Her præsenterer vi protokoller for 1) laboratoriet fangenskab formering af føderalt truede Miami blå sommerfugl(Cyclargus thomasi bethunebakeri), og 2) vurdering grundlæggende livhistorie oplysninger såsom umodne udviklingstid og antallet af larve stadia. Begge metoder kan tilpasses til brug med andre ex situ bevaringsprogrammer.
Forbedring af kendskabet til ex situ bedste praksis for udsatte sommerfugle er vigtigt for at generere en vellykket bevarelse og nyttiggørelse program resultater. Forskning i sådanne fangenskab befolkninger kan også give værdifulde data til at løse centrale oplysninger huller om adfærd, livshistorie, og økologi af målet taxa. Vi beskriver en protokol for fangenskab formering af føderalt truede Cyclargus thomasi bethunebakeri, der kan bruges som model for andre udsatte sommerfugl ex situ programmer, især dem i familien Lycaenidae. Vi giver endvidere en enkel og ligetil protokol til registrering af forskellige livshistoriske målinger, der kan være nyttige til at informere ex situ metoder samt tilpasset til laboratorieundersøgelser af andre lepidoptera.
En voksende liste over undersøgelser viser udbredt og alvorlig global nedgang i sommerfuglepopulationer1,2,3,4,5. Dette omfatter langt størstedelen af udsatte arter. Bevarelse programmer designet til at afbøde sådanne fald ofte anvender en blanding af strategier, herunder befolkningsovervågning, habitat forvaltning og restaurering, videnskabelig forskning, fangenskab formering, og organisme omplantning6. Inden for USA og dets territorier alene, i alt 30 sommerfugl taxa er opført i henhold til Endangered Species Act (ESA) som enten truet eller truet, med 21 af disse har godkendt udkast eller endelige genopretningsplaner. For sådanne taxaer anbefaler mere end halvdelen af de identificerede genopretningsstrategier til bundet formering eller anfører, at udbredelsen i fangenskab bør vurderes7. Anvendelsen af ex situ-bevaringsindsatsen for sommerfugle er vokset betydeligt i de senere år8,9og har potentiale til at være et kritisk redskab til at støtte genopretningsindsatsen10. Talrige institutioner, organisationer og agenturer er i øjeblikket involveret i ex situ indsats for mindst 11 ESA-listede sommerfugl taxa (dvs. Cyclargus thomasi bethunebakeri, Euphydryas editha quino, Euphydryas editha taylori, Heraclides aristodemus, Hesperia dacotae, Lycaeides melissa samuelis, Oarisma poweshiek, Pyrgus ruralis lagunae, og Speryeria zerene hippolyta) og flere andre udsatte taxa (f.eks Callophrys irus, Euphydryas phaeton, Speyeria idalia, og Eumaeus atala)11. På trods af antallet af robuste og vellykkede bestræbelser, er der stadig mangel på regelmæssig kommunikation på tværs af programmer og mellem bevarelse praktiserende læger involverer udveksling af ideer, data, effektive metoder, og resultater. En sådan videndeling er afgørende, da det hjælper med at minimere dobbeltarbejde, forbedrer den generelle bedste praksis og øger bevaringsvirkningen. Få offentliggjorthoved-start-, opdræts-, avls- eller opdrætsprotokoller er let tilgængelige for risiko-sommerfugletaxa, og dem, der ofte mangler tilstrækkelige fortællende detaljer og/eller illustrationer. Disse giver ofte for det meste sammenfattende oplysninger med begrænsede trinvise instruktioner og ledsagende billeder, hvilket gør replikation udfordrende eller anvendelse til andre taxa vanskeligt at vurdere12,13,14,15. Mange af de tilgængelige protokoller er begrænsede på en eller anden måde: de findes kun i den grå litteratur, eller i forskellige detaljer, alder af offentliggørelse, eller som en del af symposiet sagen, agentur / funder rapporter, eller in-house manualer16,17,18,19,21,21,22,23,24.
For de fleste bevarelse programmer, er fangenskab formering primært udføres for at støtte bevarelse omplantning, som omfatter genindførelse, forstærkning (dvs. augmentation), og indførelse25,26. Sådanne aktiviteter skal gennemføres strategisk som en del af den overordnede genopretningsstrategi for at bidrage til at forhindre udryddelse n af en liste over arter, underarter eller populationer. Det skal dog bemærkes, at dette er en af flere andre potentielle roller, at sådanne ex situ programmer kan tjene. Disse kan også omfatte opretholdelse af en forsikring (dvs. refugia) befolkning, midlertidig organisme redning, støtte opsving-relateret forskning og / eller uddannelse, og fremme bevarelse-relaterede uddannelse og bevidsthed indsats27,28. Uanset om ex situ-programmer har et enkelt defineret mål eller en blanding af flere, bør bevaringsudøvere maksimere mulighederne for dataindsamling for at udfylde de vigtigste informationshuller, når det er muligt. Dette er særlig vigtigt, fordi langt størstedelen af risikotaxaen generelt er blevet dårligt undersøgt, før der er faldet en betydelig vild befolkning. Den deraf følgende øget viden opnået på forskellige adfærdsmæssige, økologiske, eller livshistorie aspekter af brændkassen taksonen kan tjene til at fremme en effektiv art bevarelse og forvaltning29.
Her beskriver vi i detaljer den fangenskab formering protokol, der blev udviklet til føderalt truede Miami blå sommerfugl (Cyclargus thomasi bethunebakeri)(Supplerende figur 1)som en del af en større bevarelse og nyttiggørelse program. I dette tilfælde tjener det bundne formeringsprogram tre specifikke identificerede roller: 1) en forsikringsbefolkning, hvis den eksisterende vilde befolkning går tabt, 2) en forskningsbefolkning, der er designet til at udfylde identificerede økologiske og livshistoriske videnshuller, der kan bidrage til at informere genopretning og/eller forvaltning, og 3) til at producere levedygtige organismer til bevarelse, der omgår til steder inden for skattevæsenets historiske område. Den resulterende protokol er blevet godt undersøgt og bevist, efter at være blevet udnyttet og forbedret i over et årti. Derfor mener vi, at de beskrevne teknikker og metoder udgør en levedygtig model, der kan anvendes på eller let tilpasses til andre ex situ at-risiko sommerfugl programmer, især dem, der involverer Lycaenidae eller relaterede taxa. Selv om vi ikke tyder på, at den beskrevne protokol er bedre end andre, mener vi, at der er muligheder for at anvende nogle af metoderne mere bredt for at bidrage til at øge produktiviteten, plejen eller effektiviteten. Dette gælder især, da en stor del af vores avl sker under indendørs laboratorieforhold med begrænset plads, svarende til de bevarelse programmer, der involverer Euphydryas editha taylori og Speryeria zerene hippolyta17,23. Talrige andre protokoller ofte udnytte potteplanter materiale til oviposition eller larve opdræt, som undertiden kan føre til øget kompleksitet i forbindelse med rovdyr kontrol, miljøkontrol (dvs. fugtighed, temperatur), husdyr overvågning, dataindsamling, planteskadedyr spørgsmål, og plads til at nævne nogle få21,22. Endelig skitserer den fremlagte protokol metoderne til opdræt i fangenskab. Mange andre udsatte sommerfugl bevarelse programmer indebærer hoved-start eller fangenskab opdræt med de repræsentative protokoller afspejler disse forskelle. Mens ofte mindre, vi føler, at dette hjælper med at udvide den eksisterende pulje af tilgængelige oplysninger for andre programmer til at gennemgå. Dette er kritisk, fordi de fleste ex situ programmer repræsenterer banebrydende bestræbelser på at bidrage til at lette inddrivelsen af sjældne og ofte dårligt studerede taxa. Tilgængelige protokoller kan tjene som et glimrende udgangspunkt for at hjælpe med at give værdifuld indsigt, reducere dobbeltarbejde og fremme innovation. På grund af “den omfattende interspecifikke mangfoldighed af sommerfugl adfærd, livshistorie træk, og økologiske krav kombineret med ofte markante forskelle i programfaciliteter, budgetter, praktiserende ekspertise” og andre iboende forskelle, afhængighed af en enkelt metode, selv for nært beslægtede taxa, er ofte begrænsende og uberettiget30. Fleksibilitet til at forfine eller udvikle nye protokoller, der er skræddersyet til behovene i specifikke taxa eller programmer, er afgørende for succes og bør derfor understreges. Vi beskriver desuden laboratorieteknikker til indsamling af målinger af organismeudvikling under fangenskab, herunder antallet af larveinstjerner, varigheden af de enkelte udviklingsstadier, den samlede udviklingstid og larve og pupallængde. Disse teknikker har bred anvendelighed for livshistorie undersøgelser af Lepidoptera, der kan bruges til at forfine ex situ protokoller eller informere feltdata.
Her illustrerer vi effektiviteten af denne dokumenterede ex situ bevarelse avl protokol for masseproduktion af udsatte sommerfugle, og hvordan det kan tilpasses til videnskabelig forskning for at hjælpe med at løse centrale adfærdsmæssige, livshistorie, eller økologiske data huller. Øget forståelse af gennemsnitlig samlet udviklingstid (æg til voksen), gennemsnitlig varighed i hvert liv fase, og optimal temperatur for parring, for eksempel, blev brugt til at hjælpe med at forfine protokollen og forbedre den samlede program succes. Langt størstedelen af de eksisterende protokoller beskriver kun organismeopdrætsmetoder og diskuterer ikke dataindsamling, videnskabelig forskning eller anvendelse af sådanne resultater for at hjælpe med at informere og potentielt tilpasse ex situ-metoder.
Denne protokol kræver daglig organismeopdræt. Organisme sundhed og produktivitet er maksimeret ved rene opdræt betingelser, en mangel på organisme overbelægning, og tilgængeligheden af høj kvalitet larve vært plantemateriale. For det meste, vi udnytter engangsopdræt forsyninger og beholdere (f.eks papir og plast kopper), og typisk erstatte dem regelmæssigt, ofte dagligt, og aldrig genbruge materialet. Dette er både omkostningseffektivt og minimerer behovet for mere arbejdskrævende sanitet af materialer. Almindeligt anvendte værktøjer, dog, såsom entomologiske pincet, akvarel penselbørster, og små pop-up flight bure, samt alle opdræt overflader såsom bordplader og laboratorium bænk toppe er regelmæssigt desinficeret ved hjælp af en 5% blegemiddel løsning. Den nøjagtige tidsplan for sanitet er meget afhængig af hyppigheden af brug, organisme fenologi, og andre variabler, og bør være skræddersyet til de specifikke behov i hver ex situ program. Vi finder desuden, at hvidt slagterpapir er nyttigt til at dække alle opdrætsflader. Det giver en billig, let deployerbare rene substrat, og den hvide baggrundsfarve letter observation af eventuelle omstrejfende organismer. For daglig etage bør alt laboratoriepersonale altid bære engangslaboratoriehandsker for at minimere kontaminering og beskytte personalet mod enhver potentiel hudirritation som følge af plante- eller organismehåndtering. Dette er især kritisk, hvis nogen laboratorium personale har husdyr, der kræver aktuelle loppe behandlinger. Selv en lille mængde af aktive ingrediens rester kan være farligt for dyr i fangenskab.
Derudover bør der udvises forsigtighed for at minimere overbelægning af organisme. Overbelægning af larver kan hurtigt føre til nedsat organisme sundhed og endda kannibalisme i visse taxa, især Lycaenidae. Det kan være nødvendigt regelmæssigt at adskille larver for at reducere antallet i opdrætsbeholdere og/eller endog isolere individuelle larver som beskrevet i protokollens historiedel. De ideelle tal pr. container kan variere betydeligt baseret på den særlige taksoning og forskellige ex situ-programbegrænsninger såsom tilgængeligt budget, laboratoriefaciliteter og det samlede antal mandpersonale. Vi anbefaler ligeledes at efterlade tilstrækkelig plads mellem kopper huslarver for at minimere potentialet i organisme bevægelse mellem beholdere. Endelig anbefales det for større bundpopulationer at adskille lagermellem et eller flere laboratoriefaciliteter. Denne beskyttelsesstrategi kan hjælpe med at minimere katastrofale tab af hele befolkningen på grund af sygdom eller andre uforudsete virkninger.
Larval vært plante kvalitet og tilgængelighed drev husdyrproduktion og stærkt påvirker både larve udviklingsrater og generelle befolkning sundhed. Ikke desto mindre fremhæver kun få offentliggjorte rapporter eller undersøgelser dette backstage-krav eller diskuterer bedste planteskolepraksis. Vellykket ex situ program planlægning skal tegne sig for tilstrækkelige anlæg mængder, produktion og vedligeholdelse. Da mange larver også kræver eller foretrækker visse plantedele (f.eks. terminal ny vækst, blomsterknopper og blomsterstande, frugt osv.), effektiv iscenesættelse for at sikre passende plantefenologi er påkrævet.
Yderligere overvejelser omfatter passende demografisk og genetisk forvaltning, og minimering af eventuelle negative virkninger af fangenskab. Vi anbefaler, at der udvikles en plan for genforvaltning. Dette kan omfatte strategier til at omfatte infusion af nyt genetisk materiale på regelmæssig basis, maksimere mangfoldighed og forhindre tæt indavl, regelmæssigt evaluere centrale organisme fitness variabler, og overvåge genetik på et vist niveau for at muliggøre sammenligning med eksisterende populationer og kontrollere fangenskab bestand sundhed. Periodisk sammenligning af de personer, der er bundet til personer fra de stiftende befolkninger , er også berettiget til34,35.
Disse protokoller repræsenterer dokumenteret bedste praksis. De bør være til gavn for en række forskere og bevarelse praktiserende læger, der direkte kan anvende eller tilpasse vores metoder til deres egne undersøgelser og ex situ udsatte sommerfugl eller insekt bevarelse og nyttiggørelse programmer. Den specifikke skitserede fangenskab avl protokol er sandsynligvis mest anvendelig for programmer fokuseret på andre Lycaenidae, relaterede taxa, eller mindre størrelse taxa. Ikke desto mindre, mange komponenter såsom dem, der involverer sikring af vellykket frieri og samleje, voksen vedligeholdelse med kunstig nektar, maksimere oviposition, og generel larve pleje kunne velsagtens være mere bredt anvendt eller tilpasset til en bredere vifte af taxa. Som tidligere nævnt, mens protokol fleksibilitet bør understreges, adgang til andre etablerede metoder kan bidrage til at give værdifuld indsigt og et levedygtigt udgangspunkt for tilpasning og innovation. De metoder, der præsenteres for vurdering af forskellige livshistoriske karakteristika såsom larve udviklingstid og antallet af larve stadia velsagtens har bred anvendelighed til andre bevarelse avlsprogrammer og udsatte taxa. Vi opfordrer andre til at hjælpe med at afhjælpe vigtige huller i økologiske data, når det er muligt, og til at offentliggøre kontrollerede protokoller og programresultater.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af tilskud fra den amerikanske Fish and Wildlife Service’s Conservation Recovery Initiative (F17AP00467) og Disney Conservation Fund. Yderligere støtte blev ydet af Florida Museum of Natural History og Institut for Entomologi og Nematologi ved University of Florida.
12 oz plain white paper cups (Karat) | Lollicup | C-KC16 | |
15-Amp 2-Outlet Mechanical Residential Plug-in Countdown Lighting Timer | Lowes | UTTNI2423 | |
1ml sub-Q syringes (0.45 mm x 16 mm) | Fisher Scientific | 14-829-10F | |
2 oz clear plastic portion cup lids | Party City | #791091 | |
2 oz Clear Plastic Portion Cups | Party City | #791088 | |
34.29 cm x 34.29 cm x 60.96 cm collapsible mesh popup rearing cage | Bioquip | 1466BV | |
8.5" 1-Watt Incandescent Clamped Work Light | Lowes | PTC301L | |
Adoric Electronic Digital Caliper | Amazon.com | B07QX2SK2F | |
Big Kid's Choice Arts & Crafts Brush Set-12/Pkg, assorted sizes | Walmart | #10965135 | |
Clear Plastic Cup Tray | Frontier Scientific Services | AG_9040 | |
Fisher Scientific traceable memory monitoring thermometer | Fisher Scientific | 15-077-8D | |
Forceps, Straight Points, Swiss Style #4, Stainless | BioQuip | 4531 | |
Humco Glycerin 6 oz | Walmart | #303951037966 | |
Luminous Paint Kit, Blue, Red, Yellow, 4 Dram | Bioquip | 1166A | |
Melon flavored Gatorade Fierce Thirst Quencher or fruit punch flavored Gatorade Thirst Quencher sports drink | Walmart | #568456137 | |
Neoteck Digital 2 in 1 Hygrometer-Thermometer | Amazon.com | NTK026 | |
Olympus 0.6 ml Microtubes, Clear, Polypropylene, Nonsterile | Amazon.com | 24-272C | |
Plastic Tank Sprayer | Lowes | #5318 | |
Q-tips Cotton swabs | Walmart | #551398298 | |
Rectangular plastic tupperware container with lid (Rubbermaid) | Walmart | #554320171 | |
Showgard 903 Stamp Tongs, 4 5/8 inch Spade Tip | Amazon.com | #787793151378 | |
Single face corrugated paper roll | Amazon.com | BXSF12 | |
Snap blade utility knife | OLFA | #5023 | |
Solo 9 oz plastic cups | Solo | SQ950 | |
Thorton Plastics 50 dram clear plastic snap cap vial (6.25 oz.) | Thorton Plastics | #50 | |
Tulle Spool 9 inch x 150 feet – Black | Jo Ann Fabrics | #16029696 | |
Zep 32 oz Plastic Spray Bottle | Lowes | HDPRO36 |