Quantifizierung von Corticolous Arthropoden mit Haftfallen
19. Januar 2020
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.
Dieses Protokoll kann verwendet werden, um kurz- und langfristige Gemeinschaftsstruktur von Corticolous Arthropoden zu schätzen. Diese Technik ist nützlich für die Erfassung sowohl fliegender als auch kriechender Arthropoden und erleichtert eine einfache Laboranalyse. Um dieses Verfahren zu beginnen, messen Sie den Durchmesser eines Baumes in Brusthöhe.
Verwenden Sie einen Rindenrasierer, um die Rinde in dieser Höhe in jeder Kardinalrichtung in einem Bereich von der Größe der vorgefertigten Klebefalle zu entfernen. Fahren Sie mit der Rasur fort, bis der Bereich glatt genug ist, um die klebrige Falle auf den Baum mit minimalem Platz unter dem Zukleben zu heften, in den Arthropoden kriechen könnten. Verwenden Sie als Nächstes einen dunkel gefärbten permanenten Markt, um die Rückseite der Falle mit dem Datum, der Trapnummer, dem Standort und anderen relevanten Informationen zu beschriften.
Um sowohl fliegende als auch kriechende Arthropoden zu fangen, öffnen und entfernen Sie die Seiten und verdecken Sie die klebrige Falle, indem Sie den Karton entlang der Kante des klebrigen Materials schneiden. Um fliegende Arthropoden von der Landung direkt auf der Falle auszuschließen, öffnen Sie die Falle, wie auf der Box gerichtet. Platzieren Sie eine Falle an jeder zuvor rasierten Position, so dass die Öffnungen vertikal ausgerichtet sind, um die Erfassung von Arthropoden zu maximieren, die die Baumboles auf und ab kriechen.
Für Fallen mit entfernten Spitzen, um sowohl fliegende als auch kriechende Arthropoden zu erfassen, orientieren sie die Fallen so, dass das Ende, an dem die Öffnung vertikal ausgerichtet war, vertikal ausgerichtet ist, um die Fangkonsistenz aufrechtzuerhalten. Dann heften Sie die Fallen an den Baum, indem Sie eine Heftklammer an jeder Ecke und eine Klammer in der Mitte unten und eine in der Mitte oben der Falle beginnend mit der unteren rechten Ecke und arbeiten im Uhrzeigersinn. Achten Sie darauf, dass der gesamte Boden und die Oberseite jeder Falle bündig gegen den Baum ist, um zu minimieren, dass Arthropoden darunter kriechen.
Lassen Sie die Fallen für die gewünschte Zeit an Ort und Stelle und stellen Sie sicher, dass alle Fallen für die gleiche Zeit verlassen. Nachdem die gewünschte Zeit verstrichen ist, decken Sie die gesamte Falle mit Ausnahme der Heftklammern mit Polymercellulosefolie ab. Entfernen Sie jede Falle, indem Sie einen großen flachen Schraubendreher nehmen und jede Klammer teilweise vom Baum hebeln.
Verwenden Sie dann eine große Nadelzange oder ein ähnliches Greifwerkzeug, um die Heftklammern vom Baum zu ziehen. Alternativ um auszuschließen, dass fliegende Arthropoden die Falle schließen, indem sie den Anweisungen auf der Rückseite der Box folgen. Legen Sie die Fallen in eine starre Box, um sie zur Analyse zurück ins Labor zu transportieren.
Wenn Fallen für mehr als 12 Stunden gelagert werden sollen, legen Sie sie in einen Gefrierschrank, um ihren Inhalt zu erhalten. Untersuchen Sie mithilfe eines Sezierbereichs den Inhalt einer Falle, die die Anzahl der Individuen auf die gewünschte taxonomische Ebene aufzeichnet. Verwenden Sie die aufgezeichneten Daten, um Denerreich, Diversitätsindizes oder Überfluss zu schätzen.
Wenn geschätzte Biomasse gewünscht wird, messen Sie die Länge und Breite der Arthropoden auf den nächsten Millimeter und verwenden Sie veröffentlichte Längen- und Breitenbiomasse-Regressionen, um Biomasse zu schätzen. Subtrahieren Sie die Gesamtbreite der Fallen vom gemessenen Durchmesser für jeden Baum, um den Fangaufwand für jeden Baum zu schätzen. Da die Stichproben aus mehreren Traps auf demselben Baum nicht unabhängig sind, summieren sie entweder alle Stichproben aus derselben Struktur oder enthalten einen einzelnen Baum als Zufallsvariable in alle Analysen, um Pseudoreplikation zu vermeiden.
Basierend auf den gemischten Modellergebnissen wurde das Modell, das Baumarten am besten erklärt Variation und Gesamt ArthropodenLänge, Fülle und Vielfalt. Keine der unabhängigen Variablen erklärte wesentliche Unterschiede im Reichtum, obwohl die Modelle, die BaumartenFangbemühungen beinhalteten, mit dem Nullmodell konkurrenzfähig waren. Darüber hinaus scheint ein Teil des gefangenen Baumes keinen Einfluss auf Fülle, Gesamtlänge und Shannon-Vielfalt zu haben, mit nur minimalem Einfluss auf den Reichtum.
Der Standardfehler der Hauptarthropodenlänge schwankte zwischen vier Prozent des Mittelwerts in der Tulpenpappel bis zu 17 Prozent im Zuckerahorn. Die Häufigkeit hatte ähnliche Unterschiede innerhalb der Arten, wo der Standardfehler des Mittelwerts bei der Tulpenpappel und bei 18 % bei Zuckerahorn bei sieben Prozent liegt. Umgekehrt war die Variabilität in Arthropodenreichtum und Vielfalt innerhalb der Baumarten viel geringer.
Darin reichte der Standardfehler des Mittelwerts des Reichtums zwischen vier Prozent des Mittelwerts für Schweinenuss-Hickory bis zu neun Prozent des Mittelwerts im amerikanischen Strand. Während die Diversität von vier Prozent des Mittelwerts am amerikanischen Strand bis zu sieben Prozent des Mittelwerts in der Tulpenpappel reichte. Beim Rasieren der Rinde aus dem Baum sicher sein, den Bereich so glatt wie möglich zu rasieren und alle Lücken zwischen dem Baum und dem Rand der Falle zu minimieren.
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Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt eine semiquantitative Methode zur Beurteilung kortikoler Arthropodengemeinschaften mithilfe von Klebefallen. Es ermöglicht die Schätzung der Abundanz, der Gesamtlänge, der Artenvielfalt und der Diversität über verschiedene Baumarten hinweg.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Ökologie
- Entomologie
- Gemeinschaftsstruktur
Hintergrund
- Kortikole Arthropoden besiedeln die Rinde von Bäumen.
- Das Verständnis ihrer Gemeinschaftsstruktur ist für ökologische Studien unerlässlich.
- Klebefallen eignen sich gut zur Erfassung verschiedener Arthropodenarten.
- Diese Methode kann Aufschluss über die Biodiversität und die Gesundheit des Ökosystems geben.
Zweck der Studie
- Merkmale von auf Rinde lebenden Arthropodengemeinschaften messen.
- Arthropodengemeinschaften zwischen verschiedenen Baumarten vergleichen.
- Eine standardisierte Methode zur Erfassung von Gemeinschaften entwickeln.
Verwendete Methoden
- Messen Sie den Brusthöhendurchmesser der Bäume.
- Entfernen Sie die Rinde in einem definierten Bereich, um Klebefallen anzubringen.
- Beschriften Sie die Fallen mit den relevanten Informationen zur Nachverfolgung.
- Sammeln und analysieren Sie die gefangenen Arthropoden im Labor.
Hauptergebnisse
- Schätzungen der Artenvielfalt und Häufigkeit von Arthropoden wurden erhalten.
- Die Artenvielfalt variierte signifikant zwischen verschiedenen Baumarten.
- Die Methode erwies sich als effektiv sowohl für fliegende als auch für kriechende Arthropoden.
- Die Daten können ökologisches Management und Naturschutzmaßnahmen unterstützen.
Schlussfolgerungen
- Der halbquantitative Ansatz ist zuverlässig für die Untersuchung von Arthropoden-Gemeinschaften.
- Klebefallen sind ein praktisches Werkzeug für die ökologische Forschung.
- Diese Methode kann das Verständnis der Biodiversität in Waldekosystemen verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Diese Methode bietet einen standardisierten, reproduzierbaren Ansatz zur Quantifizierung von Arthropoden-Gemeinschaftsmetriken in der ökologischen Forschung und unterstützt die Zielvalidierung in Umwelt-Risikobewertungen sowie in Pipelines zur Biomarker-Entdeckung. Durch die präzise Messung von Häufigkeit, Biomasse-Surrogaten, Artenreichtum und Diversität über Baumarten hinweg ermöglicht sie eine mechanistische Risikominimierung in Studien, die Arthropodenaktivität mit Indikatoren für Ökosystemgesundheit verknüpfen. Die Kompatibilität der Technik mit der Analyse gemischter Modelle und ihr geringer Standardfehler (<20 % des Mittelwerts) erhöhen die Vorhersagesicherheit bei vergleichenden Untersuchungen zwischen Arten und unterstützt Portfolioentscheidungen in der Entwicklung von Agrochemikalien und Biopestiziden.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung ökologischer Hypothesen zur Struktur von Arthropoden-Gemeinschaften in Abhängigkeit von Baumarten und unterstützt die Zielvalidierung in der Umwelttoxikologie.
- Operativer Wert: Liefert quantitative Ergebnisse (Abundanz, Gesamtlänge, Artenreichtum, Shannon-Diversität) mit messbarer Präzision und verringert so die Variabilität bei Screenings in frühen Entwicklungsstadien.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt standardisierte, vergleichbare Datensätze über Baumarten hinweg und ermöglicht die Bereitschaft für Assays mit arthropodenzentrierten Bioindikatoren.
- Operativer Wert: Verwendet handelsübliche Klebefallen, was eine einfache Logistik sowie Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit für umweltbezogene Hochdurchsatzüberwachung gewährleistet.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt die translationale Biomarker-Entwicklung, indem arthropodengemeinschaftliche Veränderungen mit Umweltstressfaktoren verknüpft werden, wodurch risikoadjustierte Fortschrittsentscheidungen ermöglicht werden.
- Operationaler Wert: Erleichtert die Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung durch ein konsistentes Probenahmedesign und minimale Pseudoreplikation mittels Mixed-Model-Anpassungen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in Arbeitsabläufe der umwelttoxikologischen Forschung von der Hypothesenprüfung bis hin zur Identifizierung von Leitsubstanzen und liefert quantitative Gemeinschaftsmetriken, die zum mechanistischen Verständnis der Wirkungen von Verbindungen auf nicht-zielgerichtete Arthropoden beitragen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung hinsichtlich der Reaktionen von Arthropodengemeinschaften auf Baumarten und ermöglicht die Klärung von Wirkwegen in ökotoxikologischen Mechanismen.
- Screening: Liefert reproduzierbare, quantitative Ergebnisse (Gesamtlänge als Biomasseersatzgröße, Häufigkeit, Diversität), die für den Vergleich von Behandlungseffekten unter verschiedenen Umweltbedingungen unerlässlich sind.
- Analytik: Ermöglicht statistische Vergleiche mittels gemischter Modelle unter Berücksichtigung des Fangaufwands und des Baums als Zufallsvariable, wodurch valide Schlussfolgerungen über Arten hinweg gesichert werden.
- Translationale Forschung: Verbindet Arthropodenparameter mit Indikatoren für die Ökosystemgesundheit und unterstützt die Abstimmung von Biomarkern in der Umweltrisikobewertung.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform für standardisierte Arthropodenprobenahmen in Waldekosystemen und verringert so die methodische Variabilität in multizentrischen Studien.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Bewertung von Arthropoden-Gemeinschaften und verringert mechanistische Unklarheiten in Umweltauswirkungsstudien.
- Operativer Wert: Gewährleistet Standardisierung, Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit durch die Verwendung vorgefertigter Fallen und konsistenter Rindenpräparation.
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch in der agrochemischen Entwicklung, indem Effekte auf Nicht-Ziel-Arthropoden mit messbarer Genauigkeit quantifiziert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht die risikobasierte Priorisierung von Wirkstoffen, indem Metriken der Arthropoden-Gemeinschaft als Frühwarnindikatoren ökologischer Störungen genutzt werden.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in entomologischer Probennahme, Baumidentifikation und mikroskopischer Identifizierung von Arthropoden.
- Benötigt ein Stereomikroskop, Messwerkzeuge, Heftgeräte und polymeres Zellulosefolienmaterial zur Konservierung der Fallen.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen den Teams hinsichtlich der Fangdauer, der Konsistenz des Rindenabschabens und der Protokolle zur Datenanalyse.
- Erfordert eine Anpassung bei Pseudoreplikation, wenn mehrere Fallen pro Baum verwendet werden, entweder durch Summierung der Proben oder durch Einbeziehung des Baums als Zufallsvariable.
- Auf Arthropoden beschränkt, die mit dem Baumstamm interagieren; erfasst ohne methodische Anpassung weder Arten der Baumkrone noch bodenlebende Arten.
