क्षेत्र आधारित थर्मल फिजियोलॉजी परख: परिवेश की स्थिति के तहत कोल्ड शॉक रिकवरी

Summary

यहां, परिवेश पर्यावरणीय परिस्थितियों में तितलियों के ठंडे सदमे वसूली का मूल्यांकन करने के लिए एक कम लागत, सुलभ प्रोटोकॉल का वर्णन किया गया है।

Abstract

पारिस्थितिक शरीर विज्ञान, विशेष रूप से ectotherms के, इस बदलती दुनिया में तेजी से महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रजातियों और पर्यावरण लक्षण के उपायों का उपयोग करता है जीवों और उनके परिवेश के बीच बातचीत का पता लगाने के लिए बेहतर उनके अस्तित्व और फिटनेस को समझते हैं । पारंपरिक थर्मल परख समय, पैसा और उपकरणों के मामले में महंगे होते हैं और इसलिए अक्सर छोटे नमूना आकार और कुछ प्रजातियों तक सीमित होते हैं। यहां प्रस्तुत एक उपन्यास प्रोटोकॉल है जो तितलियों के उदाहरण का उपयोग करके बड़े, वॉलेंट, स्थलीय कीड़ों के व्यक्तिगत व्यवहार और शरीर विज्ञान पर विस्तृत डेटा उत्पन्न करता है। यह कागज एक ठंडा झटका वसूली परख है कि परिवेश पर्यावरण की स्थिति के तहत क्षेत्र में किया जा सकता है और महंगा प्रयोगशाला उपकरणों की आवश्यकता नहीं है के तरीकों का वर्णन करता है । इस विधि का उपयोग उष्णकटिबंधीय तितलियों के ठंडे सदमे के लिए प्रतिक्रिया और वसूली रणनीति को समझने के लिए किया गया है, पूरे तितली समुदायों में व्यक्तिगत स्तर के डेटा का उत्पादन किया गया है। इन तरीकों को दूरस्थ क्षेत्र सेटिंग्स और कक्षाओं दोनों में नियोजित किया जा सकता है और पारिस्थितिक रूप से प्रासंगिक शारीरिक डेटा उत्पन्न करने और एक शिक्षण उपकरण के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

Introduction

1 9 70 के दशक के उत्तरार्ध में थर्मल फिजियोलॉजी और पारिस्थितिकी के एकीकरण और 1 9 80 के दशक की शुरुआत^{में 1,2} ने पारिस्थितिक शरीर विज्ञान के क्षेत्र का शुभारंभ किया। ectotherms पर किए गए व्यापक थर्मल अध्ययन विविध पारिस्थितिकी-विकासवादी संदर्भों में पारिस्थितिक-शारीरिक सहक्रियाओं को उजागर करते हैं^3,4,5. इक्टोथर्मिक जीवों के थर्मल फिजियोलॉजी पर शोध ने हाल ही में जलवायु परिवर्तन और दुनिया भर में थर्मल परिदृश्य को बदल दिया है^6,7। पारिस्थितिक शरीर विज्ञान के अकादमिक क्षेत्र में अध्ययन को सूचित करने के अलावा, थर्मल फिजियोलॉजी परख शोधकर्ताओं के लिए मोटे तौर पर सुलभ हो सकती है और सभी स्तरों के लिए एक हाथ से शिक्षण दृष्टिकोण के रूप में काम कर सकती है। थर्मल प्रदर्शन के घटक, थर्मल सीमा और तापमान के झटके के प्रभाव सहित, पारिस्थितिकी, व्यवहार और जानवरों के जीवन इतिहास के लिए मौलिक हैं^8,9।

विशेष रूप से, फिजियोलॉजी के प्रश्नों को संबोधित करने के लिए इकोटोथर्म का उपयोग किया जाता है, क्योंकि एंडोथरमी परिवेश और संगठित तापमान के बीच एक अभिन्न लिंक तय करता है। तापमान सीमा जो जीवों को झेल सकते हैं (उनके महत्वपूर्ण थर्मल न्यूनतम से अधिकतम-थर्मल रेंज) और जिस तापमान पर उनके व्यवहार और फिटनेस को अधिकतम किया जाता है (थर्मल ऑप्टिमा) अक्सर पारिस्थितिक और विकासवादी प्रक्रियाओं में निहित होते हैं। ये शारीरिक लक्षण बढ़ते महत्व के हैं क्योंकि तापमान, दोनों का मतलब है और चरम,¹⁰बढ़ रहे हैं । उदाहरण के लिए, तापमान में वृद्धि सहित अजैविक परिवर्तन, जो पर्यावास विनाश और विखंडन के साथ होते हैं, ने एन्यूर सहित ectotherms के समुदायों को प्रभावित किया है, शारीरिक रूप से नाजुक प्रजातियों (संकीर्ण थर्मल सहिष्णुता के साथ) को छोटे अवशेष आवास पैच^11,12तक सीमित किया है।

थर्मल प्रदर्शन के प्रमुख घटकों का आकलन समय और संसाधनों दोनों के मामले में महंगा हो सकता है और परंपरागत रूप से प्रयोगशाला उपकरण और मानकीकृत स्थितियों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, पारंपरिक परख अक्सर किसी दिए गए जानवर¹³ द्वारा प्रकृति में अनुभवी परिवेश की स्थितियों की चौड़ाई को प्रतिबिंबित नहीं करती है क्योंकि समान शरीर विज्ञान प्रयोगों में तापमान सावधानी से नियंत्रित किया जाता है और अक्सर किसी जानवर द्वारा अनुभवी परिवेश की स्थितियों से असंबंधित होता है। यह तापमान नियंत्रण व्यक्तिगत प्रतिक्रियाओं में भिन्नता की समझ को कम कर सकता है^2,14 फिजियोलॉजिस्ट्स ने प्रयोगशाला आधारित हीटिंग और कूलिंग प्रयोगों पर भरोसा किया है, प्रोग्राम करने योग्य पानी स्नान का उपयोग करके थर्मल प्रदर्शन^{घटता 15}को सूचित करने के लिए एक जानवर के वातावरण को तेजी से गर्म या ठंडा करने के लिए।

आमतौर पर, जानवरों को थर्मोकपल के साथ शीशियों में रखा जाता है, और आसपास के पानी के स्नान के तापमान को नियंत्रित करके उनके परिवेश का तापमान तेजी से बदल जाता है। शोधकर्ता एक परिवर्तित शारीरिक स्थिति (जैसे, ठंडा कोमा, नॉकडाउन) और जिस तापमान पर स्थिति परिवर्तन हुआ उसे प्राप्त करने में लगने वाले समय को मापते हैं^16,17। न्यूनतम $ 500 से शुरू, ये उपकरण बड़े, भारी हैं, और अतिरिक्त तकनीकी उपकरणों (जैसे, कंप्यूटर, थर्मोकपल) की आवश्यकता होती है। नतीजतन, थर्मल प्रदर्शन का आकलन करने के क्लासिक तरीकों को पूरा करने के लिए बुनियादी उपकरण 1) सभी के लिए आर्थिक रूप से सुलभ नहीं हैं, 2) छोटे dipterans के लिए उपयोग की जाने वाली प्रथागत शीशियों में निहित होने वाले जानवरों को परखने के लिए उपयुक्त नहीं हैं, और 3) दूरस्थ क्षेत्र सेटिंग्स में उपयोग के लिए पोर्टेबल नहीं हैं। सामान्य प्रथा के पालन के परिणामस्वरूप वर्गीकरण और प्रायोगिक स्थितियों में सीमित प्रतिनिधित्व हुआ है^18,19,20.

जबकि पूर्ण थर्मल प्रदर्शन घटता प्रजातियों के वितरण, जीवन इतिहास लक्षण, और व्यवहार, अन्य लक्षणों के बीच सूचित कर सकते हैं, कम और सरल थर्मल मैट्रिक्स की मात्रा अधिक कुशल और अभी भी बेहद जानकारीपूर्ण हो सकती है। शारीरिक परख, ठंडा कोमा शुरुआत और बाद में ठंड सदमे वसूली, ठंड सख्त, और दक्षिणपंथी व्यवहार को मापने, एक जीव⁸के महत्वपूर्ण थर्मल न्यूनतम के लिए प्रभावी और निष्पादक परदे के बाहर हैं । यहां वर्णित एक ठंडा झटका परख बड़े स्थलीय ectothermic कीड़ों से शारीरिक डेटा प्राप्त करने के लिए उपयोगी है । परख सस्ती, सुलभ है, और क्षेत्र की स्थिति के तहत या कक्षा में निष्पादित करने के लिए आसान है । इस प्रोटोकॉल द्वारा उत्पन्न कोल्ड शॉक रिकवरी के आंकड़ों को पारिस्थितिक शरीर विज्ञान के बारे में प्रश्नों को आगे बढ़ाने के लिए प्रजातियों या व्यक्तिगत स्तर के लक्षण डेटा के साथ जोड़ा जा सकता है और/या छात्रों को शारीरिक सिद्धांतों के बारे में सिखाने के लिए इस्तेमाल किया जाता है ।

Protocol

1. ब्याज की प्रजातियों की पहचान

1. कोल्ड शॉक रिकवरी समय निर्धारित करने के लिए ब्याज की प्रजातियों की पहचान करें। ध्यान रखें कि प्रत्येक समूह एक ठंडा कोमा को प्रेरित करने में लगने वाले समय में अलग होगा (यानी, जिस बिंदु पर कीट अभी भी जीवित है, लेकिन आगे नहीं बढ़ रहा है और उत्तरदायी नहीं है)। इसी तरह, जीव और डेटा के उपयोग के आधार पर, विभिन्न कटऑफ पॉइंट चुनते हैं जिस पर प्रयोग को रोकने के लिए यदि फोकल व्यक्ति (ओं) उड़ान नहीं भरता है (धारा 4 देखें)।
   नोट: यह प्रोटोकॉल Lepidoptera पर उपयोग के लिए डिजाइन और विकसित किया गया था। हालांकि, यह विशेष रूप से बड़े, वोलेंट, स्थलीय कीड़ों पर लागू होता है, जिन्हें कांच के लिफाफे में फ्लैट संग्रहीत किया जा सकता है जो आंदोलन और क्षति (जैसे, तितलियों और ड्रैगनफ्लियों/डैमेफ्लियों) को प्रतिबंधित करते हैं।

2. एक पूर्व परीक्षण का आयोजन

1. प्रमुख मापदंडों को निर्धारित करने के लिए व्यक्तियों के एक छोटे से नमूने पर एक पूर्व परीक्षण का संचालन करें। प्रीट्रायल के लिए 5-10 व्यक्तियों के साथ नीचे दिए गए प्रोटोकॉल के 5 के माध्यम से धारा 3 का पालन करें।
   1. एक ठंडा कोमा (आगे नहीं बढ़) प्रेरित करने के लिए बर्फ पर आवश्यक समय का परीक्षण करें, लेकिन 30 मिनट, 60 मिनट और 90 मिनट के उपचार का उपयोग करके चरण 5.1 का पालन करके फोकल प्रजातियों को न मारें।
      नोट: एक ठंडा कोमा प्रेरित करने के लिए आवश्यक समय आकार, स्थान, और प्राकृतिक इतिहास/
   2. चरण 4.1-4.4 के परिणामों के आधार पर और फोकल कीड़ों की पारिस्थितिकी के ज्ञान का उपयोग करके, एक समय चुनें जिस पर परीक्षण समाप्त करने के लिए यदि कोई व्यक्ति पूर्ण वसूली नहीं करता है। प्रजातियों की पारिस्थितिकी पर इस बार कटऑफ के रूप में अच्छी तरह से आधार, ध्यान में रखते हुए कि उड़ान के कई मिनट के बाद, कई कीड़े पूर्वदिनांकित हैं ।
      नोट: उदाहरण के लिए, यदि अधिकांश प्रारंभिक परीक्षण 15 मिनट के बाद उड़ान में समाप्त होते हैं, तो कोई भी 25 मिनट के बाद परीक्षणों को समाप्त करने का फैसला कर सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि आउटलर्स को भी पूरी तरह से ठीक होने का मौका मिले (यानी, फ्लाई)। यह प्रोटोकॉल 30 मिनट कटऑफ समय (चरण 5.4) पर आधारित है।
2. प्रयोगों के लिए डेटा संग्रह को सूचित करने के लिए प्रीट्रायल डेटा से पैरामीटर का उपयोग करें। फोकल जीवों की जरूरतों के आधार पर नीचे वर्णित प्रोटोकॉल को संशोधित करें, जिसमें बर्फ के घोल में समय शामिल है, जिस समय परीक्षणों को समाप्त करने के लिए कॉल करना है, और डेटा शीट पर प्रलेखित व्यवहार (उदाहरण के लिए, कंपकंपी पसंद की कीट के लिए एक अनुचित व्यवहार हो सकता है)।
   1. मापदंडों को परिष्कृत करते समय इन डेटा के साथ उत्तर दिए जाने वाले विशिष्ट शोध प्रश्नों को परिभाषित करें।
      नोट: उदाहरण के लिए, यदि शोधकर्ता वसूली पर लंबे समय तक जोखिम के प्रभाव में रुचि रखते हैं, बर्फ में समय को संशोधित करने के लिए एक प्रमुख चर है । यदि शोधकर्ताओं ने प्रकाश और काले रंग की प्रजातियों के बीच शरीर विज्ञान में अंतर में रुचि रखते हैं, वे या तो दो साफ़ रंग की प्रजातियों का चयन या वसूली समय पर पंख रंग के प्रभाव को मापने के लिए कीट के पंख रंग को संशोधित कर सकते हैं । महत्वपूर्ण बात, यह विधि उत्पन्न आवश्यकताओं और अनुसंधान प्रश्नों के लिए अत्यधिक अनुकूलन योग्य है (चर्चा अनुभाग देखें)।

3. कीड़ों का संग्रह

1. चारा जाल और कीट विज्ञानी जाल,(अनुपूरक चित्रा 1)जैसे उचित तरीकों का उपयोग करके कीड़े एकत्र करें। संग्रह पर, प्रत्येक व्यक्ति को एक अद्वितीय आईडी के साथ एक अलग ग्लासिन लिफाफे में रखें।
2. कब्जा कर लिया जा रहा है और ठंडे सदमे प्रयोग के संपर्क से पहले पहले एक छायांकित, शांत जगह में जानवरों की दुकान । हमेशा जानवर को 24 घंटे के भीतर प्रायोगिक उपचार के लिए बेनकाब करें, और इस समय को परीक्षणों में जितना संभव हो मानकीकृत करें।
   1. यद्यपि भंडारण की स्थिति भिन्न हो सकती है, कीड़ों को सीधे सूर्य से बाहर रखें। यदि संभव हो, तो उन्हें एक शांत, अंधेरे कमरे में घर के अंदर रखें।
   2. क्षेत्र में, यह सुनिश्चित करें कि उन्हें संग्रहीत करते समय छायांकित किया जाएगा और हवा (दूर उड़ाने) और अन्य कीट शिकारियों से संरक्षित किया जाएगा जो लिफाफे में प्रवेश कर सकते हैं।

4. कोल्ड शॉक प्रयोग सेट करें

1. बर्फ और पानी के साथ एक कूलर भरें। सुनिश्चित करें कि कम से कम एक घंटे तक बने रहने के लिए पर्याप्त बर्फ है, और 0 डिग्री सेल्सियस पर पानी में पर्यावरण को बनाए रखने के लक्ष्य के साथ समय-समय पर बर्फ जोड़ें।
2. प्रयोग के दौर के लिए 1 और 4 फोकल व्यक्तियों के बीच चुनें, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि प्रत्येक व्यक्ति पहचानयोग्य है।
   1. यदि कई प्रजातियों का उपयोग कर रहे हैं, तो डेटाशीट पर भ्रामक व्यक्तियों से बचने के लिए प्रत्येक में से केवल एक का उपयोग करें। यदि केवल एक प्रजाति के साथ प्रयोग करते हैं, तो केवल उन व्यक्तियों का उपयोग करें जिन्हें आसानी से प्रतिष्ठित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए एक टूटे हुए पंख या अलग अंकन द्वारा।
   2. यदि प्रयोग का लक्ष्य पंखों के रंग से असंबंधित है, तो व्यक्तियों को अलग करने के लिए एक ठीक महसूस-इत्तला मार्कर के साथ अद्वितीय टीडीएस (उदाहरण के लिए, संख्या) के साथ पंखों को चिह्नित करें।
   3. यदि प्रयोग उपरोक्त मानदंडों में से किसी को भी पूरा नहीं करते हैं, तो एक समय में एक व्यक्ति पर प्रयोग करें।
3. प्रत्येक कीट के लिए प्रासंगिक जानकारी के साथ डेटा शीट की पंक्तियों को पॉप्युलेट करें जिसमें उनकी अनूठी आईडी और प्रजातियों के नाम या विशिष्ट चरित्र(अनुपूरक तालिका 1)जैसे नोटों में एक उपयोगी पहचानकर्ता शामिल है।
4. सभी फोकल व्यक्तियों (अभी भी उनके व्यक्तिगत रूप से चिह्नित लिफाफे में) एक वजन(सामग्री की मेज)के साथ एक सील प्लास्टिक बैग में रखें, और ६० मिनट के लिए बर्फ के पानी में बैग जगह (या जब तक ठंडा कोमा प्रेरित किया गया है; चर्चा देखें)(अनुपूरक चित्रा 2)।
   1. सुनिश्चित करें कि वजन भारी है (जैसे, बड़े सिक्के, बड़े वाशर, या चिकनी चट्टानें) और बर्फ के पानी में डूबे कीड़ों के बैग को रखने के लिए पर्याप्त और पानी की सतह पर लंबवत रखने के लिए पर्याप्त है। ऐसे वजन का इस्तेमाल करें, जिससे सील बंद प्लास्टिक बैग में लीक न हो।
      नोट: जबकि कीड़े अभी भी ठीक होने में सक्षम हैं यदि वे जलमग्न होने के दौरान सीधे पानी के संपर्क में आते हैं, गीले लिफाफे प्रत्येक व्यक्ति को हटाने में जटिल होते हैं। कीड़ों को उनके बैग में सूखा बनाए रखना सबसे अच्छा है।
5. रिकॉर्ड तापमान और प्रकाश डेटा।
   1. या तो चरण 5.1 या 5.2 का उपयोग करके परिवेश के तापमान और हल्के डेटा को रिकॉर्ड करने के लिए डेटा लॉगर (सामग्रीकी तालिका देखें) का उपयोग करें।
      1. 10 एस अंतराल पर तापमान और प्रकाश डेटा एकत्र करने के लिए डेटा लॉगर को प्रोग्राम करें, उस समय शुरू करें कि कीड़े जारी किए जाएंगे।
      2. डेटा लॉगर के शुरुआती समय को आधार करें जब कीड़े बर्फ के पानी में रखे गए थे। सुनिश्चित करें कि डेटा लॉगर जानकारी (तिथि, समय) सिंक्रोनाइज्ड है ताकि परिवेश की स्थितियों पर डेटा बाद में प्रत्येक व्यक्ति फोकल कीट के साथ मिलान किया जा सके।
   2. हाथ से कम अंतराल पर तापमान और प्रकाश डेटा रिकॉर्ड करने के लिए एक साधारण थर्मामीटर का उपयोग करें (एक दूसरे शोधकर्ता द्वारा)।
      1. वसूली समय के साथ संबद्ध करने के लिए प्रायोगिक मापदंडों पर निर्णय लें जिसे डेटा लॉगर के बिना मापा जा सकता है। अलग उपचार का प्रयोग करें: छाया/ गोधूलि/मध्य दिन ।
6. एक उपयुक्त स्थान में कीड़ों के लिए एक जाल पिंजरे रखें ताकि पिंजरे के भीतर तापमान और हल्के वातावरण यथासंभव समरूप हों, और ताकि पिंजरे का आधार ऊंचा हो और पर्यवेक्षक द्वारा टैप किया जा सके।
7. पिंजरे के ठीक बाहर, या पिंजरे के अंदर डेटा लॉगर रखें ताकि यह पिंजरे के अंदर छोटे आंदोलनों से अधिक या अन्यथा प्रभावित न हो। यदि डेटा लॉगर का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तो उचित रूप से थर्मामीटर की स्थिति और/या उचित विन्यास में पिंजरों की स्थापना की ।
   नोट: डेटा लॉगर रखा जाना चाहिए ताकि दर्ज परिवेश की स्थिति उन लोगों के लिए जितना संभव हो सके बंद हो जो कीट का अनुभव कर रही है।

5. कोल्ड शॉक प्रयोग शुरू करें

1. 60 मिनट के बाद बर्फ के पानी के स्नान से जानवरों को निकालें (या उचित निर्धारित समय; ऊपर देखें)। प्लास्टिक बैग से कीड़ों को तुरंत हटा दें, और हैंडलिंग(अनुपूरक चित्रा 3)को कम करते हुए प्रत्येक व्यक्ति को जितनी जल्दी हो सके अपने लिफाफे से हटा दें।
2. जैसे ही जानवर जाल पिंजरों में हैं स्टॉपवॉच शुरू करें (उदाहरण डेटा देखें, पूरक तालिका 1)।
3. ठीक कीड़ों को उत्तेजित करने के लिए एक पेंसिल के साथ पिंजरे के आधार पर टैप करें।
   नोट: वसूली के दौरान उत्तेजनाओं को प्रदान करना यह सुनिश्चित करता है कि फोकल कीड़े शारीरिक रूप से सक्षम(पूरक वीडियो)के रूप में जल्द ही वसूली की स्थिति और व्यवहार प्रदर्शित करते हैं।
   1. यह सुनिश्चित करने के लिए अक्सर और दृढ़ता से टैप करें कि कोई जानवर यदि संभव हो तो जवाब देगा, लेकिन प्रतिक्रिया का कारण नहीं बनेगा।
      नोट: उदाहरण के लिए, पिंजरे का दोहन करते समय, यदि कोई जानवर हवा में पहुंचा दिया जाता है और सीधे भूमि पर पहुंच जाता है, लेकिन अपने आप खड़े होने के लिए आगे नहीं बढ़ता है, जिसे "स्टैंड" व्यवहार नहीं माना जाता है, क्योंकि जीव वास्तव में अपने आप खड़ा नहीं था।
4. एक व्यक्ति के उड़ान भरने के बाद परीक्षण को पूर्ण रूप से चिह्नित करें (यानी, पूर्ण वसूली दिखाई गई है)। परीक्षण को समाप्त करें और कीट पर विचार करें कि यदि यह 30 मिनट के बाद नहीं चलता है तो पूर्ण वसूली हासिल कर लिया है।
5. जाल पिंजरे से कीड़ों को निकालें, और व्यक्तियों को वापस अपने लेबल वाले ग्लासिन लिफाफे में रखें। जानवरों को मुक्त करें या उन्हें आगे डेटा संग्रह के लिए रखें (उदाहरण के लिए, आकार, वजन के व्यक्तिगत लक्षण)।
6. यदि डेटा लॉगर का उपयोग कर रहे हैं, तो डेटा लॉगर डेटा संग्रह को रोकें, और उचित तिथि/समय जानकारी के साथ प्रयोग के दौरान तापमान और प्रकाश डेटा की फ़ाइल को सहेजें ।

6. डेटा प्रोसेसिंग

1. डेटाशीट से प्रस्तुत डेटा को स्प्रेडशीट (जैसे, एमएस एक्सेल) में दर्ज करें।
2. यदि डेटा लॉगर का उपयोग कर रहे हैं, तो प्रत्येक व्यक्ति की प्रत्येक प्रतिक्रिया के लिए तापमान और प्रकाश डेटा जोड़ें।
   1. प्रत्येक व्यक्ति के प्रत्येक व्यवहार के लिए तापमान और प्रकाश के मतलब और मानक विचलन की गणना करें।
      नोट: जैसा कि डेटा लॉगर हर 10 एस डेटा लॉग करता है, यदि एक जानवर के लिए स्टैंड व्यवहार होने में 48 एस लगता है, तो उस परीक्षण के लिए डेटा लॉगर से पहले 5 प्रविष्टियों का उपयोग करें।
   2. प्रत्येक व्यक्ति के प्रत्येक वसूली व्यवहार को डेटालॉगर द्वारा रिकॉर्ड किए गए अजैविक डेटा के साथ संबद्ध करें, आवश्यक रूप से 10 एस अंतराल तक या नीचे गोलाई करें।
3. डेटा की साजिश और विश्लेषण करें। चित्रा 1,उदाहरण के लिए, तापमान के प्रभाव और ठंडे सदमे वसूली समय पर प्रकाश की कल्पना करता है। परीक्षण किए गए समूहों के शारीरिक लक्षणों में पारिस्थितिक और विकासवादी पैटर्न की जांच करने के लिए अन्य प्रासंगिक डेटा (प्रजातियों के लक्षण, क्षेत्रीय आवास विशेषताओं) को संकलित करें।
   नोट: चित्रा 1 आर में ggplot2 पैकेज का उपयोग कर प्लॉट किया गया था । परिवेश की स्थितियों पर डेटा के विस्तार का स्तर परिवेश की स्थितियों को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों के आधार पर अलग होगा । यदि डेटा लॉगर का उपयोग किया जाता है, तो चित्र 2 के बराबर विस्तार वाले आंकड़े उत्पन्न किए जा सकते हैं। यदि थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है, तो शोधकर्ता परिवेश प्रकाश द्वारा सूचित भूखंड नहीं बना पाएगा। इसी तरह, यदि शोधकर्ता प्रकाश या तापमान की श्रेणियों का उपयोग करते हैं, तो इन स्कैटरप्लॉट्स को इन घटनाओं को समझाने के लिए बॉक्सप्लॉट या किसी अन्य उपयुक्त टेम्पलेट में संशोधित किया जा सकता है।

Representative Results

इस प्रोटोकॉल में एकत्र किए गए डेटा से ऑर्गेनिमल फिजियोलॉजी के लिए महत्वपूर्ण चरों की जांच और विभाजन की अनुमति होती है। उदाहरण के लिए, तापमान और प्रकाश दोनों की स्थिति ठंडे सदमे(चित्रा 1)से तितलियों की वसूली में योगदान देती है। साजिश परिवेश की स्थिति और ठंड सदमे ठीक होने के बीच बातचीत का पता लगाने के लिए करना है । जाल और जाल दोनों से जंगली पकड़े गए तितलियों का उपयोग करते हुए, तितलियों की 181 प्रजातियों ने ठंडे सदमे(चित्रा 2)से प्रेरित ठंडा कोमा से अलग वसूली का प्रदर्शन किया। चित्रा 2 में प्रस्तुत डेटा कोलंबिया Andes में लगभग पांच महीने (जनवरी, फरवरी, मई-जुलाई २०२०) पर तीन पर्यवेक्षकों द्वारा एकत्र किए गए थे । तितली संग्रह के बाद सुबह हमेशा प्रयोग किए जाते थे। अधिकतम दक्षता पर, दो पर्यवेक्षकों के लिए एक साथ चार तितलियों का निरीक्षण करना संभव था, जो सात बार (न्यूनतम 7.37 घंटे) दोहराया गया, जिसके परिणामस्वरूप एक ही सुबह 56 व्यक्तियों का परीक्षण किया गया। यह व्यक्तिगत भिन्नता पर डेटा को शामिल करने और विचार करते हुए पूरे तितली समुदायों में डेटा संग्रह का एक बड़ा सौदा करने की अनुमति देता है। जैसा कि परख परिवेश पर्यावरणीय परिस्थितियों में हो सकता है, वसूली की स्थिति उनके आवासों के प्रतिनिधि हैं और प्रकृति में जीवों द्वारा अनुभवी प्राकृतिक भिन्नता को प्रतिबिंबित करती हैं। चित्रा 3 तापमान और ठंड सदमे वसूली प्रयोग और एक चरागाह में शर्तों की रोशनी की स्थिति के बीच ओवरलैप दिखाता है जिसमें से कुछ परीक्षण तितलियों एकत्र किए गए थे ।

चित्रा 1:ठंडे झटके के बाद तितलियों के वसूली समय (सेकंड में) के स्कैटरप्लॉट्स। (A)मीन तापमान और(बी)का मतलब लक्स (हल्की तीव्रता) उनकी वसूली के दौरान । प्रजातियों का आयोजन किया जाता है और परिवार द्वारा रंगा जाता है। कुल मिलाकर, प्रकाश और तापमान में वृद्धि के रूप में, ठंड सदमे वसूली समय कम हो जाती है, taxa भर में परिवर्तनशीलता दिखा । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

चित्रा 2:कोलंबिया एंडीज से तितली की 181 प्रजातियों पर ठंडे सदमे वसूली परख से परिणामों का उदाहरण। डेटा उन सेकंड की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है जो तितली को ठंड से हटाने से बीता और जब यह उड़ने में सक्षम था। प्रजातियों का आयोजन किया जाता है और परिवार द्वारा रंगा जाता है। यह आंकड़ा वर्गीकरण चौड़ाई को दर्शाता है जिसमें इस प्रयोग को सफलतापूर्वक लागू किया जा सकता है, और प्रजातियों में ठंडे सदमे वसूली प्रतिक्रियाओं की विविधता। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

चित्रा 3:ठंडे सदमे वसूली परीक्षणों के दौरान परिवेश तापमान और लक्स। परिवेश तापमान की साजिश (नीला) और लक्स (प्रकाश तीव्रता, लाल) के रूप में डेटा संग्रह करने वालों द्वारा दर्ज की गई चरागाहों में रखा जहां तितली संग्रह जगह ले ली (हल्के रंग, शर्तों पूरे दिन अवधि) और ठंडे सदमे वसूली परीक्षणों के दौरान शर्तों (गहरे रंग, केवल सुबह घंटे) । परिवेश क्षेत्र की स्थिति और प्रायोगिक स्थितियों की साजिश रची क्षेत्र नमूना और प्रयोग के एक सप्ताह से अधिक तितलियों द्वारा अनुभवी की सीमा और औसत शर्तों को दिखाने के लिए । प्रयोग केवल शुरुआती घंटों (07:00-13:00 घंटे) में किए गए थे, जबकि डेटालॉगर्स को एक सप्ताह (दिन के उजाले घंटे, 06:00-18:00 घंटे दिखाया गया) के लिए क्षेत्र में तैनात किया गया था। यहां दिखाया गया है कि तितलियों द्वारा अनुभव की गई प्रायोगिक स्थितियों और परिवेशी स्थितियों के बीच ओवरलैप होता है, जो परिवेश की स्थितियों के तहत शरीर विज्ञान परख का संचालन करने की पारिस्थितिक प्रासंगिकता का प्रदर्शन करता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

अनुपूरक चित्रा 1: फोकल कीड़ों को इकट्ठा करने की प्रक्रिया-इसमामले में, तितलियों-चारा वैन-सोमरेन जाल और सक्रिय जाल का उपयोग करना। जाल दोनों सड़ मछली और सड़ फल बाइट्स के साथ baited थे । जाल (चारा के बिना) पृष्ठभूमि में, अग्रभूमि में एक नीले प्लास्टिक संग्रह बॉक्स के खिलाफ अपने अद्वितीय लिफाफे में एक नमूना है। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

अनुपूरक चित्रा 2:कूलर में बर्फ के पानी में डूबे चार व्यक्तिगत तितलियों के साथ बैग। प्लास्टिक की थैलियों को बर्फ के पानी में रखे जाने के समय के साथ चिह्नित किया गया था, ताकि ठंडे सदमे के प्रयोगों को सुबह के माध्यम से कंपित किया जा सके । नमूनों को गीले होने से रोकने के लिए प्लास्टिक की थैलियों को सील किया जाना चाहिए; हालांकि, इस मामले में बैग और लिफाफे की बाढ़ तितलियों की वसूली पर कोई औसत दर्जे का प्रभाव पड़ा । कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

अनुपूरक चित्र 3-दो पर्यवेक्षक क्षेत्र में आंकड़े एकत्र करते हैं। प्रत्येक जाल पिंजरे में ठंडे सदमे से उबरने वाली चार अनूठी तितलियां होती हैं। पिंजरे में पॉलीविनाइल क्लोराइड टी-ज्वाइंट में सीधे सूरज या बारिश के एक्सपोजर को रोकने के लिए डेटा लॉगर होता है। प्रत्येक पर्यवेक्षक एक स्टॉपवॉच है कि तुरंत पिंजरे में तितली रिहाई पर शुरू किया गया था । पिंजरों बेंच द्वारा ऊंचा कर रहे हैं, पर्यवेक्षकों पिंजरे के आधार आंदोलन करने के लिए सुनिश्चित करें कि तितलियों के रूप में जल्दी के रूप में शारीरिक संभव व्यवहार का जवाब दिया अनुमति । कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

अनुपूरक तालिका 1: उदाहरण डेटा शीट। शीट प्रत्येक तितली की अनूठी आईडी को क्षेत्र में सौंपे गए और नोटों में पात्रों (प्रजातियों का नाम, प्रमुख रंग) को अलग करने के रूप में दिखाती है। इसके अलावा दर्ज की गई तितली की प्रमुख स्थिति है (यानी, पंख का कौन सा पक्ष सूर्य के संपर्क में था) वसूली अवधि के दौरान, डी (पृष्ठीय) या वी (वेंट्रल) के रूप में उल्लेख किया गया था। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

पूरक वीडियो 1: ठंडे सदमे वसूली के लिए पिंजरे का दोहन। तितलियों के ठीक होने के रूप में, पर्यवेक्षक पिंजरे के आधार को धीरे से नल के रूप में जल्द ही व्यवहार प्रेरित करने के रूप में तितलियों में सक्षम हैं । कृपया इस वीडियो को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

Discussion

थर्मल फिजियोलॉजी के अध्ययन में जीवों और उनके परिवेश के बीच बातचीत को बेहतर ढंग से समझने के लिए प्रजातियों और पर्यावरणीय लक्षणों के उपायों को शामिल किया गया है जो जीवित रहने और फिटनेस की कुंजी हैं। पौधों और जानवरों के प्राकृतिक इतिहास और पारिस्थितिकी को समझने के लिए हमेशा अभिन्न अंग रहते हुए, परिदृश्य और जलवायु परिवर्तन के सामने थर्मल लक्षण बढ़ते महत्व के हैं^11,21. विशेष रूप से, लेपिडोप्टेरा और ओडोनाटन, ectothermic स्थलीय कीड़ों के कई समूह अपेक्षाकृत बड़े और प्रचुर मात्रा में हैं, अलग व्यवहार प्रदर्शित करते हैं, और हेरफेर के लिए उत्तरदायी हैं। यहां उल्लिखित ऐसी कीड़ों की शारीरिक प्रतिक्रियाओं को प्रभावी ढंग से मापने के लिए एक कुशल और कम लागत वाली परख है। इस प्रोटोकॉल में परख के लिए स्वस्थ जीवों के स्रोत की आवश्यकता होती है, जिसका प्रयोग से पहले हैंडलिंग समय सीमित है। जबकि एक समय में परख वाले जीवों की संख्या में लचीला, प्रति प्रयोग फोकल व्यक्तियों की संख्या डेटा संग्रह और/या पर्यवेक्षकों की संख्या के उद्देश्य के आधार पर भिन्न होगी ।

उदाहरण के लिए, यह प्रोटोकॉल पूरे समुदायों में तितलियों पर विस्तृत व्यक्तिगत डेटा एकत्र करने के लिए विकसित किया गया था। इस प्रकार, प्रतिनिधि परिणाम यथासंभव अधिक से अधिक प्रजातियों के व्यक्तियों के लिए डेटा संग्रह को अधिकतम करने के प्रयास को दर्शाते हैं और स्थानीय पर्यावरण के लिए प्रासंगिक विभिन्न स्थितियों के तहत। फोकल प्रजातियों की संख्या के बावजूद, यह पर्यवेक्षक के लिए महत्वपूर्ण है वसूली का अनुभव पिंजरे में प्रत्येक व्यक्ति की पहचान करने में सक्षम हो । यदि लक्ष्य केवल एक प्रजाति से डेटा एकत्र करना है, तो केवल एक या दो व्यक्ति (यदि विभिन्न विंग पहनने के आधार पर पहचाने जाने योग्य हैं या यदि व्यक्तिगत रूप से चिह्नित हैं) को एक बार में परख लिया जाना चाहिए। अध्ययन विषयों को एक विशिष्ट शोध प्रश्न या अध्ययन की योजना के अनुसार चुना जाना चाहिए । पूछे गए प्रश्न और डेटा संग्रह (उदाहरण के लिए अनुसंधान या कक्षा,) के उद्देश्य के आधार पर, नमूना आकार और अन्य लक्षणों का संग्रह अलग होगा।

इस प्रोटोकॉल (चिल कोमा के शामिल होना, वसूली के कदम, परिवेश की स्थिति की भूमिका) द्वारा स्पष्ट शरीर विज्ञान के मौलिक घटकों को समझाने के लिए, एक कक्षा प्रशिक्षक दो अलग प्रजातियों या एक ही प्रजाति के रूपों का चयन कर सकता है। यदि फोकल व्यक्ति केवल एक प्रमुख विशेषता (जैसे, रंग) में भिन्न होते हैं, तो एक छोटा नमूना आकार आवश्यक होगा, और छात्र उस विशेषता और ऑर्गेनमल फिजियोलॉजी के संबंधों का बारीकी से अध्ययन कर सकते हैं। पारिस्थितिक शरीर विज्ञान में रुचि रखने वाले शोधकर्ता जटिल पारिस्थितिक और विकासवादी सवालों का पता लगाने के लिए अपने प्रयोगात्मक डेटा का उपयोग कर सकते हैं। शोधकर्ताओं को ध्यान से फोकल कीड़े का चयन करना सुनिश्चित करना चाहिए जो सीधे उनके प्रश्नों को संबोधित करते हैं (उदाहरण के लिए, जीवन चरण, आयु, लिंग, स्थान के आधार पर), और, शामिल चरों की संख्या के आधार पर, उचित नमूना आकार निर्धारित करते हैं। जटिल मॉडलों के लिए नमूना आकार ऊपर वर्णित लोगों की तुलना में बड़ा होगा।

व्यवहार वसूली डेटा एकत्र करते समय, यह महत्वपूर्ण है कि पिंजरे जमीन के ऊपर आराम क्योंकि पर्यवेक्षक को वसूली व्यवहार प्रकाश में लाना पिंजरे के नीचे नल में सक्षम होना चाहिए । यह सुनिश्चित करता है कि जीव जैसे ही शारीरिक रूप से ऐसा करने में सक्षम होता है, (खड़ा, मक्खियां) का जवाब देता है, और टर्मिनल रिकवरी व्यवहार (उड़ान) प्रलेखित होता है। कोल्ड शॉक रिकवरी के दौरान परिवेश की स्थिति को रिकॉर्ड करना थर्मल फिजियोलॉजी के अध्ययन का अभिन्न अंग है, क्योंकि यह प्रोटोकॉल ऑर्गेनमल फिजियोलॉजी में पर्यावरण की भूमिका का अध्ययन करने और अलग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। डेटा लॉगर्स (सामग्री की तालिकादेखें) प्रासंगिक स्थितियों (जैसे, तापमान, प्रकाश और यहां तक कि आर्द्रता) के मानकीकृत उपायों को रिकॉर्ड करने के लिए उपयोगी हैं। हालांकि, यदि ये उपकरण अनुपलब्ध हैं, तो प्रासंगिक स्थितियों को अन्य तरीकों से मापा जा सकता है जैसे कि डिजिटल थर्मामीटर के साथ या पर्यावरणीय स्थितियों के चर को सरल बनाकर और छाया और सूर्य जैसे विशिष्ट वातावरण का उपयोग करके। यह प्रोटोकॉल शोधकर्ता को अध्ययन के उद्देश्य और दायरे के आधार पर कोल्ड शॉक रिकवरी के दौरान स्थितियों को मापने के विकल्प देता है।

यद्यपि इस विधि को विशिष्ट वर्गीकरण समूहों के बेहतर अनुरूप करने के लिए संशोधित किया जा सकता है, यह सिफारिश की जाती है कि बड़े, वॉलेंट कीड़ों का उपयोग किया जाए। स्वतंत्र रूप से उड़ने की उनकी क्षमता हासिल करने वाली उड़ान कीड़े को पूर्ण वसूली पूरा करने के लिए माना जा सकता है। वर्णित विधि, उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकों में तितलियों पर सफलतापूर्वक उपयोग की गई थी। किसी दिए गए क्षेत्र के थर्मल रुझानों के आधार पर (यानी, किसी साइट पर अनुभव किए गए तापमान की सीमा जो भिन्न होगी, इस प्रकार ऊंचाई, अक्षांश, चंदवा कवर के आधार पर अपेक्षाओं को प्रभावित करती है), एक जीव को ठंडा कोमा में प्रवेश करने के लिए बर्फ के पानी के स्नान में एक घंटे से अधिक या कम समय की आवश्यकता हो सकती है। जीव का आकार चिल कोमा में प्रवेश करने के लिए आवश्यक समय को भी प्रभावित कर सकता है। यह एक ठंडा कोमा (नहीं चलती) प्रेरित करने के लिए आवश्यक ठंड जोखिम के समय खोजने के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन फोकल प्रजातियों को मारने नहीं है । एक ठंडा कोमा प्रेरित करने के लिए आवश्यक समय आकार, स्थान, और प्राकृतिक इतिहास/ यहां वर्णित ठंडे सदमे प्रयोग के परिणामों के आधार पर और फोकल कीड़ों की पारिस्थितिकी के ज्ञान का उपयोग करके, एक समय चुनें जिस पर परीक्षण समाप्त करने के लिए यदि कोई व्यक्ति पूर्ण वसूली नहीं करता है।

शोधकर्ता के विशिष्ट प्रश्नों के आधार पर, इस विधि को या तो क्षेत्र या प्रयोगशाला में नियोजित किया जा सकता है ताकि क्रमशः महत्वपूर्ण चरों के लिए प्राकृतिक पर्यावरणीय भिन्नता और नियंत्रण दोनों के लिए अनुमति दी जा सके। यह परख सरल और सस्ती है और थर्मल फिजियोलॉजी के क्षेत्र में मौजूदा अंतराल को भरने में मदद करती है। इस प्रोटोकॉल की आसानी से यह टैक्सा की एक विविध सरणी के लिए रोजगार के लिए सुलभ बनाता है, प्रयोगशाला के अनुकूल जीवों से अधिक के लिए क्षेत्र खोलने । मानकीकृत अभी तक परिवेशी थर्मल परख करने की नवीनता प्रयोगशाला और क्षेत्र के परिणामों के बीच की खाई को भरती है²². जीव ों की वसूली के लिए परिवेशी परिस्थितियों का लाभ उठाने से शोधकर्ताओं को शरीर विज्ञान^14,22में पर्यावरण और प्रजातियों के कारकों की भूमिका को विभाजित करने में मदद मिलेगी । अंत में, इसकी कम लागत और आवश्यक सामग्रियों की कमी के कारण, इस प्रोटोकॉल का उपयोग क्षेत्र में दूरदराज के स्थानों में कई क्षेत्र जीवविज्ञानियों के लिए आदर्श के साथ-साथ कक्षाओं में युवा छात्रों को सीखने के अनुभव पर हाथ रखने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है।

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
24 x 24 x 36" Popup Rearing & Observation Cage	Bioquip	1466PB	Ensure that the cage is slightly elevated from the ground to be able to tap the floor of the cage during experiments.
Cooler	Any	NA
Glassine envelopes	Bioquip	1130B
HOBO Pendant Temperature/Light 8K Data Logger	Onset	UA-002-08	If a datalogger is not accessible, researchers may choose to use a digital thermometer to record ambient temperatures at regular intervals. See protocol step 4.5 for additional information.
HOBO Optic USB Base Station	Onset	Base-U-1
Ice water	NA	NA
Insects (focal taxa)	NA	Any	Collect sufficient samples to test, ensuring replication of experimental groups (e.g. species, sampling location)
PVC T-joint	Any	Any
Sealable plastic bag	Any	NA
Stopwatch/timer	Any	NA
Weight	Any	NA	Large coins or small rocks to weigh down the plastic bags will ensure that specimens are submerged in ice water. A standardized weight is ideal.