Um método para quantificar artrópodes da folhagem-habitação

Summary

Nós descrevemos como quantificar artrópodes da moradia de folha selando as folhas e a extremidade das filiais em um saco, cortando e congelando o material ensacado, e enxaguando o material previamente congelado na água para separar artrópodes do substrato para a quantificação.

Abstract

Os artrópodes terrestres desempenham um papel importante no nosso ambiente. Quantificar os artrópodes de uma forma que permita um índice preciso ou estimativas de densidade requer um método com alta probabilidade de detecção e uma área de amostragem conhecida. Embora a maioria dos métodos descritos forneça uma estimativa qualitativa ou semiquantitativa adequada para descrever a presença, a riqueza e a diversidade de espécies, poucos proporcionam uma probabilidade de detecção adequadamente consistente e áreas de amostragem conhecidas ou consistentes para fornecer um índice ou estimativa com precisão adequada para detectar diferenças de abundância em variáveis ambientais, espaciais ou temporais. Nós descrevemos como quantificar artrópodes da folha-moradia selando as folhas e a extremidade das filiais em um saco, cortando e congelando o material ensacado, e enxaguando o material previamente congelado na água para separar artrópodes do substrato e quantificá-los. Como demonstramos, esse método pode ser utilizado em uma escala paisagística para quantificar os artrópodes foliares com precisão adequada para testar e descrever como variáveis espaciais, temporais, ambientais e ecológicas influenciam a riqueza e abundância de artrópodes. Este método permitiu detectar diferenças de densidade, riqueza e diversidade de artrópodes foliares entre 5 gêneros de árvores comumente encontradas em florestas decídua do sudeste.

Introduction

Os artrópodes terrestres desempenham um papel importante no nosso ecossistema. Além de ser de interesse científico, os artrópodes podem ser prejudiciais e benéficos para as culturas, plantas hortícolas e vegetação natural, bem como proporcionar uma importante função trófica em teias alimentares. Assim, compreender os fatores que influenciam o desenvolvimento e a abundância da comunidade de artrópodes é crítico para os agricultores, gerentes de controle de pragas, biólogos de plantas, entomologistas, ecologistas da vida selvagem e biólogos de conservação que estudam a dinâmica da Comunidade e gerir organismos insettivorosos. Compreender os fatores que influenciam comunidades de artrópodes e abundâncias muitas vezes requer a captura de indivíduos. As técnicas de captura geralmente podem ser categorizadas em técnicas qualitativas que detectam apenas a presença de uma espécie para estimativas de intervalo de espécies, riqueza e diversidade, ou técnicas Semiquantitativas e quantitativas que permitam um índice ou estimativa de abundância e densidade de indivíduos dentro de um grupo taxonômico.

Técnicas qualitativas que só permitem inferir sobre a presença de uma espécie ou estrutura comunitária têm uma probabilidade de detecção desconhecida ou intrinsecamente baixa ou faltam para fornecer inferência quanto à probabilidade de detecção e tamanho da área amostrada. Como a probabilidade de detecção com essas técnicas é baixa, a variabilidade associada à detecção impede a precisão adequada para inferir como as variáveis explicativas influenciam as métricas da população de artrópodes. As técnicas qualitativas utilizadas para estimar a presença incluem amostragem de sucção¹, armadilhas leves², armadilhas de emergência³, padrões de alimentação nas raízes⁴, tubos de salmoura⁵, iscas⁶, feromona³, armadilhas de armadilha ⁷, armadilhas de mal-estar⁸, armadilhas de janela⁹, armadilhas de sucção¹⁰, batendo bandejas¹¹, teias de aranha¹², minas de folhas, Frederico¹³, artrópodes galhas¹⁴, vegetação e dano de raiz¹⁵ .

Alternativamente, as técnicas Semiquantitativas e quantitativas permitem que os pesquisadores estimar ou pelo menos consistentemente amostra de uma área de amostra especificada e estimar a probabilidade de detecção ou assumir a probabilidade de detecção é não-direcional e adequada para não obscurecer a capacidade do pesquisador de detectar variações espaciais ou temporais em abundância. As técnicas Semiquantitativas e quantitativas incluem redes de^{varredura 16}, sucção ou vácuo amostragem¹⁷, contagem sistemática de artrópodes visíveis¹⁸, armadilhas pegajosas¹⁹, várias armadilhas tipo pote²⁰, entrada ou os furos emergente²¹, knockdown químico²², pegajoso e água encheram armadilhas²³, e ensacamento e grampeamento da filial²⁴.

As recentes alterações antropogênicas induzidas aos regimes climáticos e de perturbação levaram a mudanças dramáticas nas comunidades vegetais, tornando as interações entre a composição de espécies da comunidade vegetal e as comunidades de artrópodes uma área de estudo ativa. Compreender como as comunidades de artrópodes variam com a composição das espécies vegetais é um componente crítico para a compreensão dos potenciais impactos econômicos e ambientais das mudanças nas comunidades vegetais. São necessários métodos semiquantitativos ou quantitativos de quantificação da abundância de artrópodes com precisão adequada para detectar diferenças entre as espécies de plantas. Neste artigo, descrevemos um método de indexação de artrópodes habitacionais que, com esforço razoável, proporcionou precisão adequada para identificar diferenças de abundância individual e biomassa, diversidade e riqueza entre 5 táxons de árvores comumente encontradas em florestas deciduous do sudeste de America do Norte²⁵. Essa abordagem proporcionou precisão adequada para estimar a abundância para permitir inferência quanto à forma como as alterações na composição de espécies de comunidades de plantas florestais devido a regimes de distúrbios modificados antrópicos influenciam a composição de artrópodes, potencialmente influenciando a abundância e distribuição de aves e mamíferos tróficos mais elevados. Mais especificamente, usando uma técnica de ensacamento modificada descrita pela primeira vez por Crossley et al.²⁴, estimamos a densidade de artrópodes de superfície, folhagem-habitacionais e testamos a predição de que detectaria diferenças na diversidade, riqueza e abundância de artrópodes na folhagem de mais rápido crescimento de espécies mais Xeric de árvores em relação ao crescimento mais lento espécies mais Mesic. O objetivo deste artigo é fornecer instruções detalhadas da técnica.

Realizamos o estudo sobre a floresta nacional de Shawnee (SNF) no sul de Illinois. O SNF é uma floresta de 115.738 hectares localizada na região de hardwoods central das divisões naturais de Ozarks e Shawnee Hills²⁶. A floresta compreende um mosaico de 37% de carvalho/Nogueira, 25% de madeiras mistas de terras altas, 16% de faia/Maple e 10% de madeiras de fundo. O SNF é dominado pelo segundo Carvalho/Hickory do crescimento em áreas de Upland Xeric e Maple do açúcar, faia americana, e árvore do Tulip (Liriodendron de Liriodendron) em vales Mesic abrigados^27,28.

A seleção do site para este método dependerá dos objetivos gerais do estudo. Por exemplo, o objetivo principal de nosso estudo original era fornecer a introspecção em como as mudanças na Comunidade da árvore puderam influenciar uns organismos tróficos mais elevados comparando métricas da Comunidade do artrópode da folha-moradia entre comunidades de árvore adaptadas Mesic e Xeric. Assim, nosso principal objetivo foi quantificar a comunidade de artrópodes em árvores individuais localizadas dentro da Comunidade Xeric ou Mesic Tree. Nós selecionamos 22 locais de estudo ao longo de um carvalho/Hickory (Xeric) ao Beech/bordo (Mesic) dominou o inclinação usando mapas da tampa do carrinho de USFS (allveg2008. shp) no ArcGIS 10.1.1. Para evitar potenciais efeitos de confundimento, selecionamos sítios utilizando os seguintes critérios: não localizados em áreas ribeiranas, ≥ 12 ha, e localizados dentro do habitat florestal contíguo-decíduo (i.e., elevação acima de 120 m). Todos os locais continham árvores maduras > 50 anos de idade em terrenos montanhosos, assim, compreendidos inclinações e aspectos semelhantes. Quando os limites do local da faia/bordo foram distinguidos baseados na transição de comunidades da árvore, os limites do local do carvalho/Hickory foram identificados artificialmente usando mapas da tampa de SNF e ArcGIS 10.1.1. Todos os locais eram grandes blocos florestais dentro do terreno un-glaciated; suas diferenças na composição de espécies arbóreas não eram devidas a diferenças de localização na paisagem, mas eram representativas do uso de terras passadas (por exemplo, cortes claros ou colheita seletiva). Nós retificamos os mapas carregando shapefiles de polígono discretos de cada local de estudo para um sistema de posicionamento global (GPS) portátil e verificando a composição de espécies de árvores. Selecionamos aleatoriamente pontos de amostragem (n = 5) em cada local. Em cada ponto, Amostramos três árvores de 3 a 400 horas durante 23 de maio a 25 de junho de 2014. Para localizar árvores amostrais, procurou-se para fora a um raio de 30 m de pontos de vegetação até que árvores maduras (> 20 cm d.b.h.) com galhos suficientemente baixos para a amostra foram encontradas. Tipicamente, as três árvores maduras que representavam três dos cinco gêneros (Acer, Carya, Fagus, Liriodendron e Quercus) de interesse e estavam mais próximas ao ponto central foram amostradas.

Protocol

1. construindo o dispositivo de amostragem antes de ir para o campo

1. Usando cortadores do parafuso, grandes cortadores de fio, ou um disco de moedura elétrico, remova o 1/3 inferior da gaiola do tomate do fio de 30 cm de modo que seja aproximadamente 55 cm do comprimento.
2. Corte duas, 50 chaves do cm feitas do alumínio ou similarmente material semi-rígida para usar-se como hastes e cintas do acessório em cada lado da extremidade a maior da gaiola do tomate. Em 38 cm da extremidade, use um vício da tabela-parte superior ou uma ferramenta de agarramento grande tal como fechamentos de canaleta para dobrar a cinta a um ângulo aproximadamente 30 °. Prenda a extremidade mais longa de cada uma das duas hastes do acessório aos lados opostos da gaiola do tomate com laços do fecho de correr e o duto ou a fita elétrica assegurando a fita é envolvida ao redor pelo menos 6 cm da gaiola e da haste. Seja certo envolver a fita em torno da gaiola e da haste inúmeras vezes para assegurar-se de que a gaiola esteja unida permanentemente à haste.
3. Prenda a outra extremidade de cada uma das duas hastes de fixação nos lados opostos da extremidade de um pólo extensível com laços de fecho de correr e duto ou fita adesiva elétrica. Como antes, enrole a fita várias vezes para afixar permanentemente assegurando que a fita sobrepõe o pólo e as hastes em pelo menos 6 cm. esteja certo que a abertura da gaiola está em contacto com a extremidade do pólo telescópico quando a gaiola é unida.
4. Prenda a gaiola diretamente na extremidade do pólo usando laços do fecho de correr e a fita elétrica ou do duto. Prenda as tiras de fixação de gancho e laço em 3 pontos para a abertura da gaiola 90 ° a partir do pólo previamente anexado.
   Nota: Estas tiras serão uso mais tarde para manter o saco aberto.

2. encerrando o ramo

1. Anexar 2 peças de gancho-e-loop de fixação para a abertura exterior do saco para que eles se alinham com o gancho-e-loop prendedor anexado à abertura da gaiola. Estes serão usados para prender a abertura do saco no lugar quando for trazido sobre uma filial da amostra. Seja certo que o prendedor do gancho-e-laço está alinhado assim quando o saco é introduzido e Unido, a abertura às cordas da tração do saco corre paralela ao pólo telescópico.
2. Insira um ~ 49 L saco de lixo da cozinha na gaiola de tomate fio. Coloc um grampo do jacaré em cada lado respectivo da parte inferior do saco e prenda os grampos ao saco e à gaiola do fio para prender o saco de encontro à gaiola. Repita o mesmo procedimento para a parte superior do saco com um clipe de jacaré anexado à corda de puxar e a gaiola de arame oposto do pólo.
3. Prenda o cabo do para à corda da tração do saco mais próxima ao pólo. Corte quatro partes de tubulação plástica ou da borracha dura em 4 seções do cm e prenda com o duto ou a fita elétrica em quatro posições. O primeiro deve ser colocado na parte de extensão do pólo cerca de 0,5 m do final do pólo mais próximo da gaiola de tomate.  Os 3 restantes devem ser colocados equidistância ao longo da seção inferior do pólo de alargamento que começa aproximadamente 5 cm da parte superior da seção inferior (isto é, um cada um ao longo da parte superior, do meio e da parte inferior). Rosqueie a extremidade do cabo do para que não é Unido ao saco através da tubulação plástica.
4. Para cada árvore de amostra, use um gerador de números aleatórios para selecionar uma altura de amostra que esteja dentro da altura do pólo de extensão quando estendida no comprimento máximo. Use um gerador de números aleatórios para selecionar uma distância de amostra do tronco de árvore. Identifique uma filial que caiba no saco com o distúrbio mínimo à folha e é a altura e a distância do tronco baseada nos números gerados do gerador aleatório do número.
5. Levante o pólo de amostragem para uma altura paralela com a ramificação desejada. Deslize rapidamente o saco sobre o ramo, em seguida, puxe rapidamente as cordas para cabo anexado às cordas de tração no saco para selar o saco. Pratique isso algumas vezes antes da primeira tentativa de se tornar eficiente em incorporar a folhagem com distúrbio mínimo para as folhas.
6. Tenha uma segunda pessoa grampeie a filial na posição adjacente à abertura do saco com o Pruner do pólo da extensão. Cuidadosamente trazer o saco de amostra para o chão e rapidamente amarrar o saco de desenhar cordas fechadas. Tente completar as etapas de ensacamento, corte e amarração o mais rápido possível para evitar que os insetos escapem.
7. Armazene a filial ensacada em um congelador até que esteja pronto para conduzir a análise do artrópode do laboratório.

3. análise de artrópodes

1. Segure o saco congelado e ramifique-se e agite a ramificação da amostra enquanto estiver no saco para desalojar artrópodes no saco. Retire cuidadosamente o galho e enxague em grande panela de coleta para remover os artrópodes remanescentes. Esvazie o material restante do saco na panela de coleta. Remova todos os restos do não-artrópodes.
2. Artrópodes separados em grupos taxonômicos desejados. Observe as diferenças entre larvas e adultos.
3. Quantificar os artrópodes como desejado. Se a biomassa é de interesse, quer medir o comprimento dos artrópodes e usar publicado tabela de massa de comprimento para estimar a biomassa, ou colocar artrópodes em pequenas panelas de secagem, secar no forno de secagem para 24 h a 45 ° c, e pesar em um equilíbrio eletrônico.

4. estimar a densidade

1. Estimar a densidade e o controle para variação na estrutura foliar e densidade foliar entre as amostras dentro das espécies arbóreas e entre as espécies arbóreas:
2. Conte e meça a área de superfície das folhas de cada amostra.
3. Seque as folhas em um forno de secagem para 48 h em 45 ° c e pese as folhas em um contrapeso eletrônico.
4. Meça o comprimento de toda a ramificação Woody dentro da amostra.
   Nota: as diferenças de Diel ocorrem em comunidades de artrópodes, de modo que a amostragem deve ser conduzida durante todo o período de inferência.

Results

Foram coletadas 626 amostras de 323 árvores individuais compondo 5 grupos de árvore. Para as estimativas da biomassa total de artrópodes por metro de ramo amostrado, o erro-padrão variou de 12% a 18% da média para os 5 grupos de árvores (tabela 1). Esse nível de precisão foi adequado para detectar variações entre os grupos de árvores e uma mudança quadrática na biomassa com a data²⁵. Essa técnica proporcionou maior precisão ao estimar a diversidade...

Discussion

Duas necessidades de quantificar com precisão as comunidades de artrópodes são probabilidades de detecção relativamente elevadas e áreas de amostragem conhecidas ou consistentes. Quando a amostragem para artrópodes, menos de 100% de probabilidade de detecção pode ser atribuída a ambos os artrópodes individuais evitando armadilhas ou alguns indivíduos que foram presos sendo indetectados durante o processamento. Armadilhas interceptoras que interceptam artrópodes voadores (malaise/armadilhas de janela, armadilhas adesivas,...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sacos de lixo de 13 galões	Glad	78374
haste de alumínio	Grainger	48ku20
Pruner	Bartlet arborista fornecimento	pp-125b-2stick
Telescópica pólo	BES	TPF620
Gaiola de tomate	Gilbert e Bennet	42 polegadas galvanizadas