Количественная оценка кортиколовых артроподов с использованием липких ловушек
19 января 2020 г.
Мы описываем полуколичественный подход измерения характеристик кортиколосты (коры-жилища) членистоногих общин. Мы разместили коммерчески изготовленные липкие ловушки на древесных болах, чтобы оценить изобилие, общую длину (суррогат к биомассе), богатство и разнообразие Шеннона для сравнения видов деревьев.
Этот протокол может быть использован для оценки краткосрочной и долгосрочной структуры сообщества кортиколов членистоногих. Этот метод полезен для захвата как летающих, так и ползающих членистоногих и облегчает легкий лабораторный анализ. Для начала этой процедуры измеряют диаметр дерева на высоте груди.
Используйте бритву коры, чтобы начать удаление коры на этой высоте в каждом кардинальном направлении в области размером с предварительно изготовленную липкую ловушку. Продолжайте бритье, пока область не будет достаточно гладкой, чтобы штапель липкой ловушки на дерево с минимальным пространством под что членистоногие могут ползти в. Далее используйте темный цветной постоянный рынок, чтобы обозначить заднюю часть ловушки датой, номером ловушки, местоположением и любой другой соответствующей информацией.
Чтобы поймать как летающих, так и ползающих членистоногих открыть и удалить стороны и скрыть липкую ловушку, разрезая картон вдоль края липкого материала. Чтобы исключить летающих членистоногих от посадки прямо на ловушку открыть ловушку, как направлено на поле. Поместите одну ловушку на каждом ранее бритом месте так, что отверстия ориентированы вертикально, чтобы максимизировать захват членистоногих ползать вверх и вниз по дереву boles.
Для ловушек с вершинами удалены для захвата как летающих, так и ползающих членистоногих сориентировать ловушки так, что конец, где отверстие было ориентировано вертикально для поддержания последовательности захвата. Затем скрепить ловушки к дереву, поместив один штапель на каждом углу и один штапель в центре дна и один в центре верхней части ловушки, начиная с нижнего правого угла и работает по часовой стрелке. Позаботьтесь, чтобы убедиться, что все нижней и верхней части каждой ловушки флеш против дерева, чтобы свести к минимуму членистоногих ползать под.
Оставьте ловушки на месте на нужное количество времени, убедившись, что оставить все ловушки на то же количество времени. После желаемого количества времени прошло покрытие всей ловушки, за исключением скобы с полимерной целлюлозной пленкой. Удалите каждую ловушку, взяв большую плоскую отвертку и подглядывая каждый штапель частично от дерева.
Затем используйте большие плоскогубцы из иглы или аналогичный инструмент захвата, чтобы вытащить скобы с дерева. Кроме того, чтобы исключить летающие членистоногие закрыть ловушку следующие направления на задней части коробки. Поместите ловушки в жесткую коробку, чтобы транспортировать их обратно в лабораторию для анализа.
Если ловушки должны храниться более 12 часов, поместите их в морозильную камеру, чтобы сохранить их содержимое. Используя область вскрытия, изучите содержимое ловушки, записывающей количество физических лиц до желаемого таксономического уровня. Используйте записанные данные для оценки богатств, показателей разнообразия или изобилия.
При расчете биомассы желательно измерить длину и ширину членистоногих до ближайшего миллиметра и использовать опубликованные регрессии биомассы длины и ширины для оценки биомассы. Вычесть общую ширину ловушек из измеренного диаметра для каждого дерева, чтобы оценить усилия захвата для каждого дерева. Поскольку образцы из нескольких ловушек на одном и том же дереве не являются независимыми, ни сумма всех образцов из одного дерева или включают отдельное дерево в качестве случайной переменной во всех анализах, чтобы избежать псевдо-репликации.
Основываясь на результатах смешанной модели, модель, которая включала виды деревьев, лучше всего объяснила вариацию и общую длину членистоногих, изобилие и разнообразие. Ни одна из независимых переменных не объясняет существенных различий в богатстве, хотя модели, включая усилия по улавливания видов деревьев, являются конкурентоспособными с нулевой моделью. Кроме того, доля дерева в ловушке, как представляется, не имеют никакого влияния на изобилие, общая длина, и Шеннон разнообразия с минимальным влиянием на богатство.
Стандартная погрешность основного для общей длины членистоногих варьировалась от четырех процентов среднего в тюльпановом тополе до 17% в сахарном клелене. Изобилие имело аналогичные уровни вариаций внутри видов, где стандартная погрешность среднего составляет семь процентов в тюльпановом тополе и 18% в сахарном клелене. И наоборот изменчивость в членистоногих богатство и разнообразие было гораздо ниже в видах деревьев.
В том, что стандартная погрешность среднего уровня богатство варьировалась от четырех процентов от среднего для свиного гикори до девяти процентов от среднего на американском пляже. В то время как разнообразие варьировалось от четырех процентов от среднего на американском пляже до семи процентов от среднего в тюльпановом тополе. При бритье коры с дерева не будьте уверены, чтобы побрить область как можно более гладкой и свести к минимуму любые зазоры между деревом и краем ловушки.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном протоколе описан полуколичественный метод оценки сообществ кортикольных членистоногих с использованием клеевых ловушек. Он позволяет оценить обилие, общую длину, видовое богатство и разнообразие на различных видах деревьев.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Экология
- Энтомология
- Структура сообщества
Теоретические основы
- Кортикольные членистоногие обитают на коре деревьев.
- Понимание структуры их сообществ имеет важное значение для экологических исследований.
- Липкие ловушки эффективны для отлова различных видов членистоногих.
- Данный метод позволяет получить сведения о биоразнообразии и состоянии экосистемы.
Цель исследования
- Измерить характеристики сообществ членистоногих, обитающих под корой.
- Сравнить сообщества членистоногих у разных видов деревьев.
- Разработать стандартизированный метод оценки сообществ.
Используемые методы
- Измерьте диаметр дерева на высоте груди.
- Снимите кору на определенном участке для установки клеевых ловушек.
- Маркируйте ловушки соответствующей информацией для последующего отслеживания.
- Соберите и проанализируйте пойманных членистоногих в лабораторных условиях.
Основные результаты
- Были получены оценки численности и разнообразия членистоногих.
- Видовое богатство значительно различалось у разных видов деревьев.
- Метод оказался эффективным как для летающих, так и для ползающих членистоногих.
- Полученные данные могут быть использованы для экологического менеджмента и мероприятий по сохранению видов.
Выводы
- Полуколичественный подход является надежным для изучения сообществ членистоногих.
- Липкие ловушки представляют собой практичный инструмент для экологических исследований.
- Данный метод позволяет углубить понимание биоразнообразия в лесных экосистемах.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Данный метод представляет собой стандартизированный и воспроизводимый подход к количественному определению показателей сообществ членистоногих в экологических исследованиях, что способствует валидации целей при оценке экологических рисков и в процессах поиска биомаркеров. Обеспечивая точное измерение численности, суррогатов биомассы, видового богатства и разнообразия различных видов деревьев, этот метод облегчает механическое снижение рисков в исследованиях, связывающих активность членистоногих с индикаторами здоровья экосистемы. Совместимость данной методики с анализом смешанных моделей и низкая стандартная ошибка (<20% от среднего значения) повышают прогностическую достоверность при межвидовых сравнениях, что позволяет обосновывать решения по формированию портфеля препаратов при разработке агрохимикатов и биопестицидов.
Стратегические применения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичное обнаружение и валидация мишеней
- Научная ценность: позволяет проверять экологические гипотезы о структуре сообществ членистоногих в зависимости от вида деревьев, что способствует валидации целевых показателей в экологической токсикологии.
- Практическая ценность: обеспечивает количественные данные (численность, общая длина, видовое богатство, индекс разнообразия Шеннона) с измеряемой точностью, снижая вариабельность на этапе предварительного скрининга.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: позволяет создавать стандартизированные, сопоставимые наборы данных по различным видам деревьев, что обеспечивает готовность анализа для биоиндикаторов на основе членистоногих.
- Практическая ценность: использование коммерчески доступных липких ловушек обеспечивает логистическую простоту, воспроизводимость и масштабируемость для высокопроизводительного экологического мониторинга.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: способствует разработке трансляционных биомаркеров путем установления связи между сдвигами в сообществах членистоногих и воздействием стрессовых факторов окружающей среды, что позволяет принимать обоснованные решения о продвижении исследований с учетом рисков.
- Практическая ценность: обеспечивает непрерывность процесса от этапа открытия до доклинической валидации за счет единообразного дизайна отбора проб и минимизации псевдорепликации с помощью корректировки смешанных моделей.
Интеграция в конвейер и рабочий процесс
Данный метод интегрируется в рабочие процессы экологической токсикологии — от проверки гипотез до идентификации приоритетных соединений, предоставляя количественные показатели сообщества, которые позволяют глубже понять механизмы воздействия соединений на нецелевых членистоногих.
- Фундаментальная биология: обеспечивает проверку гипотез о реакциях сообществ членистоногих на различные виды деревьев, что позволяет прояснить механизмы в экотоксикологических путях.
- Скрининг: предоставляет воспроизводимые количественные данные (общая длина как суррогат биомассы, численность, разнообразие), необходимые для сравнения эффектов воздействия при различных условиях окружающей среды.
- Аналитика: позволяет проводить статистическое сравнение с помощью смешанных моделей с учетом усилий по отлову и дерева как случайной переменной, что обеспечивает достоверность выводов по разным видам.
- Трансляционные исследования: связывают показатели членистоногих с индикаторами здоровья экосистемы, поддерживая согласование биомаркеров при оценке экологических рисков.
- Применение в масштабах предприятия: создает многократно используемую платформу для стандартизированного сбора проб членистоногих в лесных экосистемах, снижая методологическую вариабельность в многообъектовых исследованиях.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает достоверность прогностических оценок сообществ членистоногих, снижая механистическую неопределенность в исследованиях воздействия на окружающую среду.
- Операционная ценность: Обеспечивает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость за счет использования готовых ловушек и единообразной подготовки коры.
- Стратегическая ценность: Оптимизирует принятие решений о целесообразности дальнейшей разработки агрохимикатов путем количественной оценки воздействия на нецелевых членистоногих с измеримой точностью.
- Влияние на портфель: Позволяет проводить приоритезацию соединений на основе рисков, используя показатели сообществ членистоногих в качестве индикаторов раннего предупреждения об экологических нарушениях.
Особенности реализации
- Требуется опыт в энтомологическом отборе проб, определении видов деревьев и микроскопической идентификации членистоногих.
- Необходимы диссекционный микроскоп, измерительные инструменты, оборудование для степлирования и полимерная целлюлозная пленка для консервации ловушек.
- Требуется стандартизация между исследовательскими группами в отношении продолжительности установки ловушек, единообразия снятия коры и протоколов анализа данных.
- Необходимо внести коррективы для исключения псевдорепликации при использовании нескольких ловушек на одном дереве, либо путем суммирования образцов, либо путем включения дерева в качестве случайной переменной.
- Метод ограничен членистоногими, взаимодействующими со стволами деревьев; без адаптации методики он не позволяет отлавливать виды, обитающие в кронах или почве.
