מתודולוגיית פיתוח טבלאות החיים עבור חרקים Sessile בשימוש השדה כנימת עש הטבק, כנימת עש הטבק, כותנה כמו מערכת מודל
1 בנובמבר 2017
לוחות תמותה לאפשר כימות של מקורות ושיעורי התמותה בקרב אוכלוסיות החרקים ולתרום להבנת, חיזוי, מניפולציה הדינמיקה באוכלוסייה של agroecosystems. שיטות ביצוע וניתוח טבלאות עוקבה מבוסס החיים בשדה של חרק עם חיים לא בוגר sessile שלבים מוצגים.
המטרה הכוללת של גישת טבלת חיים מבוססת עוקבה זו היא לכמת ישירות את שיעור התמותה של אוכלוסיית חרקים בשטח ולזהות את מקור התמותה. שיטה זו יכולה לעזור לנו לענות על שאלות מפתח בדינמיקה של אוכלוסיות, כגון הבנת הגורמים התורמים לתמותה באוכלוסיות ובסופו של דבר קצב הגידול והירידה של האוכלוסיות. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מודדת ישירות מקורות ושיעורי תמותה מסיבות מרובות בתנאים מציאותיים בשטח.
הרעיון לשיטה זו עלה לנו לראשונה כאשר למדנו שהחרק אינו זז בשלביו הלא בשלים. זה מאפשר לנו לעקוב ישירות אחר גורלם של חרקים בודדים. ידגימו את ההליך איזדורה בורדיני, סטודנטית לתואר שני, ופרנסיסקו בוז'ורקז, טכנאי מעבדה.
הכן טבלאות חיים בכל עת במהלך גידול היבול לאחר נוכחות חרקים. הבחירה מתי להתחיל מחקרים תהיה תלויה במטרות וביעדי המחקר. בחר שתי שורות יבול ליד מרכז החלקה כדי למזער את השפעות הקצה מהחלקות הסמוכות או מאזורים לא מעובדים.
סמן את ראש כל שורה בדגל תיל או יתד עץ. בחר אתר דגימה שלושה עד ארבעה מטרים לתוך השורה. כדי לפשט תצפיות מאוחרות יותר, בחר שורה אחת להקמת קבוצות ביצים והשנייה להקמת קבוצות נימפות.
קבוצת ביצים חייבת לכלול לפחות 50 ביצים. כתוצאה מהתנהגות וצמיחת צמחים, שלבי החיים של Bemisia tabaci מפוזרים בדרך כלל אנכית בחופה כאשר הביצים קרובות לחלק העליון ושלבי הנימפה המבוגרים יותר מתחת. השתמש בעדשת יד 8x כדי לחפש ביצים שזה עתה הוטלו בצד התחתון של העלים.
באופן אידיאלי, לעדשת היד צריך להיות חור בצד שהעט יכול להיכנס דרכו. מצא עלה אחד עם ביצים לכל צמח במחקר. לאחר מכן, השתמש בעדשת 15x כדי לבצע בדיקה מדוקדקת יותר.
הביצים מתכהות לצבע שזוף ככל שהן מתבגרות, כך שביצים טריות יהיו בעלות צבע לבן בוהק ויבלטו מהביצים המבוגרות יותר. ההיבט הקריטי ביותר של פרוטוקול זה הוא זיהוי נכון של הביצים שזה עתה הוטלו ונימפות הכוכב הראשונות שזה עתה התיישבו. חיוני שהתצפיות בטבלת החיים יתחילו ממש בתחילת כל שלב בחיים לקבלת תוצאות מדויקות.
לאחר מציאת ביצה, השתמש בטוש קבוע שחור לא רעיל כדי לצייר עיגול קטן סביב הביצה. שמור על העיגול קטן כדי שלא יוטלו בתוכו ביצים אחרות. על אותו עלה מסמנים עד ארבע ביצים בארבעת המגזרים השונים.
על עלה כותנה, ישנם ארבעה מגזרים המחולקים על ידי עורקי העלים העיקריים. בחר רק ביצה אחת לכל גזרת עלים. זהה את העלה המסומן באמצעות תג קרטון קטן וקל משקל סביב פטוטרת העלה עם סימון החלקה או מספר הטיפול בהתאם לתכנון הניסוי.
לאחר מכן צרף דגל גלוי מאוד ליד החלק העליון של הצמח. כעת, עברו למציאת ביצים על הצמח הבא בהמשך השורה. קבע את הקבוצה ביום אחד.
בתנאי קיץ רגילים באריזונה, העלים יהיו מוכנים לאיסוף תוך שמונה עד עשרה ימים מכיוון שהביצים בוקעות תוך חמישה עד שבעה ימים. התאם את זמן האיסוף כדי להבטיח שכל הביצים הבריאות היו צריכות לבקוע. בשטח, הביצים קטנות מכדי להעריך בבירור את התמותה ואת סיבות המוות באתרן.
לכן, הגורמים לתמותה כמו התפרקות, טריפה או חוסר כדאיות נקבעים במעבדה תחת מיקרוסקופ דיסקציה. זה קריטי לזהות נכון את סיבת המוות של הביצה או הנימפה מכיוון שהדבר משפיע על המסקנות האקולוגיות שניתן להסיק לגבי גורמים המשפיעים על גידול האוכלוסייה והוויסות. אם הביצה חסרה בגלל מזג אוויר או טריפה לעיסה, אז היא נעקרה.
אם ביצה הפכה לכוריון שהתמוטט, זה מסווג כטריפה. ביצים שבקעו נראות גם הן ממוטטות, אך יש להן חריץ אנכי בכוריון שניתן למצוא באמצעות סיכה זעירה. אם ביצה לא הצליחה לבקוע, סווג אותה כבלתי אפשרית.
השתמש בעדשת יד 8x כדי לחפש נימפות כוכב ראשון שזה עתה התיישבו בצד התחתון של העלים. עלים כאלה יהיו כשלושה עד חמישה צמתים למטה מהחלק העליון של צמח כותנה. כאשר נמצאו נימפות כלשהן, אמת את השלב שלהן באמצעות עדשת 15x.
מצא לפחות 50 נימפות לכל מחקר. בחר צמחים המפוזרים היטב לאורך השורה והקים את הקבוצה ביום אחד. כמו קודם, ציירו עיגול קטן סביב הנימפה המזוהה.
סמנו עד ארבע נימפות לכל עלה כל אחת בגזרה אחרת ואז המשיכו לצמח הבא. שימו לב שנימפות כוכב ראשון שזה עתה בקעו יכולות לנוע כמה סנטימטרים לפני שהן מתיישבות וזה יכול לקחת כמה שעות. ניתן להבחין בין נימפות מיושבות לנימפות זוחלות מכיוון שהן חסרות תנועה, נלחצות חזק יותר על העלה ויש להן צבע ענברי שקוף יותר.
נימפות כוכב ראשון מבוגרות יותר נראות נפוחות ומנוכרות כשהן מתקרבות להתכה. סמן תג עם סימון עבור העלילה או מספר הטיפול והדק אותו לפטוטרת העלה. לאחר מכן צרף דגל גלוי מאוד ליד החלק העליון של הצמח.
רשום הערות מפורטות על מיקום הנימפה כולל מידע על מגזר העלים. לאחר שעה או שעתיים של זיהוי נימפות, בדקו אותן שוב כדי לוודא שהנימפות הזוחלות לא היו מוקפות בעיגול. שימו לב לנימפות המיושבות לפי הצורך.
יום עד יומיים לאחר הקמת העוקבה, השתמש בעדשת 15x כדי להעריך את התפתחות הנימפות ולקבוע את סיבת התמותה אם מתה. ערכו תצפיות לפחות שלוש פעמים בשבוע או בערך כל יומיים. מוות מאופיין כעקירה, טפילות, טריפה או לא ידוע בהתאם לכוכב.
טבלת חיים טיפוסית של קבוצה מספקת את שיעורי התמותה השוליים עבור כל גורם בכל שלב בחיים. על ידי המרת שיעורים אלה לערכי K, ניתן להעריך בקלות את התמותה הספציפית לשלב על כל הגורמים ואת התמותה הספציפית לגורם על פני כל השלבים כמו גם את התמותה הכוללת בין הדורות. באמצעות שימוש בטכניקות אלה במחקר בן שלוש שנים, נמצא כי שיעורי הטריפה השוליים על ידי טורפים מוצצים ירדו משמעותית כאשר יושמו קוטלי חרקים בספקטרום רחב.
דפוסי התמותה שאין להם תחליף היו דומים. בדרך כלל, טריפה סיפקה את הרמה הגבוהה ביותר של תמותה שאין לה תחליף, אך זו פחתה משמעותית עם השימוש בקוטלי חרקים. הטפיל גם סיפק רמות נמוכות של תמותה שאין לה תחליף.
ניתוח גורמי מפתח שנעשה מהנתונים על ארבע חלקות שכפול שולב לסך של תשע קבוצות במהלך המחקר בן שלוש השנים. בסופו של דבר, טריפה הייתה קשורה באופן הדוק ביותר לשינויים בתמותה בין דורות. לאחר השליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך כ-30 דקות לכל חלקה, אך זה יכול להשתנות מאוד בהתאם לצפיפות החרקים.
בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לזכור למזער את הלחץ על העלה העובר מניפולציה כדי שאיכות הצמח לא תשתנה. כמו כן, יש להשתמש בצופה יחיד לכל שכפול כדי לחסום את השפעות הצופה וכל הצופים צריכים להיפגש לעתים קרובות כדי לשפר את האחידות של קריטריוני התצפית. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להקים שולחן חיים לחרק חסר תנועה בשטח כולל איתור, סימון והתבוננות בחרקים כדי לקבוע את סיבות המוות.
אל תשכח שעבודה בשטח לתקופות ארוכות במיוחד בחודשי הקיץ יכולה להיות קשה וכי יש צורך בלבוש והידרציה נאותים כדי לבצע את העבודה בבטחה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג גישה של לוח חיים מבוסס עקבה (cohort) לכימות שיעורי תמותה באוכלוסיות חרקים, תוך התמקדות מיוחדת בשלבי חיים לא בוגרים שאינם ניידים. שיטה זו שואפת לזהות מקורות תמותה ולתרום להבנת הדינמיקה של אוכלוסיות במערכות אגרו-אקולוגיות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- דינמיקה של אוכלוסיות
- אקולוגיה של חרקים
- אגרו-מערכות
רקע
- לוחות חיים חיוניים לכימות מקורות התמותה באוכלוסיות של חרקים.
- הבנת גורמי התמותה מסייעת בניבוי צמיחה או דעיכה של האוכלוסייה.
- השיטה שימושית במיוחד עבור חרקים בעלי שלבי התבגרות סססיליים (נייחים).
- תצפית ישירה על חרקים בודדים מאפשרת מעקב מדויק אחר התמותה.
מטרת המחקר
- לכימות שיעורי התמותה באוכלוסיות חרקים.
- לזיהוי מקורות תמותה ספציפיים.
- להגברת ההבנה של דינמיקת אוכלוסיות בסביבות טבעיות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- ניתוח לוחות חיים מבוסס קוהורטות.
- תצפיות שטח על שלבים לא בוגרים ובלתי ניידים של חרקים.
- מעקב אחר גורלם של חרקים בודדים לאורך זמן.
- זיהוי גורמים מרובים לתמותה בתנאים מציאותיים.
תוצאות עיקריות
- מדידה ישירה של מקורות ושיעורי תמותה.
- תובנות לגבי גורמים המשפיעים על דינמיקת אוכלוסיות חרקים.
- תיקוף של השיטה באמצעות יישומים מעשיים בשטח.
- תרומה לאסטרטגיות ניהול של אגרו-מערכות (agroecosystems).
מסקנות
- שיטת לוח החיים מבוסס הקוהורט יעילה לחקר תמותת חרקים.
- הבנת מקורות התמותה יכולה לסייע בניהול האוכלוסיות.
- גישה זו משפרת את המחקר האקולוגי במערכות אגרו-אקולוגיות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך ניהולי
שיטה זו של לוח חיים מבוסס-עקבה מאפשרת כימות מדויק של מקורות התמותה באוכלוסיות חרקים, ובכך תומכת בתיקוף יעדים במחקרי הדברה. על ידי מעקב אחר שלבים לא בוגרים שאינם ניידים בתנאי שדה, היא מספקת הפחתת סיכונים מנגנונית עבור אסטרטגיות של בקרה כימית וביולוגית. הגישה מגבירה את הביטחון החזוי במידול דינמיקה של אוכלוסיות עבור תהליכי פיתוח להגנה על גידולים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות באמצעות כימות כוחות תמותה ספציפיים לשלב התפתחותי באוכלוסיות מזיקים.
- ערך תפעולי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים באמצעות תצפית ישירה על גורלם של חרקים בודדים מרגע הלידה ועד המוות.
- ערך חיזוי: מסייע במיון תיקי פיתוח על ידי מדידת ההשפעה של גורמים מלמטה למעלה (bottom-up) ומלמעלה למטה (top-down) על התמותה הדורית.
סינון ופיתוח בדיקה
- מוכנות הבדיקה: הכנה של מערכות ביולוגיות מתוקשפות עבור תהליכי עבודה המשכיים על ידי הקמת קהות סטנדרטיות של ביצים ונימפות.
- שחזוריות: הבטחת פלטים כמותיים באמצעות פרוטוקולי סימון ותצפית עקביים לאורך חלקה חזרתיים.
- שימוש חוזר בפלטפורמה: מאפשרת הערכה מהימנה של תרכובות על ידי אספקת מדדי תמותה ספציפיים לשלב התפתחותי תחת תנאי שדה ריאליסטיים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מקשר בין הגילוי לתיקוף פרה-קליני על ידי קישור דינמיקת תמותה לאיכות הצמחים ולהשפעות של אויבים טבעיים.
- קידום מותאם סיכונים: תומך בקבלת החלטות על ידי הערכת תמותה דורית ספציפית לגורם ותמותה דורית כוללת מתוך ערכי K.
- המשכיות תרגומית: מתמקד בערך של הפחתת סיכונים חזויה באמצעות ניתוח תמותה בלתי ניתן להחלפה לאורך שלבי החיים.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
ממקם את השיטה ברצף התגליות, מבדיקת היפותזה ועד לזיהוי מובילים (leads), ובכך תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים בפיתוח אמצעים להדברת מזיקים.
- ביולוגיה של הגילוי: תומכת בבדיקת היפותזות באמצעות מעקב אחר התפתחותם של חרקים בודדים והקצאת סיבות לתמותה.
- סריקה: מתארת את המוכנות של הבדיקה באמצעות הקמה סטנדרטית של קוהורטות ולוחות זמנים של תצפיות חוזרות.
- אנליטיקה: מדגישה מדידות כגון שיעורי תמותה שוליים וערכי K המאפשרים השוואות בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מקשרת את השיטה לרציפות פרה-קלינית על ידי ניתוח דפוסי תמותה בלתי הפיכים בין קוהורטות.
- שימוש חוזר ארגוני: מציגה את השיטה כיכולת הניתנת לשימוש חוזר להערכת גורמי תמותה מרובים במחקרי אגרו-אקוסיסטמה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: ביטחון חיזואי, תיקוף מטרות, והפחתת עמימות מכנית בייחוס מקור התמותה.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה, הדירות ויכולת הרחבה של מעקב אחר קהריות בשטח.
- ערך אסטרטגי: קבלת החלטות משופרת לגבי המשך או הפסקה (go/no-go), יעילות הון, והפחתת סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים בשרשראות ניהול מזיקים.
- השפעה על הפורטפוליו: תיעדוף והחלטות קידום מותאמות לסיכון, המבוססות על דינמיקת תמותה מכומתת.
שיקולי יישום
- מומחיות מדעית נדרשת באקולוגיה של חרקים ובטכניקות תצפית שטח.
- צרכי ציוד הכוללים זככיות יד, סימונים לא רעילים ותגיות קלות משקל למעקב אחר קוהורטות.
- דרישות לסטנדרטיזציה בין צוותים לצורך קריטריונים תצפיתיים עקביים בין חזרות.
- שיקולי התאמה בין מערכות מודל בהתבסס על מידת הניידות (sessility) של החרק ומבנה הצמח.
- מגבלות מעשיות הכוללות את חוסר היכולת להעריך באופן ישיר את ההישרדות והרבייה של הפרטים הבוגרים.
