Her presenterer vi protokoller for 1) laboratoriet fange forplantning av føderalt truede Miami blå sommerfugl(Cyclargus thomasi bethunebakeri), og 2) vurdere grunnleggende livshistorie informasjon som umoden utviklingstid og antall larval stadia. Begge metodene kan tilpasses for bruk med andre ex situ bevaring programmer.
Å forbedre kunnskapen om ex situ beste praksis for risikoutsatte sommerfugler er viktig for å generere vellykkede bevarings- og gjenopprettingsprogramresultater. Forskning på slike fangede populasjoner kan også gi verdifulle data for å løse viktige informasjonshull om atferd, livshistorie og økologi av målskatten. Vi beskriver en protokoll for fangeforplantning av den føderalt truede Cyclargus thomasi bethunebakeri som kan brukes som modell for andre risikoutsatte butterfly ex situ programmer, spesielt de i familien Lycaenidae. Vi gir videre en enkel og enkel protokoll for registrering av ulike livshistoriske beregninger som kan være nyttige for å informere ex situ-metoder samt tilpasset laboratoriestudier av andre lepidoptera.
En voksende liste over studier indikerer utbredt og alvorlig global nedgang i sommerfuglpopulasjoner1,2,3,4,5. Dette inkluderer de aller fleste risikoutsatte arter. Bevaringsprogrammer designet for å redusere slike nedganger bruker ofte en blanding av strategier, inkludert befolkningsovervåking, habitatforvaltning og restaurering, vitenskapelig forskning, fangeforplantning og organismetranslokasjon6. Innenfor USA og dets territorier alene er totalt 30 sommerfugltaxa oppført under Endangered Species Act (ESA) som enten truet eller truet, med 21 av disse har godkjent utkast eller endelige utvinningplaner. For slike taxa anbefaler mer enn halvparten av de identifiserte gjenopprettingsstrategiene fangeforplantning eller oppgiring av fanger som bør vurderes7. Bruken av ex situ bevaring innsats for sommerfugler har vokst betydelig de siste årene8,9, og har potensial til å være et kritisk verktøy for å hjelpe utvinning innsats10. Mange institusjoner, organisasjoner og byråer er for tiden involvert i ex situ innsats for minst 11 ESA-noterte 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 risikobegåren taxa (f.eks, Callophrys irus, Euphydryas phaeton, Speyeria idalia, andlia, andlia, andlialia, andlialia, andlialia, andlialia, andlialia, andlialia, andlialia, andlialia, andlialia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlialia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlia, andlialia, andlialia, and Eumaeus atala)11. Til tross for antall robuste og vellykkede tiltak, er det fortsatt mangel på regelmessig kommunikasjon på tvers av programmer og mellom bevaringsutøvere som involverer utveksling av ideer, data, effektive metoder og resultater. Slik kunnskapsdeling er avgjørende da det bidrar til å minimere duplisering av innsats, forbedrer den generelle beste praksis, og forbedrer bevaringseffekten. Få publiserte hodestart, fangede oppdragelses-, avl- eller husdyrholdprotokoller er lett tilgjengelige for risikoutsatt sommerfugltak, og de som ofte mangler tilstrekkelige fortellende detaljer og/ eller illustrasjoner. Disse gir ofte for det meste oppsummeringsdetaljer med begrensede trinnvise instruksjoner og tilhørende bilder, noe som gjør replikering utfordrende eller søknad til andre taxa vanskelig å vurdere12,13,14,15. Mange av de tilgjengelige protokollene er begrenset på noen måte: de eksisterer bare i grå litteratur, eller i varierende detaljnivåer, alder av publisering, eller som komponentdeler i symposium saksbehandling, byrå / funder rapporter, eller interne manualer16,17,18,19,20,21,22,23,24.
For de fleste bevaringsprogrammer er det primært gjennomført for forplantning for bevaring for å støtte bevaringstranslokasjon, som omfatter gjeninnføring, forsterkning (dvs. forsterkning) og introduksjon25,26. Slike aktiviteter er ment å bli implementert strategisk som en del av den generelle utvinningsstrategien for å forhindre utryddelse av en oppført art, underart eller populasjoner. Det bør imidlertid bemerkes at dette er en av flere andre potensielle roller som slike ex situ programmer kan tjene. Disse kan også omfatte å opprettholde en forsikring (dvs. refugia) befolkning, midlertidig organisme redning, støtte utvinning-relatert forskning og / eller opplæring, og fremme bevaring-relatert utdanning og bevissthet innsats27,28. Uansett om ex situ programmer har et enkelt definert mål eller en blanding av flere, bevaring utøvere bør maksimere muligheter for datainnsamling for å fylle ut viktige informasjonshull når det er mulig. Dette er spesielt viktig fordi det store flertallet av risikoutsatte taxa generelt har blitt dårlig studert før betydelig vill befolkning avtar. Den resulterende forbedrede kunnskapen som er oppnådd på ulike atferdsmessige, økologiske eller livshistoriske aspekter ved fokal taksonen, kan bidra til å fremme effektiv artsbevaring og forvaltning29.
Her beskriver vi i detalj den fangede forplantningsprotokollen som ble utviklet for den føderalt truede Miami blå sommerfugl (Cyclargus thomasi bethunebakeri) (Supplementary Figur 1) som en del av et større bevarings- og gjenopprettingsprogram. I dette tilfellet tjener det fangede forplantningsprogrammet tre spesifikke identifiserte roller: 1) en forsikringspopulasjon dersom den eksisterende ville befolkningen går tapt, 2) en forskningspopulasjon designet for å fylle ut identifiserte økologiske og livshistoriske kunnskapshull som kan bidra til å informere utvinning og / eller ledelse, og 3) for å produsere levedyktige organismer for bevaring overføring til steder innenfor skattesønnens historiske område. Den resulterende protokollen har blitt godt undersøkt og bevist, etter å ha blitt utnyttet og forbedret i over et tiår. Derfor føler vi at de beskrevne teknikkene og metodene representerer en levedyktig modell som kan brukes på eller lett tilpasses andre ex situ risikoutsatte sommerfuglprogrammer, spesielt de som involverer Lycaenidae eller relatert taxa. Selv om vi ikke foreslår at den beskrevne protokollen er bedre enn andre, føler vi at det finnes muligheter for å bruke noen av metodene i større grad for å bidra til å øke produktiviteten, omsorgen eller effektiviteten. Dette gjelder spesielt som mye av vår avl er gjort under innendørs laboratorieforhold med begrenset plass, lik bevaring programmer som involverer Euphydryas editha taylori og Speryeria zerene hippolyta17,23. Tallrike andre protokoller bruker ofte pottemateriale for oviposisjon eller larveoppdrett, noe som noen ganger kan føre til økte kompleksiteter knyttet til rovdyrkontroll, miljøkontroll (dvs. fuktighet, temperatur), husdyrovervåking, datainnsamling, planteskadedyrproblemer og plass til å nevne noen21,22. Til slutt skisserer den presenterte protokollen metodene for fangeavl. Mange andre risikoutsatte sommerfuglbevaringsprogrammer involverer hodestart eller fangeoppdragelse med de representative protokollene som reflekterer disse forskjellene. Selv om det ofte er mindre, føler vi at dette bidrar til å utvide den eksisterende utvalget av tilgjengelig informasjon for andre programmer å gjennomgå. Dette er kritisk, fordi de fleste ex situ programmer representerer banebrytende innsats for å bidra til å lette utvinning av sjeldne og ofte dårlig studert taxa. Tilgjengelige protokoller kan tjene som et utmerket utgangspunkt for å bidra til å gi verdifull innsikt, redusere duplisering av innsats og fremme innovasjon. På grunn av “det omfattende interspesifikke mangfoldet av sommerfuglatferd, livshistoriske trekk og økologiske krav kombinert med ofte markerte forskjeller i programfasiliteter, budsjetter, utøverkompetanse” og andre iboende forskjeller, er avhengighet av en enkelt metodikk, selv for nært beslektet taxa, ofte begrensende og uberettiget30. Fleksibilitet til å avgrense eller utvikle nye protokoller skreddersydd til behovene til spesifikk taxa eller programmer er avgjørende for suksess og bør derfor understrekes. Vi beskriver i tillegg laboratorieteknikker for å samle beregninger på organismeutvikling under fangede forhold, inkludert antall larvalinstjerner, varighet av individuelle utviklingsstadier, total utviklingstid og larve og pupallengde. Disse teknikkene har bred anvendelighet for livshistoriske studier av Lepidoptera som kan brukes til å avgrense ex situ protokoller eller informere feltdata.
Her illustrerer vi effektiviteten av denne påviste ex situ bevaring avlsprotokollen for masseproduksjon av risikoutsatte sommerfugler, og hvordan den kan tilpasses vitenskapelig forskning for å bidra til å løse viktige atferds- og livshistorie eller økologiske datahull. Økt forståelse av gjennomsnittlig total utviklingstid (egg til voksen), gjennomsnittlig varighet i hvert livsstadium, og optimal temperatur for parring, for eksempel, ble brukt til å avgrense protokollen og forbedre den generelle programsuksessen. De aller fleste eksisterende protokoller beskriver bare organismehusdyrmetoder og diskuterer ikke datainnsamling, vitenskapelig forskning eller bruk av slike resultater for å bidra til å informere og potensielt tilpasse ex situ metoder.
Denne protokollen krever daglig organismehusdyrhold. Organismehelse og produktivitet maksimeres av rene oppvoksende forhold, mangel på overbefolkning i organismen og tilgjengeligheten av larvalvertsmateriale av høy kvalitet. For det meste bruker vi engangsoppdragelsesforsyninger og beholdere (f.eks. papir- og plastkopper), og erstatter dem vanligvis regelmessig, ofte daglig, og bruker aldri materialet på nytt. Dette er både kostnadseffektivt og minimerer behovet for mer arbeidsintensiv sanitære materialer. Vanlige verktøy, men som entomologiske tang, akvarell pensler, og små pop-up flight bur, samt alle bakre overflater som bordplater og laboratoriebenktopper er regelmessig sanitisert ved hjelp av en 5% blekemiddelløsning. Den nøyaktige tidsplanen for sanitærer er svært avhengig av hyppigheten av bruk, organismefenologi og andre variabler, og bør skreddersys til de spesifikke behovene til hvert ex situ-program. Vi finner i tillegg at hvit slakterpapir er nyttig for å dekke alle rearing overflater. Det gir et billig, lett deployerbart rent substrat, og den hvite bakgrunnsfargen letter observasjon av eventuelle bortkomne organismer. For daglig husdyrhold bør alt laboratoriepersonell alltid bruke engangslaboratorieeksamenshansker for å minimere kontaminering og beskytte personell mot potensiell hudirritasjon som følge av plante- eller organismehåndtering. Dette er spesielt kritisk hvis laboratoriepersonell har husdyr som krever aktuelle loppebehandlinger. Selv en liten mengde aktive ingrediensrester kan være farlige for fangede husdyr.
I tillegg bør det utvises forsiktighet for å minimere overbefolkning i organismen. Overbefolkning av larver kan raskt føre til redusert organismehelse og til og med kannibalisme i visse tak, spesielt Lycaenidae. Regelmessig skille larver for å redusere antall i oppdrett av beholdere og / eller til og med isolere individuelle larver som beskrevet i livshistoriedelen av protokollen kan være nødvendig. De ideelle tallene per container kan variere betydelig basert på den spesielle taksonen og ulike ex situ programbegrensninger som tilgjengelig budsjett, laboratoriefasiliteter og totalt antall husdyrholdpersonell. Vi anbefaler på samme måte å forlate tilstrekkelig plass mellom kopper som huser larver for å minimere potensialet i organismebevegelse mellom beholdere. Til slutt, for større fangede populasjoner, anbefales det sterkt å skille lager mellom ett eller flere laboratorieanlegg. Denne beskyttelsesstrategien kan bidra til å minimere katastrofale tap av hele befolkningen på grunn av sykdom eller andre uforutsette konsekvenser.
Larval vert plantekvalitet og tilgjengelighet driver husdyrproduksjon og sterkt påvirker både larval utvikling priser og generelle befolkningen helse. Likevel, få publiserte rapporter eller studier fremheve dette backstage kravet eller diskutere beste barnehage praksis. Vellykket ex situ programplanlegging må ta hensyn til tilstrekkelige plantemengder, produksjon og vedlikehold. Så mange larver krever eller foretrekker visse plantedeler (f.eks. terminal ny vekst, blomsterløk og blomsterstander, frukt osv.), effektiv iscenesettelse for å sikre at det er nødvendig med riktig plantefenologi.
Ytterligere hensyn inkluderer riktig demografisk og genetisk styring, og minimering av eventuelle negative effekter av fangenskap. Vi anbefaler utviklingen av en genetisk forvaltningsplan. Dette kan omfatte strategier for å inkludere infusjon av nytt genetisk materiale regelmessig, maksimere mangfoldet og forhindre nær innavl, periodisk evaluere viktige organisme fitness variabler, og overvåke genetikk på et eller annet nivå for å muliggjøre sammenligning til bevarte populasjoner og sjekke fanget lager helse. Periodisk sammenligning av egenskapene til fangede individer til personer fra grunnleggelsen populasjoner er også berettiget34,35.
Disse protokollene representerer bevist beste praksis. De bør være gunstige for en rekke forskere og bevaringutøvere som direkte kan bruke eller tilpasse våre metoder til sine egne studier og ex situ risikoutsatt sommerfugl eller insekt bevaring og utvinning programmer. Den spesifikke skisserte fangeavlsprotokollen gjelder sannsynligvis mest for programmer som fokuserer på andre Lycaenidae, relatert e-post eller mindre store taksjer. Likevel, mange komponenter som de som involverer sikring vellykket frieri og copulation, voksenvedlikehold med kunstig nektar, maksimere oviposition, og generell larval omsorg kan uten tvil bli mer bredt brukt eller tilpasset et bredere array av taxa. Som nevnt tidligere, mens protokollfleksibilitet bør vektlegges, kan tilgang til andre etablerte metoder bidra til å gi verdifull innsikt og et levedyktig utgangspunkt for tilpasning og innovasjon. Metodene som presenteres for å vurdere ulike livshistoriske egenskaper som larvalutviklingstid og antall larval stadia har uten tvil bred anvendelse for andre bevaringsavlsprogrammer og risikoutsatt taxa. Vi oppfordrer andre til å bidra til å løse viktige økologiske datahull når det er mulig og publisere vetted protokoller og programresultater.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra U.S. Fish and Wildlife Service’s Conservation Recovery Initiative (F17AP00467) og Disney Conservation Fund. Ytterligere støtte ble gitt av Florida Museum of Natural History og Institutt 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 |