Kwantyfikacja stawonogów korowych za pomocą lepkich pułapek
January 19th, 2020
Opisujemy półilościowe podejście do pomiaru cech korowych (żyjących w korze) społeczności stawonogówów. Umieściliśmy komercyjnie produkowane lepowe pułapki na pniach drzew, aby oszacować liczebność, całkowitą długość (substytut biomasy), bogactwo i różnorodność Shannona w celu porównania między gatunkami drzew.
Protokół ten może być wykorzystany do oszacowania krótko- i długoterminowej struktury zbiorowisk stawonogów korowych. Technika ta jest przydatna do chwytania zarówno latających, jak i pełzających stawonogów i ułatwia łatwą analizę laboratoryjną. Aby rozpocząć tę procedurę, zmierz średnicę drzewa na wysokości pierśnicy.
Użyj golarki do kory, aby rozpocząć usuwanie kory na tej wysokości w każdym kierunku kardynalnym w obszarze wielkości wstępnie wyprodukowanej lepkiej pułapki. Kontynuuj golenie, aż obszar będzie wystarczająco gładki, aby przymocować lepką pułapkę do drzewa z minimalną przestrzenią pod spodem, do której mogą wpełznąć stawonogi. Następnie użyj ciemnego stałego rynku, aby oznaczyć tył pułapki datą, numerem pułapki, lokalizacją i innymi istotnymi informacjami.
Aby złapać zarówno latające, jak i pełzające stawonogi, otwórz i usuń boki oraz zakryj lepką pułapkę, przecinając karton wzdłuż krawędzi lepkiego materiału. Aby wykluczyć latające stawonogi z lądowania bezpośrednio na pułapce, otwórz pułapkę zgodnie z instrukcją na pudełku. Umieść jedną pułapkę w każdym wcześniej ogolonym miejscu, tak aby otwory były zorientowane pionowo, aby zmaksymalizować chwytanie stawonogów pełzających w górę iw dół pni drzew.
W przypadku pułapek ze zdjętymi wierzchołkami w celu schwytania zarówno latających, jak i pełzających stawonogów, należy ustawić pułapki tak, aby koniec, w którym znajdował się otwór, był zorientowany pionowo, aby zachować spójność pułapki. Następnie zszyj pułapki do drzewa, umieszczając jedną zszywkę w każdym rogu i jedną zszywkę w środkowej dolnej części i jedną w środkowej górnej części pułapki, zaczynając od prawego dolnego rogu i pracując zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Uważaj, aby upewnić się, że całe dno i góra każdej pułapki przylegają do drzewa, aby zminimalizować pełzanie stawonogów pod spodem.
Pozostaw pułapki na miejscu przez żądany czas, upewniając się, że wszystkie pułapki zostały pozostawione na ten sam czas. Po upływie pożądanego czasu przykryj całą pułapkę, z wyjątkiem zszywek, folią z celulozy polimerowej. Usuń każdą pułapkę, biorąc duży płaski śrubokręt i częściowo podważając każdą zszywkę z drzewa.
Następnie użyj dużych szczypiec z wąskimi końcówkami lub podobnego narzędzia do chwytania, aby wyciągnąć zszywki z drzewa. Alternatywnie, aby wykluczyć latające stawonogi, zamknij pułapkę, postępując zgodnie ze wskazówkami z tyłu pudełka. Umieść pułapki w sztywnym pudełku, aby przetransportować je z powrotem do laboratorium w celu analizy.
Jeśli pułapki mają być przechowywane dłużej niż 12 godzin, umieść je w zamrażarce, aby zachować ich zawartość. Korzystając z lunety sekcyjnej, zbadaj zawartość pułapki, rejestrując liczbę osobników do pożądanego poziomu taksonomicznego. Na podstawie zarejestrowanych danych można oszacować bogactwo, wskaźniki różnorodności lub obfitość.
Jeśli pożądana jest szacowana biomasa, zmierz długość i szerokość stawonogów z dokładnością do milimetra i użyj opublikowanych regresji biomasy długości i szerokości, aby oszacować biomasę. Odejmij całkowitą szerokość pułapek od zmierzonej średnicy dla każdego drzewa, aby oszacować wysiłek związany z zastawianiem pułapek dla każdego drzewa. Ponieważ próbki z wielu pułapek na tym samym drzewie nie są niezależne, należy zsumować wszystkie próbki z tego samego drzewa lub uwzględnić pojedyncze drzewo jako zmienną losową we wszystkich analizach, aby uniknąć pseudoreplikacji.
Opierając się na wynikach modelu mieszanego, model, który obejmował gatunki drzew, najlepiej wyjaśnił zmienność i całkowitą długość, liczebność i różnorodność stawonogów. Żadna ze zmiennych niezależnych nie wyjaśniała znacznych różnic w bogactwie, chociaż modele, które obejmowały wysiłek związany z odłowem gatunków drzew, były konkurencyjne w stosunku do modelu zerowego. Ponadto proporcje uwięzionych drzew wydają się nie mieć wpływu na liczebność, całkowitą długość i różnorodność Shannon, a jedynie minimalny wpływ na bogactwo.
Błąd standardowy głównego dla całkowitej długości stawonogów wahał się od czterech procent średniej u topoli tulipanowca do 17% u klonu cukrowego. Liczebność miała podobny poziom zmienności wśród gatunków, gdzie błąd standardowy średniej wynosi siedem procent w topoli tulipanowca i 18% w klonie cukrowym. I odwrotnie, zmienność bogactwa i różnorodności stawonogów była znacznie mniejsza w obrębie gatunków drzew.
W tym przypadku błąd standardowy średniej bogactwa wahał się od czterech procent średniej dla hikory świńskiej do dziewięciu procent średniej dla amerykańskich plaż. Podczas gdy różnorodność wahała się od czterech procent średniej na amerykańskiej plaży do siedmiu procent średniej na topoli tulipanowej. Podczas golenia kory z drzewa należy upewnić się, że obszar jest tak gładki, jak to możliwe i zminimalizować wszelkie szczeliny między drzewem a krawędzią pułapki.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten protokół opisuje półilościową metodę oceny społeczności stawonogów kortykalnych za pomocą pułapek klejących. Umożliwia ona oszacowanie obfitości, całkowitej długości, bogactwa i różnorodności różnych gatunków drzew.
Kluczowe komponenty badania
Obszar nauki
- Ekologia
- Entomologia
- Struktura społeczności
Tło
- Stawonogi kortykalne zamieszkują korę drzew.
- Zrozumienie ich struktury społeczności jest niezbędne dla badań ekologicznych.
- Pułapki klejące są skuteczne w łapaniu różnych gatunków stawonogów.
- Ta metoda może dostarczyć informacji na temat bioróżnorodności i zdrowia ekosystemu.
Cel badania
- Zmierzyć cechy społeczności stawonogów zamieszkujących korę.
- Porównać społeczności stawonogów między różnymi gatunkami drzew.
- Opracować standaryzowaną metodę oceny społeczności.
Zastosowane metody
- Zmierzyć średnicę drzewa na wysokości pierśnicy.
- Usunąć korę w określonym obszarze, aby zamocować pułapki klejące.
- Oznaczyć pułapki odpowiednimi informacjami do śledzenia.
- Zbierać i analizować schwytane stawonogi w laboratorium.
Główne wyniki
- Uzyskano oszacowania obfitości i różnorodności stawonogów.
- Bogata różnorodność różniła się znacznie między różnymi gatunkami drzew.
- Metoda okazała się skuteczna zarówno dla latających, jak i pełzających stawonogów.
- Dane mogą być przydatne w zarządzaniu ekologicznym i wysiłkach na rzecz ochrony przyrody.
Wnioski
- Półilościowe podejście jest niezawodne w badaniu społeczności stawonogów.
- Pułapki klejące są praktycznym narzędziem do badań ekologicznych.
- Ta metoda może zwiększyć zrozumienie bioróżnorodności w ekosystemach leśnych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
This method provides a standardized, reproducible approach for quantifying arthropod community metrics in ecological research, supporting target validation in environmental risk assessment and biomarker discovery pipelines. By enabling precise measurement of abundance, biomass surrogates, richness, and diversity across tree species, it facilitates mechanistic de-risking in studies linking arthropod activity to ecosystem health indicators. The technique’s compatibility with mixed-model analysis and low standard error (<20% of mean) enhances predictive confidence in cross-species comparisons, informing portfolio decisions in agrochemical and biopesticide development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of ecological hypotheses regarding arthropod community structure as a function of tree species, supporting target validation in environmental toxicology.
- Operational Value: Provides quantitative outputs (abundance, total length, richness, Shannon diversity) with measurable precision, reducing variability in early-stage screening.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates standardized, comparable datasets across tree species, enabling assay readiness for arthropod-based bioindicators.
- Operational Value: Uses commercially manufactured sticky traps, ensuring logistical simplicity, reproducibility, and scalability for high-throughput environmental monitoring.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports translational biomarker development by linking arthropod community shifts to environmental stressors, enabling risk-adjusted advancement decisions.
- Operational Value: Facilitates continuity from discovery to preclinical validation through consistent sampling design and minimal pseudo-replication via mixed-model adjustments.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into environmental toxicology workflows from hypothesis testing through lead identification, providing quantitative community metrics that inform mechanistic understanding of compound effects on non-target arthropods.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on arthropod community responses to tree species, enabling pathway clarification in ecotoxicological mechanisms.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs (total length as biomass surrogate, abundance, diversity) essential for comparing treatment effects across environmental conditions.
- Analytics: Enables statistical comparison via mixed models, accounting for trapping effort and tree as random variable, ensuring valid cross-species inferences.
- Translational Research: Connects arthropod metrics to ecosystem health indicators, supporting biomarker alignment in environmental risk assessment.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for standardized arthropod sampling across forest ecosystems, reducing methodological variability in multi-site studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in arthropod community assessments, reducing mechanistic ambiguity in environmental impact studies.
- Operational Value: Ensures standardization, reproducibility, and scalability through use of pre-manufactured traps and consistent bark preparation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions in agrochemical development by quantifying non-target arthropod effects with measurable precision.
- Portfolio Impact: Enables risk-based prioritization of compounds using arthropod community metrics as early-warning indicators of ecological disruption.
Implementation Considerations
- Requires expertise in entomological sampling, tree identification, and microscopic arthropod identification.
- Needs dissection scope, measuring tools, stapling equipment, and polymer cellulose film for trap preservation.
- Demands cross-team standardization in trap deployment duration, bark shaving consistency, and data analysis protocols.
- Requires adjustment for pseudo-replication when multiple traps are used per tree, either by summing samples or including tree as random variable.
- Limited to arthropods interacting with tree boles; does not capture canopy or soil-dwelling species without methodological adaptation.
