Het kwantificeren van Corticoleuze geleedpotigen met plak vallen
Summary
We beschrijven een semi-kwantitatieve benadering van het meten van kenmerken van corticolous (schors-woning) geleedpotigen Gemeenschappen. We plaatsten in commercieel vervaardigde kleverige vallen op boom Bolen om de overvloed, totale lengte (een surrogaat naar biomassa), rijkdom en de diversiteit van Shannon te schatten voor de vergelijking tussen boomsoorten.
Abstract
Terrestrische geleedpotigen spelen een belangrijke rol in ons milieu. Het kwantificeren van geleedpotigen op een manier die een precieze index of schatting van de dichtheid mogelijk maakt, vereist een methode met een hoge detectie waarschijnlijkheid en een consistent bemonsteringsgebied. We gebruikten plakkerige vallen om overvloed te vergelijken, totale lengte (een surrogaat voor biomassa), rijkdom en Shannon diversiteit van corticolous geleedpotigen onder de Boles van 5 boomsoorten. De werkzaamheid van deze methode was voldoende om variatie in corticoleuze geleedpotigen onder boomsoorten op te sporen en een standaardfout te bieden van het gemiddelde dat < 20% van het gemiddelde was voor alle schattingen met steekproefgroottes van 7 tot 15 individuele bomen van elke soort. Onze resultaten geven aan dat, zelfs met deze gematigde steekproefgrootten, het nauwkeurigheidsniveau van de geleedpotige communitystatistieken die met deze aanpak worden geproduceerd, toereikend is om de meeste ecologische vragen te beantwoorden over temporele en ruimtelijke variatie in corticoleuze gelede potigen. De resultaten van deze methode verschillen van andere kwantitatieve benaderingen zoals chemische knockdown, visuele inspectie en trechter vallen, omdat zij een indicatie geven van de activiteit van corticolous geleedpotige op een relatief lange termijn, beter met inbegrip van tijdelijke Bole bewoners, vliegende geleedpotigen die tijdelijk land op de boom Bole en kruipen geleedpotigen die de boom Bole gebruiken als een reisroute van de grond naar een hoger bosloof. Bovendien zijn wij van mening dat commercieel vervaardigde kleverige vallen nauwkeuriger schattingen bieden en logischer eenvoudiger zijn dan de eerder beschreven methode om een kleefmateriaal direct op boom schors toe te passen of een kleefmateriaal op tape of andere soort steun en toepassing die op de boom schors.
Introduction
Terrestrische geleedpotigen spelen een belangrijke rol in ons milieu. Geleedpotigen zijn niet alleen van wetenschappelijk belang, maar kunnen zowel schadelijk als heilzaam zijn voor andere trofische niveaus (d.w.z. gewassen, tuinbouw planten, inheemse vegetatie, en voedsel voor insectiesetende organismen1,2,3,4). Dus, inzicht in de factoren die invloed hebben op geleedpotigen gemeenschap ontwikkeling en overvloed is van cruciaal belang voor landbouwers5, Pest Control managers6, bosbouwers4, plant biologen7, entomologen8, en wildlife en conservatie ecologen die Gemeenschap dynamiek bestuderen en beheren van insectenetende organismen9. Geleedpotige gemeenschappen variëren in soorten samenstelling en abundantie zowel tijdelijk als ruimtelijk in een verscheidenheid van ecologische landschappen, waaronder plantengemeenschappen, plantensoorten en in verschillende regio’s van individuele planten. Bijvoorbeeld, studies hebben aangetoond aanzienlijke verschillen in de geleedpotigen Gemeenschap metrische gegevens tussen de wortels, Bole en stengels, en gebladerte, binnen dezelfde individuele boom10,11. Deze bevindingen zijn niet verrassend gezien het feit dat verschillende delen van dezelfde plant, bijvoorbeeld, bladeren versus barken van een boom, bieden verschillende middelen waarvoor geleedpotigen hebben aangepast om te exploiteren. Zo kan elk deel van de plant een andere geleedpotigen Gemeenschap ondersteunen. Omdat gebladerte woning geleedpotigen zo’n grote sociaaleconomische en ecologische impact kunnen hebben, is aanzienlijke inspanning besteed om communautaire Metrics te meten met zowel kwalitatieve als kwantitatieve benaderingen12. Als alternatief is er veel minder inspanning besteed aan het ontwikkelen van benaderingen van het kwantificeren van corticolous (schors-woning) geleedpotigen Gemeenschappen.
Net als gebladerte-geleedpotigen Gemeenschappen, kunnen corticolous geleedpotige gemeenschappen zowel vanuit sociaal-economisch als vanuit milieuoogpunt belangrijk zijn. Sommige bosziekten die worden veroorzaakt of gefaciliteerd door corticoleuze geleedpotigen kunnen schadelijk zijn voor economisch levensvatbare houtoogst4. Bovendien kunnen corticoleuze geleedpotigen een belangrijk onderdeel van de voedselketen zijn in bosgemeenschappen13,14. Bijvoorbeeld, forest woning geleedpotigen zijn de primaire voedselbron voor vele insectivvoreuze schors gleening zangvogels15,16. Zo is inzicht in de factoren die van invloed zijn op gemeenschappen van corticoleuze geleedpotigen van belang voor bosbewoners en zowel basis-als toegepaste ecologen.
Het begrijpen van factoren die de samenstelling en overvloed van geleedpotigen beïnvloeden, vereist vaak 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 diversiteit17, of semi-kwantitatieve en kwantitatieve technieken die een index of schatting van overvloed en dichtheid van individuen binnen een taxonomische groep18,19mogelijk maken. Semi-kwantitatieve en kwantitatieve technieken stellen onderzoekers in staat om een bepaald monstergebied te schatten of op zijn minst consequent te samplen en de waarschijnlijkheid van detectie te schatten of te veronderstellen dat detectie waarschijnlijkheid niet-directioneel is en voldoende is om het vermogen van de onderzoeker om ruimtelijke of temporele variatie in overvloed te detecteren, niet te verhullen. Semi-kwantitatieve en kwantitatieve technieken voor het kwantificeren van corticoleuze geleedpotigen omvatten zuig-of vacuüm bemonstering van een specifiek gebied20,21,22, systematische telling van zichtbare geleedpotigen18,23, kleverige vallen24, verschillende trechter-of pot-type vallen8,25, en ingang of emergente gaten26,27.
Een aantal ruimtelijke en temporele factoren wordt verondersteld te leiden tot variatie in de corticoleuze geleedpotigen gemeenschappen11,14,28,29. Bijvoorbeeld, textuur van boom schors wordt gedacht te beïnvloeden de Gemeenschaps structuur van de boom-woning geleedpotigen14. Vanwege de meer gevarieerde oppervlakte van de boomstammen met meer verroerde schors, worden bomen met meer verroerde schors verondersteld te ondersteunen een grotere diversiteit en overvloed van geleedpotigen14.
Met dit artikel rapporteren we een nieuwe semi-kwantitatieve benadering van het inventariseren van corticoleuze geleedpotigen die kunnen worden gebruikt om hypothesen te beschrijven en te testen met betrekking tot variatie in corticoleuze geleedpotige gemeenschappen in de tijd en ruimte met voldoende precisie om verschillen tussen boomsoorten op te sporen. Met behulp van kleverige vallen gekoppeld aan de boomstammen, vergeleken we de overvloed, totale lengte (een surrogaat voor lichaamsmassa), rijkdom, en diversiteit van de geleedpotigen Gemeenschap op de Bole van White Oak (Quercus Alba), pignut Hickory (Carya glabra), Sugar Maple (Acer saccharum), Amerikaanse beuken (Fagus grandifolia), en Tulip populier (Liriodendron tulipifera) bomen, bomen die variëren in schors textuur.
Dit onderzoek werd uitgevoerd in de ecologische secties van het Shawnee National Forest (SNF) in het zuidwesten van Illinois. In juli 2015 identificeerden we 18 (9 gedomineerd door Oak/Hickory en 9 gedomineerd door beuken/esdoorn) sites met de USFS standaard cover kaart voor de SNF (allveg2008. SHP) in ArcGIS 10.1.1. In de xeric-sites waren de dominante soorten pignut Hickory en White Oak en in Mesic sites, de dominante soort waren Amerikaanse beuken, suiker esdoorn, en tulp populier. Om Bole geleedpotige Gemeenschap te vergelijken onder boomsoorten, identificeerden we bij elke gegevensverzamelings site de drie van de vijf (White Oak, pignut Hickory, Sugar Maple, American Beech en Tulip Poplar) focale soorten bomen > 17 cm diameter op borsthoogte (d.b.h.) het dichtst bij het midden van een 10 m radiale cirkel. Als er minder dan drie geschikte bomen aanwezig waren, werd de cirkel uitgevouwen en werd de dichtstbijzijnde boom geselecteerd die aan de criteria voldoet. Voor elke gekozen boom hebben we vier kleverige vallen geïnstalleerd op borsthoogte, één gericht in elke kardinale richting: Noord, Zuid, Oost en West.
We verzamelde geleedpotigen gegevens uit de Boles van 54 individuele bomen (12 pignut hickories, 15 witte eiken, 8 Amerikaanse Beeches, 12 Sugar Maples, en 7 Tulip Poplars) onder de 18 sites. We gegroepeerd geleedpotigen volgens een vereenvoudigde Guild classificatie door diagnostische morfologische kenmerken indicatief van nauw verwante orders uit de huidige fylogenetische records, vergelijkbaar met die van “operationele taxonomische eenheden”30,31 (aanhangsel a). Op basis van deze classificatie hebben we vertegenwoordigers van 26 gilden gevangen in onze vallen die elk 9 dagen op hun plaats waren (bijlage A). Omdat onze studie gericht was op trofische interacties tussen boomsoorten, corticoleuze geleedpotigen en schors-gleening vogels, verwijderden we alle geleedpotigen kleiner dan 3 mm van de analyse, omdat hun belang als voedselbron minimaal is voor schors-gleening vogels. We gebruikten een gemengd model dat ofwel geleedpotigen lengte (surrogaat aan Body Mass), overvloed, Shannon diversiteit en, rijkdom als de afhankelijke variabele, boomsoorten en inspanning (aandeel van de boom bedekt met vallen) als vaste variabelen, en de site als een willekeurige variabele. Omdat alle vallen van een enkele boom werden gecombineerd als één sample, werden afzonderlijke bomen niet opgenomen als een willekeurige variabele.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hoewel er alternatieve technieken zoals zuig-of veeg netten zijn gebruikt, de meeste eerder gepubliceerde pogingen om geleedpotigen op boom Bolen te kwantificeren gebruikten een bepaalde versie van ofwel kwantificerende geleedpotigen door het visueel inspecteren van boom Bolen in het veld, met behulp van chemische bestrijdingsmiddelen om geleedpotigen te doden in een bepaald gebied en vervolgens de herstelde geleedpotigen temeten, of trechter vallen of een kleverige stof rech…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen het Amerikaanse ministerie van landbouw Forest Service bedanken voor de financiering van dit project via USFS Agreement 13-CS-11090800-022. De ondersteuning voor ECZ werd geleverd door NSF-DBI-1263050. ECZ assisteerde bij de ontwikkeling van het onderzoekconcept, verzamelde alle veldgegevens, voerde laboratoriumanalyses uit en produceerde het originele manuscript. MWE assisteerde bij de ontwikkeling van het onderzoekconcept en studie ontwerp, bijgestaan in het aansturen van veldgegevens verzameling en laboratoriumanalyse, en zwaar bewerkte het manuscript. KPS hielp met studie ontwerp, regisseerde het veld-en laboratoriumwerk, hielp met data-analyse en onderzocht het manuscript.
Materials
| Straight Draw Bark Shaver, 8" | Timber Tuff | TMB-08DS | |
| PRO SERIES Bulk Mouse & Insect Glue Boards | Catchmaster | #60m | |
| Staple gun | Stanley | TR45D |
References
- Vitousek, P. M., D’Antonio, C. M., Loope, L. L., Westbrooks, R. Biological invasions as global environmental change. American Scientist. 84, 468-478 (1996).
- Pimentel, D., Lach, L., Zuniga, R., Morrison, D. Environmental and Economic Costs of Nonindigenous Species in the United States. BioScience. 50 (1), 53-65 (2000).
- Boyd, I. L., Freer-Smith, P. H., Gilligan, C. A., Godfray, H. C. J. The consequence of tree pests and diseases for ecosystem services. Science. 342, 1235773 (2013).
- Mercader, R. J., McCullough, D. G., Bedford, J. M. A comparison of girdled ash detection trees and baited artificial traps for Agrilus planipennis (Coleoptera: Buprestidae) detection. Environmental Entomology. 42, 1027-1039 (2013).
- Childers, C. C., Ueckermann, E. A. Non-phytoseiid Mesostigmata within citrus orchards in Florida: species distribution, relative and seasonal abundance within trees, associated vines and ground cover plants and additional collection records of mites in citrus orchards. Experimental and Applied Acarology. 65, 331-357 (2015).
- Miller, J. D., Lindsay, B. E. Influences on individual initiative to use gypsy moth control in New Hampshire, USA. Environmental Management. 17, 765-772 (1993).
- Eisenhauer, N., et al. Soil arthropods beneficially rather than detrimentally impact plant performance in experimental grassland systems of different diversity. Soil Biology & Biochemistry. 42, 1418-1424 (2010).
- Moeed, A., Meads, M. J. Invertebrate fauna for four tree species in Orongorongo Valley, New Zealand, as revealed by trunk traps. New Zealand Journal of Ecology. 6, 39-53 (1983).
- Sierzega, K., Eichholz, M. W. Understanding the potential biological impacts of modifying disturbance regimes in deciduous forests. Oecologia. 189, 267-277 (2019).
- Fritz, &. #. 2. 1. 4. ;. Vertical distribution of epiphytic bryophytes and lichens emphasizes the importance of old beeches in conservation. Biodiversity and Conservation. 18, 289-304 (2009).
- Ulyshen, M. D. Arthropod vertical stratification in temperate deciduous forests: Implications for conservation-oriented management. Forest Ecology and Management. 261, 1479-1489 (2011).
- Swart, R. C., Pryke, J. S., Roets, F. Optimising the sampling of foliage arthropods from scrubland vegetation for biodiversity studies. African Entomology. 25 (1), 164-174 (2017).
- Andre, H. M. Associations between corticolous microarthropod communities and epiphytic cover on bark. Holarctic Ecology. 8, 113-119 (1985).
- Nicolai, V. The bark of trees: thermal properties, microclimate and fauna. Oecologia. 69, 148-160 (1986).
- Beal, F. E. L. Food of the woodpeckers of the United States (No. 37). U.S. Department of Agriculture, Biological Survey. , (1911).
- Williams, J. B., Batzli, G. O. Winter Diet of a Bark-Foraging Guild of Birds. The Wilson Bulletin. 91, 126-131 (1979).
- Allison, J. D., Richard, A. R. The Impact of Trap Type and Design Features on Survey and Detection of Bark and Woodboring Beetles and Their Associates: A Review and Meta-Analysis. Annual Review of Entomology. 62, 127-146 (2017).
- Hooper, R. G. Arthropod biomass in winter and the age of longleaf pines. Forest Ecology and Management. 82, 115-131 (1996).
- Proctor, H. C., et al. Are tree trunks habitats or highways? A comparison of oribatid miteassemblages from hoop-pine bark and litter. Australian Journal of Entomology. 41, 294-299 (2002).
- Dietrick, E. J. An improved backpack motor fan for suction sampling of insect populations. Journal of Economic Entomology. 54, 394-395 (1961).
- Stewart, A. J. A., Wright, A. F. A new inexpensive suction apparatus for sampling arthropods in grasslands. Ecological Entomology. 20, 98-102 (1995).
- Jäntti, A., et al. Prey depletion by the foraging of the Eurasian treecreeper, Certhia familiaris, on tree-trunk arthropods. Oecologia. 128, 488-491 (2001).
- Prinzing, A. J. Use of Shifting Microclimatic Mosaics by Arthropods on Exposed Tree Trunks. Annals – Entomological Society of America. 94, 210-218 (2001).
- Hébert, C., St-Antoine, L. Oviposition trap to sample eggs of Operophtera bruceata (Lepidoptera: Geometridae) and other wingless geometrid species. Canadian Entomologist. 131 (4), 557-566 (1999).
- Hanula, J. L., New, K. C. P. A trap for capturing arthropods crawling up tree boles. Res. Note SRS-3, USDA Forest Service, Southern Research Station. , (1996).
- Lozano, C., Kidd, N. A. C., Jervis, M. A., Campos, M. Effects of parasitoid spatial heterogeneity, sex ratio and mutual interference on the interaction between the olive bark beetle Phloeotribus scarahaeoides (Col., Scolytidae) and the pteromalid parasitoid Cheiropachus quadrum (Hym., Pteromalidae). Journal of Applied Entomology. 121 (9/10), 521-528 (1997).
- Kelsey, R. G., Gladwin, J. Attraction of Scolytus unispinosus bark beetles to ethanol in water-stressed Douglas-fir branches. Forest Ecology and Management. 144, 229-238 (2001).
- Walter, D. E., Lowman, M., Rinker, H. B. Hidden in plain site: Mites in the Canopy. Forest Canopies. , 224-241 (2004).
- Pinzón, J., Spence, J. R. Bark-dwelling spider assemblages (Araneae) in the boreal forest: dominance, diversity, composition and life-histories. Journal of Insect Conservation. 14, 439-458 (2010).
- Futuyma, D. J., Gould, F. Associations of plants and insects in deciduous forest. Ecological Monographs. 49, 33-50 (1979).
- Marshall, S. . Insects: their natural history and diversity: with a photographic guide to insects of eastern North America. , (2006).
- Hódar, J. A. The use of regression equations for estimation of arthropod biomass in ecological studies. Acta Oecologia. 17, 421-433 (1996).
- Rogers, L. E., Hinds, W. T., Buschbom, R. A general weight vs. length relationship for insects. Annals – Entomological Society of America. 69, 387-389 (1976).
- Schoener, T. W. Length-weight regressions in tropical and temperate forest understory insects. Annals – Entomological Society of America. 73, 106-109 (1980).
- Hanula, J. L., Franzreb, K. Source, distribution and abundance of macroarthropods on the bark of longleaf pine: potential prey of the red-cockaded woodpecker. Forest Ecology and Management. 102, 89-102 (1998).
- Collins, C. S., Conner, R. N., Saenz, D. Influence of hardwood midstroy and pine species on pine bole arthropods. Forest Ecology and Management. 164, 211-220 (2002).
- Collins, C. W., Hood, C. E. Gypsy moth tree banding material: How to make, use, and apply it. Bulletin 899 of the United States Department of Agriculture. , (1920).
- King, R. S., Wrubleski, D. A. Spatial and diel availability of flying insects as potential duckling food in prairie wetlands. Wetlands. 18, 100-114 (1998).
- Atakan, E., Canhilal, R. Evaluation of Yellow Sticky Traps at Various Heights for Monitoring Cotton Insect Pests. Journal of Agricultural and Urban Entomology. 21, 15-24 (2004).
- Dial, R., Roughgarden, J. Experimental Removal of Insectivores from Rain Forest Canopy: Direct and Indirect Effects. Ecology. 76, 1821-1834 (1995).
- Speight, M. R., Leather, S. R., Lawton, J. H., Likens, G. E. Sampling insects from trees: shoots, stems, and trunks. Insect sampling for forest ecosystems. , 77-115 (2005).
- Southwood, T. R. E., Henderson, P. A. . Ecological methods. , (2009).
- Sierzega, K., Eichholz, M. W. Understanding the potential biological impacts of modifying disturbance regimes in deciduous forests. Oecologia. 189, 267-277 (2019).
