A Mill vol simple pour l'étude du vol captif chez les insectes

Résumé

Le vol des insectes est influencé par un certain nombre de facteurs et la propension à se disperser est une variable importante pour comprendre l’écologie des insectes et les stratégies de lutte biologique. Nous décrivons la construction et l’utilisation d’un moulin à vol simple, relativement peu coûteux et flexible pour mesurer les paramètres du vol captif chez les insectes.

Résumé

Le vol des insectes peut être un vol migratoire à longue distance, un vol de dispersion à moyenne distance ou un vol à courte distance à la recherche d’un hôte. Des études antérieures ont montré que les moulins à vol sont des outils précieux pour l’étude expérimentale du comportement de vol des insectes, permettant aux chercheurs d’examiner comment des facteurs tels que l’âge, les plantes hôtes ou la source de la population peuvent influencer la propension d’un insecte à se disperser. Les moulins à vol permettent aux chercheurs de mesurer des composantes du vol telles que la vitesse et la distance parcourue. Le manque d’informations détaillées sur la façon de construire un tel appareil peut donner l’impression que sa construction est d’une complexité prohibitive. Nous présentons un moulin à vol simple et relativement peu coûteux pour l’étude du vol captif chez les insectes. Les insectes expérimentaux peuvent être attachés avec des adhésifs non toxiques et tourner autour d’un axe au moyen d’un palier magnétique à très faible frottement. Le broyeur est conçu pour l’étude du vol dans des conditions contrôlées car il peut être utilisé à l’intérieur d’un incubateur ou d’une chambre environnementale. Les points forts sont le circuit électronique très simple, la conception qui permet à seize insectes de voler simultanément permettant la collecte et l’analyse d’un grand nombre d’échantillons en peu de temps et la possibilité d’utiliser l’appareil dans un espace de travail très limité. Cette conception est extrêmement flexible, et nous avons ajusté le moulin pour s’adapter à différentes espèces d’insectes de différentes tailles.

Introduction

Plusieurs techniques de laboratoire ont été développés pour l'étude des insectes comportement de vol ^1,2. Elles vont du simple ^3,4 tethering statique à des appareils sophistiqués qui permettent une plus grande liberté de mouvement pour l'insecte captif ^5. À ce jour, vol chambres ^6-9 représentent les dispositifs permettant le plus haut niveau de la liberté de vol dans des conditions contrôlées. Cette technique présente deux inconvénients majeurs: il est difficile à utiliser pour l'étude de gros insectes et de la procédure manuelle de la collecte de données est fastidieuse.

Usines de vols représentent l'une des techniques les plus courantes et abordables pour l'étude du vol des insectes dans des conditions de laboratoire ^10-12. Cette technique est préférable d'attacher statique, car il offre déplaçant stimuli ^13, mais il diffère d'un vol libre de la réponse comportementale ^14-16. Certains aspects du comportement de vol sur le moulin et à l'état sauvage sont similar ^5,17 sorte malgré quelques limitations, usines de vol représentent une option viable pour enquêter sur des questions concernant l'apparition de certaines réponses de comportement de vol, comme dans le cas des migrateurs type de vol. En outre, les usines de vol sont plus faciles à réaliser que les souffleries ou les chambres de vol et la collecte de données peut facilement être automatisée. Ainsi, les chercheurs intéressés par le comportement de vol trouvent souvent que les usines de vol sont le meilleur choix, mais doivent être conscients des limites potentielles à la méthode. Ici, un design vol moulin flexible et personnalisable est présenté pour les chercheurs qui ont choisi d'utiliser les usines de vol pour étudier le comportement de vol.

Plusieurs auteurs décrivent des conceptions alternatives vol de l'usine. En général, la partie principale du système de broyage de vol, à savoir, le bras de l'usine de pivotement, est assez simple à réaliser. Moins simple est la partie électronique du système vol de l'usine, ce qui permet l'enregistrement des données. Traiter avec electronic conception de circuits peut être difficile, en particulier pour l'entomologiste ou l'écologiste comportementale manque de connaissances de base de l'électronique. Certains auteurs décrivent un complexe ou périmées composant électronique de circuit dans leur conception vol moulin ^18-21, ou la description de la partie électronique de l'usine de vol est manquant ^22,23. Autres dessins décrivent actographs mécaniquement complexes, qui sont assez compliqué à réaliser, mais peuvent aider les chercheurs à entreprendre des observations comportementales plus complexes ^5.

Dans cet article, la conception d'un simple à construire, moulin de vol relativement peu coûteux pour l'étude de vol captif chez les insectes est décrite. Ensemble avec le composant électronique extrêmement simple, la conception a un certain nombre d'avantages. Le moulin de vol est conçu pour être utilisé dans les espaces restreints généralement disponibles dans le laboratoire insectes écologie standard. La structure est réalisée en acrylique transparent pLastic de sorte qu'une seule source de lumière peut atteindre uniformément chaque individu dans des chambres séparées de l'usine. Compte tenu de la transparence du matériau et de petite taille, le moulin à vol peut être utilisé dans un incubateur pendant des conditions de lumière et de température normalisées. Enfin, l'ensemble de la structure peut être facilement monté et démonté et, une fois démonté, il peut être stocké dans un petit espace. Un autre avantage de la conception de la structure est que l'usine de vol peut être modifié pour permettre l'étude des insectes de taille différente et en utilisant des distances différentes de la révolution. Ce moulin de vol a été utilisé pour recueillir des données sur les insectes aussi variés en taille et en forme que les bugs d'asclépiade, ^24, les punaises de kudzu de Oncopeltus, Megacopta cribraria et Silphidés, vespilloides Nicrophorus. La conception vol de l'usine permet également de haute-vente grâce nécessaire pour des études nécessitant de grandes tailles d'échantillon. Les données peuvent être collectées en utilisant 8 canaux simultanés pour chacun des enregistreurs de données used de sorte qu'un grand nombre de personnes peut être analysé simultanément et grand nombre d'échantillons peut être traitée de la même journée. Pas de logiciels coûteux est nécessaire pour enregistrer et visualiser les données et le script personnalisé écrit pour l'analyse de données peut être modifié suivant les besoins spécifiques de la conception expérimentale. Réponse de vol est très variable dans différentes espèces d'insectes. Ainsi, avant de procéder à une expérience de vol moulin complet et les tests préliminaires sur la réponse de vol de l'insecte modèle de focale sont recommandés. Celles-ci fourniront une compréhension de la mesure de la variation de comportement en réponse de vol, qui sera utilisé pour les aspects de peaufiner de l'analyse de vol telles que le temps d'enregistrement ou de la plage de vitesse de vol.

Protocole

1. Construire la Mill Vol

1. Construire la structure de support en matière plastique acrylique:
   1. Couper feuilles d'acrylique transparent épais de 3 mm dans les deux parois verticales extérieures, la paroi verticale une centrale et les cinq étagères horizontales telles que spécifiées par la conception représentée sur la figure 1.
   2. Assembler en insérant les étagères (figures 1 et 2; SH) dans les murs verticaux (Figures 1 et 2; OW et CW) pour former la structure de support (figure 2A).
   3. Renforcer la structure en insérant colonnes de polystyrène dans les coins externes à l'arrière de l'appareil (figure 2A et la figure 2C). Si nécessaire, coller des pièces courtes de Edge-protecteurs à angle droit le long des jonctions centrales de parois verticales de fournir un soutien supplémentaire pour les tablettes horizontales.
2. Construire le pivoting assemblage de bras:
   1. Collez une longueur de 5 cm de 1 cm de diamètre des tubes en plastique dans le haut au centre de chaque cellule. Collez une longueur de 2 cm de 1 cm de diamètre des tubes en plastique dans le centre du fond de chaque cellule, assurant que le tube haut et en bas dans chaque cellule est aligné. Avec de la colle chaude, apposer deux 10 mm x 4 mm N42 aimants au néodyme à la fin de chaque support, formant le palier magnétique pour le bras de l'usine.
   2. Insérez une broche entomologique dans une pipette de 20 pi et fixer en place avec de la colle chaude. Positionner la goupille de telle sorte que les deux extrémités prolongent hors de l'embout de pipette pour former l'armature de l'usine de vol.
      Remarque: Pendant les essais en vol, le haut de la tige est maintenue en place par l'ensemble supérieur d'aimants. L'ensemble inférieur d'aimants est de maintenir l'armature dans une position verticale, lui permettant de tourner autour de son axe.
   3. Couper une longueur de 24 cm de non-magnétique des tubes d'acier hypodermique de calibre 19. Avec de la colle chaude, apposer le point au sommet de la pointe de pipette f centrerom étape 1.2.2. Bend une extrémité de la tubulure à 2 cm de l'extrémité à un angle de 95 °, en laissant un long bras de 12 cm du point central et un bras court avec un rayon de 10 cm du centre de la courbure (figure 2B).
      Remarque: La longueur de rayon peut être modifiée afin de tenir compte des distances différentes de la révolution.
3. Mettre en place le capteur infrarouge et d'un enregistreur de données:
   1. Fixer les capteurs IR sur les côtés de chaque cellule éternel réutilisable en utilisant du mastic colle, ce qui permet d'étendre la sonde dans la cellule à travers les ouvertures découpées dans les supports de paroi verticales externes (Figure 2C).
   2. Connecter les capteurs IR au enregistreurs de données à travers un circuit électronique très basique construit sur ​​une planche à pain sans soudure (figure 3). Connectez deux résistances de 180 Ω et 2,2 kQ respectivement sur ​​l'entrée et la sortie de la connexion infrarouge sur la carte de test (figure 3A, B). Placez les résistances à alternate rangées le long de la plaque d'essais afin de minimiser des gouttes dans le signal de tension pendant l'enregistrement à partir de plusieurs capteurs (voir la figure 3C).

2. essais en vol

1. Tether insectes au bras vol moulin indirectement par l'intermédiaire d'une broche d'insectes:
   1. Placer une petite feuille de drapeau à la fin de l'extrémité non pliée du bras pivotant afin de maximiser interruption du faisceau infrarouge dans le capteur et pour agir en tant que contrepoids.
   2. Selon la taille et la cuticule de la zone de l'insecte disponibles pour la fixation, fixez l'insecte expérimentale à une broche d'insecte avec du mastic adhésif réutilisable ou d'une colle non toxique peau. Si nécessaire, anesthésier l'insecte soit par réfrigération ou _avec le CO 2.
   3. Moule une petite quantité de colle mastic autour de la pointe arrondie d'une broche entomologique et couvrir avec une goutte de colle non toxique peau. Appliquer doucement sur la zone de pronotum et attendre 5-10s que la colle est sèche.
      Remarque: Le proprocédure à l'étape 2.1.3 est adapté pour les insectes avec disque (scarabée, insectes) ou molle (guêpes, les mouches) cuticule. Insectes avec cuticule velue (mites, papillons) devront avoir les cheveux en douceur enlevée avec un très fin pinceau avant tethering.
   4. Insérez la broche avec l'insecte joint dans l'extrémité recourbée de l'ensemble de bras pivotant.
   5. Après le test en vol est terminé, retirez le modem avec une amende pince.
      Remarque: L'enregistreur de données mis en place et l'acquisition a été optimisé comme suit pour le matériel spécifique figurant dans le tableau des matériaux et doivent être ajustés pour une utilisation avec des équipements de rechange.
2. Initier une session d'enregistrement avec le logiciel WinDAQ Lite disponible gratuitement
   1. Téléchargez et installez le logiciel gratuit WinDAQ Lite (voir la liste de l'équipement).
   2. Ouvrez le gestionnaire de matériel de bord, sélectionnez l'enregistreur de données de la liste et appuyez sur pop-up 'Start Windaq'. Une nouvelle fenêtre va s'ouvrir et le signe d'entréeal de chaque capteur sera affiché.
   3. Choisir la fréquence d'échantillonnage souhaitée au cours de laquelle le collecteur de données lit et affiche la sortie du capteur.
      Remarque: La fréquence d'échantillonnage dépendra de la vitesse de vol de l'insecte, mais les fréquences d'échantillonnage allant de 30-45 Hz sera suffisamment rapide pour capturer le vol des insectes petites et moyennes entreprises.
   4. Appuyez sur Ctrl-F4 pour démarrer une session d'enregistrement. Sélectionnez le chemin de destination du fichier d'enregistrement dans la première fenêtre pop-up. Choisissez la longueur appropriée de temps pour enregistrer un vol pour l'insecte et expérience particulière. Définir la durée d'enregistrement dans la seconde fenêtre pop-up. Une fois le temps d'enregistrement est écoulé Appuyez sur Ctrl-S pour finaliser le fichier enregistré.
3. Vérifier la qualité de l'enregistrement.
   1. Ouvrez la trajectoire de vol enregistrés et sélectionnez un canal de tension. Appuyez sur Ctrl-T pour ouvrir une fenêtre pop-up avec les statistiques de tension pour chaque canal.
   2. Veillez à ce qu'aucune grosses gouttesdans minimums valeur résultant de chutes de tension à travers le circuit (Figure 4). Jeter les canaux dans lesquels la différence entre la moyenne de la chaîne et de la tension minimale est supérieure à 0,1 V.
4. Enregistrez le fichier dans un format * .CSV: Allez dans Fichier> Enregistrer sous et dans la fenêtre pop-up sélectionner "Spreadsheet impression (CSV)". Dans la fenêtre pop-up "Spreadsheet Commentaires" sélectionner "Temps relatif" et désélectionner toutes les autres options. Cliquez sur OK pour enregistrer le fichier.

3. Analyse des données de vol en utilisant Python 3.4.x

1. Installez la dernière version de Python 3.4.x. Télécharger l'archive Python_scripts.zip (fichiers supplémentaires), l'ouvrir et enregistrer standardize_peaks.py et flight_analysis.py sur le bureau.
2. Standardiser et sélectionner les pics dans le signal enregistrécomme suit
   1. Faites un clic droit sur l'icône de standardize_peaks.py. Sélectionnez "Ouvrir avec IDLE.
      Remarque: IDLE est l'éditeur par défaut pour Python, mais un éditeur de texte peut être utilisé à cette fin.
   2. Lignes 18-19 En, spécifier les valeurs de seuil proches de la tension moyenne utilisée pour effectuer la normalisation du signal de tension pour chaque canal.
      Remarque: Les valeurs par défaut sont définies pour offrir une amende signal de syntoniser la normalisation, mais l'utilisateur peut définir un seuil désiré selon la valeur de la tension moyenne pour chaque canal. Ceux-ci peuvent être trouvés dans la fenêtre des statistiques de tension (voir l'étape 2.3).
   3. Dans la ligne 45, tapez le chemin d'accès au dossier dans lequel le fichier enregistré * .CSV est enregistré.
   4. Dans la ligne 91, tapez le chemin d'accès au dossier dans lequel vous souhaitez enregistrer le fichier de crête * .TXT.
   5. Dans la ligne 61 et la ligne 72, spécifiez le nombre de canaux nécessaires. Ajouter ou supprimer des canaux en supprimant le # au début de la ligne 61-63 et 72-74 jusqu'à un maximummum de 8 canaux.
   6. Enregistrez le fichier et lancer le script en appuyant sur F5.
   7. Entrez le nom du fichier * .csv (avec des sous-dossiers supplémentaires) pour la fenêtre pop-up et appuyez sur Entrée pour enregistrer un nouveau fichier * .TXT avec les signaux normalisés dans le dossier spécifié.
      Note: En fonction du nombre de canaux utilisés n, ce fichier contient n + 1 colonnes: la première colonne est le temps relatif de l'événement d'échantillonnage, les autres n colonnes représentent les bases et les sommets des événements de la N canaux utilisés pour l'enregistrement. La valeur 0 représente la tension de base, tandis qu'une valeur de 1 représente un pic issu du passage de l'indicateur par l'intermédiaire du capteur IR.
3. Analyser la trajectoire de vol en utilisant le fichier normalisé: Modifier le script flight_analysis.py pour accueillir les conditions expérimentales de l'utilisateur:
   1. Faites un clic droit sur l'icône de flight_analysis.py. Sélectionnez "Ouvrir avec IDLE.
   2. Dans la ligne 39 et la ligne 80 ajuster la longueurde la trajectoire circulaire en fonction du rayon du bras.
   3. Le cas échéant, activer une boucle de correction de vitesse en option par suppression de lignes dans l'# 50-52. Modifiez la valeur de vitesse en conséquence.
   4. Dans la ligne 77 et la ligne 85, de modifier le seuil de vitesse et les valeurs de l'écart de temps pour corriger les lectures de vitesse fausses dans la trajectoire de vol et de tenir compte des écarts de temps très courts qui se produisent entre deux longues périodes de vol sans interruption consécutifs.
   5. Dans la ligne 198, spécifiez le temps total d'enregistrement en secondes. Modifiez les plages de valeurs dans les lignes de sortie de la ligne 287 à compter.
      Remarque: Les plages de défaut peuvent être modifiés selon les besoins des utilisateurs expérimentaux. Pour ce faire, toutes les valeurs numériques à l'intérieur de la fonction (inclus ceux du nom de la variable, par exemple dans le "flight_300_900" variable) doivent être changés à la valeur souhaitée.
   6. Dans la ligne Type 248 le chemin vers le dossier dans lequel le fichier * .txt standardisé est enregistré.
   7. Indiquez le nombrede canaux. Ajouter ou supprimer des canaux en ajoutant ou en supprimant un # au début des lignes 257-259, 270-272 lignes et lignes 279-281 jusqu'à un maximum de 8 canaux.
   8. Dans la ligne 304 tapez le chemin d'accès au dossier dans lequel vous souhaitez enregistrer les fichiers de sortie.
   9. Une fois tous les paramètres de l'utilisateur sont spécifiés, enregistrez le fichier et de lancer le script en appuyant sur F5.
   10. Entrez le nom du fichier * .TXT pour analyser (avec des sous-dossiers supplémentaires) dans la fenêtre pop-up et appuyez sur Entrée.

Résultats

La figure 5 montre des exemples représentatifs du type de graphes qui peuvent être obtenus en utilisant les scripts décrits dans la section précédente. Les données de vol ont été obtenus à partir d'un travail expérimental mené dans le département de zoologie de l'Université de Cambridge en utilisant le nécrophore Nicrophorus vespilloides comme modèle (Attisano, données non publiées). Deux jeunes mâles non accouplés d'environ 20 jours d'âge étaient attachés aux usines de vol et placé dans des conditions environnementales contrôlées 14:10 L: D et 21 ° C. Les coléoptères ont été laissés dans le broyeur de vol pendant 8 heures consécutives et l'activité de vol a été enregistré. L'analyse de l'écran et la sortie graphique permettent de résoudre les différences individuelles dans les modèles d'activité de vol. Par exemple, le premier mâle (figure 5A) a montré une activité de vol forte dans la première heure de l'enregistrement, caractérisé par une haute vitesse et vol continu qui a duré environ trois heures. Thest prolongée phase d'activité est caractérisée par une diminution progressive de la vitesse d'environ 1,6 m / s à environ 1 m / s qui. Après le combat de vol initial, l'individu a montré un modèle presque périodique de vol relativement court Bouts environ 10-15 minutes la durée de chaque. Le deuxième homme a montré un modèle de vol très différent avec des épisodes de vol qui n'a jamais dépassé la durée de 15-20 minutes (figure 5B). Dans cet individu l'activité de vol est caractérisé par une large diffusion de matchs de vol dans les 4 premières heures d'enregistrement, après quoi son activité devient presque périodique. Cette personne a également présenté une très faible vitesse de vol que seulement occasionnellement dépassé 0,4 m / s.

Un autre exemple représentatif a été obtenu en utilisant un modèle d'insectes différents, la punaise de l'asclépiade Oncopeltus fasciatus. Les données ont été recueillies lors d'une étude sur le comportement migratoire et la réponse physiologique au stress alimentaire punaise de l'asclépiade femelles ^24. Dans cette étude, latemps d'enregistrement a été fixé à une heure afin de caractériser les femmes que les migrants ou résidents. Ces types de comportement sont caractérisés par une réponse "tout ou rien". Femelles migrateurs se livrent à des vols soutenus et continus généralement une durée de quelques heures, tandis que les femelles ne montrent jamais résidents activité de vol de plus de quelques minutes. Ainsi, une femme migrante va montrer un modèle de vol comme dans la figure 6A, tandis qu'une femelle résident sera caractérisée par un modèle de mouvement comme celui de la figure 6B.

Figure 1. Configuration du design pour la structure de support en plastique acrylique. La structure de support en plastique acrylique pour les usines de vol est construit à partir de trois éléments différents. Il ya deux parois verticales extérieures (OW) contenant deux fentes pour les étagères et une ouverture pour accueillir les sens IRSRO (A). Il ya une seule paroi verticale centrale (CW) avec des fentes pour les tablettes. Et il ya 5 tablettes horizontales (SH) avec des fentes pour les murs. Le pivot magnétique est collé aux planches horizontales à la position B. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2. assemblé vol moulin. (A) La structure de support de matière plastique acrylique est assemblé en faisant glisser les cinq étagères horizontales (SH) dans les fentes dans les deux parois extérieures (OT) et la paroi centrale (CW), résultant en une structure à 8 cellules individuelles contenant chacune un champ magnétique pivot et un capteur infrarouge, permettant pour 8 personnes à être transportés dans le même temps. (B) Le bras de pivotement dans laquelle les insectes sont attachés peuvent être construits à accomm Ōdate une variété de tailles et morphologies des insectes. (C) Comme l'insecte captif déplace le bras de pivot suspendu entre les aimants, le drapeau de la feuille à l'autre extrémité du bras active le capteur IR (flèche). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3. Conception du circuit reliant les capteurs IR à l'enregistreur de données. (A) Un circuit simple relie entrée du capteur IR de l'enregistreur de données. (B) Chaque enregistreur de données peut être alimenté et connecté à l'enregistreur de données par l'intermédiaire d'une planche à pain sans soudure en utilisant le diagramme. (C) Plusieurs capteurs peuvent être connectés à l'enregistreur de données unique à l'aide de la même carte de test.large.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4. Exemples d'événements de vol enregistrées. Pics de tension représentent tours complets de bras de l'usine de vol. (A) Un enregistrement de haute qualité d'un événement de vol sans chutes de tension dans le signal enregistré. (B) Un événement de vol avec une chute de tension dans le signal enregistré. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5. des données de vol représentant du nécrophore vespilloides Nicrophorus. La variation individuelle en volle comportement est facilement reconnaissable dans les enregistrements de vol. (A) Un individu a volé en continu pendant environ trois heures après le début du procès et ensuite envolé périodiquement à haut débit dans tout le reste du procès. (B) Le comportement de l'individu est différent en ce que cet insecte a volé que de façon sporadique tout au long du procès et n'a jamais volé aux vitesses élevées observées dans l'individu dans le panneau A (noter la différence d'échelle sur l'axe Y). S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 6. des données de vol représentant de la punaise de l'asclépiade Oncopeltus fasciatus. Deux modèles différents de comportement sont clairement observés entre les enregistrements de données de vol. (A ) Cet enregistrement est typique du type de comportement en vol vu chez les individus migrateurs. Individus migrateurs volent à une vitesse relativement stable sur de longues périodes de temps. (B) Le comportement dans la partie A est en contraste avec le comportement de vol typique d'un individu résident. Les résidents volent à des vitesses inférieures et des épisodes de vol ne durera que peu de temps (noter la différence d'échelle sur l'axe X pour A et B). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Discussion

Un design vol moulin abordable, souple et réglable.

Comportement de vol de l'insecte est d'intéresser un large éventail de scientifiques, de ceux intéressés par le comportement de base d'insectes dans des environnements variables à des spécialistes dans la lutte biologique qui ont besoin de comprendre comment les conditions influencent la propension d'une espèce de parasites se disperser. Le comportement de vol peut être étudiée par diverses méthodes qui vont de vol «tapis roulants» et souffleries que les conditions sur le terrain approximatives à l'électricité statique des dispositifs de vol captif. Usines de vol captif, comme celui présenté ici, sont limitées par le fait que certains aspects de vol, comme les changements d'altitude, ne peut pas être mesurée ^14. Toutefois, les usines de vol captif ne permettent insectes de voler sans interruption et permettent ainsi aux chercheurs de quantifier les paramètres tels que la vitesse, la distance et la périodicité de vol et de corréler ces paramètres avec les conditions environnementales, la physiologie, et morphology.

Le moulin de vol présentée ici a été conçu pour permettre aux chercheurs sans connaissances spécialisées de l'électronique pour construire et utiliser un moulin à vol captif afin d'étudier le comportement de vol des insectes. Un avantage de cette conception est que le coût global de l'usine de trajet est faible par rapport à d'autres conceptions. Le coût global peut être maintenue bien en dessous de 300 dollars américains. Les feuilles de plastique acrylique sont l'élément le plus coûteux. Le deuxième avantage est que l'usine de vol est adaptable pour la condition des espaces de travail contrôlées limitées disponibles dans de nombreux laboratoires, par opposition à une soufflerie spécialisée. L'utilisation d'épaisses feuilles de plastique acrylique transparent 3 mm signifie que la structure est à la fois transparente, pour permettre une observation facile des insectes, et aussi léger, permettant à l'usine de vol pour être déplacé à l'endroit approprié pour les essais en vol. La configuration empilée des cellules vol d'usines maximise le nombre d'échantillons exécuté tout en minimisant le piedimprimer de l'appareil. En outre, le dispositif peut être facilement démonté pour le stockage. En outre, l'usine de vol a été conçu pour permettre à un grand nombre d'individus à échantillonner relativement facilement. Chaque usine de vol contient 8 cellules, permettant aux chercheurs d'enregistrer l'activité de vol de plusieurs personnes simultanément. Fixation insectes indirectement au bras pivotant par une broche insecte insectes individuels permet d'être placés dans et retirés du broyeur à vol rapidement. Enfin, l'électronique d'enregistrement de données est simple et facile à utiliser, avec le logiciel librement disponible pour l'analyse des données. Une fois assemblé, le moulin de vol utilise des capteurs infrarouges simples pour enregistrer l'activité de vol. Le passage du drapeau de feuille à l'extrémité du bras à travers le faisceau infrarouge permet à chaque révolution du bras à enregistrer. La vitesse de rotation permet à des données comme la vitesse, la distance parcourue, le temps total de vol et les modèles de vol pour être enregistrés comme entrée dans un enregistreur de données.

Le moulin de volest apte à être adapté pour un certain nombre de différents types d'insectes. L'utilisation de tubes en acier hypodermique pour le bras pivotant est plus efficace que les autres options, telles que des bâtons de bois ou des pailles parce que, même si lourd, la traînée produite est réduite par le faible diamètre, permettant même de petits insectes pour être testé en vol. Récemment, des petits morceaux de fibre optique ont été utilisés dans une usine de vol pour les petits insectes ^25. La fin du bras plié peut être collée à l'armature à différents angles par rapport à l'axe de support afin de positionner l'insecte expérimentale dans son orientation de départ naturel. Dans la conception présentée, dans laquelle le rayon est de 10 cm de longueur, toute la distance parcourue en un tour est de 62,8 cm. Retrait de la paroi verticale centrale permettra une configuration alternative de l'usine de vol dans lequel le rayon de bras peut être doublé en longueur pour accueillir de plus gros insectes et de la révolution des distances jusqu'à 1,20 m. Dans ce cas, aimants plus puissants sont recommanded à accueillir et à stabiliser le bras de plus moulin.

Comme indiqué tout au long, la conception de l'usine vol est souple et adaptable pour les espèces d'insectes d'intérêt et les chercheurs sont en mesure de le personnaliser pour leurs besoins particuliers. Cela inclut non seulement les besoins physiques de l'insecte, y compris les paramètres tels que la taille, la puissance, la structure de la cuticule, mais aussi des différences biologiques entre les espèces. Un inconvénient potentiel de toutes les usines de vol est que le manque de soutien des insectes tarse «forces de voler, peut-être à l'épuisement. Si cela est vrai dans certaines espèces, par exemple, nous avons observé la réponse automatique de vol avec nos essais de bugs asclépiade, il ne vaut pas pour tous les insectes que nous avons testés (par exemple vespilloides N.). Cependant, même avec la réponse automatique, nous avons jamais observé insectes volants à l'épuisement ou la mort, en partie à cause de la durée d'enregistrement que nous avons choisi pour accueillir la biologie des insectes. Ainsi, il est important de faireobservations préliminaires sur l'insecte d'intérêt à comprendre son comportement dans le moulin de vol afin d'optimiser la collecte de données. Un, problème connu supplémentaire avec les usines de vol, est que l'inertie peut maintenir le mouvement, même après l'insecte a cessé de voler activement. Le script fourni des comptes pour les erreurs de lecture due à l'inertie de l'usine de vol, caractérisé par une diminution rapide de la vitesse de vol et l'augmentation des distances entre les sommets. Le script 'flight_analysis.py' défausse ces «faux pics» et construit un nouveau signal pour analyse. L'utilisateur peut choisir le seuil de vitesse pour la correction, comme expliqué dans les notes fournies dans le script.

Une source d'alimentation de 5 V est suffisante pour obtenir un signal de tension pouvant être lu, mais une unité de puissance avec une tension de sortie variable peut être utilisée comme source d'alimentation pour permettre l'entrée d'alimentation pour faire varier et donc d'optimiser la tension de travail pour chaque capteur. Une telle solution peut aussi aider à augmenter le o de la qualité de visualisationsignaux de pointe f dans l'interface d'enregistrement du logiciel. La sortie du capteur est affiché dans l'interface du logiciel tel que formé par une base et de pointe tensions où la tension de base représente le plus faible tension de sortie du capteur au repos (lorsque le faisceau infrarouge ne soit pas interrompue), tandis que la tension de crête est la montée de la tension de base qui se produit lorsque le faisceau infrarouge est interrompu lorsque le bras se déplace à travers le faisceau. Une tension d'entrée de 5 V fournit une augmentation de l'ordre de 100 mV tout en augmentant l'entrée à 7 V augmente la montée du pic à 300 mV permettant une meilleure discrimination de base et de pointe tensions. La taille de la planche à pain sans soudure choisie détermine le nombre de cellules de vol peuvent être accueillis. Afin de minimiser les gouttes dans le signal de tension pendant l'enregistrement à partir de plusieurs capteurs, il est recommandé de placer les résistances dans des rangées alternées le long de la plaque d'essais (voir la figure 3C).

Personnalisable normalisation de signal et analysis scripts écrits pour l'accès ouvert langage de programmation Python.

La normalisation et l'analyse du signal de tension sont effectuées en utilisant des scripts personnalisés écrits en Python, qui est un langage libre, largement utilisé à des fins générales et de programmation de haut niveau. L'utilisateur final peut facilement personnaliser les scripts de travailler avec les paramètres spécifiés propres. La personnalisation est réalisée en changeant simplement les valeurs numériques ou des noms de variables. Notes sur la façon de personnaliser les paramètres peuvent être trouvés dans les scripts eux-mêmes. Les valeurs par défaut dans les scripts sont mis à offrir une amende signal de syntoniser la normalisation, mais l'utilisateur peut définir un seuil désiré selon la valeur de la tension moyenne pour chaque canal. Dans le script d'analyse des vols, les fonctions flying_bouts de la ligne 105 calcule la durée en secondes de la plus longue et la plus courte des épisodes de vol, le pourcentage de temps passé en vol sur la durée totale d'enregistrement et le nombre de cas de vol combats d'une plage de durée déterminée. Les gammes peuvent être modifiés selon les besoins des utilisateurs expérimentaux. Pour ce faire, toutes les valeurs numériques à l'intérieur de la fonction (inclus ceux du nom de la variable, par exemple dans le "flight_300_900" variable) doivent être changés à la valeur souhaitée. Le nombre de plages et leur durée dépend simplement de la spécification de l'utilisateur. Le script va imprimer à l'écran les résultats de l'analyse pour chaque canal. Ceux-ci comprennent: la vitesse moyenne de vol, temps de vol total, la distance parcourue, courts et plus longs épisodes de vol et de la composition de vol. En outre, le script renvoie un fichier .DAT * pour chaque canal et l'enregistre dans le dossier de sortie spécifié par l'utilisateur. Chaque fichier * .DAT contient deux colonnes: la première représente le temps relatif de l'événement de pointe, la seconde est la variation de vitesse détaillée entre deux événements successifs de pointe. Ce fichier peut être importé dans Excel ou R pour produire un graphique de la variation de vitesse surtemps et visualiser les modèles d'activité de vol.

En conclusion, ces résultats démontrent que cette conception vol broyeur peut être facilement et avec succès mis en œuvre pour recueillir des données pour les études de comportement au volant qui cherchent les modèles d'activité dans des modèles différents d'insectes. Ces données peuvent être utilisées pour étudier la variation individuelle dans les modèles comme dépendantes, par exemple sur la physiologie et la morphologie mouvement. Cela peut offrir de grandes connaissances dans les traits morphologiques et physiologiques sous-jacents qui déterminent la variation individuelle dans les modèles de mouvement comme la recherche de nourriture ou d'activité migratoire, qui affecte la population dans son ensemble. La variation de vitesse détaillées au fil du temps peut être utilisé en combinaison avec des mesures physiologiques et morphologiques détaillées, offrant un outil pour étudier les habitudes de consommation des ressources ou des effets de variation de la partie du corps la morphologie de l'activité de vol.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Enregistreur de données	DATAQ Instruments, Ohio, États-Unis	DI-149	Ces enregistreurs de données particuliers ont été choisis parce qu’ils peuvent être facilement connectés via USB à un ordinateur et sont livrés avec un logiciel propriétaire gratuit (WinDaq/Lite, DATAQ Instruments, Ohio, États-Unis) pour visualiser et enregistrer la sortie du capteur, augmentant ainsi l’accessibilité de la conception de l’amicateur à vol.
Enregistreur de données - alternative			Une alternative potentielle aux enregistreurs de données DATAQ est un adaptateur RS232 vers USB, facilement disponible dans les magasins de fournitures de bureau ou électroniques. Ceux-ci doivent être capables de lire les données directement à partir du port série via le module pyserie.
Broches entomologiques	BioQuip
Tube en acier hypodermique de calibre 19	Petites pièces	B000FN5Q3I	Disponible via Amazon.com ; d’autres fournisseurs sont disponibles, mais assurez-vous d’acheter des tubes en acier austénitique pour assurer le bras dans des
capteurs IR non magnétiques Optek	Technology Inc., Texas USA	OPB800W
N42 aimants			néodymeFacilement disponible ; peut être acheté auprès de fournisseurs d’aimants spécialisés, de magasins de loisirs ou
Plexiglass/plexiglas			Facilement disponible dans n’importe quelle quincaillerie
Colonnes en polystyrène pour le support			Tous les matériaux d’emballage en polystyrène ou en polystyrène qui pourraient autrement être jetés ou recyclés peuvent être utilisés pour fabriquer les colonnes de support pour l’usine de vol. Sinon, les feuilles isolantes en polystyrène sont disponibles dans n’importe quelle quincaillerie.
Module d’alimentation pour planche d’essai sans soudure	Arrela	MB102	L’unité d’alimentation 5V, la plaque d’essai et les fils de liaison mâle-mâle sans soudure peuvent être facilement achetés en kit.

potentielle d’Amazon