Name: תגי מכם הרמוניים למעקב אחר חרקים: קל משקל, בעלות נמוכה ונגיש (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-05-13T12:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 44 s
Description: למדו לייצר תגי מכ"ם הרמוניים קלים וזולים למעקב אחר חרקים קטנים. השיטה מדגימה הרכבה באמצעות דיודות Schottky וחוטי nitinol, צמידה בדבק UV ומעקב בשטח באמצעות משדר סטנדרטי.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ברצוננו להודות לקייט פיירבנקס וג'יימס סניידר (מחלקת החקלאות ושירותי הצרכן של פלורידה), ניקולס מנוקיס (USDA-ARS-PBARC), ג'יימס יודר (האוניברסיטה המנוניטית המזרחית) וסטפנו דה פאברי (מחלקת החקלאות והדיג של קווינסלנד) על סקירת פרוטוקול זה.

1. הכנה
<ol>
	<li>הרכיבו את כל החומרים הדרושים לייצור תגים: חוט ניטינול (0.0254 מ"מ לתגים קטנים, 0.0762 מ"מ לתגים גדולים), דיודות שוטקי (אחת לכל תג), דבקים מוליכים (אפוקסי מוליך כסף מוצע לחוזק מרבי, צבע כסף לתגים קלים יותר) וג'יגים מודפסים בתלת מימד שישמשו לחיתוך חוטים והרכבת תגים (ראה טבלת חומרים).</li>
	<li>ודא את זמינותם של שני חוטי ניטינול בגדלים שונים, 25 מיקרומטר ו-75 מיקרומטר, לשימוש בתגים קטנים וגדולים, בהתאמה.</li>
</ol>
2. תג גדול
הערה: סעיף זה מציג את ההרכבה של תגיות גדולות. חשוב שיהיו שני חוטים באורך האנטנה הנכון (8.25 ס"מ כדי להתאים לתדר מקלט המשדר) עבור התגים הגדולים.
<ol>
	<li>השתמש בג'יג המדידה כדי לחתוך את החוטים לאורך הרצוי (8.25 ס"מ) באמצעות מספריים.
	<ol>
		<li>ראשית, השתמש בסרט החד-צדדי כדי להדק את החוט לג'יג.</li>
		<li>עטפו את החוט סביב הג'יג (20-30 פעמים מקסימום), תוך שמירה על מתח קל.</li>
		<li>חותכים את החוטים בתעלה בעזרת מספריים. גודל החוט המתקבל הוא 8.25 ס"מ.</li>
		<li>לאחר מכן הסר בזהירות את החוטים מהגליל. 
		הערה: יש צורך בשני חוטים לכל תג.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>הכן את הדיודה לחיבור חוט.
	<ol>
		<li>אבטח את אריזת הדיודה למיקרוסקופ באמצעות סרט. משוך את הכיסוי לאחור באמצעות מלקחיים והסר את הדיודות בעזרת סרט דו צדדי.</li>
		<li>הניחו סרט דו צדדי על האריזה כדי להסיר דיודות בקלות. 
		הערה: בשלב זה, כל הדיודות נמצאות בכיוון הנכון, כאשר המגעים פונים כלפי מעלה כדי להקל על הדבקת האנטנה.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>הצמד את הסרט לג'יג כשהדיודות פונות כלפי מעלה. הניחו קרטון במקביל לדיודות מכל צד והחליקו את הקצוות כדי למנוע מהאנטנה להידבק לקלטת.</li>
	<li>יישר את החוטים ליד הדיודות כהכנה לחיבור ותחת מיקרוסקופ, מקם את החוטים כך שכל אחד מהם נוגע במגע חשמלי יחיד. 
	הערה: חוטים לא צריכים לגעת בשני המגעים החשמליים.</li>
	<li>מרחו חומר מוליך על כל מגע באמצעות סיכת חרקים. הקפד לכסות גם את נקודת המגע וגם את החוט.</li>
	<li>הקפד לא לפזר את החומר המוליך בין כל מגע. אם החומר המוליך מתמזג יחד או נוגע בחוט או במגע השני, הדבר יפחית מאוד את עוצמת האות של התג.</li>
	<li>יש למרוח מחדש חומר מוליך לפי הצורך כדי לאבטח כל חוט ולהבטיח מוליכות חשמלית.</li>
	<li>אפשר לתגים להישאר ללא הפרעה במשך מספר שעות כדי לאפשר לחומר המוליך להתקשות.</li>
</ol>
3. תג קטן
הערה: סעיף זה מציג את הרכבת התגים הקטנים.
<ol>
	<li>חותכים חוטים באורכים של 4.1 ס"מ.</li>
	<li>חבר את החוט לג'יג בעזרת הסרט החד-צדדי, והקפיד לא למתוח יתר על המידה את החוט.</li>
	<li>סובב את החוט סביב הג'יג וחתך אותו לאורך החריץ בעזרת מספריים. 
	הערה: כל tag דורש שני מקטעים של החוט שהוכן למעלה.</li>
	<li>הכן את הדיודות לחיבור. הניחו סרט דו צדדי על הג'יג והעבירו את הדיודות לקלטת בעזרת מלקחיים, תוך שמירה על מרווח מתאים ביניהן.</li>
	<li>תחת מיקרוסקופ, ודא שהמגעים פונים כלפי מעלה, מה שמקל על יישור החוט והדיודה. יישר אותם מחדש לפי הצורך, וודא שהם נלחצים לתוך הסרט כדי למנוע תנועה במהלך תהליך ההרכבה.</li>
	<li>הנח סרט חד צדדי לאורך דיודות כדי להעלות את החוט ברמת המגע ולמנוע ממנו להידבק לסרט הבסיסי. החלק את הקלטת והניח את החוטים בסביבה הכללית של הדיודה.</li>
	<li>מתחת למיקרוסקופ, הנח את החוט על כל נקודת מגע בזהירות כדי למנוע חפיפה של חוטים.</li>
	<li>מרחו את החומר המוליך על המגע והחוט וודאו שהחומר המוליך לא יזרום יחד ויציף את מישור הדיודה.</li>
	<li>אפשר לתגים להתייצב ללא הפרעה למשך מספר שעות כדי לאפשר לחומר המוליך להתקשות.</li>
</ol>
4. חיבור תג גדול - חיפושית קווינסלנד ארוכת קרניים (QLB)
<ol>
	<li>יש ללבוש ציוד הגנה אישי מתאים להגנה מפני חשיפה ל-UV (מומלץ להרכיב משקפי מגן).</li>
	<li>אבטח את החיפושית כדי להקל על הגישה לאתר ההתקשרות. החזק את החיפושית בעדינות, והפעיל לחץ קל על משטח השולחן.</li>
	<li>מרחו טיפה של דבק UV על אתר ההתקשרות.</li>
	<li>כוון את התג והנח את הדיודה כשהמגעים החשמליים פונים כלפי מטה על בית החזה.</li>
	<li>לאחר שביעות רצון ממיקום התג, רפאו את הדבק באמצעות אור UV במגוון זוויות שונות למשך 5 עד 10 שניות בסך הכל. דבק UV זה שימש בעבר להצמדת תגים לחרקים גדולים יותר ללא השפעות שליליות ניכרות של חשיפה ל-UV11.</li>
</ol>
5. מצורף תגיות קטנות - זבובי פירות טפריטיד
<ol>
	<li>יש ללבוש ציוד הגנה אישי מתאים להגנה מפני חשיפה ל-UV (מומלץ להרכיב משקפי מגן).</li>
	<li>זבובי הרדמה בטמפרטורה של 4 מעלותצלזיוס. בדרך כלל, זבובים חווים הפסקת תנועה לאחר 10-15 דקות.</li>
	<li>הוציאו טיפת דבק וטבלו את דיודת התג בדבק ה-UV. הקפידו לגלגל את הדיודה בדבק כדי להבטיח כיסוי מלא. היזהר כדי למנוע עודפי דבק לצפות את החוט.</li>
	<li>אבטח את החרק בין האגודל לאצבע המורה כדי להציג את אתר ההתקשרות.</li>
	<li>כוונו את התג והניחו אותו לאורך בצד הגבי של בית החזה של הזבוב. הזז את התג קדימה ואחורה כדי לפזר את הדבק ולהבטיח חיבור מאובטח. היזהר לא למרוח דבק על הראש או הכנפיים.</li>
	<li>כאשר אתה מרוצה ממיקום התג, רפא את הדבק באמצעות אור UV. מספר מחקרים השתמשו בדבק UV זה כדי להצמיד תגים לזבובים ללא השפעות שליליות לכאורה של חשיפה ל-UV6,10,12,13.</li>
</ol>
6. השגת אותות
<ol>
	<li>בדוק את יכולת התעופה של חרקים לאחר הצמדת תג. עשה זאת על ידי בדיקה בצינור טיסה.</li>
	<li>לאחר מכן תנו לזבובים להמריא לבית הגידול שלהם.</li>
	<li>השתמש במקלט משדר (ראה טבלת חומרים) כדי לקבל אותות מחרקים גדולים וקטנים. 
	הערה: כאשר הוא מיושר עם תג, המקלט-משדר מפיק צליל. כאשר מקלט המשדר מסובב 90 מעלות, מתקבל אות חלש או ללא אות עקב חוסר יישור של התג והמקלט המשדר.</li>
</ol>

<ol><li>Lennox, R. J., Blouin-Demers, G., Rous, A. M., Cooke, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+invasive+animals+with+electronic+tags+to+assess+risks+and+develop+management+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Invas%22%5BJournal%5D)">Tracking invasive animals with electronic tags to assess risks and develop management strategies.</a> Biol Invas. 18, 1219-1233 (2016).</li>
<li>Batsleer, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neglected+impact+of+tracking+devices+on+terrestrial+arthropods%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Ecol+Evol%22%5BJournal%5D)">The neglected impact of tracking devices on terrestrial arthropods.</a> Methods Ecol Evol. 11 (3), 350-361 (2020).</li>
<li>Ultra-miniature bluetooth tag with antenna on package for red palm weevil tracking. Bilal, R. M., Reyes, Z. L., Shamim, A. 2021 1st International Conference on Microwave, Antennas & Circuits (ICMAC), , 1-3 (2021).</li>
<li>Daniel Kissling, W., Pattemore, D. E., Hagen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+and+prospects+in+the+telemetry+of+insects%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Rev%22%5BJournal%5D)">Challenges and prospects in the telemetry of insects.</a> Biol Rev. 89 (3), 511-530 (2014).</li>
<li>Nunes-Silva, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+RFID+technology+on+the+study+of+bees%5BTitle%5D)+AND+%22Insect+Soc%22%5BJournal%5D)">Applications of RFID technology on the study of bees.</a> Insect Soc. 66, 15-24 (2019).</li>
<li>Miller, N. D., Yoder, T. J., Manoukis, N. C., Carvalho, L. A., Siderhurst, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harmonic+radar+tracking+of+individual+melon+flies%2C+Zeugodacus+cucurbitae%2C+in+Hawaii%3A+Determining+movement+parameters+in+cage+and+field+settings%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Harmonic radar tracking of individual melon flies, Zeugodacus cucurbitae, in Hawaii: Determining movement parameters in cage and field settings.</a> PLoS One. 17 (11), e0276987(2022).</li>
<li>Lövei, G. L., Stringer, I. A., Devine, C. D., Cartellieri, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harmonic+radar+-+A+method+using+inexpensive+tags+to+study+invertebrate+movement+on+land%5BTitle%5D)+AND+%22NZ+J+Ecol%22%5BJournal%5D)">Harmonic radar - A method using inexpensive tags to study invertebrate movement on land.</a> NZ J Ecol. , 187-193 (1997).</li>
<li>Riley, J. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRiley%2C+JR+%22Adaption+of+harmonic+radar+for+tracking+tsetse+flies%22">Adaption of harmonic radar for tracking tsetse flies</a>. , Natural Resources Research Institute. (1995).</li>
<li>O'Neal, M. E., Landis, D., Rothwell, E., Kempel, L., Reinhard, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+insects+with+harmonic+radar%3A+A+case+study%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+Entomol%22%5BJournal%5D)">Tracking insects with harmonic radar: A case study.</a> Am. Entomol. 50 (4), 212-218 (2004).</li>
<li>Hurst, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+and+modeling+the+movement+of+Queensland+fruit+flies%2C+Bactrocera+tryoni%2C+using+harmonic+radar+in+papaya+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Tracking and modeling the movement of Queensland fruit flies, Bactrocera tryoni, using harmonic radar in papaya fields.</a> Sci Rep. 14 (1), 17521(2024).</li>
<li>Siderhurst, M. S., Murman, K. M., Kaye, K. T., Wallace, M. S., Cooperband, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radio+telemetry+and+harmonic+radar+tracking+of+the+spotted+lanternfly%2C+Lycorma+delicatula+%28white%29%28Hemiptera%3A+Fulgoridae%29%5BTitle%5D)+AND+%22Insects%22%5BJournal%5D)">Radio telemetry and harmonic radar tracking of the spotted lanternfly, Lycorma delicatula (white)(Hemiptera: Fulgoridae).</a> Insects. 15 (1), 17(2023).</li>
<li>Tomerini, J. M., De Faveri, M. G., De Faveri, S. G., Wright, C., Siderhurst, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impacts+of+harmonic+radar+tagging+on+the+flight+ability+of+male+Bactrocera+tryoni+and+Bactrocera+jarvisi+%28Diptera%2C+Tephritidae%29%5BTitle%5D)+AND+%22Austral+Entomol%22%5BJournal%5D)">Impacts of harmonic radar tagging on the flight ability of male Bactrocera tryoni and Bactrocera jarvisi (Diptera, Tephritidae).</a> Austral Entomol. 64 (1), e12728(2025).</li>
<li>Welty Peachey, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wind+effects+on+individual+male+and+female+Bactrocera+jarvisi+%28Diptera%3A+Tephritidae%29+tracked+using+harmonic+radar%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Entomol%22%5BJournal%5D)">Wind effects on individual male and female Bactrocera jarvisi (Diptera: Tephritidae) tracked using harmonic radar.</a> Environ Entomol. , nvae108(2024).</li>
<li>Mascanzoni, D., Wallin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+harmonic+radar%3A+A+new+method+of+tracing+insects+in+the+field%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol+Entomol%22%5BJournal%5D)">The harmonic radar: A new method of tracing insects in the field.</a> Ecol Entomol. 11 (4), 387-390 (1986).</li>
<li>Boiteau, G., Colpitts, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+potential+of+portable+harmonic+radar+technology+for+the+tracking+of+beneficial+insects%5BTitle%5D)+AND+%22IInt+J+Pest+Manag%22%5BJournal%5D)">The potential of portable harmonic radar technology for the tracking of beneficial insects.</a> IInt J Pest Manag. 50 (3), 233-242 (2004).</li>
<li>Maggiora, R., Saccani, M., Milanesio, D., Porporato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+innovative+harmonic+radar+to+track+flying+insects%3A+The+case+of+Vespa+velutina%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">An innovative harmonic radar to track flying insects: The case of Vespa velutina.</a> Sci Rep. 9 (1), 11964(2019).</li>
<li>Milanesio, D., Saccani, M., Maggiora, R., Laurino, D., Porporato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+upgrades+of+the+harmonic+radar+for+the+tracking+of+the+Asian+yellow-legged+hornet%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol+Evol%22%5BJournal%5D)">Recent upgrades of the harmonic radar for the tracking of the Asian yellow-legged hornet.</a> Ecol Evol. 7 (13), 4599-4606 (2017).</li>
<li>Ala, R., Rouse, C. D., Colpitts, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Extra+low-mass+harmonic+radar+transponder+for+insect+tracking+applications%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Radar+Syst%22%5BJournal%5D)">An Extra low-mass harmonic radar transponder for insect tracking applications.</a> IEEE Trans Radar Syst. 1, 146-154 (2023).</li>
<li>Riley, J., Smith, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+considerations+for+an+harmonic+radar+to+investigate+the+flight+of+insects+at+low+altitude%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Electron+Agric%22%5BJournal%5D)">Design considerations for an harmonic radar to investigate the flight of insects at low altitude.</a> Comput Electron Agric. 35 (2-3), 151-169 (2002).</li>
</ol>

אין לנו ניגודי אינטרסים לחשוף.

בפרוטוקול זה, אנו מתארים ומדגימים כיצד לייצר שני גדלים של תגי מכ"ם הרמוניים. בנוסף, הראינו כיצד להצמיד תגים אלה לחרקים באמצעות דבקים שעברו ריפוי UV והדגמנו את עוצמת האות של מקלט משדר. פרוטוקול זה שוכלל כדי לאפשר ייצור יעיל של תגי משאבי אנוש רבים בעלות נמוכה עם ציוד מעבדה מיוחד מינימלי. בנוסף, הפרוטוקול צריך להיות נגיש לחוקרים בעלי ניסיון במניפולציה של עצמים תחת מיקרוסקופ מנתח. אנו ממליצים לאנשים המנסים ליצור תגים להתחיל עם תגים גדולים יותר כדי לפתח מיומנויות במניפולציה של הדיודות ויישום הדבקים המוליכים. מיומנויות אלה יכולות להיות קשות בהתחלה, אך גילינו מניסיון (לימדנו למעלה מ-20 אנשים) שעקומת הלמידה מאפשרת לאנשים להתקדם מהר יחסית ליצירת תגים קטנים יותר במהירות וביכולת שחזור.
בעוד שהוצגה הייצור של שני גדלי תגים, יצרנו גם תגים עם דיודהבגודל בינוני 6, תוך שימוש בחוט ניטינול בקוטר קטן יותר וגדול יותר. יישומים שונים, כגון גודל החרקים וטווח הזיהוי הנדרש, משפיעים על בחירת גדלי הדיודות והחוטים.
עיצוב התגים המשמש בפרוטוקול זה פשוט יותר מאחרים המשמשים למעקב אחר חרקים 15,16,17,18. עיצוב נפוץ הוא שתהיה לולאה באנטנה, ובכך ליצור קצר DC על פני הדיודה 18,19. תגים עם לולאות באנטנות שלהם מותקנים בדרך כלל אנכית על בית החזה בניגוד לאורך, כפי שמוצג בפרוטוקול זה. כיוון אנכי עשוי לאפשר יישור טוב יותר של התג והמשדר בזמן שהחרק במעופו (מכיוון שחרקים בדרך כלל אינם עפים הפוך או עם רגליהם לצדדים). עם זאת, כיוון תג אנכי מרחיק את מרכז מסת התג ממרכז המסה של החרק, ובכך יש לו פוטנציאל להשפיע יותר על שיווי המשקל ויכולת הטיסה.

שימוש במכשירי מעקב כדי לחקור את תנועותיהם של בעלי חוליות הוא כבר מזמן גישה סטנדרטית לאיסוף נתונים הקשורים להתנהגות ואקולוגיה של בעלי חיים גדולים יותר כגון יונקים, ציפורים ודגים, כאשר המעקב נעשה בעיקר באמצעות טלמטריית רדיו ומעקב GPS1. עם זאת, עד לאחרונה יחסית, שיטות מעקב אלה לא היו זמינות לאנטומולוגים בשל הגודל והמסה הגדולים של מכשירי המעקב שיש לצרף2. טכנולוגיות המיושמות למעקב אחר חרקים כוללות טלמטריית רדיו, Bluetooth, RFID ומכ"ם הרמוני2,3. מבין אלה, טלמטריית רדיו היא ללא ספק השיטה הנפוצה ביותר למעקב אחר חרקים גדולים יותר2. הוא מציע טווח זיהוי ארוך יותר ואותות ייחודיים לכל חרק במעקב. שיטה זו, לעומת זאת, דורשת תגים יקרים בעלי חיי מדף ושדה מוגבלים והם כבדים, בדרך כלל לפחות 150 מ"ג. Bluetooth היא הטכניקה הכי פחות מפותחת כיום, עם תגים קטנים יותר מאשר טלמטריית רדיו אך גם טווח קצר יותר3. תגי RFID יכולים להיות קטנים מאוד בגודלם והם די זולים אך יש להם את הטווח הקצר ביותר (לעתים קרובות רק כמה מ"מ)4. תיוג חרקים עם תגי RFID שימש לרוב לחקר עובדי דבורים הנכנסים ויוצאים מהכוורת5. לעומת זאת, תגי מכ"ם הרמוניים הם קלים יותר לפחות בסדר גודל מתגי טלמטריית רדיו, זולים ויש להם טווחי גילוי המאפשרים מעקב שדה של חרקים קטנים בהרבה6 (איור 1).
מכ"ם הרמוני משתמש במקלט-משדר הפולט אות הממריץ את התג הנישא על ידי החרק ומקבל את אות ההחזרה הכפול בתדר הנשלח על ידי התג7,8,9 (איור 2). בעוד שמספר מחקרים תיארו את השימוש בתגי מכ"ם הרמוניים עם חרקים בגודל בינוני6,10,11,12,13, אין הדגמה נכונה כיצד לייצר תג. במאמר זה, אנו מספקים הוראות שלב אחר שלב כיצד לייצר שני גדלים שונים של תגי מכ"ם הרמוניים, שכל אחד מהם בנוי מדיודה שוטקי וחוט ניטינול. תגים קטנים יותר הם קלים יותר ועובדים טוב יותר עבור חרקים קטנים יותר6, בעוד שלתגים הגדולים יותר יש טווח גדול יותר וניתן להכיל אותם על ידי חרקים גדולים יותר11. חוט הניטינול הוא מרכיב עיצובי קריטי מכיוון שחוט זה גמיש, ובכך מאפשר לחרק המתויג לנוע בחופשיות יחסית. הוא גם חוזר במהירות לכיוון ישר, ומאפשר החזרת אות מקסימלית6,10,11. אנו גם מדגימים את השימוש במקלט משדר מן המדף (ראה סעיף 'השגת אותות' להלן) המשווק עבור rescue7,9,14. יחד, תגים זולים ומקלטי מדף הופכים את טכניקת מעקב החרקים הזו לנגישה מאוד לאנטומולוגים החוקרים התנהגות חרקים ואקולוגיה. במאמר זה, אנו נוגעים ביצירת תגים, הצמדת תגים לחרקים, מעקב אחר החרקים המתויגים הללו, ומספקים כמה תוצאות מעקב מייצגות.

<table><tbody><tr><td>ג'יג</td><td></td> הרכבה גדול <td>https://www.thingiverse.com/thing:6784793</td><td></td></tr><tr><td>ג'יג</td><td></td> תיל גדול <td>https://www.thingiverse.com/thing:6784784</td><td></td></tr><tr><td>חוט ניטינול (קטן)</td> <td>מתכות פורט וויין (פורט וויין, אינדיאנה, ארה"ב)</td><td>17822174</td><td></td></tr><tr><td>גלאי כף יד RECCO R9</td><td>RECCO AB (Lidingo&middot; &middot; , שוודיה)</td><td></td><td>תדרי פעולה: אירופה, 866.9 מגה-הרץ (שידור), 1733.8 מגה-הרץ (קבלה); ארה"ב, 902.85 מגה-הרץ (שידור), 1805.7 מגה-הרץ (קבלה)</td></tr><tr><td>RF דיודת שוטקי (קטנה)</td><td>MACOM פתרונות טכנולוגיים (לוול, מסצ'וסטס, ארה"ב)</td><td>MA4E2501L-1290</td><td>נמכר באמצעות ריצ'רדסון RFPD</td></tr><tr><td>דיודת שוטקי (גדולה)</td><td>RECCO AB (Lidingo&middot; &middot; , שוודיה)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>דבק אפוקסי מוליך כסף</td><td>MG Chemicals</td><td>12642-14&nbsp; (אמזון: 8331D)</td><td>נרדף דרך אמזון</td></tr><tr><td>ג'יג</td><td></td> הרכבה קטן <td>https://www.thingiverse.com/thing:6784791</td><td></td></tr><tr><td>ג'יג</td><td></td> חוט קטן <td>https://www.thingiverse.com/thing:6784775</td><td></td></tr><tr><td>חוט ניטינול סופר-אלסטי (גדול)</td> <td>מקמאסטר-קאר (ברוקפארק, אוהיו, ארה"ב)</td> <td>8320K31</td><td>קוטר 0.003 אינץ' x אורך 30 רגל</td></tr><tr><td>טד פלה בע"מ כסף מוליך אפוקסי</td><td>תרמו פישר סיינטיפיק (וולת'אם, MA, ארה"ב)</td><td></td><td></td>NC9959045</tr><tr><td>דבק UV</td><td>Bondic (מפלי הניאגרה, ניו יורק, ארה"ב)</td><td></td><td>נרכש דרך אמזון ו/או Bondic באינטרנט (notaglue.com)</td></tr></tbody></table>

תגי מכ"ם הרמוניים למעקב אחר חרקים: קל משקל, בעלות נמוכה ונגיש

Harmonic Radar Tags for Insect Tracking: Lightweight, Low-cost, and Accessible

שימוש במכשירי מעקב למעקב אחר תנועות בעלי חיים הוא כבר מזמן גישה סטנדרטית לחקר ההתנהגות והאקולוגיה של בעלי חוליות. עד לאחרונה יחסית, שיטות מעקב אלה לא היו זמינות לאנטומולוגים בשל הגודל והמסה הגדולים של מכשירי המעקב שיש לחבר. הטכנולוגיות המיושמות למעקב אחר חרקים כוללות טלמטריית רדיו, בלוטות', RFID ומכ"ם הרמוני. מבין אלה, טלמטריית רדיו היא השיטה הנפוצה ביותר למעקב אחר חרקים גדולים יותר. הוא מציע טווח זיהוי ארוך יותר ואותות ייחודיים לכל חרק שנעקב, אך דורש תגים יקרים בעלי חיי מדף ושדה מוגבלים והם כבדים, בדרך כלל לפחות 150 מיליגרם. לעומת זאת, תגי מכ"ם הרמוניים, ששימשו לראשונה ב-1986, הם קלים יותר בסדר גודל לפחות, זולים ובעלי טווחי זיהוי המאפשרים מעקב בשטח אחר חרקים קטנים רבים. כאן, אנו מדגימים את השימוש במקלט משדר מדף המשווק לחילוץ בשטח. יחד, תגים זולים ומקלטי מדף הופכים את טכניקת מעקב החרקים הזו לנגישה מאוד לאנטומולוגים החוקרים התנהגות חרקים ואקולוגיה. במאמר זה ניגע ביצירת תגים, הצמדת תגים לחרקים, מעקב אחר החרקים המתויגים הללו, ונציג כמה תוצאות מעקב מייצגות.

טווח הגילוי וגודל התג הם ככל הנראה שני המאפיינים החשובים ביותר של תגי מעקב אחר חרקים. כאן, אנו מציגים תוצאות מייצגות עבור טווח הגילוי המקסימלי של התגים הגדולים והקטנים שיוצרו במאמר זה. טווחי הגילוי המקסימליים נקבעו על ידי הצמדת התגים לאורכה למוט עץ עבה (~1.5 m) באמצעות סרט דביק דו-צדדי. לאחר מכן, המרחק המקסימלי שבו ניתן היה לזהות את אותות התגים נקבע על ידי הרחקת המקלט-משדר מהתג עד שלא נשמע אות. עשרה תגים מכל גודל נבחנו בשטח פתוח. מרחק הגילוי המקסימלי עבור התגים הגדולים הוא בערך פי ארבעה מזה של התגים הקטנים (Table 1). חוסר יישור בין התג למקלט-משדר, יחד עם הפרעות מצמחייה, מקטינים לעיתים קרובות את טווח הגילוי בתנאי שטח. מניסיוננו, אנו מניחים מרחק גילוי של ~10 m עבור תגים גדולים ו-~5 m עבור תגים קטנים בעת עבודה בגידולי עצים.
לבסוף, נרצה לשתף את התוצאות ממחקר מעקב מייצג עם חיפסנית הקרן של קווינסלנד (QLB). מטרת מחקר זה הייתה לחקור את אקולוגיית התנועה של ה-QLB, שכן מעט מאוד ידוע על המקומות בהם חיפסניקים בוגרים שוהים בסביבתם. מכיוון שהחיפסניות הן מוסוות (cryptic), קשה למדי לאתר אותן בסביבה ללא טכניקת מעקב כגון HR. מחקר זה נערך בחורש של עצי קוקויי (Aleurites moluccana) באי הגדול של הוואי. במהלך מחקר זה סומנו ושוחררו מספר חיפסניות. לאחר מכן, מיקומן של החיפסניות נקבע באמצעות טכניקות המעקב שהודגמו קודם לכן במאמר זה. דוגמה למסלול שבו נעה חיפסנית אחת במהלך 10 ימים מופיעה ב-איור 4. שימו לב כי החיפסנית נמעקבה למספר מיקומים, כולל גבהים רבים בעצי קוקויי ועד לעלים מתים. זה היה ממצא חשוב של מחקר זה. מכיוון ש-QLB יכול להיות מוסווה מאוד, חקלאים שאלו לעיתים קרובות היכן החיפסניות "מתחבאות" סביב העצים. על ידי מעקב אחר פרטי QLB, יכולנו לקבוע כי החיפסניות היו מוסתרות לעיתים קרובות בעלים יבשים, מה שהקשה על זיהוין. מחקר זה מספק תובנות חדשות וחשובות לגבי המקומות שבהם שוהים בוגרי QLB הן במהלך היום והתנועה שלהם במהלך הלילה.
<img alt="השוואת מערכות מעקב אחר חרקים: טלמטריה רדיואית, רדאר הרמוני, RFID; פרטי טווח, עלות ומסה." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67812/67812fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="איור 1"> 
איור 1: השוואה בין מכשירים הנפוצים למעקב אחר חרקים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67812/67812fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן להצגת גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="דיאגרמת מכ&quot;ם משדר-מקלט; אות יוצא ואות חוזר; תהליך הד-מיקום (echolocation); גילוי חרקים." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67812/67812fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="איור 2"> 
איור 2מכ"ם הרמוני פועל באמצעות שליחת אות בתדר אחד (כחול) ולאחר מכן קליטה של האות החוזר (בתדר כפול) (אדום). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67812/67812fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>
<img alt="דיאגרמת יישור מקלט-משדר, אות מקסימלי כאשר התג מיושר, אות חלש כאשר אינו מיושר." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67812/67812fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Figure 3"> 
איור 3: עוצמת האות קשורה לכיוון של התג והמקלט-משדר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67812/67812fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן להצגת גרסה מורחבת של איור זה.</a>
<img alt="דיאגרמה של חופת עץ המראה חלקים מסומנים כגון עלים, ענפים וגזעים בסביבת פארק." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67812/67812fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="איור 4"> 
איור 4: תוצאות מייצגות ממעקב אחר חיפושית קרן ארוכה של קווינסלנד אחת בעצי קוקואי.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67812/67812fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>תגיות גדולות</td>
			<td>תגיות קטנות</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>64 ± 1 מ'</td>
			<td>12 ± 1 מ'</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
טבלה 1: מרחקי גילוי מקסימליים (ממוצע ± SE, m) עבור תגי רדאר הרמוני לחרקים (N = 10).

פרוטוקול זה מציג את השיטות ליצירה, הצמדה ומעקב אחר תגי מכ"ם הרמוניים עבור חרקים.

Using tracking devices to follow animal movements has long been a standard approach for studying the behavior and ecology of vertebrates. Until relatively ...

harmonic-radar-tags-for-insect-tracking-lightweight-low-cost

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

אנו מציגים הליך כירורגי חדשני להשתלת אלקטרודות במנדוקה סקסטה בשלבי המטמורפוזה המוקדמים שלה. טכניקה זו מאפשרת צימוד יציב מכנית ואמין חשמלית עם הרקמה העצבית-שרירית כדי לחקור את הדינמיקה של נוירופיזיולוגיה של טיסה. אנו מציגים גם פלטפורמת ריחוף מגנטית חדשה למחקרים קשורים של פיהוק חרקים.

מותמרים החדרת טכנולוגיה מוקדמת לניטור התנהגות החרקים טיסה

אנו מתארים פרוטוקול לשימוש באנטנות חרקים בצורה של אלקטרואנטנוגרמות (EAGs) על רובוטים אוטונומיים. העיצוב הניסיוני שלנו מאפשר הקלטות יציבות תוך יום ופותר כתמי ריח בודדים עד 10 הרץ. היעילות של חיישני EAG לחיפושי ריח מודגמת בהנעת רובוט לעבר מקור ריח.

באמצעות חיישני Electroantennogram חרקים על אוטונומי רובוטים לחיפושי חוש הריח

סרטון זה מתאר זיהוי בתדר רדיו (RFID) ושיטות הקלטת וידאו רגישות לתנועה לניטור התנהגות הבחירה של דבורי בומבוס.

זיהוי תדר רדיו ווידאו Motion רגיש ביעילות אוטומציה של ההקלטה של ​​התנהגות unrewarded בחירה על ידי צרעות

הצענו מערכת שמשתמשת בחיישנים זולים, לא פולשנית פסאודו אקוסטי אופטיים באופן אוטומטי ומדויק לאתר, לספור, ולסווג את חרקים מעופפים המבוססים על קול הטיסה שלהם.

טיסה חרקים באיתור ובסיווג עם חיישנים זולים

מעוף בחרקים מושפע ממספר גורמים והנטייה להתפזר היא משתנה חשוב בהבנת אקולוגיה של חרקים ואסטרטגיות הדברה ביולוגיות. אנו מתארים בנייה ושימוש בטחנת טיסה פשוטה, זולה יחסית וגמישה למדידת פרמטרים של תעופה קשורה בחרקים.

טיסת מיל פשוט לחקר Tethered הטיסה בחרקים

פרוטוקול זה מתאר את התהליך של בניית מערכת היברידית בין חרקים למכונה וביצוע גירוי חשמלי אלחוטי של שרירי התעופה הנדרשים כדי לשלוט בתנועת הסיבוב של חרק מעופף.

מערכת היברידית חרקים-מכונה: רדיו שליטה מרחוק של חיפושית עפה חופשי (<em&gt; Mercynorrhina torquata</em&gt;)

פרוטוקול זה מתאר את השלבים עבור שימוש בתוכנה הרומן, SwarmSight, עבור מסגרת מעקב של עמדות אנטנה, חוטם חרקים מן האינטרנט המקובלת מצלמת וידאו באמצעות מחשבים קונבנציונלי. התוכנה בחינם, קוד פתוח מעבד מסגרות כ 120 פעמים מהר יותר מאשר בני אדם, מבצעת יותר דיוק אנושי.

SwarmSight: מעקב בזמן אמת של האנטנה חרקים תנועות רפלקס הרחבת חוטם באמצעות הכנה משותפת חומרה קונבנציונלי

כאן אנו מציגים מערכת הקרקע חודר מכ ם (הרדאר חודר הקרקע) המבוססת על מערך האנטנה מצמידים הקרקע, המאוכלס בצפיפות למעקב אחר תהליך דינמי של חדירת מים מתחת לפני הקרקע. תמונת מכ ם בצילום מואץ של תהליך הסתננות מותר הערכת העומק של החזית הרטבה במהלך תהליך הסתננות.

מעקב אחר הסתננות עומק קבלה באמצעות offset רב בצילום מואץ אוספת הנאספים יחד עם מערך הקרקע אנטנת רדאר חודר

מדידה של התגלות החרקים דפוסי דורש דיוק. מערכות קיימות הם רק חצי אוטומטיות וגודל דוגמה הוא מוגבל. אנחנו פתרנו בעיות אלה על-ידי עיצוב מערכת באמצעות בקרים למדוד בדיוק בזמן הופעתה של מספרים גדולים של חרקים המתעוררים.

מערכת אוטונומית ומדויק עבור זיהוי דפוסי התגלות החרקים

מחקר זה מציג פרוטוקולים ניסיוניים עבור מזל"ט גילוי ריח ביו-היברידי המבוסס על אנטנות משי. הפעלת מכשיר אלקטרואנטנוגרם ניסיוני עם אנטנות משי מוצגת, בנוסף למבנה של מזל"ט ביו-היברידי המיועד לוקליזציה של מקור ריח באמצעות אלגוריתם נחשול הספירלה.

רחפן גילוי ריח ביו-היברידי מבוסס אלקטרואנטנוגרפיה באמצעות אנטנות Silkmoth עבור לוקליזציה של מקור ריח

כדי לחקור את ההשפעות של אור מלאכותי בלילה (ALAN) על חרקים מעופפים ליליים, יש להגביל את הדגימה לשעות הלילה. הפרוטוקול מתאר מלכודת יירוט טיסה אוטומטית בעלות נמוכה המאפשרת לחוקרים לדגום בתקופות המוגדרות על ידי המשתמש עם שכפול מוגבר.

מלכודת יירוט טיסה אוטומטית בעלות נמוכה עבור תת-דגימה זמנית של חרקים מעופפים הנמשכים לאור מלאכותי בלילה

למדו לייצר תגי מכ"ם הרמוניים קלים וזולים למעקב אחר חרקים קטנים. השיטה מדגימה הרכבה באמצעות דיודות Schottky וחוטי nitinol, צמידה בדבק UV ומעקב בשטח באמצעות משדר סטנדרטי.

תגי מכ"ם הרמוניים למעקב אחר חרקים: קל משקל, בעלות נמוכה ונגיש

גלה סרטונים נוספים