Entomologia, nauka o owadach, rozwinęła się przez tysiące lat interakcji między człowiekiem a owadem. Ponieważ owady występują praktycznie na wszystkich powierzchniach lądowych i odgrywają różne krytyczne role ekologiczne, entomologia teoretyczna i stosowana są centralnymi dziedzinami badań w XXI wieku i później.
Najnowsze osiągnięcia technologiczne, w tym międzynarodowy dostęp do przejrzystej twórczości wideo, przekształcają społeczne procesy edukacji, badań i zarządzania. Niniejszy artykuł redakcyjny podsumowuje protokoły związane ze współczesną entomologią i ma na celu przekazanie najnowszych osiągnięć metodologicznych w entomologii w celu ułatwienia ich przyjęcia.
W artykule "Collection and long-term maintenance of leaf-cutting ants (Atta) in laboratory conditions" Nogueira i in. dokonują przeglądu historii życia mrówek tnących liście Atta i przedstawiają protokół pozyskiwania, utrzymywania i badania kolonii w warunkach laboratoryjnych1. Opisane metody rozpoczynają się od uzyskania krytej królowej lub młodej kolonii. Następnie przedstawiono różne szczegóły dotyczące architektury gniazd i reżimu żywieniowego, który wspiera zdrowe i obserwowalne kolonie Atta .
Wiedza specjalistyczna zaangażowana w opracowanie tej metody jest wynikiem ponad trzech dekad dopracowywania, a metoda jest wysoce skalowalna do celów badawczych i edukacyjnych. Mrówki stanowią odnoszący sukcesy i zróżnicowany globalny klad, a mrówki ścinające liście ucieleśniają fascynujący i wyszukany mikologiczny styl życia. W związku z tym ulepszone metody badania rozwoju i zachowania mrówek ścinających liście mają implikacje dla takich dziedzin, jak fizjologia eusocjalna i badania zachowań zbiorowych, a także komunikacja naukowa.
W artykule "Zbieranie i identyfikacja pyłku z kolonii pszczół miodnych" Topitzhofer i wsp. opisują metodę efektywnego przetwarzania pyłku przyniesionego przez pszczołę miodną (Apis mellifera) żerującą w gnieździe2. W prezentowanej metodzie pyłek luzem jest zbierany od powracających zbieraczy, gdy przeciskają się przez metalową siatkę, która wypiera ziarna pyłku z ich koszyczka pyłkowego. Zebrane granulki pyłku są początkowo sortowane według koloru, a następnie mogą być przetwarzane chemicznie i analizowane pod mikroskopem w celu określenia, z jakiego gatunku pochodzi pyłek.
Co ważne, w rurociągu zastosowano pasywne zbieranie pyłku za pomocą zainstalowanej siatki (w przeciwieństwie do ręcznego zbierania od pojedynczych pszczół) oraz tanie wizualne metody identyfikacji pyłku (w przeciwieństwie do mikroskopii elektronowej czy metabarcodingu). Pszczoły miodne zbierają pyłek z roślin, pozyskując dla siebie niezbędne składniki odżywcze, a jednocześnie pełniąc ważne usługi dla ludzkich systemów gospodarczych, rolniczych i społeczno-kulturowych. W związku z tym ulepszone metody oceny zdrowia pszczół miodnych i wydajności żerowania byłyby interesujące dla osób zajmujących się produkcją żywności, planowaniem regionalnym i modelowaniem kapitału naturalnego.
W artykule "Podstawy histologii i wykrywanie śmierci komórkowej w tkance pszczoły miodnej" Smodiš Škerl opisuje metody izolowania tkanek pszczół miodnych i oceny ich pod kątem różnych wzorców obrotu i śmierci komórek3. Protokół opisuje metodę preparowania i analizowania dwóch tkanek ważnych dla trawienia i interakcji środowiskowych: gruczołów podgardłowych (HPG) i jelita środkowego. Wzorce śmierci komórek można oszacować na podstawie wypreparowanych tkanek, co pozwala na ocenę specyficznych dla tkanek skutków subletalnych ekspozycji chemicznych.
Zrozumienie podstaw rozwojowych cech fizjologicznych, behawioralnych i ekologicznych często wymaga analiz specyficznych dla tkanek. Jednak wypreparowanie określonych tkanek może być czasochłonnym przedsięwzięciem wymagającym określonych umiejętności i wiedzy. Manuskrypt Smodiša Škerla stanowi cenną mapę drogową dla badaczy prowadzących prace nad jelitem środkowym i/lub HPG pszczół miodnych. Przedstawione metody ułatwią rzadko spotykane w inny sposób analizy histologiczne u pszczół miodnych, a zatem są istotne dla osób badających specyficzne tkankowo podstawy rozwoju, starzenia się i ewolucji owadów.
W artykule "Ocena ryzyka agrochemicznego dla pokrytych królowych pszczół miodnych" Fine i in. opisują metodę badania, w jaki sposób robotnice pszczół miodnych traktowane agrochemikaliami dostarczają swoją królową, a tym samym wpływają na płodność kolonii4. Protokół rozpoczyna się od zmontowania specjalnego pomieszczenia do obserwacji królowej w kontekście znanej liczby robotnic z gniazda, którym podawano znaną dawkę składników odżywczych i agrochemikaliów (w przypadku badania imidachlopryd). Produkcja jaj, żywotność zarodków, spożycie żywności i śmiertelność pracowników mogą być następnie śledzone i powiązane z zabiegami agrochemicznymi.
Metody te służą zniwelowaniu różnic między metodami polowymi i laboratoryjnymi oraz przyczyniają się do istotnych dyskusji na temat globalnych praktyk rolniczych i pszczelarskich. Współczesne praktyki rolnicze często opierają się na stosowaniu agrochemikaliów o złożonym, zależnym od dawki wpływie na zdrowie stawonogów, ale złożoność uli pszczół miodnych może utrudniać wysiłki zmierzające do precyzyjnego pomiaru tych efektów. Niniejszy manuskrypt stanowi eleganckie rozwiązanie, które pomaga zrozumieć "rzeczywiste" entomologiczne skutki praktyk rolniczych.
Opisane powyżej artykuły podkreślają różne metody naukowe, które można wykorzystać do badania morfologii, fizjologii i zachowania mrówek i pszczół. Badania nad owadami eusocjalnymi in vivo od dawna są skomplikowane ze względu na trudności w laboratorium i w terenie związane z bezpośrednią manipulacją i obserwacją członków gniazda, długi czas generacji wielu gatunków oraz wyzwania związane ze zwiększeniem skali eksperymentów do poziomu kolonii. Dwie metody 1,4 rozwiązują te wyzwania przy użyciu różnych podejść. W szczególności w Fine et al.4 autorzy opisują metodę bezpośredniej oceny wpływu pojedynczych substancji chemicznych na płodność królowych (a tym samym kolonii). Ponadto Nogueira i wsp.1 prezentują wielkoskalowy system hodowli i obserwacji wielu kolonii mrówek obcinających liście. Obie te metody mają szerokie zastosowanie dla entomologów i rolników.
W szerszym ujęciu, prezentacja metod w formie wideo może zwiększyć zdolność do adaptacji, biegłość i odtwarzalność metod opracowanych przez naukowców na całym świecie. Ten rodzaj entomologii metodologicznej można rozpatrywać w kontekście i historii wizualności 5,6, wiedzy ukrytej7 i partycypacji społecznej8 w entomologii.
Przyszłe prace mogą przebiegać w kilku wymiarach. Zakres gatunków może rozszerzyć się poza mrówki i pszczoły, obejmując inne owady i nieowady. Ekologiczne bazy danych mogą być wykorzystane do wskazania nisz i gatunków, w których metody mogą być owocnie stosowane. Edukacja i badania w dziedzinie entomologii mogą badać nowe technologie, takie jak rzeczywistość rozszerzona, komunikacja międzygatunkowa, robotyka i modelowanie kognitywne systemów cyberfizycznych opartych na owadach. Skuteczniejsze metody i ulepszone dane empiryczne będą przydatne w badaniach wykorzystujących techniki nauki o złożoności (np. modelowanie agentowe, stygmergia, wieloskalowa analiza systemów) do owadów i nie tylko.