Tag radar armonici per il tracciamento degli insetti: leggeri, economici e accessibili

L'utilizzo di dispositivi di tracciamento per seguire i movimenti degli animali è stato a lungo un approccio standard per lo studio del comportamento e dell'ecologia dei vertebrati. Tuttavia, fino a tempi relativamente recenti, questi metodi di tracciamento non erano disponibili per gli entomologi a causa delle dimensioni e della massa proibitive dei dispositivi di tracciamento che devono essere collegati. La tecnologia fornita per il tracciamento degli insetti include telemetria radio, Bluetooth, RFID e radar armonico.

Di questi, la radiotelemetria è il metodo più utilizzato per tracciare gli insetti più grandi. Offre un raggio di rilevamento più lungo e segnali unici per ogni insetto tracciato, ma richiede etichette costose che hanno una durata di conservazione e di campo limitata e sono pesanti, generalmente almeno 150 milligrammi. Al contrario, i tag radar armonici sono più leggeri di almeno un ordine di grandezza, poco costosi e hanno intervalli di rilevamento che consentono il tracciamento sul campo di molti insetti più piccoli.

Il radar armonico utilizza un ricetrasmettitore che emette un segnale che eccita il tag trasportato dall'insetto e riceve il segnale di ritorno a frequenza raddoppiata inviato dal tag. Dimostreremo come fabbricare due dimensioni di tag radar armonici, ciascuno costruito con un diodo Schottky e un filo di nitinolo. Il filo in nitinol è un componente critico del design in quanto questo filo è flessibile, consentendo così a un insetto etichettato un movimento relativamente libero e ritorna facilmente a un orientamento rettilineo, consentendo il massimo ritorno del segnale.

Dimostreremo anche l'uso di un ricetrasmettitore standard commercializzato per il soccorso in backcountry. Insieme, tag economici e ricetrasmettitori standard rendono questa tecnica di tracciamento degli insetti altamente accessibile agli entomologi che desiderano studiare il comportamento e l'ecologia degli insetti. Toccheremo la creazione di tag, l'applicazione di tag agli insetti, il monitoraggio di questi insetti etichettati e ti forniremo alcuni risultati di tracciamento rappresentativi.

Ecco i materiali di cui avrai bisogno per realizzare le tue etichette, i due diversi fili e le diverse dimensioni dei diodi, oltre a una varietà di materiali conduttivi. Nella nostra esperienza, abbiamo scoperto che la resina epossidica d'argento è il metodo più forte ed efficace, ma potrebbero essere utilizzati anche altri. Qui puoi vedere i diversi spessori del filo di nitinol utilizzato rispettivamente nelle etichette piccole e grandi.

Ecco le due diverse dimensioni di diodi che utilizzeremo per i nostri tag. Questi sono gli strumenti di cui avrai bisogno per assemblare i tuoi tag. Le maschere stampate in 3D verranno utilizzate per il taglio del filo e l'assemblaggio dei tag.

Prendere nota del documento allegato per i progetti di stampa 3D. Innanzitutto, mostreremo l'assemblaggio dei tag di grandi dimensioni. Un componente critico dell'assemblaggio del tag è avere la lunghezza corretta dell'antenna, 8,25 centimetri per il tag grande.

La maschera di misurazione viene utilizzata per tagliare i fili in modo semplice e riproducibile alla lunghezza desiderata. Per prima cosa, fissiamo il filo alla maschera, avvolgiamo il filo attorno alla maschera, mantenendo una leggera tensione, e tagliamo i fili nel canale come mostrato. Prima di rimuovere con cura i fili dal cilindro.

Per preparare i diodi per il fissaggio del filo, fissare l'imballaggio del diodo al microscopio. Tirare indietro il coperchio e rimuovere i diodi con del nastro biadesivo, mentre i diodi sono nell'orientamento corretto con i contatti rivolti verso l'alto per facilitare il collegamento dell'antenna. Un nastro fissato alla maschera.

Posizionare il cartoncino parallelamente ai diodi su ciascun lato e levigare i bordi per evitare che l'antenna si attacchi al nastro. Allineare il filo accanto al diodo in preparazione del collegamento e, al microscopio, posizionare i fili in modo che tocchino un singolo contatto elettrico. È importante che non tocchino entrambi.

Applicare materiale conduttivo su ciascun contatto, assicurandosi di coprire sia il punto di contatto che il filo. Prestare attenzione a non diffondere il materiale conduttivo tra ogni contatto. Riapplicare il materiale conduttivo secondo necessità per fissare ciascun filo e garantire la conduttività elettrica.

Successivamente, mostreremo la fabbricazione della piccola targhetta che utilizza fili di nitinol di 4,1 centimetri. Fissare il filo alla maschera con il nastro, facendo attenzione a non tendere eccessivamente il filo. Avvolgi il filo attorno alla maschera.

E taglia il filo lungo la scanalatura. Ricorda che ogni tag richiede due segmenti di questo filo. Per preparare i diodi per il fissaggio, posizionare del nastro biadesivo sulla maschera.

Trasferire i diodi sul nastro, mantenendo uno spazio adeguato tra i diodi. Sotto l'oscilloscopio, assicurarsi che i contatti siano rivolti verso l'alto per facilitare l'allineamento del filo e del diodo. Riallinearli secondo necessità e assicurarsi che siano premuti nel nastro per evitare movimenti.

Posizionare il nastro monoadesivo lungo i diodi per sollevare il filo al livello del contatto e per evitare che il filo si attacchi al nastro sottostante. Lisciare il nastro e posizionare i fili nelle vicinanze del diodo. Sotto l'oscilloscopio, posizionare il filo sui punti di contatto con cura per evitare la sovrapposizione dei fili.

Idealmente, il tuo allineamento dovrebbe assomigliare a questo. Quindi, applicare il materiale conduttivo al contatto e al filo e assicurarsi che il materiale conduttivo non fluisca insieme e non allondi il piano del diodo. Ecco come dovrebbe apparire la tua targhetta dopo il tempo di polimerizzazione appropriato indicato dalle istruzioni per il materiale conduttivo di tua scelta.

Qui puoi vedere il tag grande e piccolo. Successivamente, dimostreremo come attaccare una grande targhetta a un insetto usando lo scarabeo longhorn del Queensland come esempio. Ci sono diversi materiali che utilizzerai per fissare le etichette agli insetti.

Dimostreremo l'attacco utilizzando adesivi polimerizzati UV. Altri due adesivi comunemente usati sono i cianoacrilati o le colle a freddo. Innanzitutto, fissa lo scarabeo per facilitare l'accesso al sito di attacco.

Applicare una goccia di adesivo sul sito di fissaggio. Orientare l'etichetta e posizionare il diodo con i contatti elettrici rivolti verso il basso sul torace. Una volta soddisfatto della posizione dell'etichetta, polimerizza la colla utilizzando una luce UV a una varietà di angolazioni diverse per un totale di 5-10 secondi.

Successivamente dimostreremo l'attacco di piccole etichette utilizzando i moscerini della frutta Tephritid. Le targhette più piccole sono destinate all'uso con insetti medi o piccoli. Dimostreremo l'attaccamento delle etichette con la mosca del melone e la mosca mediterranea della frutta.

Assicurati di anestetizzare le mosche a quattro gradi centigradi. Erogare una goccia di colla e immergere l'etichetta nell'adesivo UV. Assicurati di arrotolare il diodo nella colla per garantire una copertura completa.

Prestare attenzione per evitare che l'adesivo in eccesso si attacchi al filo. Fissare l'insetto tra il pollice e l'indice per presentare il sito di attacco. Orientare la targhetta e posizionarla longitudinalmente sul lato dorsale del torace della mosca.

Muovi l'etichetta avanti e indietro per stendere l'adesivo e garantire una connessione sicura. Anche in questo caso, quando sei soddisfatto del posizionamento dell'etichetta, polimerizza l'adesivo utilizzando una luce UV. Ora mostreremo nuovamente il processo di tagging.

Se questo processo viene condotto sul campo, sarà necessario escludere l'eccesso di luce UV per evitare che la colla si indurisca prima di essere soddisfatti della posizione del diodo. Il raffreddamento degli insetti sul campo può essere fatto con il ghiaccio invece di metterli in una cella frigorifera. Anche in questo caso, quando si polimerizza con la luce UV, polimerizzare da più angolazioni per garantire un forte fissaggio.

Infine, dimostreremo l'attacco del tag con il moscerino della frutta mediterranea al microscopio. Posiziona l'etichetta sulla superficie dorsale del torace e polimerizzala con luce UV. Qui vediamo esempi dell'attacco del palo dell'insetto etichettato.

Si noti che la posizione dell'etichetta impedisce la rimozione da parte degli sforzi di pulizia degli insetti e sembra facilitare un volo equilibrato. Con le mosche, abbiamo scoperto che un attacco trasversale vicino al centro di massa sembra portare all'inibizione del volo, potenzialmente sbilanciando la mosca. È importante testare a fondo la capacità di volo dell'attacco dell'etichetta postale per insetti.

In genere, questo viene fatto mediante test in un tubo di volo. Qui mostriamo decolli rappresentativi che dimostrano che le mosche sono in grado di volare. Si noti che le mosche si muovono liberamente e sembrano generalmente non essere ostacolate dall'etichetta.

Successivamente, dimostreremo il tag di grandi dimensioni in funzione. Notare il suono emesso dal ricetrasmettitore quando è allineato con il tag. E qui puoi vedere lo scarabeo con la targhetta attaccata.

Successivamente, dimostreremo la portata del tag grande. Un segnale forte può essere rilevato a circa 30 metri. La distanza massima è di circa 60 metri.

I tag piccoli hanno una portata molto più breve. Un segnale forte può essere rilevato a circa 10 metri. La potenza del segnale è influenzata anche dall'orientamento del ricetrasmettitore rispetto al tag.

Quando il tag e il ricetrasmettitore sono allineati, otteniamo il nostro segnale massimo. Tuttavia, ruotando il ricetrasmettitore di 90 gradi ora il tag e il ricetrasmettitore sono disallineati e otteniamo un segnale debole o assente. Il raggio di rilevamento e la dimensione dell'etichetta sono probabilmente le due caratteristiche più importanti delle etichette per il tracciamento degli insetti.

Qui mostriamo i risultati rappresentativi per il raggio di rilevamento massimo dei tag grandi e piccoli fabbricati in questo video. 10 tag di ogni dimensione sono stati testati in campo aperto. Il disallineamento del tag e del ricetrasmettitore, insieme all'interferenza della vegetazione, spesso riduce il raggio di rilevamento in condizioni di campo.

In base alla nostra esperienza, assumiamo una distanza di rilevamento di circa 10 metri per le etichette più grandi e di cinque metri per le etichette più piccole quando si lavora in colture arboree o in campo. Infine, vorremmo condividere i risultati di uno studio di monitoraggio rappresentativo con QLB. Lo scopo di questo studio è stato quello di indagare il movimento del coleottero del Queensland poiché si sa poco su dove i coleotteri adulti trascorrono del tempo nell'ambiente.

Poiché i coleotteri sono criptici, è abbastanza difficile localizzarli nell'ambiente senza una tecnica di tracciamento come il radar armonico. Questo studio è stato condotto in un gruppo di alberi di kukui sulla Big Island delle Hawaii. Diversi coleotteri sono stati etichettati e rilasciati nel corso di questo studio.

Questo è un esempio del percorso intrapreso da uno scarabeo nel corso di cinque giorni. Si noti che lo scarabeo è stato rintracciato in diversi tipi di luoghi, tra cui gli alberi di kukui e le foglie morte. Questo è stato un risultato importante di questo studio.

Il QLB può essere molto criptico e gli agricoltori avevano spesso chiesto dove si nascondessero i coleotteri intorno agli alberi. Monitorando i singoli QLB, siamo stati in grado di determinare che i coleotteri erano spesso nascosti nelle foglie secche, rendendoli difficili da rilevare. In questo protocollo, abbiamo dimostrato come fabbricare due dimensioni di tag radar armonici.

Inoltre, abbiamo mostrato come attaccare queste etichette agli insetti utilizzando adesivi a polimerizzazione UV e dimostrato il raggio di rilevamento del segnale. Questo protocollo è stato perfezionato per consentire la fabbricazione semplificata di molti tag HR a basso costo con attrezzature di laboratorio specializzate minime. Inoltre, il protocollo dovrebbe essere accessibile ai ricercatori con esperienza nella manipolazione di oggetti in un ambito di dissezione.

Si consiglia di iniziare con tag più grandi per sviluppare abilità nella manipolazione dei diodi e nell'applicazione dell'adesivo conduttivo prima di tentare di creare tag più piccoli. Grazie per la visione e speriamo che questo video ti sia stato utile. Non esitate a contattarci se avete domande.