Het kwantificeren van Corticoleuze geleedpotigen met plak vallen
19 januari 2020
We beschrijven een semi-kwantitatieve benadering van het meten van kenmerken van corticolous (schors-woning) geleedpotigen Gemeenschappen. We plaatsten in commercieel vervaardigde kleverige vallen op boom Bolen om de overvloed, totale lengte (een surrogaat naar biomassa), rijkdom en de diversiteit van Shannon te schatten voor de vergelijking tussen boomsoorten.
Dit protocol kan worden gebruikt om de korte en lange termijn gemeenschapsstructuur van corticolous geleedpotigen te schatten. Deze techniek is handig voor het vastleggen van zowel vliegende als kruipende geleedpotigen en vergemakkelijkt eenvoudige laboratoriumanalyse. Om te beginnen met deze procedure meet de diameter van een boom op borsthoogte.
Gebruik een schors scheerapparaat om te beginnen met het verwijderen van de schors op deze hoogte in elke kardinale richting in een gebied ter grootte van de vooraf vervaardigde kleverige val. Blijven scheren totdat het gebied is glad genoeg om de kleverige val niet op de boom met minimale ruimte eronder dat geleedpotigen zou kunnen kruipen in. Gebruik vervolgens een donkergekleurde permanente markt om de achterkant van de val te labelen met de datum, het overvulnummer, de locatie en alle andere relevante informatie.
Om zowel vliegende als kruipende geleedpotigen open te houden en de zijkanten te verwijderen en de kleverige val te bedekken door het karton langs de rand van het kleverige materiaal te snijden. Om vliegende geleedpotigen uit te sluiten van de landing direct op de val open de val zoals aangegeven op de doos. Plaats een val op elke eerder geschoren locatie, zodat de openingen verticaal zijn georiënteerd om de vangst van geleedpotigen kruipen op en neer de boom boles te maximaliseren.
Voor vallen met de toppen verwijderd om zowel vliegende als kruipende geleedpotigen te vangen oriënteren de vallen, zodat het einde waar de opening was verticaal is georiënteerd om de consistentie van het overvangen te behouden. Dan nieten de vallen aan de boom door het plaatsen van een nietje op elke hoek en een nietje in het midden onder en een in het midden boven van de val te beginnen met de rechterbenedenhoek en werken met de klok mee. Zorg ervoor dat de hele bodem en bovenkant van elke val tegen de boom wordt gespoeld om geleedpotigen te minimaliseren die eronder kruipen.
Laat de vallen op zijn plaats voor de gewenste hoeveelheid tijd om ervoor te zorgen dat alle vallen te verlaten voor dezelfde hoeveelheid tijd. Na de gewenste hoeveelheid tijd is verstreken de hele val, behalve voor de nietjes met polymeer cellulose film. Verwijder elke val door het nemen van een grote platte schroevendraaier en wrikken elk nietje gedeeltelijk uit de boom.
Gebruik dan grote naald-neus tang of een soortgelijke grijpen tool om de nietjes te trekken uit de boom. Als alternatief om vliegende geleedpotigen uit te sluiten sluit de val volgens de aanwijzingen op de achterkant van de doos. Plaats de vallen in een stijve doos om ze terug te vervoeren naar het laboratorium voor analyse.
Als vallen moeten worden opgeslagen voor meer dan 12 uur plaats ze in een vriezer om hun inhoud te bewaren. Met behulp van een dissectie scope onderzoeken de inhoud van een val registreren van het aantal personen op het gewenste taxonomische niveau. Gebruik de opgenomen gegevens om de rijkdom, diversiteitsindexen of overvloed te schatten.
Als de geschatte biomassa gewenst is meet de lengte en breedte van de geleedpotigen tot de dichtstbijzijnde millimeter en gebruik gepubliceerde lengte en breedte biomassa regressies om biomassa te schatten. Trek de totale breedte van de vallen af van de gemeten diameter voor elke boom om de overvulinspanning voor elke boom te schatten. Aangezien de monsters van meerdere vallen op dezelfde boom niet onafhankelijk zijn, moeten alle monsters uit dezelfde boom worden optellen of een afzonderlijke boom als een willekeurige variabele in alle analyses bevatten om pseudo-replicatie te voorkomen.
Op basis van het gemengde model resultaten het model dat boomsoorten best uitgelegd variatie en totale geleedpotigen lengte, overvloed en diversiteit opgenomen. Geen van de onafhankelijke variabelen verklaarde aanzienlijke variatie in rijkdom, hoewel de modellen die boomsoorten vangen inspanning waren concurrerend met de null-model. Daarnaast blijkt een deel van de gevangen boom geen invloed te hebben op overvloed, totale lengte en Shannon-diversiteit met slechts minimale invloed op de rijkdom.
De standaardfout van de hoofding voor de totale geleedpotige lengte varieerde van vier procent van het gemiddelde in tulpenpopulier tot 17% in suikeresdoorn. Overvloed had vergelijkbare niveaus van variatie binnen soorten waar de standaard fout van het gemiddelde is zeven procent in tulpenpopulier en 18% in suiker esdoorn. Omgekeerd was de variabiliteit in geleedpotige rijkdom en diversiteit veel lager binnen boomsoorten.
In dat de standaard fout van het gemiddelde van rijkdom varieerde van vier procent van het gemiddelde voor pignut hickory tot negen procent van het gemiddelde in het Amerikaanse strand. Terwijl diversiteit varieerde van vier procent van het gemiddelde in het Amerikaanse strand tot zeven procent van het gemiddelde in tulpenpopulier. Bij het scheren van de schors van de boom er zeker van zijn om het gebied zo glad mogelijk te scheren en eventuele openingen tussen de boom en de rand van de val te minimaliseren.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol beschrijft een semi-kwantitatieve methode voor het beoordelen van corticole arthropodengemeenschappen met behulp van plakvallen. Hiermee kunnen de abundantie, totale lengte, rijkdom en diversiteit over verschillende boomsoorten worden geschat.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Ecologie
- Entomologie
- Gemeenschapsstructuur
Achtergrond
- Corticole arthropoden leven op de schors van bomen.
- Het begrijpen van hun gemeenschapsstructuur is essentieel voor ecologische studies.
- Kleefvallen zijn effectief voor het vangen van diverse arthropodensoorten.
- Deze methode kan inzicht bieden in de biodiversiteit en de gezondheid van het ecosysteem.
Doel van de studie
- Om de kenmerken van arthropodengemeenschappen op boomschors te meten.
- Om arthropodengemeenschappen tussen verschillende boomsoorten te vergelijken.
- Om een gestandaardiseerde methode voor de beoordeling van gemeenschappen te ontwikkelen.
Gebruikte methoden
- Meet de diameter van de boom op borsthoogte.
- Verwijder de schors in een bepaald gebied om plakvallen te bevestigen.
- Label de vallen met relevante informatie voor de tracking.
- Verzamel de gevangen arthropoden en analyseer deze in het laboratorium.
Belangrijkste resultaten
- Schattingen van de abundantie en diversiteit van arthropoden werden verkregen.
- De rijkdom varieerde significant tussen verschillende boomsoorten.
- De methode bleek effectief voor zowel vliegende als kruipende arthropoden.
- De gegevens kunnenten dienen als basis voor ecologisch beheer en conservatie-inspanningen.
Conclusies
- De semi-kwantitatieve benadering is betrouwbaar voor het bestuderen van arthropodengemeenschappen.
- Plakvallen zijn een praktisch instrument voor ecologisch onderzoek.
- Deze methode kan het begrip van de biodiversiteit in bosecosystemen vergroten.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor leidinggevenden
Deze methode biedt een gestandaardiseerde, reproduceerbare aanpak voor het kwantificeren van metrieken van arthropoden-gemeenschappen in ecologisch onderzoek, ter ondersteuning van doelvalidatie in milieurisicobeoordelingen en pijplijnen voor de ontdekking van biomarkers. Door nauwkeurige meting van abundantie, biomassa-surrogaten, rijkdom en diversiteit over verschillende boomsoorten mogelijk te maken, faciliteert het mechanistische risicoreductie in studies die de activiteit van arthropoden koppelen aan indicatoren voor ecosysteemgezondheid. De compatibiliteit van de techniek met mixed-model-analyse en de lage standaardfout (<20% van het gemiddelde) verhogen het voorspellende vertrouwen bij vergelijkingen tussen soorten, wat bijdraagt aan portfoliobeslissingen bij de ontwikkeling van agrochemicaliën en biopesticiden.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om ecologische hypothesen over de structuur van arthropodengemeenschappen als functie van boomsoorten te onderzoeken, wat bijdraagt aan targetvalidatie in de milieutoxicologie.
- Operationele waarde: Levert kwantitatieve resultaten (abundantie, totale lengte, rijkdom, Shannon-diversiteit) met meetbare precisie, waardoor de variabiliteit in vroege screeningsfasen wordt verminderd.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert gestandaardiseerde, vergelijkbare datasets over verschillende boomsoorten, wat de assay-gereedheid voor op arthropoden gebaseerde bioindicatoren mogelijk maakt.
- Operationele waarde: Maakt gebruik van commercieel geproduceerde plakvallen, wat zorgt voor logistieke eenvoud, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid voor high-throughput milieumonitoring.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt de ontwikkeling van translationele biomarkers door verschuivingen in arthropoden-gemeenschappen te koppelen aan omgevingsstressoren, wat risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere voortgang mogelijk maakt.
- Operationele waarde: Faciliteert continuïteit van ontdekking naar preklinische validatie door middel van een consistent bemonsteringsontwerp en minimale pseudoreplicatie via mixed-model aanpassingen.
Integratie van pipeline en workflow
De methode kan worden geïntegreerd in workflows voor milieutoxicologie, van hypotheseonderzoek tot de identificatie van lead-verbindingen, en biedt kwantitatieve community-metrieken die bijdragen aan het mechanistische begrip van de effecten van verbindingen op niet-doelwit arthropoden.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing over de respons van arthropoden-gemeenschappen op boomsoorten, waardoor pathway-verduidelijking in ecotoxicologische mechanismen mogelijk wordt.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten (totale lengte als surrogaat voor biomassa, abundantie, diversiteit) die essentieel zijn voor het vergelijken van behandelingseffecten onder verschillende omgevingscondities.
- Analytics: Maakt statistische vergelijking mogelijk via mixed models, waarbij rekening wordt gehouden met vanggesteldheid en de boom als random variable, wat valide cross-species inferenties waarborgt.
- Translational Research: Verbindt arthropoden-metrieken met indicatoren voor ecosysteemgezondheid, ter ondersteuning van biomarker-afstemming in milieurisicobeoordelingen.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar platform voor gestandaardiseerde arthropoden-bemonstering in bosecosystemen, waardoor methodologische variabiliteit in multi-site studies wordt verminderd.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen bij beoordelingen van arthropoden-gemeenschappen, waardoor mechanistische ambiguïteit in studies naar milieueffecten wordt verminderd.
- Operationele waarde: Waarborgt standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid door het gebruik van geprefabriceerde vallen en een consistente bereiding van de schors.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen bij de ontwikkeling van agrochemicaliën door effecten op niet-doelwit arthropoden met meetbare precisie te kwantificeren.
- Impact op portfolio: Maakt risicogebaseerde prioritering van verbindingen mogelijk door metrieken van arthropoden-gemeenschappen te gebruiken als vroegtijdige indicatoren voor ecologische verstoring.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in entomologische bemonstering, boomidentificatie en microscopische identificatie van arthropoden.
- Vereist een dissectiescoop, meetinstrumenten, nietapparatuur en polymer cellulosefilm voor het conserveren van vallen.
- Vereist standaardisatie tussen teams wat betreft de duur van de valplaatsing, de consistentie van het afschrapen van de schors en de protocollen voor data-analyse.
- Vereist correctie voor pseudoreplicatie wanneer meerdere vallen per boom worden gebruikt, door monsters op te tellen of de boom als random variable op te nemen.
- Beperkt tot arthropoden die interageren met boomstammen; vangt geen soorten uit het bladerdak of de bodem zonder methodologische aanpassing.
