Waiting
Login processing...

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

Environment

Een methode voor het kwantificeren van gebladerte geleedpotigen

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

We beschrijven hoe de geleedpotigen van de Leaf-woning worden gekwantificeerde door de bladeren en het einde van de takken in een zak te verzegelen, het zakmateriaal op te knippen en te bevriezen en het eerder bevroren materiaal in water te spoelen om geleedpotigen van het substraat te scheiden voor kwantificering.

Abstract

Terrestrische geleedpotigen spelen een belangrijke rol in ons milieu. Het kwantificeren van geleedpotigen op een manier die een precieze index of schattingen van de dichtheid mogelijk maakt, vereist een methode met een hoge detectie waarschijnlijkheid en een bekend bemonsteringsgebied. Hoewel de meest beschreven methoden een kwalitatieve of semi-kwantitatieve raming bieden die toereikend is om de aanwezigheid, rijkdom en diversiteit van de soorten te beschrijven, bieden weinigen een voldoende consistente detectie waarschijnlijkheid en bekende of consistente bemonsterings gebieden om een index of schatting met voldoende precisie voor het detecteren van verschillen in overvloed over omgevings-, ruimtelijke of temporele variabelen. We beschrijven hoe de blad geleedpotigen moeten worden gekwantificeerde door de bladeren en het einde van de takken in een zak af te dichten, het zakmateriaal op te knippen en te bevriezen, en het eerder bevroren materiaal in water te spoelen om geleedpotigen van het substraat te scheiden en te kwantificeren. Zoals we laten zien, kan deze methode op een landschaps schaal worden gebruikt om geleedpotigen in blad-woning te kwantificeren met voldoende precisie om te testen op en beschrijven hoe ruimtelijke, temporele, ecologische en ecologische variabelen de rijkdom en overvloed van geleedpotigen beïnvloeden. Deze methode stelde ons in staat om verschillen in dichtheid, rijkdom en diversiteit van geleedpotigen te detecteren onder 5 geslachten van bomen die gewoonlijk in Zuidoost-loofbossen worden aangetroffen.

Introduction

Terrestrische geleedpotigen spelen een belangrijke rol in ons ecosysteem. Naast het zijn van wetenschappelijke belangen kunnen geleedpotigen zowel schadelijk als voordelig zijn voor gewassen, tuinbouw planten en natuurlijke vegetatie, en ook een belangrijke trofische functie in voedsel webben bieden. Het begrijpen van de factoren die de gemeenschapsontwikkeling en abundantie van geleedpotige beïnvloeden, is dus van cruciaal belang voor boeren, ongedierte bestrijdings managers, plant biologen, entomologen, natuur ecologen en conservatie biologen die de communautaire dynamiek en beheer van insectiesetende organismen. Het begrijpen van factoren die invloed hebben op geleedpotigen Gemeenschappen en Abundances vaak vereist de inname van individuen. Vang technieken kunnen over het algemeen worden onderverdeeld in kwalitatieve technieken die alleen de aanwezigheid van een soort detecteren voor schattingen van soorten, rijkdom en diversiteit, of semi-kwantitatieve en kwantitatieve technieken die een index of schatting van overvloed en dichtheid van individuen binnen een taxonomische groep.

Kwalitatieve technieken die alleen deductie mogelijk maken met betrekking tot de aanwezigheid van een soort of communautaire structuur hebben een onbekende of intrinsiek lage detectie waarschijnlijkheid of ontbreken in het verstrekken van deductie met betrekking tot detectie waarschijnlijkheid en grootte van de bemonsterde oppervlakte. Omdat detectie waarschijnlijkheid met deze technieken laag is, is de variabiliteit in verband met detectie niet voldoende nauwkeurig om te deduceren hoe verklarende variabelen invloed hebben op geleedpotige populatie statistieken. Kwalitatieve technieken voor het inschatten van de aanwezigheid omvatten zuig bemonstering1, licht vallen2, opkomst vallen3, voedingspatronen op wortels4, pekel buizen5, aas6, feromoon3, Valk vallen 7, malaise vallen8, venster vallen9, zuig vallen10, slaan trays11, Spider webs12, Leaf Mines, Cerovec13, geleedpotigen Gallen14, vegetatie en Wortelschade15 .

Als alternatief kunnen semi-kwantitatieve en kwantitatieve technieken onderzoekers in staat stellen om een bepaald monstergebied te schatten of op zijn minst consistent te monster nemen en de waarschijnlijkheid van detectie te schatten, of de waarschijnlijkheid van detectie niet-directioneel zijn en voldoende zijn om niet obscure het vermogen van de onderzoeker om ruimtelijke of temporele variatie in overvloed te detecteren. Semi-kwantitatieve en kwantitatieve technieken omvatten vegen netten16, zuig-of vacuüm bemonstering17, systematische telling van zichtbare geleedpotigen18, kleverige vallen19, diverse potsoorten vallen20, ingang of emergente holes21, Chemical knockdown22, Sticky en water gevulde kleur vallen23, en tak zakken en knippen24.

Recente antropogene veranderingen in klimaat-en verstoring regimes hebben geleid tot ingrijpende veranderingen in de plantengemeenschappen, waardoor interacties tussen plantaardige soortensamenstelling en geleedpotigen een actief studiegebied zijn. Inzicht in de verschillen tussen geleedpotige Gemeenschappen en de samenstelling van plantensoorten is een essentieel onderdeel om inzicht te krijgen in de potentiële economische en milieueffecten van veranderingen in plantengemeenschappen. Semi-kwantitatieve of kwantitatieve methoden voor het kwantificeren van de overvloed aan geleedpotigen met voldoende nauwkeurigheid om verschillen tussen soorten planten op te sporen zijn nodig. In dit artikel beschrijven we een methode voor het indexeren van geleedpotigen met gebladerte die, met redelijke inspanning, voldoende nauwkeurig zijn om verschillen in individuele overvloed en biomassa, diversiteit en rijkdom te identificeren onder 5 taxa van bomen die gewoonlijk worden aangetroffen in de zuidoostelijke loofbossen van Noord-Amerika25. Deze benadering voorzag in nauwkeurige raming van de overvloed om gevolg te geven aan de wijze waarop veranderingen in de soortensamenstelling van bosplanten gemeenschappen als gevolg van gemodificeerde antropische regimes de samenstelling van geleedpotigen beïnvloeden, mogelijk het beïnvloeden van de overvloed en de distributie van hogere trofische insectiesetende vogels en zoogdieren. Specifieker, met behulp van een gemodificeerde zakken techniek voor het eerst beschreven door Crossley et al.24, we geschatte dichtheid van oppervlak, gebladerte woon geleedpotigen en testte de voorspelling dat we zouden detecteren verschillen in diversiteit, rijkdom, en overvloed van geleedpotigen in het blad van sneller groeiende meer xeric soorten bomen ten opzichte van langzamere groeiende meer Mesic soorten. Het doel van dit artikel is om gedetailleerde instructies van de techniek te geven.

We voerden de studie uit aan het Shawnee National Forest (SNF) in het zuiden van Illinois. De SNF is een 115.738-ha bos gelegen in de centrale Hardwoods regio van de Ozarks en Shawnee Hills Natural divisies26. Het bos bestaat uit een mozaïek van 37% eik/Hickory, 25% gemengd-Upland hardwoods, 16% beuken/esdoorn en 10% bottomland hardwoods. De SNF wordt gedomineerd door tweede groei eik/Hickory in Upland xerische gebieden en suiker esdoorn, Amerikaanse beuken en tulpenboom (Liriodendron tulipifera) in beschutte Mesic valleien27,28.

De site selectie voor deze methode is afhankelijk van de overkoepelende doelstellingen van het onderzoek. Het hoofddoel van onze oorspronkelijke studie was bijvoorbeeld om inzicht te geven in hoe veranderingen in de boom Gemeenschap kunnen beïnvloeden hogere trofische organismen door het vergelijken van loof-woning geleedpotige Gemeenschap metrische gegevens tussen Mesic en xeric aangepaste boom Gemeenschappen. Ons primaire doel was dus om de geleedpotigen Gemeenschap te kwantificeren op individuele bomen die zich in de xeric-of Mesic-boom Gemeenschap bevinden. We selecteerden 22 studie locaties langs een eiken/Hickory (xeric) naar beuken/esdoorn (Mesic) gedomineerd gradiënt met behulp van USFS stand cover Maps (allveg2008. SHP) in ArcGIS 10.1.1. Om mogelijke verstorende effecten te voorkomen, selecteerden we sites aan de hand van de volgende criteria: niet gelegen in oever gebieden, ≥ 12 ha, en gelegen binnen aaneengesloten Upland-bladverliezend boshabitat (d.w.z. hoogte boven 120 m). Alle sites bevatte volwassen bomen > 50 jaar oud in heuvelachtig terrein, dus bestond uit soortgelijke hellingen en aspecten. Terwijl beuken/esdoorn sitegrenzen werden onderscheiden op basis van de overgang van boom Gemeenschappen, eiken/Hickory sitegrenzen werden geïdentificeerd kunstmatig met behulp van SNF cover Maps en ArcGIS 10.1.1. Alle sites waren grote bosblokken binnen un-glaciated terrein; hun verschillen in de samenstelling van de boomsoorten waren niet te wijten aan verschillen in locatie in het landschap, maar waren representatief voor het vroegere landgebruik (bijv. duidelijke bezuinigingen of selectieve oogst). We hebben de kaarten geslepen door discrete veelhoek Shapefiles van elke studie site te uploaden naar een Handheld Global Positioning systeem (GPS) en de samenstelling van de boomsoort te controleren. We willekeurig gekozen bemonsteringspunten (n = 5) op elke site. Op elk punt proefden we drie bomen van 0600-1400 uur tijdens 23 mei tot 25 juni 2014. Om bomen te vinden, hebben we naar buiten gezocht naar een straal van 30 m van vegetatie punten tot volwassen bomen (> 20 cm d.b.h.) met takken die laag genoeg zijn om te proeven werden gevonden. Meestal werden de drie volwassen bomen die drie van de vijf geslachten (Acer, Carya, Fagus, Liriodendron en Quercus) van belang vertegenwoordigden en die het dichtst bij het middelpunt stonden, bemonsterd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. het monsternemings apparaat bouwen voordat u naar het veld gaat

  1. Gebruik bout frezen, grote draad Snijders of een elektrische slijpschijf om de onderste 1/3 van de 30 cm draad tomaten kooi te verwijderen, zodat deze ongeveer 55 cm lang is.
  2. Knip twee, 50 cm accolades gemaakt van aluminium of vergelijkbaar semi-stijf materiaal om te gebruiken als bevestigings stangen en beugels aan elke kant van het grootste uiteinde van de tomaten kooi. Op 38 cm van het einde, gebruik een Table-Top vice of grote grijp gereedschap zoals kanaal sloten om de brace te buigen tot een hoek van ongeveer 30 °. Bevestig het langere uiteinde van elk van de twee bevestigings stangen aan de tegenoverliggende zijkanten van de tomaten kooi met een ritssluiting en een buis of elektrisch tape, zodat de tape ten minste 6 cm van de kooi en staaf wordt gewikkeld. Zorg ervoor dat u de tape rond de kooi en staaf meerdere malen omwikkelen om er zeker van te zijn dat de kooi permanent aan de staaf is bevestigd.
  3. Bevestig het andere uiteinde van elk van de twee bevestigings stangen aan de tegenoverliggende zijkanten van het uiteinde van een uitschuifbare paal met ritssluiting en kanaal of elektrische tape. Zoals eerder, wikkel de tape meerdere malen om het permanent te brengen zodat de tape de paal en stangen met ten minste 6 cm overlapt. Zorg ervoor dat de opening van de kooi in contact komt met het uiteinde van de telescoopstang wanneer de kooi is bevestigd.
  4. Bevestig de kooi direct aan het uiteinde van de paal met behulp van zip-banden en elektrische of duct tape. Bevestig haak-en-lus bevestigingstrips op 3 punten aan de opening van de kooi 90 ° van de eerder aangesloten paal.
    Opmerking: deze strips zullen later gebruikt worden om de tas open te houden.

2. omsluiten van de tak

  1. Bevestig 2 stuks klittenbandsluiting aan de buiten opening van de tas zodat ze uitgelijnd zijn met de klittenbandsluiting bevestigd aan de opening van de kooi. Deze zullen worden gebruikt om de opening van de zak op zijn plaats te houden terwijl deze over een monster tak wordt gebracht. Wees er zeker van dat de klittenbandsluiting is uitgelijnd, dus wanneer de tas wordt ingebracht en bevestigd, loopt de opening naar de trekkoorden van de zak parallel aan de telescoopstang.
  2. Plaats een ~ 49 L keuken vuilniszak in de draad tomaten kooi. Plaats één Gator-clip aan elke kant van de onderkant van de tas en bevestig de clips aan de zak en de draad kooi om de tas tegen de kooi te houden. Herhaal dezelfde procedure voor de bovenkant van de tas met één Gator clip bevestigd aan de pull-snaar en de draad kooi tegenover de paal.
  3. Bevestig de para snoer aan de trekkoord van de zak die het dichtst bij de paal zit. Snijd vier stukken plastic of harde rubberen buizen in 4 cm secties en bevestig met duct of elektrische tape op vier locaties. De eerste moet worden geplaatst op het Uitschuif gedeelte van de paal ongeveer 0,5 m van het uiteinde van de pool dichtstbijzijnde de tomaten kooi.  De resterende 3 moet worden geplaatst équidistant langs het onderste gedeelte van de uitschuifbare pool beginnend ongeveer 5 cm vanaf de bovenkant van de onderste sectie (dat wil zeggen, een elk langs de bovenkant, Midden en onderkant). Rijg het uiteinde van het para snoer dat niet aan de zak is bevestigd door de plastic slang.
  4. Gebruik voor elke voorbeeld structuur een willekeurige nummer generator om een monster hoogte te selecteren die zich binnen de hoogte van de Verleng paal bevindt wanneer de maximale lengte wordt verlengd. Gebruik een willekeurige nummer generator om een sample afstand van de boomstam te selecteren. Identificeer een tak die zal passen in de zak met minimale verstoring van het loof en is de hoogte en afstand van de romp op basis van de nummers gegenereerd door de random nummer generator.
  5. Til de bemonsterings paal naar een hoogte parallel met de gewenste tak. Schuif de zak snel over de tak en trek vervolgens snel de para snoer snaren aan de trekkoorden op de zak om de zak af te dichten. Oefen dit een paar keer voorafgaand aan de eerste poging om efficiënt te worden met het opnemen van het blad met minimale verstoring van de bladeren.
  6. Laat een tweede persoon de tak clippen op de plaats grenzend aan de opening van de zak met de verlengstang pruner. Breng de monsterzak voorzichtig op de grond en bind de trekkoorden van de zak snel dicht. Probeer zo snel mogelijk de stappen voor het afzakken, snijden en zakken te voltooien om te voorkomen dat insecten ontsnappen.
  7. Bewaar de zakken tak in een vriezer totdat de laboratorium-geleedpotige-analyse is verricht.

3. arthropod-analyse

  1. Houd de bevroren zak en de tak rechtop en schud de monster tak in de zak om geleedpotigen in de zak te verteren. Verwijder voorzichtig de tak en spoel in grote verzamelpan om overgebleven geleedpotigen te verwijderen. Leeg resterend materiaal van de zak in de verzamelpan. Verwijder alle resten van niet-geleedpotigen.
  2. Afzonderlijke geleedpotigen in de gewenste taxonomische groepen. Opmerking verschillen tussen larven en volwassenen.
  3. Kwantiseer geleedpotigen zoals gewenst. Als biomassa van belang is, meetlengte van geleedpotigen en gebruik de gepubliceerde lengte massa tabel om de biomassa te schatten, of plaats geleedpotigen in kleine droog pannen, droog in droogoven voor 24 uur bij 45 °C, en weeg op een elektronische balans.

4. schatting van de dichtheid

  1. Een schatting van de dichtheid en de controle van de variatie in de blad structuur en de blad dichtheid tussen de monsters binnen boomsoorten en tussen boomsoorten:
  2. Tel en meet de oppervlakte van de bladeren van elk monster.
  3. Droog de bladeren in een droogoven voor 48 uur bij 45 °C en weeg de bladeren af op een elektronische balans.
  4. Meet de lengte van alle houtachtige tak in het monster.
    Opmerking: Diel-verschillen vinden plaats in geleedpotigen Gemeenschappen, dus bemonstering moet worden uitgevoerd gedurende de gehele periode van deductie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

We hebben 626 samples verzameld van 323 individuele bomen die 5 boomgroepen componeren. Voor schattingen van de totale hoeveelheid geleedpotigen per meter van de gesamplede tak varieerde de standaardfout van 12% tot 18% van het gemiddelde voor de 5 boomgroepen (tabel 1). Dit niveau van precisie was voldoende om variatie tussen boomgroepen en een kwadratische verandering in biomassa met datum25te detecteren. Deze techniek verschafte meer precisie bij het inschatten van de diversiteit van de gilde, zoals blijkt uit de standaardfout van de geleedpotige Guild Diversity (H '), variërend van 3% tot 7% van de gemiddelde diversiteit in de 5 boomgroepen (tabel 1). Precisie op dit niveau was voldoende om variatie te detecteren over de 5 boomgroepen25. De precisie van de schattingen van de rijkdom was ook zeer goed, zoals blijkt uit standaardfouten die varieerden van 3% tot 7% van de gemiddelde rijkdom onder de 5 boomgroepen (tabel 1). Dit niveau van precisie was voldoende om variatie tussen boomgroepen, een kwadratische associatie met datum, afname van de rijkdom met hoogte op de boom, en een positieve relatie tussen de rijkdom van de geleedpotigen en de afstand van de boomstam25te identificeren.

Boomsoorten Rijkdom Biomassa Diversiteit van Shannon
X Se % van de gemiddelde X Se % van de gemiddelde X Se % van de gemiddelde
Esdoorn spp. (N = 140) 3,54 0,17 5 0,003 0,0004 13 0,86 0,05 6
Hickory spp. (N = 141) 4,62 0,20 4 0,013 0,002 15 1,10 0,04 4
Tulp populier (N = 70) 4,32 0,20 5 0,011 0,002 18 1,12 0,05 4
Amerikaans strand (N = 67) 3,23 0,22 7 0,002 0,0003 15 0,81 0,06 7
Eik spp. (N = 208) 4,77 0,15 3 0,006 0,0007 12 1,10 0,03 3

Tabel 1: parameter schattingen van de meeste strakke model25. De gemiddelde (X), standaardfout van het gemiddelde (SE) en het percentage van het gemiddelde van de standaardfout voor elke communautaire metriek van gebladerte woningen-geleedpotigen gevangen op 5 groepen bomen met behulp van de beschreven tak uitknip methode in het Shawnee National Forest in Zuid- Illinois.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Twee benodigdheden voor het nauwkeurig kwantificeren van geleedpotige Gemeenschappen zijn relatief hoge detectie waarschijnlijkheden en bekende of consistente bemonsterings gebieden. Bij bemonstering voor geleedpotigen kan een detectie kans van minder dan 100% worden toegeschreven aan afzonderlijke geleedpotigen die vallen vermijden of sommige individuen die tijdens de verwerking niet zijn gedetecteerd. Interceptor vallen die vliegende geleedpotigen onderscheppen (malaise/venster vallen, kleverige vallen, enz.) lijken de meest gebruikte benadering voor het inventariseren van geleedpotige gemeenschappen in het forest Canopy29,30,31. Deze soorten vallen kunnen worden geplaatst gedurende de luifel, zijn effectief bij het onderscheppen van vliegende geleedpotigen, en doorgaans behouden geleedpotigen gedurende lange perioden (weken of maanden) voor latere identificatie en kwantificering29,30 ,31, hoewel ze meestal beperkt in hun vermogen om te vangen kruipen geleedpotigen31. Interceptor vallen die geleedpotigen aantrekken met behulp van licht of feromonen hebben extra beperkingen in dat ze alleen nacht flyers overvallen en hun aantrekkelijkheid varieert met taxon, Moonlight, achtergrondverlichting en Cloud cover impact32, 33. Bovendien, omdat geleedpotigen gevangen in Interceptor vallen van onbekende afstanden, het gebied gevangen is onbekend. Als zodanig, hoewel Interceptor traps effectief zijn voor het indexeren van vliegende geleedpotigen over een omgevings gradiënt, kunnen gegevens die afkomstig zijn van Interceptor traps niet worden gebruikt voor de schatting van de dichtheid van geleedpotige25.

Een extra methode die vaak wordt gebruikt voor het bewaken van gebladerte geleedpotigen is chemische knockdown34,35. Chemische knockdown kan zeer effectief zijn voor het verzamelen van verschillende groepen geleedpotigen die accurate schattingen van taxonomische rijkdom en diversiteit bieden. Echter, deze methode is duur en tijdrovend, is niet-specifieke omdat het monsters alle geleedpotigen op de boom, met inbegrip van die op de schors en takken, kan onbedoelde milieueffecten als gevolg van wind drift hebben, en is illegaal in sommige gebieden36, 37,38,39.

Zakken van de tak is aangetoond als een effectieve methode om de dichtheid van geleedpotigen te schatten van het oppervlakte boom blad met een voldoende hoge opname kans om variatie te detecteren over verschillende omgevings hellingen24,40. De draad tomaten kooien en 49 L vuilniszakken gebruikt in deze studie toegestaan onderzoekers te omvatten de tak volledig met weinig tot geen verstoring voorafgaand aan de sluiting van de opening van de zak. Als zodanig is het belangrijk dat de onderzoekers voorzichtig zijn om het loof van het gewenste tak monster niet te storen voordat het met de monsternemings zak wordt omsluit. Daarom is een kritieke stap om de bemonsteringszak parallel te brengen met de gewenste monsternemings zak en de zak snel te omsluiten, afdichten en binden nadat elk monster is verzameld. De monsterverzameling is beperkt tot de maximale hoogte van de onderzoeker kan een verlengde telescoop paal op (8 m in onze studie), hoewel dezelfde tak-bagging apparatuur en methodologie kan worden gebruikt in andere situaties, zoals schorsing in de luifel. Sommige auteurs hebben gesuggereerd dat bij het gebruik van deze procedure actief, fverlichte-geleedpotigen zijn ondervertegenwoordigd40,41,42. Wij zijn echter van mening dat zolang het loof ongestoord blijft totdat het wordt omsloten door de monsternemings zak, het onwaarschijnlijk is dat een aanzienlijk aantal geleedpotigen aanwezig is in of op het blad op het moment dat de vangst ontsnapt. De resultaten van onze studie ondersteunen deze bewering in die richting dat bij het bemonsteren van een redelijk aantal bomen (323), de standaardfout maximaal 17% was van het relatieve geleedpotige biomassa gemiddelde (Cayra = 11%, Acer = 12%, Fagus = 17%, liriodendrum = 15%, en Quercus = 11%). Evenzo was de meest variabele schatting bij het overwegen van Gilde rijkdom en diversiteit diversiteit op Fagus, met een standaardfout die 7% van het gemiddelde was. Het is duidelijk dat deze schattingen voldoende nauwkeurig zijn om de verschillen tussen boom geslachten groepen en andere ecologische of omgevingsvariabelen te modelleren. Een beperking van onze resultaten is echter dat, hoewel we er zeker van zijn dat de detectie waarschijnlijkheid met deze methode hoog is, d.w.z. waarschijnlijk bijna 100% nadert, we geen methode hebben om deze bewering onafhankelijk te verifiëren. Hoewel we hebben aangetoond dat detectie waarschijnlijkheid voldoende is om variatie in een omgevingsvariabele te detecteren, wat in dit geval boom geslachten zijn, hebben schattingen van de biomassa die uit deze methodologie worden geproduceerd het potentieel om bevooroordeeld laag te zijn door een onbekend bedrag 40.

De meeste auteurs hebben de inhoud van de tas onderzocht in het veld36,42,43,44,45. Wij geloven dat een cruciale stap om de detectie te maximaliseren is om de zak te bevriezen zoals we deden, dan onderzoeken en kwantificeren van de inhoud in het laboratorium onder gecontroleerde omstandigheden. Wij geloven dat deze aanpak de meetfout zal verminderen door het minimaliseren van het aantal gevangen geleedpotigen die over het hoofd worden gezien of verkeerd zijn geïdentificeerd.

Het schatten van de bemonsterde oppervlakte voor de vergelijking van de dichtheid tussen boomsoorten kan problematisch zijn als de blad structuur aanzienlijk verschilt tussen boomsoorten, zoals in onze studie het geval was. In eerdere studies, toen auteurs geïnteresseerd waren in het kwantificeren van geleedpotigen met loofbomen, hebben ze vaak geschat bemonsteringsgebied door het wegen van bladeren om de hoeveelheid substraat beschikbaar voor geleedpotigen46,47,48 . De verschillende soorten eiken hebben echter de neiging om dikkere wasachtige blad nagelriemen te hebben dan andere boomsoorten. Zo is de verhouding tussen massa en oppervlakte voor eiken groter dan andere soorten49. Omdat de verhouding van de massa tot het oppervlak groter is in eiken, met behulp van de massa van bladeren als een schatting van substraat voor gebladerte woning geleedpotigen zou het bemonsteringsgebied overschatten en de dichtheid van geleedpotige voor eikenbomen ten opzichte van boomsoorten met minder dik blad nagelriemen. Bovendien, als de mogelijkheid om geleedpotigen te ondersteunen varieert tussen boomsoorten, zal het oppervlak van het landschap bedekt met een bepaalde boomsoort het niveau van de ondergrond die wordt ondersteund binnen een bepaald landschap dicteren. Omdat de hoeveelheid oppervlakte die een bepaalde boom inneemt, wordt bepaald door de kroon spreiding (d.w.z. tak die naar buiten uit de stam wordt verspreid) en de blad dichtheid varieert tussen bomen, geloven wij bij het kwantificeren van geleedpotigen voor consumptie door insectivores, totale vertakkings lengte bemonsterd is geschikter dan blad biomassa bij het schatten van de totale bemonsterde oppervlakte. Onze resultaten weer lijken te ondersteunen deze bewering in dat we gedetecteerd verschillen tussen boomgroepen consistent met het voorspelde patroon op basis van eerdere studies25. Wij geloven dat een overvloed aan geleedpotigen of biomassa per maatstaf lengte het meest geschikt is wanneer het primaire doel is om de middelen voor insectivomen te vergelijken tussen boomsoorten. Als individuen echter boomsoorten vergelijken die bladeren met vergelijkbare blad cuticula-dikte produceren, kan het gebruik van blad biomassa als een schatting van het bemonsteringsgebied geschikter zijn. Ongeacht of onderzoekers het werkelijke blad gebied gebruiken, het blad gebied zoals geschat door blad biomassa, of de totale lengte van de tak als kwantificeerbare metriek, door gebruik te maken van de zakken techniek, een meetbare hoeveelheid geleedpotigen op een specifiek punt in tijd op een meetbaar oppervlak gebied wordt per monster gevangen. Dit stelt onderzoekers in staat om bladoppervlak, blad gebied zoals geschat door blad biomassa, of totale tak lengte als kwantificeerbare metriek te gebruiken. Deze methode biedt een consistente schatting voor het vergelijken van gekwantificeerde geleedpotigen onder ruimtelijke of temporele variabelen en een schatting van de dichtheid van geleedpotige25.

In het algemeen lijkt de in dit artikel beschreven bemonsteringsmethode van kracht te zijn om ruimtelijke of temporele vergelijkingen mogelijk te maken van de metrische gegevens voor geleedpotigen met loof. Deze aanpak is betaalbaar en haalbaar op de landschaps schaal. Bovendien, hoewel het bevriezen van het hele bijkantoor een aanzienlijke vriesruimte vereist, is het bevriezen van het bijkantoor en het spoelen van de tak in water een effectieve manier om geleedpotigen met minimale inspanning van loof te scheiden, waardoor een kostenefficiënte aanpak wordt geboden om geleedpotige metrische gegevens te verkrijgen. Ten slotte, omdat het hoofddoel van onze oorspronkelijke studie was om beter te begrijpen hoe de mesophiering van Zuidoost-loofbossen gevolgen zal hebben voor de bosbewonende insectiesetende vogels en zoogdieren, hebben we geleedpotigen gegroepeerd in gilden op basis van diagnostische morfologische kenmerken. We zien echter geen reden waarom deze Vang technieken niet kunnen worden gebruikt om geleedpotigen te kwantificeren bij de soort of andere taxonomische niveaus.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

De auteurs willen het Amerikaanse ministerie van landbouw Forest Service bedanken voor de financiering van dit project via USFS Agreement 13-CS-11090800-022. We willen J. Suda, W. Holland en anderen bedanken voor laboratorium assistentie en R. Richards voor veld assistentie.

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

Milieuwetenschappen uitgave 152 overvloed aan geleedpotigen dichtheid geleedpotigen geleedpotige herbivory vangst Gemeenschap diversiteit gebladerte populatie rijkdom
Een methode voor het kwantificeren van gebladerte geleedpotigen
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