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Messung der Flug Fähigkeit des Käfers Ambrosia, Platypus Quercivorus (Murayama), mit einem Low-Cost, klein und leicht konstruierte Flug Mühle

Published: August 6, 2018 doi: 10.3791/57468
Automatic Translation
1, 2, 3, 2, 1
1School of Human Science and Environment, University of Hyogo, 2Laboratory of Forest Biology, Division of Forest and Biomaterials Science, Graduate School of Agriculture, Kyoto University, 3Hyogo Prefectural Technology Center for Agriculture, Forestry and Fisheries

Summary

Wir Entwicklung eine low-cost und kleine Flug-Mühle mit handelsüblichen Produkten und leicht in Experimenten verwendet. Verwenden dieses Gerät, haben wir die Flug-Fähigkeit eine Ambrosia-Käfer, Platypus Quercivorusgemessen.

Abstract

Der Ambrosia-Käfer, Platypus Quercivorus (Murayama), ist der Vektor der pilzliche Erreger, das Massensterben von Fagaceae Bäumen (japanische Eiche verwelken) verursacht. Daher kann die Ausbreitung Kapazität Wissen helfen Trapping/Baum entfernen Bemühungen wirksamer gegen diese Krankheit zu informieren. In dieser Studie wir gemessen, die Flug-Geschwindigkeit und die Dauer und die Fluchtdistanz des Käfers mit einer neu entwickelten Flug Mühle geschätzt. Die Flug-Mühle ist low-cost, klein und konstruierte mit handelsüblichen Produkten. Flug-Mühle-Arm und die vertikale Achse bestehen aus einer dünnen Nadel. Ein Käfer-Exemplar wird auf eine Spitze des Armes mit Sekundenkleber geklebt. Die andere Spitze Dick wegen wird mit Kunststoff überzogen ist, erleichtert die Erkennung von Drehungen des Armes. Die Revolution des Armes ist von einer Foto-Sensor montiert auf einer Infrarot-LED erkannt und wird durch eine Änderung der Ausgangsspannung angezeigt, wenn der Arm über die LED übergeben. Der Fotosensor wird an einen PC angeschlossen und die Ausgang Spannung gespeichert sind bei einer Abtastrate von 1 kHz. Durch die Durchführung von Experimenten mit diesem Flug-Mühle, wir fanden, dass p. Quercivorus fliegen kann mindestens 27 km. Weil unser Flug Mühle billig und kleine gewöhnliche Gegenstände umfasst, können viele Mühlen Flug vorbereitet und gleichzeitig in einem kleinen Labor-Raum verwendet. Dadurch können Experimentatoren, eine ausreichende Menge von Daten innerhalb eines kurzen Zeitraums zu erhalten.

Introduction

Tiere Wandern lange Distanzen auf der Suche nach Nahrung und Verknüpfungen. Wandernde Tiere könnten manchmal unerwünschte Begleiter tragen. Der weiblichen Ambrosia Käfer, Platypus Quercivorus (Murayama), ist ein bekannter Vektor der pilzliche Erreger, Raffaelea Quercivora Kubono et Shin-Ito. Dieser Erreger verursacht Massensterben von Fagaceae Bäumen (japanische Eiche verwelken) und eine hohe Mortalität1. Seit 1980 diese Krankheit expandiert in ganz Japan, und ist ein ernstes Problem2geworden.

P. Quercivorus ist ein kleines Insekt (ca. 4-5 mm Körperlänge und 4-6 mg des Körpergewichts) und jährliche Ausdehnung der Krankheit lässt vermuten, dass sie fliegen bis zu mehreren km3,4. Die männlichen p. Quercivorus sucht einen Wirtsbaum und löst eine Aggregation-Pheromon, das Männchen und Weibchen5anzieht. Infolgedessen der Wirtsbaum Masse von Artgenossen angegriffen wird, und schließlich stirbt. Das Männchen Bohrungen einen Tunnel im Inneren der Struktur nach der Landung und einen weiblichen Pheromon angezogen den Tunnel betritt und legt Eier. Die geschlüpften p. Quercivours wachsen im Tunnel, bis sie erwachsen werden. Erwachsenen entstehen und verteilen um neue Wirte zu finden. So ist die wandernden Fähigkeit dieses Käfers Ausdehnung der Krankheit möglicherweise verwandt. Das Ausmaß, zu dem der Käfer fliegen kann, ist jedoch noch unklar. Darüber hinaus sind die Weibchen größer als Männchen6 (weibliche: 4,6 mm und Männchen: 4,5 mm) und männliche Käfer suchen eine Zielstruktur, durch den Tunnel in den Baum und dann das Weibchen anzulocken. In Anbetracht dieser sexuellen Unterschiede in der Körpergröße und die Rolle der Flug in ihrem Leben sexuelle Unterschiede können im Flug Fähigkeit, aber der Unterschied in der Fähigkeit bleibt unklar.

Im Allgemeinen ist es extrem schwierig, wandernde Fähigkeit im Bereich messen, vor allem Flug Fähigkeit, aufgrund der Vielzahl der wandernden Gegend. Wandernde Fähigkeit gemessen wurde im Labor unter tethered Bedingungen, wie ein Flug-Mill-System für mehr als 60 Jahren7,8,9,10,11,12 , 13. Mühle Flugsysteme haben gezeigt, dass einige Insekten die Fähigkeit für Streckenflug. Zum Beispiel die längste Flugstrecke des Mountain Pine Beetle in einer Flug-Mühle über 24 km14war, und Tetrastichus Planipennisi Yang flog maximal über 7 km15. Obwohl die Flug-Mühle ein allgemein verfügbaren Werkzeug ist, führen biologische Assays mit ein lebendes Tier oft erheblich große individuelle Unterschiede. Um dies zu überwinden, sind viele Messungen, mehrfach, wiederholt erforderlich, um zuverlässige Schätzungen der mittleren Zerstreuung Kapazität zu erhalten. Daher sollten mehrere Personen gleichzeitig für die schnelle Erfassung von eine ausreichende Menge an Daten verwendet werden. Jedoch gleichzeitig Experimente erfordern einen größeren Raum, mehreren Versuchsaufbauten und sind teurer im Vergleich zu einem einzigen Messsystem. Daher die Flug-Mühle muss kostengünstig sein, leicht gebaut mit allgemein verfügbaren Elemente und kompakt in der Größe. Darüber hinaus sollten die Versuchsdurchführung nicht kompliziert sein oder benötigen eine geschickte Bediener.

In dieser Studie haben wir eine kleine, preiswerte Flug-Mühle (Abbildung 1 und Abbildung 2), die leicht in Experimenten eingesetzt werden könnte, und die Flug-Fähigkeit des Käfers Ambrosia gemessen zusammengestellt p. Quercivorus.

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Protocol

(1) Bau einer Flug-Mühle

  1. Bau von einem Flug-Mühle-Apparat
    1. Schneiden Sie das Kunststoffteil aus einer Nadel (Metallteil: 40 mm in der Länge und Durchmesser von 0,25 mm; Kunststoffteil: 22 mm Länge und 2 mm Durchmesser) mit Zangen (Abbildung 3).
    2. Befestigen Sie diese Nadel mit einer unbehandelten Nadel in der Form eines Kreuzes mit Epoxy Harz Klebstoff (Abbildung 3), verweisen sie als Flug Mühle Arm und eine axiale Nadel.
      Hinweis: Für eine axiale Nadel sollte die unbehandelte Seite eine Unterseite. Die ungedeckte Spitze des Flug Mühle Arm ist zum Aufkleben eines Käfers (Abbildung 1 b und Abbildung 3).
  2. Bau der Basis
    1. Machen Sie eine kleine Grübchen auf der Oberfläche eine dünne rostfreie Metallplatte (5 x 5 cm) durch Hämmern eines Nagels verhindern, dass die axiale Nadel gleiten horizontal (Abbildung 4).
      Hinweis: Die tatsächlichen Abmessungen der Metallplatte sind nicht kritisch, und ein anderes Material ist möglich, aber vermeiden Sie die Verwendung des weichen Materials; Andernfalls werden die Nadel fest und verhindert, dass die Mühle dreht.
    2. Positionieren und befestigen Sie die Metallplatte auf der hölzernen Brett (Holzsockel) mit Klebeband.
    3. Beugen eine Stahlplatte zu machen, doppelten L-förmigen (Abbildung 1 und Abbildung 2A).
      Hinweis: Es war bequem, eine L-förmige Metallplatte zu verwenden, zur Befestigung von Möbeln an der Wand. Eine weitere war bequeme zur Unterstützung der mit dieser Art der Platte, dass die Platte bereits viele Löcher hatte. Löcher wurden verwendet für Schrauben und Befestigung auch eine Schaltfläche "Fang" (Abbildung 1A und Abbildung 4).
    4. Machen einen Zylinder durch Schneiden einer Einweg-Kunststoff-PIPETTENSPITZE (Höhe = 1 cm, Außendurchmesser (Außendurchmesser) = 4 mm, Innendurchmesser (ID) = 2 mm) für die Führung einer axialen Nadel (Abb. 2A und Abbildung 4).
    5. Legen Sie und fixieren Sie der doppelten L-förmigen Platte und der Zylinder auf der Metallplatte (Abb. 2A und Abbildung 4).
  3. Bau der Fernerkundung Vorrichtung
    1. Beugen Sie eine Metallplatte zu machen, L-förmige obere Platte zu machen.
      Hinweis: Es war bequem, eine L-förmige Metallplatte zu verwenden, zur Befestigung von Möbeln an der Wand (Abbildung 5 b-C). Wenn ja, können Sie diesen Schritt überspringen.
    2. Setzen Sie eine kleine Metallkappe (5 mm in der Länge und 1 mm im Durchmesser) auf der oberen Platte (Abb. 2D-E, Abbildung 4und Abbildung 5A).
      Hinweis: Als Kappe, verwendeten wir einen Druckknopf. Sie führte durch ein Loch in der L-förmige Platte (Abbildung 4).
    3. Befestigen Sie einen Foto-Sensor auf der L-förmige Platte (Abbildung 4 und Abbildung 5A). Die L-förmige Platte (Abb. 2D-Eund Abbildung 4) platzsparend ein Schaltungsträger für den Sensor aufgeschraubt.
    4. Kleben Sie eine Infrarot-LED (150 mW) über einen kleinen Magneten zusammen mit Schaltungsträger für die LED (Abbildung 1A und Abbildung 2A).
    5. Legen Sie die LED (150 mW) auf die Bodenplatte unter dem Fotosensor (Abbildung 1A und Abbildung 2A).
  4. Bau des Inhabers
    1. Beugen Sie eine Metallplatte zu machen, L-förmig.
      Hinweis: Es war bequem, eine L-Form Metallplatte zu verwenden, zur Befestigung von Möbeln an der Wand (Abbildung 5 b-C). Wenn ja, können Sie diesen Schritt überspringen.
    2. Befestigen Sie die Platte auf ein hölzernes Brett (Holzwand) mit Schrauben (Abbildung 1, Abbildung 4und Abbildung 5 b). Die Höhe der Holzplatte ist nicht kritisch, es war 7 cm in dieser Studie.
  5. Anschlussleitungen
    1. Verbinden Sie Fotosensor zu einem analogen Eingangskanal (AIN) ein A/D-Wandler über normale elektrische Kabel.
      Hinweis: Es ist hilfreich, wenn alle Kabel gebündelt und auf der L-förmige Platte (Abbildung 5 b-D) festgesetzt, weil ein chaotischer Arbeitsbereich oft feine Manipulationen während des Experiments verhindert.
    2. A/D-Wandlers an einen Personalcomputer (PC) über ein USB-Kabel anschließen.

2. Versuchsdurchführung

  1. Sammle alle frisch geschlüpfte p. Quercivorus Erwachsene aus einem toten Quercus Crispula Blume (Fagales: Fagaceae) Baum am Morgen (7-9 Uhr) des Tages, an dem das Experiment durchgeführt werden soll.
    Hinweis: Verwenden Sie nicht Käfer in am Vortag gesammelt. Mehr als 100 Käfer kam jeden Tag und frisch geschlüpfte Käfer wurden täglich überprüft. Sehen Sie eine Referenz-16 für detaillierte Methoden auf das Sammeln von Käfern.
  2. Einen Käfer auf Eis für Anesthetization gelegt. Vermeiden Sie, dass des Käfers nass; Andernfalls wird es schwierig für den folgenden Vorgang sein. Führen Sie alle weitere Vorgehensweisen auf Eis.
  3. Legen Sie eine kleine Menge einer Komponente der Sekundenkleber (Geleeartiger Kleber) des Käfers Halsschild mit dem Mühle-Arm und halten Sie die Mühle Arm in Kontakt mit dem Halsschild.
    Hinweis: Geleeartiger Leim trocknet langsam, wenn dieser Leim allein verwendet wird. Dieser Leim fungiert jedoch schnell, als zwei Komponenten (Table of Materials) gemischt werden. Die andere Komponente (Flüssigkleber) wird im nächsten Schritt verwendet werden.
  4. Fügen Sie eine kleine Menge der anderen Komponente des Klebers (Flüssigkleber) mit einer feinen Nadel oder Stick. Stellen Sie sicher, dass die Flügel frei von Kleber (Abbildung 1 b). Der flüssige Klebstoff wird verwendet, um die Verhärtung des Geleeartiger Klebers zu erleichtern.
  5. Passen Sie die kreuzförmige Nadel in die Flug-Mühle (Abbildung 6) mithilfe ein Magneten an den L-förmigen Platte (obere Platte) auf die andere L-förmigen Platte halten. Schieben Sie einfach die obere Platte, wenn die Höhe der oberen Platte für die Nadel einstellen. Legen Sie die obere Spitze der axialen Nadel in das Loch der Druckknopf auf der oberen Platte (Abb. 5A), und legen Sie die andere Spitze in die Führung auf der Grundplatte (Abbildung 6).
  6. Passen Sie die Position einer IR-LED unterhalb des Sensors.

(3) abrufen und Analysieren von Daten

  1. Zeichnen Sie das verstärkte Ausgangssignal von der Fotosensor auf und speichern Sie es in den PC durch den A/D-Wandler mit kommerzieller Software mit einer Abtastrate von 1.000 Punkte/s (Abbildung 7A) (für A/D-Wandler und Software, Table of Materials).
  2. Starten Sie die Software DAQFActoryExpress.
  3. Klicken Sie auf ein Kreuz (+) auf die Protokollierung Icon im Fenster " Arbeitsplatz " zu markieren.
  4. Der Name der Protokollierung einen Rechtsklick und wählen Sie Set Anmeldung beginnen.
    Hinweis: Die Software weiter protokollieren und Speichern von Daten.
  5. Zum Stoppen der Aufnahme der Protokollierung SetName einen Rechtsklick und wählen Sie Ende Anmeldung gesetzt , um eine CSV-Datei zu speichern.
  6. Extrahieren Sie die vergehende Zeit des Fluges Mühle Arms oben die IR-LED mit einer geeigneten Software durch das Erkennen von Zeiten nur, wenn die aufgenommenen Spannung Schwelle (0,5 V) überschritten.
    Hinweis: Da einige Software (z.B.MS Excel) eine erstellte CSV-Datei lesen kann, verwenden einer vertrauten Software je nach Zweck der Studie. Bei Bedarf laden Sie maßgeschneiderte Programme, die über Github, https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. Weitere Informationen über unsere Programme als auch die Anweisungen, um das Programm zu verwenden finden Sie in der README-Datei, die mit dem Hauptprogramm begleitet wird.

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Representative Results

In diesen Experimenten zeigten etwa 50 % der Käfer auf der Flug-Mühle angewendet eine oder mehrere Umdrehungen. Wenn das Kunststoffteil eine virtuelle Linie zwischen dem Sensor und der LED übergeben, die aufgezeichneten Spannung von ca. 0 V auf ca. 6,5 V geändert, und die Dauer von einem vorbeifahrenden war innerhalb von 10-20 ms, je nach Flug-Geschwindigkeit. Daher wird eine Spike-ähnliche Spannung ändern als eine Umdrehung (Abb. 7 b) beobachtet. Wir definierten Flug wie beim Flug Mühle Arm, d.h. gedrehtSpannung Schwelle (0,5 V), unabhängig von der Anzahl der Umdrehungen in einem Kampf, die Revolution-Geschwindigkeit oder die Revolution Dauer überschritten. Wir auch Flugzeit als zeitlich definiert nur, wenn die aufgenommenen Spannung der Schwellenwert überschritten. So war nur ein Zeitpunkt für jede Weitergabe des Kunststoffteils extrahiert. Infolgedessen flog"50 % der Käfer angewendet um die Flug-Mühle". Einige eher zum Öffnen und schließen ihre Flügel immer wieder vor einem Flug, obwohl in den meisten Fällen Käfer Käfer fliegen ohne Anzeichen vorher begann. In der Regel ein Käfer gehalten für einen bestimmten Zeitraum (teilweise Flug) fliegen und dann flog wieder nach einem Intervall (Abbildung 7-D). Es war nicht möglich, vorherzusagen, ob der Käfer Flug fortsetzen möchten. Damit bezeichnet wir eine Messung als nicht vollständig, wenn das Intervall über 60 min betrug.

In den meisten Fällen die Käfer flog mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 6 Umdrehungen pro Sekunde (0,75-1,50 m/s). Wir die gesamte Flugstrecke durch Multiplikation den Abstand von einer Umdrehung (d.h., Umfang der Flugbahn), die ca. 25,1 cm, und hängen von den Radius des Flug-Mühle-Arm, mit der Gesamtzahl der Umdrehungen geschätzt. Zur Vermeidung von Unterschätzung der Käfer Flugkapazität weggelassen wir Käfer, die einen kurzen Flug (weniger als 1 km) aus dieser Analyse zeigte. Zu guter Letzt erhielten wir 16 Käfer (7 Männer und 9 Frauen) aus 35 Käfer, die mindestens eine Umdrehung durchgeführt.

Wir haben als die Gesamtzeit fliegen und Flugstrecke als aufsummierte Abstand teilweise Flüge Flugdauer definiert. 16 Käfer zeigte einen längeren Flug ohne Energiezufuhr oder 1,26 Stunden (3,24 km). Die maximale Dauer und Distanz waren 7,5 h 27,1 km, beziehungsweise. Da Flug Dauer und Abstände zwischen den Individuen in diesen Experimenten weitgehend unterschiedlich waren, waren die mittlere Werte informativer als die Mittelwerte.

Um sexuelle Unterschiede im Flug Fähigkeit zu untersuchen, wir gruppiert Daten je nach Geschlecht und festgestellt, dass die Fluchtdistanz bei Männchen ähnlich war (Median: 10,2 km, durchschnittliche: 13,4 ± 3,11 km, min: 3,3 km, max: 27,1 km) und Weibchen (Median: 17,2 km, durchschnittliche: 17,2 ± 2,16 km, min : 8,7 km, max: 25,4 km). Der Wilcoxon-Rang Summe-Test zeigte keinen signifikanten Unterschied (p = 0.211) in Flugstrecke zwischen Männchen und Weibchen (Abbildung 8) noch im Flug Dauer zwischen Männern und Frauen (Männer: 3,8 h, Weibchen: 4,7 h, p = 0,142). So schließen wir, dass beide Geschlechter der Käfer die gleiche Fähigkeit des Fliegens in Distanz und Dauer haben können.

Figure 1
Abbildung 1: Übersicht über die Flug-Mühle. (A) der Schrägansicht der Flug Mühle. Vergleichen Sie mit einem Tennisball für die Skalierung. (B) ein Käfer an der Flug-Mühle angebracht. (C) die Schuppen einer Flug-Mühle. Siehe Abbildung 2 für weitere Einzelheiten der einzelnen Teile. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2: Flug-Mühle aus verschiedenen Blickwinkeln. Eine frontale (A), Links (B), rechts (C)und Ansicht von oben (D) der Flug Mühle. (E) die Unteransicht der oberen Platte. Für das Fotografieren, verlegte man die LED unterhalb der Fotosensor. ein: axiale Nadel, bp: Grundplatte, Dlp: doppelte L-förmigen Platte, gb: Führer auf der Grundplatte, Gt: Führer auf der oberen Platte LED: IR LED, Lp: L-förmige Platte, Ma: Flug Mühle Arm, mp, Metallplatte auf der Grundplatte, Ps: Fotosensor. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3: Nadel für die Flug-Mühle verwendet. Eine original Nadel (links) und eine kreuzförmige Nadel (rechts). Ist eine Nadelstärke: Metallteil: 40 mm in der Länge und 0,25 mm im Durchmesser, Kunststoffteil: 22 mm Länge und 2 mm im Durchmesser. ein: axiale Nadel, Ma: Flug Mühle Arm. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 4
Abbildung 4: wie die Flug-Mühle zu konstruieren. Siehe Text für Details. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 5
Abbildung 5: Flug Mühle Teile. (A) eine Anleitung auf der oberen Platte und einem Fotosensor wurden auf der L-förmige Platte mit Epoxy-Harz-Kleber fixiert. Der Durchmesser der Bohrung von der Schaltfläche "Fang" war 1 mm und die Länge 5 mm. (B) eine Schrägansicht der Flug Mühle aus einem oberen rechten Winkel. Ein Magnet verbindet zwei L-förmigen Platten. Eine schwarze L-förmigen Platte verschraubt auf der Holzplatte. (C) eine Rückansicht der Flug Mühle. Elektrische Kabel wurden gebündelt und auf die L-förmige Platte, die auf dem Holzbrett geschraubt wurde behoben. (D) drei Flug-Mühlen (F1-F3) sind in einem kleinen Raum (45 x 20 cm) angeordnet. Gt: Leitfaden für die obere Platte, mg, Magnet, Ps: Foto-Sensor. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 6
Abbildung 6: Gewusst wie: anpassen die Flug Mühle. Schieben Sie die obere Platte vertikal und einsetzen Sie der Top-Tipp der axialen Nadel in die Führung auf der oberen Platte, d. h., das Loch der Druckknopf. Stecken Sie die kreuzförmige Nadel in die Bohrung der doppelten L-förmigen Platte. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 7
Abbildung 7: Repräsentative Zeit Spur von Revolutionen. (A) ein Beispiel für Spannungsausgang während einer 500 ms (A), einem 10 s (B) und ein 1-Stunden (C) Flugaktivität. Ablaufverfolgung wird zeitlich von (C), (A) erweitert. Die gestrichelten Linien zeigen die Perioden, die erweitert werden. Spannungsausgang wurde gesampelt jeden 1 ms (1.000 Punkte pro Sekunde). Wenn der Arm über die IR-LED, die Ausgangsspannung des Sensors erhöht von 0,01 V auf ca. 6,7 V bestanden. Eine Spike-ähnliche Spannung ändern wurde als eine Umdrehung (B) beobachtet. Wenn die Zeitskala Minute wie im Bedienfeld "C" ist, wird eine lang anhaltende Flucht wie ein schwarzes Rechteck (C) beobachtet. In der Regel die Flugaktivität besteht aus zwei Phasen: einer ist eine Intensive Flugphase, die andere ist die pausenphase. Die Länge des Intervalls zwischen intensiven Flugphasen ist nicht vorhersehbar. Während der intensiven Flugphase flog der Käfer mit konstanter Geschwindigkeit. (D) Überlagerung der Spannung Ausgang und entsprechende angesammelt Flugstrecke. Die Ausgangsspannung ist dasselbe wie in Feld (C). Blau: Ausgangsspannung von 1 h Flug, rot: Flugstrecke angesammelt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 8
Abbildung 8: Vergleich der Flugstrecke zwischen Männchen und Weibchen. Ein Box-Plot von der Flugstrecke. Keinen signifikanten Unterschied in der Flugstrecke wird zwischen Männchen und Weibchen beobachtet. Die Zeile im Feld gibt den Median und die Kanten des Quaders angeben bzw. die oberen und unteren Quartil. Maximal-und Minimalwerte sind durch Schnurrhaare angezeigt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

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Discussion

Wir entwickelten eine kostengünstige, einfach zu bauenden und kompakte Flug Mühle für kleine Insekten wie z. B. p. Quercivorus (4-5 mm Körperlänge und 4-6 mg des Körpergewichts). Unsere Flug-Mühle umfasste nur gewöhnliche Gegenstände wie eine Nadel, eine IR-LED, einen Fotosensor, sofortige Kleber, etc., und keine anspruchsvolle, teure oder seltene Gegenstände wie zum Beispiel Computer-gesteuerte elektrische Geräte erforderlich. Dies ermöglicht die einfache und schnelle Sammlung von notwendigen Utensilien und experimentelle Kosten gesenkt. In der Tat, es kostet nur 1.000 JPY (ca. 10 USD, 8 Euro oder 7 GBP) pro Flug Mühle (außer nicht-Flug Mühle bestimmte Elemente wie ein PC, A/D-Wandler, Software, Software-Lizenz etc.) Darüber hinaus die dargestellten Flug-Mühle war kompakt. Daher war es möglich, vorbereiten und mehrere Flug Mühlen16 verwenden, ohne einen großen experimentellen Raum (Abbildung 5). Das sind die Stärken dieser Methode in Bezug auf andere Flug-Mühlen-Methoden.

Die Antriebsleistung war sehr klein, bei dieser kleinen Käfer. Daher muss die Reibungswiderstände so gering wie möglich, sein, wie bereits in früheren Studien15,17. Dies ist sehr wichtig für die Messung. Unter diesem Gesichtspunkt war die Verwendung einer dünnen Nadel sehr praktisch für die Verringerung der Kontaktfläche des Flug-Mühle-Grundplatte. Aus dem gleichen Grund muss der obere Teil der Mühle Flug auch glatt sein. Alle potentiellen Kontaktstellen oder Orte müssen glatt sein.

Wenn eine Ziel insekt klein ist, muss die Flug-Mühle flach, gehalten werden Obwohl frühere Arbeiten dies eindeutig nicht erwähnt habe. Andernfalls könnte die Messergebnisse unerwartet durch Schwerkraft-Effekte beeinflusst werden. Erdanziehungskraftbezogenes Einflüsse und großen Reibungswiderstand könnte irreführende Ergebnissen führen. Ein weiterer kritischer Punkt war die Genauigkeit der Flug Mühle Armlänge. Da die Anzahl der Umdrehungen beim Käfer lange Strecken flog über zehntausend überschritten, bietet eine ungenaue Messung der Nadel Länge irreführende Daten. Messen Sie den Radius der Mühle Arm Revolution nach Konstruktion praktischer ist als die Flug-Mühle, die genau gewünschte Länge arm zu machen.

Für die Messung der Flugaktivität der p. Quercivorus, schlägt dieses Experiment einige praktisch wichtiger Punkte. Erstens müssen Messungen durch frisch geschlüpfte Käfer durchgeführt werden. Bisher haben wir festgestellt, dass ein Experiment am Morgen zur Verfügung gestellt einer höheren Anzahl von Käfern, die über 1 km relativ ab dem Nachmittag fliegen ab. Daher müssen im Idealfall so viele Käfer wie möglich am Morgen gemessen werden. Zweitens können die Führungen am oberen und Grundplatte für erhebliche Mengen an Daten sammeln entscheidend sein. Das Experiment durchgeführt, mit dem beschriebenen Verfahren war ganz einfach und schnell. Vom betäuben bis zur Fertigstellung der Verleimung, dauerte es weniger als 1 min. oft, Anpassung der kreuzförmigen Nadel in die Flug-Mühle die Bandbreitenbegrenzung Schritt ist. Wenn es zu lange dauert, können nur ein paar Käfer gemessen werden. Diese Führer helfen, die Nadel in die Mühle schnell anpassen. Drittens: die besten Voraussetzungen für Messung muss gefunden, ebenso wie das beste Verfahren für den Umgang mit Insekten. Im Idealfall müssen alle gemessene Daten zur Analyse, verwendet werden, obwohl ein Ausschluss auf dem Gebiet der Tierverhalten9,10,18häufig verwendet wurde. Wir verzichtet, Insekten, die weniger als 1 km geflogen, weil wir nicht wussten, ob kurze Strecke Flyer eine schlechte Fähigkeit haben zu fliegen oder einige experimentelle Fehler die kurze Streckenflüge verursacht. Die beste Leistung des Experiments böte eine genauere Einschätzung der Flugkapazitäten die Käfer.

Eine weitere Einschränkung möglicherweise gleichzeitig Entnahme von Daten aus einer Menge von Käfern. Ein leistungsstarker PC ist hilfreich bei der Verarbeitung mehrerer Flug Mühlen Daten gleichzeitig. Vor allem beim Speichern und Schreiben von Daten, sind die PC-Spezifikationen entscheidend. Da der Flug High-Speed- und langlebig ist, konnte einige Daten verloren gehen, wenn ein geeigneter PC nicht benutzt wird. Wir fanden die 1 kHz Sampling-Rate für unsere Einrichtung am besten sein. Allerdings muss die Sampling-Rate auf jeder bestimmten Flug Mühle Apparat angepasst werden.

Da die Messung des Fluges eines Käfers beendet wurde, wenn eine Flug-Intervall 60 min überschritten, beobachten wir gehalten jeder Käfer, nach 60 min. vergangen. Darüber hinaus wurde unsere Analyse aus ausgekleidet. Daher wäre es hilfreich, wenn einige Verhaltensstörungen Staaten wie ein Flug-Intervall, eine Flugdauer, Flugstrecke, etc.. in Echtzeit informiert/angezeigt werden. Um Echtzeit-Analyse zu erreichen, muss ein neues Programm in Zukunft entwickelt werden, und ein leistungsstarker PC sollte verwendet werden.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgments

Wir danken Herrn S. Fukaya, Herr N. Okuda und Herr T. Ishino für die Hilfe bei den Experimenten. Diese Studie wurde unterstützt durch Grants-in-Aid für die wissenschaftliche Forschung der Japan Society for Promotion of Science (Nr. 15 K 14755).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
needle Seirin J type No. 5 x 40 mm
epoxy resin adhesive Konishi #16113
metal plate from a home improvement store
disposable plastic pipette from a home improvement store
snap button from a craft store
IR sensor Hamamatsu Photonics S7136
IR LED OptoSupply OSIR5113A 150 mW
custom-made program downloadable from Github.
URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill
instant glue Toagosei 31204
A/D converter LabJack Co. U3-HV
DAQ software AzeoTech DAQFactoryExpress download from AzeoTech Web page.

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References

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Okada, R., Pham, D. L., Ito, Y.,… More

Okada, R., Pham, D. L., Ito, Y., Yamasaki, M., Ikeno, H. Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill. J. Vis. Exp. (138), e57468, doi:10.3791/57468 (2018).

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