Ensayo de fisiología térmica basado en el campo: recuperación de choque frío en condiciones ambientales

Este protocolo es un método extremadamente de bajo costo de recolección de datos sobre la fisiología del organismo, de una manera accesible y estandarizada. Esta herramienta se puede utilizar para explorar la fisiología en varios niveles. Puede ser empleado por intrépidos biólogos de campo, así como por niños pequeños en edad escolar.

La principal ventaja de esta técnica es que se basa en materiales fácilmente disponibles y es de muy bajo costo. Se puede realizar en casi cualquier lugar y por investigadores con una amplia gama de conocimientos y objetivos. Este método puede proporcionar información sobre los procesos fisiológicos, conductuales y ecológicos.

A medida que se estandarizan las métricas clave para obtener una respuesta fisiológica, el método puede aumentar nuestra capacidad para comprender y comparar rasgos clave entre grupos de individuos, especies y comunidades ecológicas. Manipular insectos sin dañarlos requiere práctica, pero la práctica hace la perfección. Definir los parámetros de su experimento, al igual que el tiempo para mantener a los insectos en el agua helada, puede tomar tiempo y requiere la experimentación y la comprensión de sus taxones focales.

Demostrando el procedimiento conmigo estarán Heather Rohrer y Matt Standridge, dos técnicos del laboratorio de Daniel. Comience con la identificación de las especies de interés, teniendo en cuenta que cada grupo se diferenciará en el tiempo que se tarda en inducir un coma frío. En función del organismo y el uso de los datos, elija diferentes puntos de corte para el experimento si el individuo focal no vuela.

Realice un pre juicio en una muestra pequeña para determinar los parámetros clave, como el tiempo requerido en el hielo, para inducir un coma frío. Elija un tiempo de corte basado en la ecología de la especie. Teniendo en cuenta que después de muchos minutos de ser incapaces de volar, algunos insectos son tomados por los depredadores.

Recoja los insectos usando métodos apropiados, tales como trampas cebadas y redes entomológicas. Coloque a cada individuo en un sobre de cristal separado con una identificación única y guarde a los animales en un lugar fresco sombreado protegido del sol directo, el viento y los depredadores. Siempre exponga al animal al tratamiento experimental dentro de las 24 horas de haber sido capturado para estandarizar este tiempo tanto como sea posible a través de los ensayos.

Llene un refrigerador con agua y hielo suficiente para mantener el ambiente en el agua a cero grados centígrados. Elija entre uno y cuatro individuos focales para una ronda de experimentación, asegurándose de que cada individuo sea identificable. Cuando utilice varias especies, utilice sólo una de cada una para evitar confusiones.

Si el experimento no está relacionado con la coloración de las alas, marque las alas con identificaciones únicas con un marcador con punta de fieltro fino para distinguir a los individuos. Si los experimentos no cumplen ninguno de los criterios anteriores, realice el experimento en un individuo a la vez. Rellene las filas de la hoja de datos con la información sobre cada insecto ensayado, incluyendo su identificación única y un identificador útil, en las notas.

Coloque a todos los individuos focales en una bolsa de plástico sellada con un peso y coloque la bolsa en agua helada durante 60 minutos para inducir el coma frío. Utilice un termómetro simple para registrar la temperatura ambiente a intervalos cortos a mano. Si está disponible, puede registrar las condiciones ambientales mediante un registrador de datos.

Primero, conecte el registrador de datos, vaya al dispositivo, inicie y seleccione el dispositivo conectado haciendo clic en Aceptar. Introduzca el nombre de la versión de prueba, seleccione Temperatura e Intensidad de luz e introduzca las unidades. Establezca el intervalo de registro en 10 segundos.

Escriba la fecha y la hora del experimento y seleccione Inicio retrasado para iniciar el registrador de datos a la hora seleccionada. Asegúrese de que la información del registrador de datos, incluida la hora del día, se sincronice con los experimentos para que los datos sobre las condiciones ambientales se puedan comparar más adelante con cada insecto focal individual. Decida sobre los parámetros experimentales, como si la recuperación tendrá lugar a la sombra o al sol, y anote estos tratamientos en la hoja de datos.

Coloque una jaula de malla para los insectos en un lugar apropiado para que la temperatura y los ambientes ligeros sean homogéneos dentro de la jaula. Mantenga la base de la jaula elevada para que pueda ser tocada por el observador y coloque el registrador de datos justo fuera o dentro de la jaula donde se puede mantener sin ser molestado. Retire los animales del baño de agua helada después de 60 minutos e inmediatamente retire los insectos de la bolsa de plástico, luego retire a cada individuo de su envoltura rápidamente con un manejo mínimo y enciba el cronómetro tan pronto como los animales estén en la jaula de malla.

Toque la base de la jaula con un lápiz con frecuencia y con la fuerza suficiente para agitar a los insectos en recuperación sin causar una respuesta. Marque el ensayo como completo una vez que un individuo ha volado. Termine el ensayo y considere que el insecto no se ha recuperado si no se ha movido después de 30 minutos.

Retire los insectos de la jaula de malla y coloque a los individuos de nuevo en sus envolturas de vidrio etiquetadas. Libere a los animales o guárdelos para una mayor recopilación de datos y procese los datos como se describe en el manuscrito del texto. Para acceder a los datos ambientales registrados, vuelva a conectar el registrador de datos HOBO al ordenador.

Vaya a la lectura del dispositivo, seleccione Detener registro y guarde los archivos en la carpeta deseada como archivos HOBO. Después de mostrar una ventana emergente, confirme las unidades de los parámetros y seleccione Trazar para obtener una gráfica para las condiciones experimentales. Para exportar la tabla de datos, seleccione Datos de la tabla de exportación de archivos y expórtela como un archivo CSV para guardarla en la carpeta adecuada.

En este protocolo, la interacción entre las condiciones ambientales importantes para la fisiología organismal y la recuperación fría del choque fue explorada para la especie variable de mariposas. Se observó que a medida que aumentaba la temperatura media del ensayo, el tiempo de recuperación del choque frío disminuía mostrando variabilidad entre los taxones. Del mismo modo, se observó la relación inversa entre la intensidad media de la luz del ensayo y el tiempo de recuperación del choque frío, lo que indica que tanto la temperatura como las condiciones de luz contribuyen a la recuperación de las mariposas.

181 especies silvestres de mariposas recolectadas por tres observadores durante cinco meses mostraron una clara recuperación del coma frío inducido por el choque frío, destacando la amplitud taxonómica a través de la cual se puede aplicar con éxito este experimento. Se trazaron las condiciones del campo ambiente y las condiciones experimentales, lo que demuestra la relevancia ecológica de la realización de ensayos de fisiología en condiciones ambientales. Al realizar este protocolo, asegúrese de prestar mucha atención a todas las personas en la jaula de malla, ya que los cambios en el comportamiento pueden ser sutiles y ocurrir rápidamente.

Los datos generados por este protocolo arrojan luz sobre los rasgos ecofisiológicos de los organismos analizados. Muchos otros rasgos contribuyen a la fisiología del organismo, como el tamaño, el color y la filogenia. Los datos sobre rasgos adicionales explicarán y contextualizarán aún más las medidas de recuperación de choques fríos, lo que se sumará al contexto ecológico y de la historia de vida de esta información.

He utilizado este método para caracterizar la fisiología ecológica de comunidades enteras de mariposas en los Andes colombianos. Debido a que el protocolo es accesible, barato y lo suficientemente simple como para implementarlo en entornos rurales, se recopilaron datos sobre cientos de personas en un corto período de tiempo.