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방법 논문

저가, 소형, 그리고 쉽게 생성 된 비행 밀을 사용 하 여 신들의 딱정벌레, 오리너구리 Quercivorus (무라야마)의 비행 능력을 측정

7K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/57468

⸱

2018년 8월 6일

 ,  ,  ,  , 
1School of Human Science and Environment, University of Hyogo, 2Laboratory of Forest Biology, Division of Forest and Biomaterials Science, Graduate School of Agriculture, Kyoto University, 3Hyogo Prefectural Technology Center for Agriculture, Forestry and Fisheries

이 논문에서

요약

우리는 저렴 한 가격과 작은 비행 밀, 일반적으로 사용 가능한 항목으로 건설 개발과 실험에서 쉽게 사용. 이 장치를 사용 하 여, 우리 ambrosia 딱정벌레, 오리너구리 quercivorus의 비행 능력을 측정.

초록

Ambrosia 딱정벌레, 오리너구리 quercivorus (무라야마), 참나무과 나무 (일본 오크 윌 트)의 대량 사망을 일으키는 곰 팡이 병원 체의 벡터입니다. 따라서, 분산 능력을 알고 도울 수 알려 트래핑/트리 제거 노력을 보다 효과적으로이 질병을 방지 하기 위해 있다. 이 연구에서 우리는 비행 속도 기간을 측정 하 고 새로 개발된 된 비행 밀을 사용 하 여 딱정벌레의 비행 거리를 추정. 비행 밀은 저렴 한 비용, 작은, 및 일반적으로 사용 가능한 항목을 사용 하 여 생성 된. 비행 밀 팔 및 그것의 수직 축 얇은 바늘 구성. 딱정벌레 표본 인스턴트 접착제를 사용 하 여 팔의 1 개의 끝에 붙어 있다. 다른 팁은 두꺼운 플라스틱으로 커버 되 고 때문에, 따라서 그것은 팔의 회전 검출을 용이 하 게. 팔의 혁명에는 적외선 LED 장착 사진 센서에 감지 되 고 팔 LED 위에 전달 될 때 출력 전압에서 변화에 의해 표시 됩니다. 포토 센서는 개인용 컴퓨터에 연결 되어 있으며 출력 전압 데이터 1 kHz의 샘플링 레이트에서 저장 됩니다. 이 비행 밀을 사용 하 여 실험을 실시 하 여 우리 P. quercivorus 날 수 발견 적어도 27 킬로미터. 우리의 비행 밀 저렴 하 고 작은 일반 항목 구성, 때문에 많은 비행 밀스 준비 고는 작은 실험실 공간에서 동시에 사용할 수 있습니다. 짧은 기간 내에 충분 한 양의 데이터를 얻기 위해 경험 수 있습니다.

서론

동물 이동 긴 거리 음식와 동료. 마이그레이션 동물 가끔 바람직하지 않은 동료를 수행 수 있습니다. 여성 ambrosia 딱정벌레, 오리너구리 quercivorus (무라야마)은 곰 팡이 병원 균, Raffaelea quercivora Kubono의 알려진된 벡터 외 신 이토. 이 병원 체 참나무과 나무 (일본 오크 윌 트)의 대량 사망 원인과 사망률1의 높은 수준. 1980 년부터이 질병 일본, 확장 그리고 심각한 문제2되고있다.

P. quercivorus (몸 길이 4-5mm와 몸 무게에서 4-6 밀리 그램), 작은 곤충 그리고 질병의 연간 확장 제안 그들은 최대 몇 km3,4비행 할 수 있다. P. quercivorus 남성 호스트 트리를 찾습니다 하 고 남성과 여성 모두5유혹 하는 집합 페로몬을 해제 합니다. 따라서, 호스트 나무 대량 conspecifics에 의해 공격 하 고 결국 죽는다. 남성 착륙 후 나무 안에 터널을 한 거죠 그리고 페로몬 유인 여성 터널을 입력 하 고 알을 낳는. 그들은 어른이 될 때까지 부 화 P. quercivours 터널에서 성장 한다. 성인 등장 하 고 새로운 호스트를 찾을 수 해산. 따라서, 질병의 확장이이 딱정벌레의 철새 능력을 가능 하 게 관련 되어 있습니다. 그러나, 비틀 날 수 정도 아직 명확 하지 않습니다. 또한, 암컷은 수 컷6 보다 더 큰 (여성: 4.6 m m, 그리고 남성: 4.5 m m) 남성 딱정벌레 대상 트리에 대 한 검색, 트리, 내부 터널을 입력 하 고 다음 여성을 유치. 신체 크기와 그들의 인생에서 비행의 역할에 이러한 성적 차이, 고려 성적 차이 비행 능력에 있을 수 있습니다 하지만 능력에 차이가 불분명 남아.

일반적으로, 필드에 철새 능력을 측정, 특히 비행 능력, 철새 영역의 넓은 범위 때문에 매우 어렵습니다. 철새 능력에 대 한 비행 밀 시스템 등 곁된 조건 하에서 실험실에서 측정 되었다 이상 60 년7,8,9,10,,1112 , 13. 비행 밀 시스템은 일부 곤충 장거리 비행 능력을가지고 나타났습니다. 예를 들어 비행기 공장에서 산악 소나무 딱정벌레의 가장 긴 비행 거리는 이상 24 km14, 그리고 Tetrastichus planipennisi 양 날아 극대 이상 7 km15. 비행 밀이 일반적으로 사용 가능한 도구는 살아있는 동물 생물학 분석 실험 종종 발생할 상당히 큰 개인 차. 이것을 극복 하기 위해 많은 측정을 여러 번 반복은 평균 분산 능력의 신뢰할 수 있는 예측 해야 합니다. 따라서, 여러 개인 데이터의 충분 한 금액의 빠른 컬렉션에 대 한 동시에 사용 한다. 그러나, 동시 실험 더 큰 공간, 여러 실험 설정을 요구 하 고 단일 측정 시스템에 비해 costlier 있습니다. 따라서, 비행 밀 저렴 한 비용으로, 쉽게 되어야 합니다 일반적으로 사용 가능한 항목 및 소형 크기에 내장. 또한, 실험 절차는 복잡 하지 해야 또는 숙련 연산자를 필요.

이 연구에서 우리는 실험에서 쉽게 사용 될 수 ambrosia 딱정벌레의 비행 능력을 측정 하는 소형, 저가 항공 공장 (그림 1 및 그림 2) 조립 P. quercivorus.

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프로토콜

1입니다. 비행 공장 준공

  1. 비행 밀 기구의 건설
    1. 바늘에서 플라스틱 부분을 잘라 (금속 부분: 40 m m 길이 직경에서 0.25 m m, 플라스틱 부품: 22 m m 길이 직경에서 2 mm) 집게 (그림 3).
    2. 비행 밀 팔으로 그들을 언급 하는 에폭시 수 지 접착제 (그림 3), 십자가의 형태로 치료 바늘이 바늘과 축 바늘을 수정 합니다.
      참고: 축 바늘 치료 측면 하단 측면 이어야 합니다. 비행 밀 팔의 발견된 팁 딱정벌레 (그림 1B 및 그림 3)를 붙이기 위한 것입니다.
  2. 기지의 건설
    1. 가로로 슬라이딩에서 축 바늘을 방지 하기 위해 못을 망치로 얇은 스테인리스 금속 격판덮개 (5 x 5cm)의 표면에 작은 보조 개를 만들기 (그림 4).
      참고: 금속판의 실제 크기는 중요 한, 그리고 다른 자료 가능 하지만 어떤 부드러운 소재;을 사용 하지 마십시오 그렇지 않으면, 바늘은 붙어 회전에서 밀을 방지.
    2. 놓고는 나무에 금속 격판덮개를 수정 보드 접착 테이프로 (나무로 되는 기초).
    3. 이중 수 있도록 강판 구 부 L 자형 (그림 1C 와 그림 2A).
      참고: 그것은 벽에 가구를 해결 하기 위한 L 자 모양의 금속 격판덮개를 사용 하기 편리 했다. 격판덮개의이 종류를 사용 하 여 지원 다른 편리한 포인트 접시에 이미 많은 구멍을 했다. 구멍 속이 고, 또한 고정 스냅 단추 (그림 1A 및 그림 4)를 사용 했다.
    4. 일회용 플라스틱 피 펫의 끝을 절단 하 여 원통 하 게 (높이 = 1 cm, 외부 직경 (마약과) = 4 mm, 내부 직경 (신분증) = 2 m m) (그림 2A , 그림 4) 축 바늘을 지도 대 한.
    5. 넣고 금속판 (그림 2A , 그림 4)에 이중 L-모양의 접시와 실린더를 수정.
  3. 감지 장치의 건설
    1. 그것을 만들기 위해 금속판을 구 부 L 모양의 상단 플레이트를 만들려고.
      참고: (그림 5B-C) 벽에 가구를 해결 하기 위한 L 자 모양의 금속 격판덮개를 사용 하기 편리 했다. 그렇다면,이 단계를 건너뛸 수 있습니다.
    2. (그림 2D-E, 그림 4및 그림 5A) 상단 플레이트에는 작은 금속 모자 (5 m m 길이 직경에서 1 m m)를 넣어.
      참고: 모자, 우리는 스냅 단추 사용. 그것은 L 자 모양의 판 (그림 4)에 구멍을 통해 전달.
    3. (그림 4 및 그림 5A)는 L 자 모양의 접시에 포토 센서를 수정 합니다. 센서에 대 한 회로 기판을 공간 (그림 2D-E, 그림 4) 하기 L 모양의 접시에 망했다.
    4. 적외선 LED를 접착제 (150 mW) LED (그림 1A 및 그림 2A)에 대 한 회로 기판 함께 작은 자석에.
    5. LED를 배치 (150 mW) 포토 센서 (그림 1A 및 그림 2A) 아래 받침판에.
  4. 소유자의 건설
    1. 그것을 만들기 위해 금속판을 구 부 L 자형.
      참고: (그림 5B-C) 벽에 가구를 해결 하기 위한 L 자형 금속판을 사용 하기 편리 했다. 그렇다면,이 단계를 건너뛸 수 있습니다.
    2. 접시는 나무에 고정 나사 (그림 1C, 그림 4및 그림 5B)와 보드 (나무 벽). 나무 보드의 높이 중요 한, 그것은이 연구에서 7 cm입니다.
  5. 연결 케이블
    1. 일반 전기 케이블을 통해 A/D 컨버터의 아날로그 입력된 채널 (아 인)에 사진 센서를 연결 합니다.
      모든 케이블은 번들 하 고 지저분한 작업 영역 종종 실험을 통해 미세 조작 방지 하기 때문에 (그림 5B-D) L 모양의 접시에 고정 하는 경우 참고: 그것은 도움이 됩니다.
    2. A/D 컨버터를 USB 케이블을 통해 개인용 컴퓨터 (PC)에 연결 합니다.

2. 실험 절차

  1. 수집 모든 갓 등장에서 죽은 Quercus crispula P. quercivorus 성인 봉 (참나무목: 참나무과) 트리는 실험 수행 되어야 하는 날의 아침 (오전 7-9).
    참고: 이전에 수집 된 딱정벌레를 사용 하지 마십시오. 100 개 이상의 딱정벌레 매일 나와 새로 등장된 딱정벌레 매일 체크 했다. 딱정벌레를 수집에 자세한 방법에 대 한 참조16 을 참조 하십시오.
  2. Anesthetization에 대 한 얼음에 딱정벌레를 넣어. 않도록 젖은; 딱정벌레 그렇지 않으면, 다음 절차를 완료 하려면 어려울 것 이다. 얼음에 모든 후속 절차를 수행 합니다.
  3. 밀 팔 pronotum 작은 양의 인스턴트 접착제 (많은 접착제) 딱정벌레의에 한 구성 요소를 배치 하 고는 pronotum 접촉 밀 팔을 유지.
    참고: 많은 접착제 건조 됩니다 천천히이 접착제 단독 사용 하는 경우. 그러나,이 접착제 두 구성 요소는 (자료 테이블)를 혼합 하는 때 신속 하 게 작동 합니다. 다른 구성 요소 (액체 접착제) 다음 단계에서 사용 됩니다.
  4. 정밀한 바늘 또는 지팡이 사용 하 여 접착제 (액상 접착제)의 다른 구성 요소의 작은 금액을 추가 합니다. 날개 접착제 (그림 1B)에서 무료 있는지 확인 합니다. 액체 접착제는 많은 접착제의 경화를 촉진 하는 데 사용 됩니다.
  5. 자석 다른 L-모양의 접시에 L 자 모양의 접시 (상단 플레이트)를 사용 하 여 비행 밀 (그림 6)에 십자가 모양의 바늘을 조정 합니다. 바늘의 맨 위에 접시의 높이 조정할 때 간단 하 게 상단 플레이트를 밀어. 상단 플레이트 (그림 5A)에 있는 스냅 버튼의 구멍에 축 바늘의 위쪽 끝을 삽입 하 고 (그림 6) 베이스 플레이트에 가이드로 다른 팁을 배치.
  6. 센서 아래 IR LED의 위치를 조정 합니다.

3. 취득 및 데이터 분석

  1. 포토 센서에서 증폭 된 출력 신호를 기록 하 고 (그림 7A) 1, 000 포인트/s의 샘플링 속도 (A/D 컨버터 및 소프트웨어, 재료의 테이블)에 대 한 상용 소프트웨어를 사용 하 여 A/D 컨버터를 통해 PC에 저장.
  2. DAQFActoryExpress 소프트웨어를 시작 합니다.
  3. 십자가 클릭 합니다 (+) 작업 영역 창에서 로깅 아이콘 표시.
  4. 로깅 설정된 이름을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭 하 고 설정 로깅 시작을 선택 합니다.
    참고: 소프트웨어 계속 기록 하 고 데이터를 저장 합니다.
  5. 녹음을 중지 하려면 로깅 설정된 이름을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭 하 고.csv 파일을 저장 하려면 끝 로깅이 설정 선택 합니다.
  6. IR LED 기록 된 전압 임계값 (0.5 V)를 초과 하는 경우에 시간을 감지 하 여 적절 한 소프트웨어를 사용 하 여 위의 비행 밀 팔의 통과 시간을 추출 합니다.
    참고: 일부 소프트웨어 (예를 들어, MS Excel) 만든된.csv 파일을 읽을 수 있습니다, 때문에 연구의 목적에 따라 친숙 한 소프트웨어를 사용 합니다. 필요한 경우 다운로드 Github를 통해 사용할 수 있는 맞춤 프로그램 https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. 프로그램을 사용 하 여 지침 뿐만 아니라 우리의 프로그램에 대 한 자세한 내용은 메인 프로그램 동반 하는 추가 정보 파일을 참조 하십시오.

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결과

이 실험에서 비행기 공장에 적용 하는 딱정벌레의 약 50% 이상의 혁명을 보여주었다. 플라스틱 부분 센서와 LED 사이의 가상 선과 전달, 기록된 전압 변경에서 0 V에 대 한 약 6.5 V, 그리고 지나가는 기간 비행 속도 따라 10-20 ms 이내 했다. 따라서, 스파이크 같은 전압 변화 한 혁명 (그림 7B)으로 관찰 됩니다. 우리 때 비행 밀 팔 회전, 즉, 전압 초과 시 합, 혁명 속도 또는 혁명 기간에 혁명의 수에 관계 없이 임계값 (0.5 V), 비행 정의. 우리는 또한 한 번으로 비행 시간을 정의 기록 된 전압 임계값을 초과 하는 경우만. 따라서, 단 한 시간 점에 플라스틱 부품의 각 통과 대 한 추출 했다. 따라서, 비행기 공장에 적용 하는 딱정벌레의 50% "날아". 비록 대부분의 경우 딱정벌레에에서 그들의 날개는 비행 전에 반복적으로 개폐 하는 경향이 일부 딱정벌레 미리 어떤 표시를...

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토론

우리는 낮은-비용, 쉬운 빌드 및 소형 비행 밀 P. quercivorus (몸 길이에서 4-5 m m와 몸 무게에서 4-6 mg) 등 작은 곤충에 대 한 개발. 우리의 비행 밀 바늘, IR LED, 포토 센서, 순간 접착제, 등, 등만 일반 항목을 구성 하 고 컴퓨터 제어 전기 장치 등 정교한, 비싼, 또는 드문 항목을 요구 하지 않았다. 이 필요한 항목의 쉽고 빠른 컬렉션을 사용 하 고 실험 비용 감소. 실제로, 그것은 비행 밀 (PC, A/D 변환기, 소프트웨어, 소프트웨어 라이센스 등비 비행 밀 특정 항목 제외) 당 1, 000만 엔 (약 10 달러, 8 EUR 또는 7 파운드) 비용 또한, 제시 비행 밀 압축 했다. 그러므로, 준비 하 고 여러 비행 밀스16 큰 실험 공간 (그림 5D) 필요 없이 사용 가능 했다. 이들은 다른 비행 밀스 방법론에 관하여이 방법의 강한 포인트입니...

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공개 사항

저자는 공개 없다.

감사의 글

우리는 실험과 함께 도움 씨 미 후카야, 미스터 북 아 오쿠 다, 및 씨 T.이 시노 감사 합니다. 이 연구는 과학 진흥 (No. 15 K 14755)에 대 한 일본 사회에서 과학 연구에 대 한 보조금에 의해 지원 되었다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
바늘SeirinJ 타입 No. 5 x 40mm
에폭시 수지 접착제Konishi#16113
금속판주택 개조 상점
일회용 플라스틱 피 펫
공예품 상점의스냅 버튼
IR 센서하마 마츠 포토닉스S7136
IR LEDOptoSupplyOSIR5113A150mW
맞춤형 프로그램다운로드 가능 Github.
URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill
인스턴트 접착제Toagosei31204
A/D 컨버터LabJack Co.U3-HV
DAQ 소프트웨어AzeoTechDAQFactoryExpressAzeoTech 웹 페이지에서 다운로드.
의

참고문헌

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