$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Lądowe stawonogi odgrywają ważną rolę w naszym środowisku. Oprócz tego, że same w sobie są przedmiotem zainteresowania naukowego, stawonogi mogą być zarówno szkodliwe, jak i korzystne dla innych poziomów troficznych (tj. upraw, roślin ogrodniczych, rodzimej roślinności i pożywienia dla organizmów owadożernych1,2,3,4). Dlatego zrozumienie czynników, które wpływają na rozwój i liczebność społeczności stawonogów ma kluczowe znaczenie dla rolników5, menedżerów ds. zwalczania szkodników6, leśników4, biologów roślin7, entomologów8, oraz ekologów zajmujących się dziką przyrodą i ochroną przyrody, którzy badają dynamikę społeczności i radzą sobie z organizmami owadożernymi9. Zbiorowiska stawonogów różnią się składem gatunkowym i liczebnością zarówno czasowo, jak i przestrzennie w różnych krajobrazach ekologicznych, w tym w zbiorowiskach roślinnych, gatunkach roślin i w różnych regionach poszczególnych roślin. Na przykład badania wykazały znaczące różnice w wskaźnikach społeczności stawonogów między korzeniami, pniami i łodygami oraz liśćmi w obrębie tego samego pojedynczego drzewa10,11. Odkrycia te nie są zaskakujące, biorąc pod uwagę, że różne części tej samej rośliny, np. liście kontra kora drzewa, dostarczają różnych zasobów, do których wykorzystania przystosowały się stawonogi. W ten sposób każda część rośliny może wspierać inną społeczność stawonogów. Ponieważ stawonogi żyjące w liściach mogą mieć tak duży wpływ społeczno-ekonomiczny i środowiskowy, włożono znaczne wysiłki w mierzenie wskaźników społeczności przy użyciu zarówno podejść jakościowych, jak i ilościowych12. Alternatywnie, znacznie mniej wysiłku włożono w opracowanie podejść do ilościowego określania kortykalnych (żyjących w korze) społeczności stawonogów.
Podobnie jak społeczności stawonogów żyjących w liściach, korowe społeczności stawonogów mogą być ważne zarówno z punktu widzenia społeczno-ekonomicznego, jak i środowiskowego. Niektóre choroby leśne, które są powodowane lub ułatwiane przez stawonogi korowe, mogą być szkodliwe dla ekonomicznie opłacalnego pozyskiwania drewna4. Ponadto stawonogi korowe mogą być ważnym elementem łańcucha pokarmowego w społecznościach leśnych13,14. Na przykład stawonogi żyjące w lasach są głównym źródłem pożywienia dla wielu owadożernych ptaków śpiewających zbierających korę15,16. W związku z tym zrozumienie czynników wpływających na zbiorowiska stawonogów korowych jest interesujące dla leśników oraz ekologów zarówno podstawowych, jak i stosowanych.
Zrozumienie czynników, które wpływają na skład i liczebność społeczności stawonogów często wymaga schwytania osobników. Techniki chwytania można ogólnie podzielić na techniki jakościowe, które wykrywają obecność gatunku tylko w celu oszacowania zasięgu, bogactwa i różnorodności gatunków17, lub techniki półilościowe i ilościowe, które pozwalają na indeks lub oszacowanie liczebności i zagęszczenia osobników w grupie taksonomicznej18,19. Techniki półilościowe i ilościowe pozwalają badaczom oszacować lub przynajmniej spójnie pobrać próbki z określonego obszaru próbki i oszacować prawdopodobieństwo wykrycia lub założyć, że prawdopodobieństwo wykrycia jest bezkierunkowe i odpowiednie, aby nie przesłaniać zdolności badacza do wykrywania przestrzennych lub czasowych zmian w obfitości. Półilościowe i ilościowe techniki ilościowego oznaczania stawonogów korowych obejmują pobieranie próbek ssących lub próżniowych określonego obszaru20,21,22, systematyczne liczenie widocznych stawonogów18,23, lepkie pułapki24, różne pułapki lejkowe lub doniczkowe8,25oraz otwory wejściowe lub wynurzające26,27.
Uważa się, że wiele czynników przestrzennych i czasowych prowadzi do różnic w korowych społecznościach stawonogówów11,14,28,29. Na przykład uważa się, że tekstura kory drzew wpływa na strukturę społeczności stawonogów żyjących na drzewach14. Ze względu na bardziej zróżnicowaną powierzchnię pni drzew z bardziej bruzdowaną korą, uważa się, że drzewa z bardziej bruzdowaną korą wspierają większą różnorodność i obfitość stawonogów14.
W tym artykule przedstawiamy nowe półilościowe podejście do liczenia korowych stawonogów, które może być użyte do opisania i przetestowania hipotez dotyczących zmienności w zbiorowiskach stawonogów korowych w czasie i przestrzeni z odpowiednią precyzją, aby wykryć różnice między gatunkami drzew. Za pomocą lepkich pułapek przymocowanych do pni drzew porównaliśmy liczebność, długość całkowitą (substytut masy ciała), bogactwo i różnorodność społeczności stawonogów na pniu dębu białego (Quercus alba), orzesznika świńskiego (Carya glabra), klonu cukrowego (Acer saccharum), buka amerykańskiego (Fagus grandifolia) i topoli tulipanowca (Liriodendron tulipifera), drzew różniących się teksturą kory.
To badanie zostało przeprowadzone w ekologicznych sekcjach Ozark i Shawnee Hills w Shawnee National Forest (SNF) w południowo-zachodnim Illinois. W lipcu 2015 r. zidentyfikowaliśmy 18 stanowisk (9 zdominowanych przez dąb/hikory i 9 zdominowanych przez buk/klon) z mapą pokrycia drzewostanów USFS dla SNF (allveg2008.shp) w systemie ArcGIS 10.1.1. Na stanowiskach kserycznych dominującymi gatunkami były orzesznik świński i dąb biały, a na stanowiskach mezotycznych dominującymi gatunkami były buk amerykański, klon cukrowy i topola tulipanowiec. Aby porównać zbiorowiska stawonogów między gatunkami drzew, w każdym miejscu zbierania danych, zidentyfikowaliśmy trzy z pięciu gatunków ogniskowych (dąb biały, orzesznik świński, klon cukrowy, buk amerykański i topola tulipanowa) o średnicy >17 cm na wysokości pierśnicy (d.b.h.) najbliżej środka promienistego okręgu o długości 10 m. Jeśli obecnych było mniej niż trzy odpowiednie drzewa, okrąg był rozszerzany i wybierano najbliższe drzewo spełniające kryteria. Dla każdego wybranego drzewa zainstalowaliśmy cztery lepowe pułapki na wysokości pierśnicy, po jednej skierowane w każdym kierunku kardynalnym: północ, południe, wschód i zachód.
Zebraliśmy dane o stawonogach z pni 54 pojedynczych drzew (12 orzeszników świńskich, 15 białych dębów, 8 buków amerykańskich, 12 klonów cukrowych i 7 topoli tulipanowców) wśród 18 miejsc. Pogrupowaliśmy stawonogi według uproszczonej klasyfikacji cechowej według diagnostycznych cech morfologicznych wskazujących na blisko spokrewnione rzędy z obecnych zapisów filogenetycznych, podobnie jak w przypadku "operacyjnych jednostek taksonomicznych"30,31 (Dodatek A). Opierając się na tej klasyfikacji, schwytaliśmy przedstawicieli 26 gildii w nasze pułapki, z których każda była na miejscu przez 9 dni (Dodatek A). Ponieważ nasze badanie koncentrowało się na interakcjach troficznych między gatunkami drzew, stawonogómi korowymi i ptakami zbierającymi korę, usunęliśmy z analizy wszystkie stawonogi mniejsze niż 3 mm, ponieważ ich znaczenie jako źródła pożywienia dla ptaków zbierających korę jest minimalne. Użyliśmy modelu mieszanego, który obejmował albo długość stawonogów (substytut masy ciała), liczebność, różnorodność Shannona i bogactwo jako zmienną zależną, gatunki drzew i wysiłek (odsetek drzew pokrytych pułapkami) jako zmienne stałe oraz miejsce jako zmienną losową. Ponieważ wszystkie pułapki z jednego drzewa zostały połączone jako jedna próbka, poszczególne drzewa nie zostały uwzględnione jako zmienna losowa.