Quantifier les arthropodes corticolous à l'aide de pièges collants
19 janvier 2020
Nous décrivons une approche semi-quantitative de mesurer des caractéristiques des communautés d'arthropodes de corticolous (écorce-habitant). Nous avons placé des pièges collants fabriqués commercialement sur des boulons d'arbres pour estimer l'abondance, la longueur totale (un substitut à la biomasse), la richesse et la diversité de Shannon pour la comparaison entre les espèces d'arbres.
Ce protocole peut être utilisé pour estimer la structure communautaire à court et à long terme des arthropodes corticolous. Cette technique est utile pour capturer les arthropodes volants et rampants et facilite l’analyse de laboratoire facile. Pour commencer cette procédure mesurer le diamètre d’un arbre à la hauteur du sein.
Utilisez un rasoir d’écorce pour commencer à enlever l’écorce à cette hauteur dans chaque direction cardinale dans une zone de la taille du piège collant pré-fabriqué. Continuer le rasage jusqu’à ce que la zone soit suffisamment lisse pour agrafer le piège collant sur l’arbre avec un espace minimal sous que les arthropodes pourraient ramper dans. Ensuite, utilisez un marché permanent de couleur foncée pour étiqueter le dos du piège avec la date, le numéro de piège, l’emplacement et toute autre information pertinente.
Pour piéger les arthropodes volants et rampants, ouvrez et enlevez les côtés et couvrez le piège collant en coupant le carton le long du bord du matériau collant. Pour empêcher les arthropodes volants d’atterrir directement sur le piège, ouvrez le piège tel que dirigé sur la boîte. Placez un piège sur chaque emplacement précédemment rasé de sorte que les ouvertures soient orientées verticalement pour maximiser la capture des arthropodes rampant de haut en bas des boles d’arbre.
Pour les pièges avec les sommets enlevés pour capturer les arthropodes volants et rampants orientent les pièges de sorte que l’extrémité où l’ouverture a été orientée verticalement pour maintenir la cohérence de piégeage. Agrafez ensuite les pièges à l’arbre en plaçant un agrafe à chaque coin et un agrafe dans le fond central et un dans le dessus central du piège commençant par le coin droit inférieur et travaillant dans le sens des aiguilles d’une montre. Veillez à ce que tout le bas et le haut de chaque piège soit rincé contre l’arbre afin de minimiser les arthropodes rampant en dessous.
Laissez les pièges en place pendant le temps désiré en vous assurant de laisser tous les pièges pendant le même laps de temps. Après que le temps désiré ait passé couvrir le piège entier excepté les agrafes avec le film de cellulose de polymère. Retirez chaque piège en prenant un grand tournevis plat et en indiscrets de chaque agrafe partiellement de l’arbre.
Utilisez ensuite de grandes pinces à aiguilles ou un outil de saisie similaire pour extraire les agrafes de l’arbre. Alternativement pour exclure les arthropodes volants fermer le piège en suivant les directions sur le dos de la boîte. Placez les pièges dans une boîte rigide pour les transporter au laboratoire pour analyse.
Si les pièges doivent être entreposés pendant plus de 12 heures, placez-les dans un congélateur pour en conserver le contenu. À l’aide d’une portée de dissection, examiner le contenu d’un piège enregistrant le nombre de personnes au niveau taxonomique souhaité. Utilisez les données enregistrées pour estimer la richesse, les indices de diversité ou l’abondance.
Si l’on veut estimer la biomasse, mesurer la longueur et la largeur des arthropodes jusqu’au millimètre le plus proche et utiliser les régressions de biomasse de longueur et de largeur publiées pour estimer la biomasse. Soustrayez la largeur totale des pièges du diamètre mesuré pour chaque arbre afin d’estimer l’effort de piégeage pour chaque arbre. Comme les échantillons provenant de pièges multiples sur le même arbre ne sont pas indépendants, soit résumer tous les échantillons du même arbre ou inclure un arbre individuel comme une variable aléatoire dans toutes les analyses pour éviter la pseudo-réplication.
Basé sur les résultats du modèle mixte, le modèle qui comprenait les espèces d’arbres expliquait le mieux la variation et la longueur totale des arthropodes, l’abondance et la diversité. Aucune des variables indépendantes n’expliquait des variations substantielles de richesse, bien que les modèles qui comprenaient l’effort de piégeage des espèces d’arbres soient concurrentiels par rapport au modèle nul. En outre, la proportion de l’arbre piégé ne semble pas avoir d’influence sur l’abondance, la longueur totale et la diversité de Shannon avec seulement une influence minimale sur la richesse.
L’erreur standard du principal pour la longueur totale des arthropodes variait de quatre pour cent de la moyenne dans le peuplier tulipe à 17 pour cent dans l’érable à sucre. L’abondance a eu des niveaux semblables de variation au sein des espèces où l’erreur standard de la moyenne est de 7 p. 100 dans le peuplier tulipe et de 18 p. 100 dans l’érable à sucre. Inversement, la variabilité de la richesse et de la diversité des arthropodes était beaucoup plus faible chez les espèces d’arbres.
En ce que l’erreur standard de la moyenne de richesse varierait de quatre pour cent de la moyenne pour hickory pignut à neuf pour cent de la moyenne dans la plage américaine. Alors que la diversité varierait de quatre pour cent de la moyenne dans la plage américaine à sept pour cent de la moyenne dans le peuplier tulipe. Lorsque vous rasez l’écorce de l’arbre, soyez certain de raser la zone aussi lisse que possible et de minimiser les écarts entre l’arbre et le bord du piège.
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Aperçu
Ce protocole décrit une méthode semi-quantitative permettant d'évaluer les communautés d'arthropodes corticoles à l'aide de pièges adhésifs. Il permet d'estimer l'abondance, la longueur totale, la richesse et la diversité au sein de différentes espèces d'arbres.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Écologie
- Entomologie
- Structure des communautés
Contexte
- Les arthropodes corticoles habitent l'écorce des arbres.
- La compréhension de leur structure communautaire est essentielle pour les études écologiques.
- Les pièges collants sont efficaces pour capturer diverses espèces d'arthropodes.
- Cette méthode peut fournir des informations sur la biodiversité et la santé des écosystèmes.
Objectif de l'étude
- Mesurer les caractéristiques des communautés d'arthropodes vivant dans l'écorce.
- Comparer les communautés d'arthropodes entre différentes espèces d'arbres.
- Mettre au point une méthode normalisée pour l'évaluation des communautés.
Méthodes utilisées
- Mesurer le diamètre de l'arbre à hauteur de poitrine.
- Enlever l'écorce dans une zone précise pour fixer des pièges adhésifs.
- Étiqueter les pièges avec les informations pertinentes pour le suivi.
- Collecter et analyser les arthropodes piégés en laboratoire.
Résultats principaux
- Des estimations de l'abondance et de la diversité des arthropodes ont été obtenues.
- La richesse variait significativement entre les différentes espèces d'arbres.
- La méthode s'est révélée efficace pour les arthropodes volants et rampants.
- Les données peuvent orienter les efforts de gestion écologique et de conservation.
Conclusions
- L'approche semi-quantitative est fiable pour l'étude des communautés d'arthropodes.
- Les pièges collants constituent un outil pratique pour la recherche écologique.
- Cette méthode peut améliorer la compréhension de la biodiversité dans les écosystèmes forestiers.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Cette méthode fournit une approche standardisée et reproductible pour quantifier les métriques des communautés d'arthropodes dans la recherche écologique, soutenant la validation des cibles dans les évaluations des risques environnementaux et les pipelines de découverte de biomarqueurs. En permettant une mesure précise de l'abondance, des substituts de la biomasse, de la richesse et de la diversité entre les espèces d'arbres, elle facilite la réduction mécanistique des risques dans les études reliant l'activité des arthropodes à des indicateurs de santé des écosystèmes. La compatibilité de cette technique avec l'analyse en modèles mixtes et sa faible erreur standard (<20 % de la moyenne) renforcent la fiabilité prédictive des comparaisons interspécifiques, éclairant ainsi les décisions stratégiques dans le développement d'agrochimiques et de biopesticides.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Valeur scientifique : Permet d'interroger des hypothèses écologiques concernant la structure des communautés d'arthropodes en fonction des espèces d'arbres, en appuyant la validation ciblée en toxicologie environnementale.
- Valeur opérationnelle : Fournit des sorties quantitatives (abondance, longueur totale, richesse, diversité de Shannon) avec une précision mesurable, réduisant la variabilité lors du criblage en phase précoce.
Élaboration de tests et criblage
- Valeur scientifique : Génère des jeux de données standardisés et comparables entre les espèces d'arbres, permettant la préparation des essais pour des bioindicateurs basés sur les arthropodes.
- Valeur opérationnelle : Utilise des pièges adhésifs fabriqués industriellement, garantissant une simplicité logistique, une reproductibilité et une évolutivité pour la surveillance environnementale à haut débit.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Soutient le développement translationnel de biomarqueurs en associant les modifications des communautés d'arthropodes à des facteurs de stress environnementaux, permettant ainsi des décisions d'avancement ajustées au risque.
- Valeur opérationnelle : Facilite la continuité entre la découverte et la validation préclinique grâce à un plan d'échantillonnage cohérent et une pseudo-réplication minimale assurée par des ajustements de modèles mixtes.
Intégration du pipeline et du flux de travail
La méthode s'intègre aux flux de travail en toxicologie environnementale, de la vérification des hypothèses jusqu'à l'identification de composés précurseurs, en fournissant des paramètres quantitatifs sur les communautés qui éclairent la compréhension mécanistique des effets des composés sur les arthropodes non ciblés.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses sur les réponses des communautés d'arthropodes aux espèces d'arbres, permettant de clarifier les voies impliquées dans les mécanismes écotoxicologiques.
- Évaluation : Fournit des résultats quantitatifs reproductibles (longueur totale comme substitut de la biomasse, abondance, diversité) essentiels à la comparaison des effets des traitements dans différentes conditions environnementales.
- Analyse : Permet des comparaisons statistiques à l’aide de modèles mixtes, en tenant compte de l’effort de piégeage et de l’arbre comme variable aléatoire, garantissant ainsi des inférences valides entre espèces.
- Recherche translationnelle : Relie les paramètres des arthropodes à des indicateurs de santé des écosystèmes, facilitant l’harmonisation des biomarqueurs dans l’évaluation des risques environnementaux.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme réutilisable pour l’échantillonnage standardisé des arthropodes dans divers écosystèmes forestiers, réduisant la variabilité méthodologique dans les études menées sur plusieurs sites.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive dans les évaluations des communautés d'arthropodes, réduisant ainsi l'ambiguïté mécanistique dans les études d'impact environnemental.
- Valeur opérationnelle : Garantit la standardisation, la reproductibilité et l'évolutivité grâce à l'utilisation de pièges préfabriqués et à une préparation uniforme de l'écorce.
- Valeur stratégique : Améliore les décisions d'aller/arrêt dans le développement agrochimique en quantifiant avec une précision mesurable les effets sur les arthropodes non ciblés.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation des composés fondée sur les risques, en utilisant les métriques des communautés d'arthropodes comme indicateurs précoces de perturbation écologique.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en échantillonnage entomologique, en identification des arbres et en identification microscopique des arthropodes.
- Nécessite un microscope de dissection, des outils de mesure, du matériel d'agrafage et un film en cellulose polymère pour la conservation des pièges.
- Exige une standardisation entre équipes en ce qui concerne la durée de déploiement des pièges, la régularité du râpage de l'écorce et les protocoles d'analyse des données.
- Requiert une correction de la pseudo-réplication lorsque plusieurs pièges sont utilisés par arbre, soit en additionnant les échantillons, soit en incluant l'arbre comme variable aléatoire.
- Limité aux arthropodes interagissant avec les troncs d'arbres ; ne permet pas de capturer les espèces canopycolles ou édaphiques sans adaptation méthodologique.
