Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

طريقه لقياس المفصليات المسكنة لأوراق الشجر

Published: October 20, 2019 doi: 10.3791/60110
Automatic Translation
1, 1
1Cooperative Wildlife Research Laboratory, Center for Ecology, Department of Zoology, Southern Illinois University

Summary

ونحن نوضح كيفيه تحديد كميه المفصليات السكنية بختم أوراق ونهاية الفروع في كيس ، وقطع وتجميد المواد المعباه ، وشطف المواد المجمدة سابقا في الماء لفصل المفصليات من الركيزة للقياس الكمي.

Abstract

المفصليات الارضيه تلعب دورا هاما في بيئتنا. القياس الكمي لمفصليات بطريقه تسمح لمؤشر دقيق أو تقديرات الكثافة يتطلب طريقه مع احتمال الكشف العالي ومنطقه العينات المعروفة. وفي حين ان معظم الطرق الموصوفة توفر تقديرا نوعيا أو شبه كمي يكفي لوصف وجود الأنواع وثراءها وتنوعها ، فان قله منها توفر احتمالا ثابتا بشكل كاف للكشف ومناطق لأخذ العينات معروفه أو متسقة لتوفير مؤشرا أو تقديرا بدقه كافيه للكشف عن الاختلافات في الوفرة عبر المتغيرات البيئية أو المكانية أو الزمانيه. ونحن نوضح كيفيه تحديد كميه المفصليات التي يسكنها النبات عن طريق ختم الأوراق ونهاية الفروع في كيس ، وقطع وتجميد المواد التي حصلت عليها ، وشطف المواد المجمدة سابقا في الماء لفصل المفصليات من الركيزة وتحديدها كميا. وكما نظهر ، يمكن استخدام هذه الطريقة علي نطاق المناظر الطبيعية لقياس المفصليات التي يسكنها النبات بدقه كافيه لاختبار ووصف كيفيه تاثير المتغيرات المكانية والزمانيه والبيئية والايكولوجيه علي ثراء المفاصل ووفرتها. وقد سمحت لنا هذه الطريقة باكتشاف الاختلافات في الكثافة والثراء وتنوع المفصليات التي تعيش في الأوراق بين 5 أجناس من الأشجار الموجودة عاده في الغابات المتساقطة الجنوبية الشرقية.

Introduction

تلعب المفصليات الارضيه دورا هاما في نظامنا البيئي. بالاضافه إلى كونها من المفصليات الفائدة العلمية يمكن ان تكون ضاره ومفيده علي حد سواء للمحاصيل والنباتات البستانيه ، والنباتات الطبيعية ، فضلا عن توفير وظيفة غذائية هامه في شبكات الغذاء. التالي ، فان فهم العوامل التي تؤثر علي تنميه المجتمع المفصلي ووفرته أمر حاسم بالنسبة للمزارعين ، ومديري مكافحه آلافات ، وعلماء البيولوجيا النباتية ، وعلماء الحشرات ، وعلماء الاحياء البرية ، وعلماء بيولوجيا الحفظ الذين يدرسون ديناميات المجتمع أداره الكائنات الحشرتاته. فهم العوامل التي تؤثر علي المجتمعات المفصلية والوفرة غالبا ما يتطلب القبض علي الافراد. ويمكن عموما تصنيف تقنيات التقاط إلى تقنيات نوعيه لا تكشف الا عن وجود نوع من الأنواع لتقديرات مدي الأنواع ، والثراء ، والتنوع ، أو التقنيات شبه الكمية والكمية التي تسمح بوضع مؤشر أو تقدير وفره وكثافة الافراد داخل مجموعه تصنيفيه.

التقنيات النوعية التي تسمح فقط الاستدلال بشان وجود الأنواع أو بنيه المجتمع لديها احتمال الكشف عن غير معروف أو منخفضه في جوهرها أو تفتقر إلى تقديم الاستدلال بشان احتمال الكشف وحجم المنطقة عينات. ولان احتمال الكشف بهذه التقنيات منخفض ، فان التباين المصاحب للكشف يحول دون الدقة الكافية لاستنتاج كيفيه تاثير المتغيرات التفسيرية علي المقاييس السكانية المفصلية. وتشمل التقنيات النوعية المستخدمة لتقدير وجود شفط أخذ العينات1, الفخاخ الخفيفة2, ظهور الفخاخ3, أنماط التغذية علي جذور4, أنابيب محلول ملحي5, الطعوم6, فرمون3, الفخاخ شرك 7، الفخاخ الضيق8، الفخاخ نافذه9، الفخاخ شفط10، الضرب الصواني11، العنكبوت شبكات12، أوراق ألغام ، فاس13، المفصلية ورم14، الغطاء النباتي وتلف الجذر15 .

وبدلا من ذلك ، تسمح التقنيات شبه الكمية والكمية للباحثين بتقدير أو علي الأقل بانتظام عينه منطقه عينه محدده وتقدير احتمال الكشف أو افتراض احتمال الكشف غير الاتجاه وكافيه لعدم حجب قدره الباحث علي الكشف عن الاختلاف المكاني أو الزماني في الوفرة. وتشمل التقنيات شبه الكمية والكمية شبكات الاجتياح16، شفط أو فراغ أخذ العينات17، والعد المنهجي للمفصليات مرئية18، الفخاخ لزجه19، الفخاخ وعاء من نوع مختلف20، مدخل أو ثقوب الناشئة21، ضربه قاضيه الكيميائية22، لزجه والمياه معباه الفخاخ اللون23، وفرع التعبئة والتغليف ولقطه24.

وقد أدت التغيرات التي حدثت مؤخرا في نظم المناخ والاضطرابات إلى تغيرات هائله في المجتمعات المحلية النباتية ، مما جعل التفاعلات بين تكوين الأنواع النباتية ومجتمعات المفاصل مجالا دراسيا نشطا. ويعتبر فهم كيفيه اختلاف المجتمعات المفصلية مع تكوين الأنواع النباتية عنصرا حاسما لفهم الآثار الاقتصادية والبيئية المحتملة للتغيرات التي تطرا علي المجتمعات النباتية. وهناك حاجه إلى طرق شبه كميه أو كميه لقياس وفره المفصليات بدقه كافيه للكشف عن الاختلافات بين أنواع النباتات. في هذه المقالة ، ونحن وصف طريقه لفهرسه المفصليات المسكنة أوراق الشجر التي ، مع بذل جهد معقول ، قدمت الدقة الكافية لتحديد الاختلافات في الوفرة الفردية والكتلة الحيوية ، والتنوع ، وثراء بين 5 أصناف من الأشجار الموجودة عاده في الغابات المتساقطة الجنوبية الشرقية من أمريكا الشمالية25. وقد وفر هذا النهج الدقة الكافية لتقدير مدي الوفرة للسماح بالاستدلال علي كيفيه تاثير التغيرات في تكوين الأنواع في المجتمعات النباتية الحرجية بسبب نظم الاضطرابات التي يعدلها البشر علي تكوين المفصليات ، التي يحتمل التاثير علي وفره وتوزيع الطيور حشرات الغذائية العالية والثدييات. وبشكل أكثر تحديدا ، باستخدام تقنيه التعبئة المعدلة التي وصفها لأول مره كروسلي وآخرون24، ونحن يقدر كثافة السطح ، وأوراق الشجر المفصليات السكنية واختبار التنبؤ بأننا سنكتشف الاختلافات في التنوع والثراء ، و وفره من المفصليات في أوراق الشجر من أسرع نموا الأنواع سباسب أكثر من الأشجار نسبه إلى إبطا نموا أكثر الأنواع ميسيتش. الهدف من هذه المقالة هو توفير إرشادات مفصله لهذه التقنية.

وقد أجرينا الدراسة المتعلقة بغابه شاوني الوطنية (SNF) في جنوب إلينوي. ال [سرف] [115,738-ها] غابه حددت في ال [هاردوودز] مركزيه من [اوزرركس] و [شون] تلال طبيعيه26. وتضم الغابة فسيفساء من 37 ٪ من البلوط/جوز ، 25 ٪ الأخشاب الصلبة مختلطة المرتفعات ، 16 ٪ الزان/القيقب ، و 10 ٪ القاع الصلبة. ويهيمن علي snf النمو الثاني البلوط/جوز في مناطق سباسب المرتفعات والسكر القيقب ، الزان الأمريكي ، وشجره الخزامي (liriodendron توليبيفيرا) في الوديان ميسيتش محمية27،28.

سيعتمد اختيار الموقع لهذه الطريقة علي الأهداف الشاملة للدراسة. علي سبيل المثال ، كان الهدف الأساسي من دراستنا الاصليه هو تقديم نظره ثاقبه حول كيفيه تاثير التغييرات في مجتمع الأشجار علي الكائنات الغذائية العليا من خلال مقارنه مقاييس مجتمع المفاصل التي تعيش في الأوراق بين المجتمعات الشجرية المتكيفة مع الأشجار. التالي ، كان هدفنا الرئيسي هو تحديد كميه المجتمع المفصلي علي الأشجار الفردية الموجودة داخل مجتمع الشجرة الشجرية أو المسيك. اخترنا 22 مواقع الدراسة علي طول البلوط/جوز (xeric) إلى الزان/القيقب (mesic) تهيمن الانحدار باستخدام الخرائط الغطاء الحامل USFS (allveg2008) في ArcGIS 10.1.1. لمنع الآثار المربكة المحتملة ، اخترنا المواقع باستخدام المعايير التالية: لا تقع في المناطق النهرية ، ≥ 12 هكتارا ، وتقع داخل موائل الغابات المرتفعة النفضيه المتجاورة (اي الارتفاع فوق 120 م). جميع المواقع تحتوي علي أشجار ناضجه > 50 عاما في التضاريس الجبلية ، التالي تتالف من المنحدرات والجوانب المتشابهة. وفي حين تميزت حدود موقع الزان/القيقب استنادا إلى انتقال المجتمعات الشجرية ، تم تحديد حدود موقع البلوط/الجوز بشكل مصطنع باستخدام خرائط غلاف SNF و ArcGIS 10.1.1. وكانت جميع المواقع كتلا كبيره من الغابات داخل التضاريس غير الساطعة ؛ اختلافاتها في تكوين أنواع الأشجار لم تكن بسبب الاختلافات في الموقع علي المناظر الطبيعية ولكنها كانت تمثل استخدام الأراضي في الماضي (مثل التخفيضات الواضحة أو الحصاد الانتقائي). نحن تروثيد الخرائط عن طريق تحميل اشكال مضلعات منفصلة لكل موقع دراسة إلى نظام تحديد المواقع العالمي المحمول (GPS) والتحقق من تكوين أنواع الأشجار. نحن اختيار عشوائيا نقاط العينات (ن = 5) في كل موقع. وفي كل نقطه ، قمنا بأخذ عينات من ثلاثه أشجار من الساعة 00/6-00/14 خلال الفترة من 23 أيار/مايو إلى 25 حزيران/يونية 2014. لتحديد موقع الأشجار عينه ، بحثنا إلى الخارج إلى دائره نصف قطرها 30 م من نقاط الغطاء النباتي حتى الأشجار الناضجة (> 20 سم d.b.h.) مع فروع منخفضه بما يكفي لعينه تم العثور عليها. عاده ، تم أخذ عينات الأشجار الثلاثة الناضجة التي تمثل ثلاثه من الأجناس الخمسة (ايسر ، Carya ، Fagus ، Liriodendron ، والسنديان) من الفائدة وكانت الأقرب إلى نقطه المركز.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. بناء جهاز أخذ العينات قبل الذهاب إلى الميدان

  1. باستخدام قواطع الترباس ، تقطيع الأسلاك الكبيرة ، أو قرص طحن الكهربائية ، وأزاله الجزء السفلي 1/3 من قفص الطماطم الأسلاك 30 سم بحيث يكون تقريبا 55 سم في الطول.
  2. قطع اثنين ، 50 سم الأقواس المصنوعة من ألمنيوم أو المواد شبه جامده بالمثل لاستخدام قضبان التعلق والأقواس علي كل جانب من أكبر نهاية من قفص الطماطم. في 38 سم من النهاية ، واستخدام نائب الجدول الأعلى أو أداه استيعاب كبيره مثل اقفال القناة لثني القوس إلى زاوية حوالي 30 درجه. نعلق نهاية أطول من كل من قضبان المرفقات اثنين إلى الجانبين المعاكس من قفص الطماطم مع العلاقات البريدية والشريط اللاصق أو الكهربائية ضمان الشريط هو ملفوفه حول 6 سم علي الأقل من القفص وقضيب. يكون من المؤكد ان التفاف الشريط حول القفص وقضيب مرات عديده لضمان القفص هو تعلق بشكل دائم علي قضيب.
  3. نعلق الطرف الآخر من كل من قضبان المرفقين علي الجانبين الآخرين من نهاية القطب قابله للتمديد مع العلاقات البريدية والشريط اللاصق أو الكهربائية. كما كان من قبل ، التفاف الشريط عده مرات إلى لقب انها تضمن بشكل دائم الشريط تتداخل القطب وقضبان بما لا يقل عن 6 سم. تاكد من فتح القفص علي اتصال مع نهاية القطب تصغير عندما يتم إرفاق القفص.
  4. نعلق القفص مباشره علي نهاية القطب باستخدام العلاقات البريدية والكهربائية أو شريط لاصق. نعلق شرائط قفل هوك وحلقه في 3 نقاط إلى افتتاح القفص 90 درجه من القطب المرفقة سابقا.
    ملاحظه: سيتم استخدام هذه الشرائط في وقت لاحق للحفاظ علي الحقيبة مفتوحة.

2. إرفاق الفرع

  1. ارفق قطعتين من قفل الخطاف والحلقة إلى الفتحة الخارجية للكيس بحيث يتم محاذاتها بقفل الخطاف والحلقة المرفق بفتحه القفص. وسوف تستخدم هذه لعقد افتتاح الحقيبة في المكان بينما يتم إحضارها علي فرع عينه. تكون علي يقين من محاذاة هوك وحلقه هو الانحياز حتى عندما يتم ادراج الحقيبة وتعلق ، وفتح لسلاسل سحب من الحقيبة تشغيل موازيه للقطب تصغير.
  2. ادراج ~ 49 L المطبخ كيس القمامة في قفص الطماطم الأسلاك. وضع مقطع واحد التمساح علي كل جانب من جوانب الجزء السفلي من الحقيبة ونعلق لقطات لكل من كيس وقفص الأسلاك لعقد الحقيبة ضد القفص. كرر نفس الاجراء لاعلي الحقيبة مع مقطع واحد التمساح تعلق علي سلسله السحب وقفص الأسلاك المعاكس للقطب.
  3. نعلق الفقرة الحبل إلى سلسله التعادل الحقيبة الأقرب إلى القطب. قطع أربع قطع من البلاستيك أو أنابيب المطاط الصلب في أقسام 4 سم ونعلق مع قناه أو الشريط الكهربائي في أربعه مواقع. وينبغي ان توضع الاولي علي الجزء الممتد من القطب حوالي 0.5 متر من نهاية القطب أقرب قفص الطماطم.  وينبغي وضع 3 المتبقية علي مسافة متساوية علي طول الجزء السفلي من القطب تمتد بدءا من حوالي 5 سم من الجزء العلوي من القسم السفلي (اي واحد علي طول الأعلى والأوسط والسفلي). الموضوع نهاية الحبل الفقرة التي لا تعلق علي الحقيبة من خلال أنابيب بلاستيكية.
  4. بالنسبة لكل شجره عينه ، استخدم مولد رقم عشوائي لتحديد ارتفاع العينة الذي يكون ضمن ارتفاع عمود الامتداد عند توسيعه في الحد الأقصى للطول. استخدام مولد رقم عشوائي لتحديد مسافة عينه من جذع الشجرة. تحديد فرع من شانها ان تناسب في الحقيبة مع الحد الأدنى من الإزعاج لأوراق الشجر وهو الارتفاع والمسافة من الجذع استنادا إلى الأرقام المتولدة من مولد رقم عشوائي.
  5. رفع القطب أخذ العينات إلى ارتفاع مواز مع الفرع المطلوب. الشريحة بسرعة فوق الفرع ثم سحب بسرعة سلاسل الحبل الفقرة تعلق علي سلاسل التعادل علي الحقيبة لختم الحقيبة. ممارسه هذا بضع مرات قبل المحاولة الاولي لتصبح فعاله في دمج أوراق الشجر مع الحد الأدنى من الإزعاج للأوراق.
  6. لديك شخص ثان مقطع الفرع في الموقع المجاور لفتح الحقيبة مع القطب تمديد المقلم. بعناية جلب كيس عينه علي الأرض والتعادل بسرعة سلاسل سحب الحقيبة مغلقه. محاولة لاستكمال التعبئة ، وقطع ، وحقيبة ربط الخطوات في أسرع وقت ممكن لمنع الحشرات من الفرار.
  7. خزن الفرع الذي حصل عليه في الفريزر حتى يكون جاهزا لاجراء تحليل مفصل المفصل المختبري.

3. تحليل المفصل المفصلي

  1. عقد كيس المجمدة وفرع تستقيم ويهز فرع عينه بينما في كيس لأزاحه المفصليات في الحقيبة. أزاله الفرع بعناية وشطف في عموم مجموعه كبيره لأزاله المفصليات المتبقية. إفراغ المواد المتبقية من الحقيبة في مقلاه المجموعة. أزاله اي حطام غير مفصليه.
  2. فصل المفصليات إلى مجموعات تصنيفيه مرغوبة. لاحظ الاختلافات بين اليرقات والبالغين.
  3. قياس المفصليات حسب الرغبة. إذا كانت الكتلة الحيوية من الفائدة ، اما قياس طول المفصليات واستخدام الجدول الجماعي طول المنشورة لتقدير الكتلة الحيوية ، أو وضع المفصليات في المقالي التجفيف الصغيرة ، جافه في فرن التجفيف ل 24 ساعة في 45 درجه مئوية ، وتزن علي التوازن الكتروني.

4. تقدير الكثافة

  1. تقدير الكثافة والتحكم في التباين في بنيه الأوراق وكثافة الأوراق بين العينات داخل أنواع الأشجار وبين أنواع الأشجار اما:
  2. عد وقياس المساحة السطحية للأوراق من كل عينه.
  3. تجفيف الأوراق في فرن التجفيف ل 48 h في 45 درجه مئوية وتزن الأوراق علي التوازن الكتروني.
  4. قياس طول كل فرع خشبي داخل العينة.
    ملاحظه: تحدث الاختلافات Diel في المجتمعات المفصلية ، لذلك ينبغي اجراء أخذ العينات طوال فتره الاستدلال بأكملها.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

جمعنا 626 عينات من 323 الأشجار الفردية يؤلف 5 مجموعات الأشجار. النسبة للتقديرات الاجماليه للكتلة المفصلية للمتر الواحد لكل متر من الفرع ، تراوح الخطا القياسي بين 12 و 18 في المائة من متوسط مجموعات الأشجار الخمسة (الجدول 1). وكان هذا المستوي من الدقة كافيا للكشف عن التباين بين مجموعات الأشجار والتغير التربيعي في الكتلة الاحيائيه مع التاريخ25. قدمت هذه التقنية المزيد من الدقة عند تقدير تنوع النقابة كما هو موضح بالخطا المعياري لتنوع النقابات المفصلية (H ') الذي يتراوح بين 3% إلى 7% من التنوع المتوسط عبر مجموعات الأشجار الخمسة (الجدول 1). وكان الدقة في هذا المستوي كافيه للكشف عن الاختلاف عبر مجموعات الأشجار 525. وكانت دقه تقديرات الثراء جيده جدا كما تبين من الأخطاء القياسية التي تراوحت بين 3% إلى 7% من متوسط الثراء بين مجموعات الأشجار الخمسة (الجدول 1). وكان هذا المستوي من الدقة كافيه لتحديد الاختلاف بين مجموعات الأشجار ، والرابطة التربيعية مع التاريخ ، وانخفاض في ثراء مع ارتفاع علي الشجرة ، وعلاقة ايجابيه بين ثراء مفصليه والمسافة من جذع شجره25.

أنواع الأشجار ثراء الكتله الحيويه شانون التنوع
X حد ذاته % من المتوسط X حد ذاته % من المتوسط X حد ذاته % من المتوسط
القيقب النيابة. (ن = 140) 3.54 0.17 5 0.003 0.0004 13 0.86 0.05 6
النيابة الكورية (N = 141) 4.62 0.20 4 0.013 0.002 15 1.10 0.04 4
توليب الحور (N = 70) 4.32 0.20 5 0.011 0.002 18 1.12 0.05 4
الشاطئ الأمريكي (N = 67) 3.23 0.22 7 0.002 0.0003 15 0.81 0.06 7
اوك spp. (N = 208) 4.77 0.15 3 0.006 0.0007 12 1.10 0.03 3

الجدول 1: تقديرات المعلمات من معظم النموذج الباراسيموريوس25. المتوسط (س) ، الخطا القياسي لمتوسط (SE) ، والنسبة المئوية لمتوسط الخطا القياسي لكل متري المجتمع من أوراق الشجر المسكن-المفصليات التي تم التقاطها علي 5 مجموعات من الأشجار باستخدام طريقه قطع فرع الموصوفة في غابه شاوني الوطنية في جنوب الينوي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

اثنين من ضرورات التحديد الكمي بدقه المجتمعات المفصلية هي احتمالات الكشف عاليه نسبيا ومناطق العينات المعروفة أو متسقة. عند أخذ العينات لمفصليات ، يمكن ان يعزي اقل من 100 ٪ احتمال الكشف عن المفصليات الفردية تجنب الفخاخ أو بعض الافراد الذين كانوا محاصرين يجري كشفها اثناء المعالجة. الفخاخ الاعتراضية التي تعترض المفصليات تحلق (الضيق/الفخاخ النافذة ، والفخاخ لزجه ، وما إلى ذلك) يبدو ان النهج الأكثر استخداما لتعداد المجتمعات مفصليه في الغابات المظلة29،30،31. ويمكن وضع هذه الأنواع من الفخاخ في جميع انحاء المظلة ، وفعاله في اعتراض المفصليات الطائرة ، والحفاظ علي المفصليات عاده لفترات طويلة (أسابيع أو أشهر) لتحديد لاحق والتقدير الكمي29،30 ،31، علي الرغم من انها عاده ما تكون محدوده في قدرتها علي فخ الزحف المفصليات31. الفخاخ الاعتراضية التي تجذب المفصليات باستخدام الضوء أو الفيرومونات لها قيود اضافيه في انها فخ النشرات الليلية فقط وجاذبيتها تختلف مع تاكلون ، ضوء القمر ، أضاءه الخلفية ، والسحابة تاثير الغطاء32، 33. بالاضافه إلى ذلك ، نظرا لان المفصليات الملتقطة في فخاخ اعتراضيه هي من مسافات غير معروفه ، فان المنطقة المحاصرة غير معروفه. علي هذا النحو ، علي الرغم من ان الفخاخ الاعتراضية فعاله لفهرسه المفصليات الطائرة عبر التدرج البيئي ، لا يمكن استخدام البيانات المنتجة من الفخاخ اعتراضيه لتقدير كثافة المفصليات25.

طريقه اضافيه تستخدم بشكل متكرر لمراقبه المفصليات أوراق الشجر الكيميائية ضربه قاضيه34،35. الضربة القاضية الكيميائية يمكن ان تكون فعاله جدا لجمع مجموعات متنوعة من المفصليات توفير تقديرات دقيقه لثراء التصنيف والتنوع. ومع ذلك ، هذه الطريقة مكلفه وتستغرق وقتا طويلا ، غير محدده كما انها عينات جميع المفصليات علي الشجرة بما في ذلك تلك الموجودة علي النباح والفروع ، قد يكون لها اثار بيئية غير مقصوده بسبب الانجراف الرياح ، وغير قانوني في بعض المناطق36، 37،38،39.

وقد ثبت التعبئة فرع كوسيلة فعاله لتقدير كثافة مفصليه من شجره الأوراق السطحية مع احتمال التقاط عاليه بشكل كاف للكشف عن الاختلاف عبر التدرجات البيئية المختلفة24,40. الأسلاك الطماطم أقفاص و 49 L أكياس القمامة المستخدمة في هذه الدراسة سمحت للباحثين لتشمل الفرع تماما مع القليل إلى اي اضطراب قبل إغلاق فتح الحقيبة. علي هذا النحو ، من المهم ان الباحثين حريصون علي عدم إزعاج أوراق الشجر من عينه الفرع المطلوب قبل إرفاقه مع حقيبة أخذ العينات. التالي ، فان الخطوة الحاسمة هي جلب حقيبة أخذ العينات موازيه مع حقيبة أخذ العينات المطلوبة وارفق بسرعة ، وختم ، وربط الحقيبة بعد جمع كل عينه. وتقتصر مجموعه العينات علي الحد الأقصى للارتفاع الذي يستطيع الباحث ان يحمل فيه عمودا ممتدا بطول (8 أمتار في دراستنا) ، علي الرغم من انه يمكن استخدام نفس معدات التعبئة الفرعية والمنهجية في حالات أخرى مثل التعليق في المظلة. وقد اقترح بعض الكتاب انه عند استخدام هذا الاجراء النشطة ، والمفصليات غير الممثلة تمثيلا ناقصا40،41،42. ومع ذلك ، فاننا نعتقد انه طالما ان أوراق الشجر لا تزال دون عائق حتى يتم احاطتها من قبل كيس أخذ العينات ، فمن غير المرجح ان عددا كبيرا من المفصليات الموجودة في أو علي أوراق الشجر في الوقت نجا القبض. نتائج دراستنا دعم هذا التاكيد في انه عند أخذ العينات عدد معقول من الأشجار (323) ، كان الخطا القياسي في معظم 17 ٪ من الكتلة الحيوية المفصلية النسبية يعني (Cayra = 11 ٪ ، ايسر = 12 ٪ ، Fagus = 17 ٪ ، ليريوديندروم = 15 ٪ ، والسنديان = 11 ٪). المثل ، عند النظر في ثراء النقابة وتنوعها ، كان التقدير الأكثر اختلافا هو التنوع علي Fagus، مع خطا قياسي كان 7 ٪ من المتوسط. ومن الواضح ان هذه التقديرات توفر دقه كافيه لنماذج الاختلافات بين مجموعات أجناس الأشجار فضلا عن المتغيرات الايكولوجيه أو البيئية الأخرى. ومع ذلك ، فان الحد من نتائجنا هو انه علي الرغم من اننا واثقون من ان احتمال الكشف بهذه الطريقة مرتفع ، اي انه من المحتمل ان يقترب من 100% ، فليس لدينا طريقه للتحقق بشكل مستقل من هذا التاكيد. التالي ، في حين أظهرنا احتمال الكشف كافيه للكشف عن الاختلاف عبر متغير بيئي ، والتي في هذه الحالة أجناس الأشجار ، وتقديرات الكتلة الحيوية الناتجة من هذه المنهجية لديها القدرة علي ان تكون متحيزة منخفضه من قبل بعض كميه غير معروفه 40.

وقد درس معظم الكتاب محتوي الحقيبة في الميدان36،42،43،44،45. ونحن نعتقد ان خطوه حاسمه لتعظيم الكشف هو تجميد الحقيبة كما فعلنا ، ثم فحص وتحديد كميه المحتوي في المختبر في ظل ظروف خاضعه للرقابة. ونعتقد ان هذا النهج سيقلل من خطا القياس عن طريق التقليل إلى ادني حد من عدد المفصليات العالقة التي يتم تجاهلها أو التي يتم التعرف عليها بطريقه خاطئه.

وقد يكون تقدير المساحة الماخوذه من العينات لمقارنه الكثافة بين أنواع الأشجار أمرا مشكوكا فيه إذا اختلف هيكل الأوراق اختلافا كبيرا بين أنواع الأشجار ، كما كان الحال في دراستنا. في الدراسات السابقة ، عندما كانت مهتمة المؤلفين في تحديد كميات المفصليات السكنية أوراق الشجر ، وانها غالبا ما تقدر منطقه أخذ العينات عن طريق وزنها يترك لتقدير كميه الركيزة المتاحة لمفصليات46،47،48 . الأنواع المختلفة من أشجار البلوط ، ومع ذلك ، تميل إلى ان يكون أكثر سمكا ورقه شمعية البشرة من أنواع الأشجار الأخرى. التالي ، فان نسبه الكتلة إلى المساحة السطحية لأشجار السنديان أكبر من الأنواع الأخرى49. لان نسبه كتله إلى مساحة أكبر في البلوط ، وذلك باستخدام كتله من الأوراق كتقدير من الركيزة لأوراق الشجر مسكن المفصليات المبالغة في منطقه أخذ العينات وتقليل كثافة مفصليه لأشجار البلوط نسبه إلى أنواع الأشجار مع اقل سميكه أوراق البشرة. بالاضافه إلى ذلك ، إذا كانت القدرة علي دعم المفصليات تختلف بين أنواع الأشجار ، فان المساحة السطحية للمناظر الطبيعية التي تغطيها أنواع معينه من الأشجار ستملي مستوي الركيزة المدعومة ضمن المناظر الطبيعية المحددة. ونظرا لان كميه المساحة السطحية التي تحتلها شجره معينه يتم تحديدها من خلال انتشار التاج (اي الفرع الذي ينتشر إلى الخارج من الجذع) وتتفاوت كثافة الأوراق بين الأشجار ، فاننا نعتقد عند قياس المفصليات للاستهلاك بواسطة حشرات ، وطول الفرع الكلي عينات أكثر ملاءمة من أوراق الكتلة الحيوية عند تقدير إجمالي مساحة العينات. وتظهر نتائجنا مره أخرى لدعم هذا التاكيد من حيث اننا اكتشفنا اختلافات بين مجموعات الأشجار بما يتسق مع النمط المتوقع استنادا إلى الدراسات السابقة25. ونعتقد ان وفره المفصليات أو الكتلة الحيوية لكل قياس لطول الفرع هو الأنسب عندما يكون الهدف الرئيسي هو مقارنه الموارد المقدمة لحشرات بين أنواع الأشجار. ومع ذلك ، إذا كان الافراد يقارنون أنواع الأشجار التي تنتج الأوراق ذات سماكه الأوراق المماثلة ، فان استخدام الكتلة الحيوية الورقية كتقدير لمنطقه أخذ العينات قد يكون أكثر ملاءمة. بغض النظر عما إذا كان الباحثون يستخدمون المساحة الفعلية للأوراق ، أو منطقه الأوراق التي تقدرها الكتلة الحيوية للأوراق ، أو إجمالي طول الفرع كمقياس قابل للقياس الكمي ، باستخدام تقنيه التعبئة ، كميه قابله للقياس من المفصليات في نقطه زمنيه محدده علي سطح قابل للقياس يتم التقاط المنطقة لكل عينه. وهذا يسمح للباحثين باستخدام المساحة الطرفية للأوراق ، ومساحة الأوراق التي تقدرها الكتلة الاحيائيه للأوراق ، أو إجمالي طول الفرع كمقياس قابل للقياس الكمي. وتوفر هذه الطريقة تقديرا متسقا لمقارنه المفصليات الكمية بين المتغيرات المكانية أو الزمانيه وتقدير كثافة المفصليات25.

وبصفه عامه ، فان طريقه أخذ العينات الموصوفة في هذه المادة تبدو فعاله في السماح بالمقارنات المكانية أو الزمانيه لمقاييس المفصليات المسكنة لأوراق الشجر. وهذا النهج ميسور التكلفة وقابل للتنفيذ علي نطاق المناظر الطبيعية. وعلاوة علي ذلك ، علي الرغم من ان تجميد الفرع بأكمله يتطلب مساحة كبيره من الفريزر ، فان تجميد الفرع ثم شطف الفرع في الماء هو وسيله فعاله لفصل المفصليات عن أوراق الشجر بأقل مجهود ، التالي توفير نهج فعال من حيث التكلفة للحصول علي مقاييس مفصليه. وأخيرا ، لان الهدف الأساسي من دراستنا الاصليه كان لفهم أفضل لكيفيه التاثير علي الغابات المتساقطة الجنوبية الشرقية من المرجح ان تؤثر علي الطيور الحشرتاته التي تعيش في الغابات والثدييات ونحن تجميع المفصليات في النقابات علي أساس التشخيص الخصائص المورفولوجية. ومع ذلك ، فاننا لا نري سببا لعدم استخدام تقنيات التقاط هذه لقياس المفصليات في الأنواع أو اي مستوي تصنيفي آخر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

Acknowledgments

ويود أصحاب البلاغ ان يشكروا الاداره الامريكيه لخدمات الغابات الزراعية علي تمويل هذا المشروع من خلال اتفاق USFS 13-CS-11090800-022. ونود ان نشكر j. Suda, w. Holland, وغيرها للحصول علي المساعدة المختبرية, و r. ريتشاردز للمساعدة الميدانية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
13 gallon garbage bags Glad 78374
Aluminum rod Grainger 48ku20
Pruner Bartlet arborist supply pp-125b-2stick
Telescoping pole BES TPF620
Tomato Cage Gilbert and Bennet 42 inch galvanized

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Arnold, A. J. Insect sampling without nets, bags, or filters. Crop Protection. 13, 73-76 (1994).
  2. Roberts, R. J., Campbell, A. J., Porter, M. R., Sawtell, N. L. Funturations in the abundance of pasture scarbs in relation to Eucalyptus trees. Proceeding of the 3rd Australian Conference on Grassland Invertebrate Ecology. Lee, K. E. , SA Government Printer. Adelaide. 75-79 (1982).
  3. Southwood, T. R. E., Henderson, P. A. Ecological Methods. , Blackwell Science. Oxford. (2000).
  4. Masters, G. J. Insect herbivory above- and belowground: individual and joint effect on plant fitness. Ecology. 79, 1281-1293 (1995).
  5. Stewart, R. M., Kozicki, K. R. DIY assessment of leatherjacket numbers in grassland. Proceedings of the crop protection in North Britain Conference. , Scottish Crop Research Institute. Dundee. 349-353 (1987).
  6. Ward, R. H., Keaster, A. J. Wireworm baiting: use of solar energy to enhance early detection of Melanotus depressus, M. verberans, and M. mellillus in Midwest cornfields. Journal of Economic Entomology. 70, 403-406 (1977).
  7. Barber, H. S. Traps for cave inhabiting insects. Journal of the Elisha Michell Scientific Society. 46, 259-266 (1931).
  8. Malaise, R. A new insect trap. Entomologisk Tidskrift. 58, 148-160 (1937).
  9. Peck, S. B., Davis, A. E. Collecting small beetles with large-area "window traps". Coleopterists Bulletin. 34, 237-239 (1980).
  10. Taylor, L. R. An improved suction trap for insects. Annals of Applied Biology. 38, 582-591 (1951).
  11. White, T. C. R. A quantitative method of beating for sampling larvae of Selidosema suavis (Lepidoptera: Geometridae) in plantations in New Zealand. Canadian Entomologist. 107, 403-412 (1975).
  12. Ozanne, C. M. Techniques and methods for sampling canopy insects. Insect Sampling in Forest Ecosystems. Leather, S. R. , Blackwell Publishing. Malden, MA. 146-167 (2005).
  13. Sterling, P. H., Hambler, C. Coppicing for conservation: do hazel communities benefit?. Woodland conservation and research in the Clay Veil of Oxfordshire and Buckinghamshire. Kirby, K., Wright, F. J. , NCC. Peterborough. 69-80 (1988).
  14. Fidgen, J. G., Teerling, C. R., McKinnon, M. L. Intra- and inter-crown distribution of eastern spruce gall adelgid, Adelges abietis (L.), on young white spruce. Canadian Entomologist. 126, 1105-1110 (1994).
  15. Prueitt, S. C., Ross, D. W. Effect of environment and host genetics on Eucosma sonomana (Lepidopter; Tortricidae) infestation levels. Environmental Entomology. 27, 1469-1472 (1998).
  16. Gray, H., Treloar, A. On the enumeration of insect populations by the method of net collection. Ecology. 14, 356-367 (1933).
  17. Dietrick, E. J. An improved backpack motor fan for suction sampling of insect populations. Journal of Economic Entomology. 54, 394-395 (1961).
  18. Speight, M. R. Reproductive capacity of the horse chestnut scale insect, Pulvinaria regalis Canard (Hom., Coccidae). Journal of Applied Entomology. 118, 59-67 (1994).
  19. Webb, R. E., White, G. B., Thorpe, K. W. Response of gypsy moth (Lepidoptera: Lymantriidae) larvae to sticky barrier bands on simulated trees. Proceeding of the Entomological Society of Washington. 97, 695-700 (1995).
  20. Agassiz, D., Gradwell, G. A trap for wingless moths. Proceedings and Transactions of the British Entomological and Natural History Society. 10, 69-70 (1977).
  21. Lozano, C., Kidd, N. A. C., Jervis, M. A., Campos, M. Effects of parasitoid spatial hererogeneity, sex ratio and mutual interaction between the olive bark beetle Phloeotribus scarabaeoides (Col. Scolytidae) and the pteromalid parasitoid Cheiropachus quardrum (Hum. Pteromalidae). Journal of Applied Entomology. 121, 521-528 (1997).
  22. Roberts, H. R. Arboreal Orthoptera in the rain forest of Costa Rica collected with insecticide: a report on grasshoppers (Acrididae) including new species. Proceedings of the Academy of Natural Sciences, Philadelphia. 125, 46-66 (1973).
  23. Disney, R. H. L., et al. Collecting methods and the adequacy of attempted fauna surveys, with reference to the Diptera. Field Studies. 5, 607-621 (1982).
  24. Crossley, D. A. Jr, Callahan, J. T., Gist, C. S., Maudsley, J. R., Waide, J. B. Compartmentalization of arthropod communities in forest canopies at Coweeta. Journal of the Georgia Entomological Society. 11, 44-49 (1976).
  25. Sierzega, K. P., Eichholz, M. W. Understanding the potential biological impacts of modifying disturbance regimes in deciduous forests. Oecologia. 189, 267-277 (2019).
  26. Schwegman, J. The natural divisions of Illinois. Guide to the vascular flora of Illinois. Mohlenbrock, R. H. , Southern Illinois University Press. Carbondale, IL. 1-47 (1975).
  27. Fralish, J. S., McArdle, T. G. Forest dynamics across three century-length disturbance regimes in the Illinois Ozark hills. American Midland Naturalist. 162, 418-449 (2009).
  28. Thompson, F. R. The Hoosier-Shawnee Ecological Assessment. General Technical Report. NC-244. , 3rd Edition, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, North Central Research Station. St. Paul, MN. (2004).
  29. Townes, H. A light-weight Malaise trap. Entomological News. 83, 239-247 (1972).
  30. Wilkening, J., Foltz, J. L., Atkonson, T. H., Connor, M. D. An omnidirectional flight trap for ascending and descending insects. Canadian Entomologist. 113, 453-455 (1981).
  31. Basset, Y. A composite interception trap for sampling arthropods in tree canopies. Australian Journal of Entomology. 27, 213-219 (1988).
  32. Bowden, J. An analysis of factors affecting catches of insects in light traps. Bulletin of Entomological Research. 72, 535-556 (1982).
  33. Müller, J., et al. Airborne LiDAR reveals context dependence in the effects of canopy architecture on arthropod diversity. Forest Ecology and Management. 312, 129-137 (2014).
  34. Mound, L. A., Waloff, N. The components of diversity. Diversity of Insect Faunas. , Symposia of the Royal Entomological Society of London No. 9. 19-40 (1978).
  35. Southwood, T. R. E., Moran, V. C., Kennedy, C. E. J. The assessment of arboreal insect fauna-comparisons of knockdown sampling and faunal lists. Ecological Entomology. 7, 331-340 (1982).
  36. Majer, J. D., Recher, H. F. Invertebrate communities on Western Australian eucalypts: a comparison of branch clipping and chemical knockdown. Australian Journal of Ecology. 13, 269-278 (1988).
  37. Basset, Y. The arboreal fauna of the rainforest tree Argyrodendron actinophyllum as sampled with restricted canopy fogging: composition of the fauna. Entomologist. 109, 173-183 (1990).
  38. Majer, J. D., Recher, H., Keals, N. Branchlet shaking: a method for sampling tree canopy arthropods under windy conditions. Australian Journal of Ecology. 21, 229-234 (1996).
  39. Moir, M. L., Brennan, K. E. C., Majer, J. D., Fletcher, M. J., Koch, J. M. Toward an optimal sampling protocol for Hemiptera on understorey plants. Journal of Insect Conservation. 9, 3-20 (2005).
  40. Johnson, M. D. Evaluation of arthropod sampling technique for measuring food availability for forest insectivorous birds. Journal of Field Ornithology. 71, 88-109 (2000).
  41. Cooper, R. J., Whitmore, R. C. Arthropod sampling methods in ornithology. Studies in Avian Biology. 13, 29-37 (1990).
  42. Cooper, N. W., Thomas, M. A., Garfinkel, M. B., Schneider, K. L., Marra, P. P. Comparing the precision, accuracy, and efficiency of branch clipping and sweep netting for sampling arthropods in two Jamaican forest types. Journal of Field Ornithology. 83, 381-390 (2012).
  43. Schowalter, T. D., Webb, J. W., Crossley, D. A. Jr Community structure and nutrient content of canopy arthropod in clearcut and uncut forest ecosystems. Ecology. 62, 1010-1019 (1981).
  44. Majer, J. D., Recher, H. F., Perriman, W. S., Achuthan, N. Spatial variation of invertebrate abundance within the canopies of two Australian eucalypt forests. Studies in Avian Biology. 13, 65-72 (1990).
  45. Beltran, W., Wunderle, J. M. Jr Temporal dynamics of arthropods on six tree species in dry woodlands on the Caribbean Island of Puerto Rico. Journal of Insect Science. 14, 1-14 (2014).
  46. Schowalter, T. D., Crossley, D. A. Jr, Hargrove, W. Herbivory in forest ecosystems. Annual Review of Entomology. 31, 177-196 (1986).
  47. Summerville, K. S., Crist, T. O. Effects of timber harvest on Lepidoptera: community, guild, and species responses. Ecological Applications. 12, 820-835 (2002).
  48. Barbosa, P., et al. Associational resistance and associational susceptibility: having right or wrong neighbors. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 40, 1-20 (2009).
  49. Burns, R. M., Honkala, B. H. Silvics of North America: Vol 2. Hardwoods. Agriculture Handbook 654. , U.S. Department of Agriculture Forest Service. Washington, D.C. (1990).

Tags

العلوم البيئية الإصدار 152 وفره المفصليات كثافة مفصليه المفصلية عشب التقاط المجتمع التنوع أوراق الشجر السكان ثراء
طريقه لقياس المفصليات المسكنة لأوراق الشجر
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Eichholz, M. W., Sierzega, K. P. A… More

Eichholz, M. W., Sierzega, K. P. A Method for Quantifying Foliage-Dwelling Arthropods. J. Vis. Exp. (152), e60110, doi:10.3791/60110 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter