昆虫追跡用高調波レーダータグ:軽量、低コスト、アクセス可能

追跡装置を使用して動物の動きを追跡することは、脊椎動物の行動と生態を研究するための標準的なアプローチでした。しかし、比較的最近まで、これらの追跡方法は、取り付ける必要のある追跡装置のサイズと質量が法外に大きいため、昆虫学者には利用できませんでした。昆虫追跡に提供される技術には、無線テレメトリー、Bluetooth、RFID、ハーモニックレーダーなどがあります。

これらのうち、無線テレメトリーは、より大きな昆虫を追跡するために最も使用されている方法です。追跡された昆虫ごとに検出範囲が長く、独自の信号が得られますが、保存期間や野外寿命が限られており、通常は少なくとも150ミリグラムの重い高価なタグが必要です。対照的に、高調波レーダータグは、少なくとも一桁軽く、安価で、多くの小さな昆虫のフィールド追跡を可能にする検出範囲を備えています。

高調波レーダーは、昆虫が運ぶタグに通電する信号を発し、タグによって送信された周波数が2倍になったリターン信号を受信するトランシーバーを使用します。ショットキーダイオードとニチノールワイヤで構築された2つのサイズの高調波レーダータグの製造方法を示します。ニチノールワイヤーは、このワイヤーが柔軟性があるため、タグ付きの昆虫が比較的自由に動くことができ、まっすぐな方向に容易に戻ることができるため、重要な設計コンポーネントです。

また、バックカントリーレスキュー用に市販されている既製のトランシーバーの使用を実演します。安価なタグと既製のトランシーバーを組み合わせることで、この昆虫追跡技術は、昆虫の行動と生態学を研究したい昆虫学者にとって非常に利用しやすくなっています。タグの作り方、昆虫へのタグの付け方、これらのタグ付き昆虫の追跡について触れ、代表的な追跡結果をいくつかご紹介します。

タグを作成するために必要な材料、2つの異なるワイヤ、さまざまなサイズのダイオード、およびさまざまな導電性材料を次に示します。私たちの経験では、銀エポキシが最も強力で効果的な方法であることがわかりましたが、他のものも同様に使用できます。ここでは、小さなタグと大きなタグにそれぞれ使用されているニチノールワイヤーの太さの違いを確認できます。

タグに使用するダイオードの2つの異なるサイズは次のとおりです。これらは、タグを組み立てるために必要なツールです。3Dプリントされた治具は、ワイヤーカットとタグの組み立てに使用されます。

3Dプリント設計の添付ドキュメントに注意してください。まず、大きなタグの組み立てを示します。タグ アセンブリの重要なコンポーネントは、アンテナの長さが正しいこと (大きなタグの場合は 8.25 センチメートル) を持つことです。

測定治具を使用して、ワイヤーを目的の長さに簡単かつ再現性よく切断します。まず、治具にワイヤーをテープで固定し、軽いテンションを保ちながらワイヤーを治具に巻き付け、図のようにチャンネル内のワイヤーを切断します。シリンダーからワイヤーを慎重に取り外す前に。

ワイヤーを取り付けるためのダイオードを準備するには、ダイオードのパッケージを顕微鏡に固定します。カバーを引き戻し、両面テープでダイオードを取り外し、ダイオードが正しい向きになり、接点が上を向いてアンテナの接着を容易にします。治具に固定テープです。

カードストックを両側のダイオードと平行に置き、アンテナがテープにくっつかないように端を滑らかにします。取り付けの準備としてワイヤをダイオードの隣に位置合わせし、顕微鏡で、ワイヤが単一の電気接点に接触するようにワイヤを配置します。両方に触れないことが重要です。

各接点に導電性材料を塗布し、接点とワイヤの両方を覆うようにします。各接点間に導電性材料が広がっないように注意してください。必要に応じて導電性材料を再塗布して、各ワイヤを固定し、導電性を確保します。

次に、4.1cm長のニチノール線を使用した小型タグの製作の様子を展示します。ワイヤーをテープで治具に取り付け、ワイヤーに過度の張力がかからないように注意してください。治具にワイヤーを巻き付けます。

そして、溝に沿ってワイヤーを切断します。各タグには、このワイヤの 2 つのセグメントが必要であることに注意してください。取り付けるダイオードを準備するには、治具に両面テープを貼ります。

ダイオードをテープに移し、ダイオード間に適切なスペースを確保します。スコープの下で、ワイヤとダイオードの位置合わせを容易にするために、接点が上を向いていることを確認してください。必要に応じてこれらを再調整し、動きを防ぐためにテープに押し込まれていることを確認してください。

ダイオードに沿って片面テープを配置して、接点の高さでワイヤを持ち上げ、ワイヤが下にあるテープにくっつかないようにします。テープを滑らかにし、ダイオードの一般的な近くにワイヤを配置します。スコープの下で、ワイヤーが重ならないように注意してワイヤーを接点に配置します。

理想的には、配置はこのようになります。次に、導電性材料を接点とワイヤに塗布し、導電性材料が一緒に流れてダイオード面に溢れないようにします。以下は、選択した導電性材料の指示で指定された適切な硬化時間後のタグの外観です。

ここでは、大小のタグを見ることができます。次に、クイーンズランド州のカミキリムシを例に、昆虫に大きなタグを付ける方法を示します。昆虫にタグを固定するために使用する材料は複数あります。

UV硬化型接着剤を使用したアタッチメントのデモを行います。他の2つの一般的に使用される接着剤は、シアノアクリレートまたはクールメルトグルーです。まず、カブトムシを固定して、アタッチメントサイトへのアクセスを容易にします。

接着部位に接着剤を一滴塗布します。タグの向きを変え、電気接点を下に向けてダイオードを胸部に置きます。タグの位置に満足したら、UVライトを使用してさまざまな角度で合計5〜10秒間接着剤を硬化させます。

次に、テフリティッドショウジョウバエに使用した小さなタグの取り付けを実演します。小さいタグは、中型または小型の昆虫での使用を目的としています。メロンフライと地中海オオバエとのタグ装着を実演します。

ハエは摂氏4度で麻酔をかけるようにしてください。接着剤を一滴分注し、タグをUV接着剤に浸します。完全にカバーされるように、接着剤でダイオードを転がしてください。

余分な接着剤がワイヤーに付着しないように注意してください。親指と人差し指の間に昆虫を固定して、付着部位を提示します。タグの向きを変え、ハエの胸部の背側に縦方向に配置します。

タグを前後に動かして接着剤を広げ、しっかりと接続します。再度、タグの配置に満足したら、UVライトを使用して接着剤を硬化させます。ここで、タグ付けプロセスを再び表示します。

このプロセスを現場で実施する場合は、ダイオードの位置に満足する前に、接着剤が硬化するのを防ぐために、過剰な紫外線を除外する必要があります。野外で昆虫を冷やすのは、寒い部屋に置く代わりに氷で行うことができます。繰り返しになりますが、UVライトで硬化させる場合は、複数の角度から硬化させることで、しっかりと密着します。

最後に、地中海のオオバエとのタグ取り付けを顕微鏡下で実演します。タグを胸部の背側に置き、UVライトで硬化させます。ここでは、タグ付けされた昆虫の投稿の添付ファイルの例を示します。

なお、タグの位置は虫の駆除による除去を防ぎ、バランスの取れた飛行を促進しているように見えます。ハエでは、重心に近い横方向の付着が飛行阻害につながり、ハエのバランスを崩す可能性があることがわかりました。昆虫ポストタグアタッチメントの飛行能力を徹底的にテストすることが重要です。

通常、これはフライトチューブでテストすることによって行われます。ここでは、フライが飛行可能であることを示す代表的な離陸を示しています。ハエは自由に動き、通常はタグに邪魔されないように見えることに注意してください。

次に、大きなタグが動作している様子を実演します。トランシーバーがタグと位置合わせしたときに発する音に注意してください。そして、ここにタグが取り付けられたカブトムシを見ることができます。

次に、大きなタグの範囲を示します。約30メートルで強い信号を検出できます。最大距離は約60メートルです。

小さなタグは範囲がはるかに短くなります。約10メートルで強い信号を検出できます。信号強度は、トランシーバーのタグの向きによっても影響を受けます。

タグとトランシーバーが揃うと、最大信号が得られます。ただし、トランシーバーを90度回転させると、タグとトランシーバーの位置がずれ、信号が弱くなるか、信号がなくなります。検出範囲とタグサイズは、おそらく昆虫追跡タグの2つの最も重要な機能です。

ここでは、このビデオで作製された大小のタグの最大検出範囲の代表的な結果を示します。各サイズの10個のタグをオープンフィールドでテストしました。タグとトランシーバーの位置ずれは、植生の干渉とともに、フィールド条件下での検出範囲を狭めることがよくあります。

私たちの経験では、樹木や畑の作物で作業する場合、大きなタグで約10メートル、小さなタグで約5メートルの検出距離を想定しています。最後に、QLBとの代表的な追跡調査の結果を共有したいと思います。この研究の目的は、成虫のカブトムシが環境のどこで時間を過ごすかについてほとんど知られていないため、クイーンズランド州のカミキリムシの動きを調査することでした。

カブトムシは謎めいているため、ハーモニックレーダーなどの追跡技術なしでは、環境内でカブトムシを見つけることは非常に困難です。この研究は、ハワイ島のククイの木立で行われました。この研究の過程で、複数のカブトムシがタグ付けされ、放されました。

これは、1匹のカブトムシが5日間でたどった経路の一例です。カブトムシは、ククイの木の高い場所や枯れ葉など、複数の種類の場所に追跡されたことに注意してください。これは、この研究の重要な発見でした。

QLBは非常に謎めいており、農家はカブトムシが木の周りに隠れている場所についてよく尋ねていました。個々のQLBを追跡することで、カブトムシは乾燥した葉に隠れていることが多く、検出が困難になっていることを突き止めることができました。このプロトコルでは、2つのサイズの高調波レーダータグを作製する方法を示しました。

また、これらのタグをUV硬化型接着剤を用いて昆虫に貼り付ける方法を示し、シグナル検出範囲を実証しました。このプロトコルは、最小限の特殊な実験装置で多くの低コストのHRタグを合理化できるように改良されています。さらに、このプロトコルは、解剖スコープの下で物体を操作した経験を持つ研究者がアクセスできる必要があります。

小さなタグを作成する前に、ダイオードの操作と導電性接着剤の塗布のスキルを身に付けるために、大きなタグから始めることをお勧めします。ご覧いただきありがとうございます、そしてこのビデオがお役に立てば幸いです。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。