können dann verfolgt und mit agrochemischen Behandlungen in Verbindung gebracht werden.
Die Methoden dienen dazu, eine Brücke zwischen Feld- und Labormethoden zu schlagen und tragen zu wesentlichen Diskussionen über globale landwirtschaftliche und imkereiliche Praktiken bei. Gegenwärtige landwirtschaftliche Praktiken beruhen oft auf der Anwendung von Agrochemikalien mit komplexen, dosisabhängigen Auswirkungen auf die Gesundheit von Arthropoden, aber die Komplexität der Honigbienenstöcke kann die Bemühungen behindern, diese Auswirkungen genau zu messen. Dieses Manuskript bietet eine elegante Lösung, um die "realen" entomologischen Auswirkungen landwirtschaftlicher Praktiken zu verstehen.
Die oben beschriebenen Artikel beleuchten verschiedene wissenschaftliche Methoden, mit denen die Morphologie, Physiologie und das Verhalten von Ameisen und Bienen untersucht werden können. Die Erforschung eusozialer Insekten in vivo wurde lange Zeit durch Schwierigkeiten im Labor und im Feld in Bezug auf die direkte Manipulation und Beobachtung von Nestgenossen, die lange Generationszeit vieler Arten und Herausforderungen bei der Ausweitung von Experimenten auf Kolonieebene erschwert. Zwei Methoden,hier 1,4, adressieren diese Herausforderungen mit unterschiedlichen Ansätzen. Konkret berichten die Autoren in Fine et al.4 über eine Methode zur direkten Bewertung des Einflusses einzelner Chemikalien auf die Fruchtbarkeit von Königinnen (und damit von Völkern). Darüber hinaus stellen Nogueira et al.1 ein groß angelegtes System zur Aufzucht und Beobachtung mehrerer Blattschneiderameisenkolonien vor. Beide Methoden sind auf Entomologen und Landwirte anwendbar.
Im weiteren Sinne kann die Videopräsentation von Methoden die Anwendbarkeit, Kompetenz und Reproduzierbarkeit von Methoden erhöhen, die von Forschern weltweit entwickelt wurden. Diese Art der methodischen Entomologie kann im Kontext und in der Geschichte der Visualität 5,6, des impliziten Wissens7 und der Beteiligung der Gemeinschaft8 in der Entomologie gesehen werden.
Künftige Arbeiten könnten sich in mehreren Dimensionen entwickeln. Der Artenkreis könnte sich über Ameisen und Bienen hinaus auf andere Insekten und Nicht-Insekten ausweiten. Ökologische Datenbanken könnten genutzt werden, um Nischen und Arten hervorzuheben, in denen Methoden fruchtbar angewendet werden könnten. Die Ausbildung und Forschung in der Entomologie könnte neue Technologien wie Augmented Reality, Kommunikation zwischen den Spezies, Robotik und kognitive Modellierung insektenbasierter cyberphysischer Systeme erforschen. Effektivere Methoden und verbesserte empirische Daten werden für Studien nützlich sein, die die Techniken der Komplexitätsforschung (z. B. agentenbasierte Modellierung, Stigmergie, Multiskalen-Systemanalyse) auf Insekten und darüber hinaus anwenden.