Böceklerde kaçış bir dizi faktörden etkilenir ve dağılma eğilimi, böcek ekolojisi ve biyolojik kontrol stratejilerinin anlaşılmasında önemli bir değişkendir. Böceklerde bağlı uçuş parametrelerini ölçmek için basit, nispeten ucuz ve esnek bir uçuş değirmeninin yapımını ve kullanımını açıklıyoruz.
Yöntem makalesi
Böcekler Tethered Flight Araştırmaları Basit Uçuş Mill
Bu makalede
Özet
Özet
Böceklerde uçuş, uzun menzilli göç uçuşları, orta menzilli dağılma uçuşları veya kısa menzilli konak arayan uçuşlar olabilir. Önceki çalışmalar, uçuş değirmenlerinin böcek uçuş davranışının deneysel çalışması için değerli araçlar olduğunu ve araştırmacıların yaş, konakçı bitkiler veya popülasyon kaynağı gibi faktörlerin bir böceğin dağılma eğilimini nasıl etkileyebileceğini incelemelerine olanak tanıdığını göstermiştir. Uçuş değirmenleri, araştırmacıların hız ve uçulan mesafe gibi uçuş bileşenlerini ölçmelerine olanak tanır. Böyle bir cihazın nasıl inşa edileceğine dair ayrıntılı bilgi eksikliği, yapımlarının aşırı derecede karmaşık görünmesine neden olabilir. Böceklerde bağlı uçuşun incelenmesi için basit ve nispeten ucuz bir uçuş değirmeni sunuyoruz. Deney böcekleri toksik olmayan yapıştırıcılarla bağlanabilir ve çok düşük sürtünmeli bir manyetik yatak vasıtasıyla bir eksen etrafında dönebilir. Değirmen, bir inkübatör veya çevre odası içinde kullanılabileceği için kontrollü koşullarda uçuş çalışması için tasarlanmıştır. En güçlü yönleri ise çok basit elektronik devre, on altı böceğin aynı anda uçmasına izin veren tasarımı, kısa sürede çok sayıda numunenin toplanmasına ve analizine olanak sağlaması ve cihazı çok sınırlı bir çalışma alanında kullanabilme potansiyelidir. Bu tasarım son derece esnektir ve değirmeni çeşitli boyutlardaki farklı böcek türlerini barındıracak şekilde ayarladık.
Giriş
Birçok laboratuar teknikleri böcek uçuş davranış 1,2 çalışması için geliştirilmiştir. Gergin böcek 5 için daha fazla hareket özgürlüğü sağlayan sofistike cihazlara basit statik bağlama 3,4 Bunlar arasında. Tarih uçuş odalarına 6-9 kontrollü koşullarda uçuş özgürlüğü en üst düzeyde sağlayan cihazlar temsil etmektedir. Bu teknik, iki ana dezavantajlara sahiptir: bu büyük böcekler çalışma ve veri toplama el yordamı kullanmak için zor zaman alıcıdır.
Uçuş fabrikaları laboratuvar koşullarında 10-12 altında böcek uçuş çalışma için en yaygın ve uygun fiyatlı tekniklerden birini temsil etmektedir. Bu teknik uyaranlara 13 hareket teklifler nedeniyle statik tethering tercih edilir, ancak serbest uçuş davranışsal tepki 14-16 farklıdır. Değirmen ve vahşi uçuş davranışının bazı yönleri vardır similagöçmen uçuş Çeşidi olduğu gibi r 5,17 nedenle bazı sınırlamalara rağmen, uçuş fabrikaları, özellikle uçuş davranış tepkilerinin ortaya çıkması ile ilgili soruları araştırmak için uygun bir seçenek oluşturmaktadır. Ayrıca, uçuş değirmenleri rüzgar tünellerinde veya uçuş odaları ve veri toplama kolaylıkla otomatik hale getirilebilir daha gerçekleştirmek kolaydır. Böylece, uçuş davranışları ile ilgilenen araştırmacılar sık sık uçuş fabrikaları en iyi seçimdir bulmak, ama yöntemin olası sınırlamaların farkında olmalıdır. Burada, esnek ve özelleştirilebilir uçuş değirmen tasarım uçuş davranışlarını araştırmak için uçuş değirmenleri kullanmaya seçtiniz araştırmacılar için sunulmuştur.
Birçok yazar, alternatif uçuş değirmen tasarımları açıklar. Uçuş değirmen sistemi, yani dönme fabrikasının kolunun genel ana bölümünde, gerçekleştirmek için oldukça basittir. Az basit veri kaydına izin verir uçuş değirmen sistemi, elektronik bir parçasıdır. El ile başa çıkmakectronic devreleri tasarımı, özellikle entomologist veya elektronik bilgi birikimi eksik davranışsal ekolojist için zor olabilir. Bazı yazarlar uçuş değirmen tasarımı 18-21 veya 22,23 eksik uçuş değirmen elektronik kısmının açıklamasında karmaşık veya tarih elektronik devre elemanları dışında açıklar. Diğer tasarımlar gerçekleştirmek için oldukça karmaşık ama daha karmaşık davranışsal gözlemler 5 üstlenmek için müfettişler yardımcı olabilir mekanik karmaşık actographs, açıklar.
Basit bir tasarım oluşturmak için bu yazıda, böceklerde gergin uçuş çalışma için nispeten ucuz uçuş değirmen açıklanmıştır. Birlikte, son derece basit bir elektronik bileşen, tasarım bir çok avantaj vardır. Uçuş değirmeni standart böcek ekolojik laboratuarda tipik olarak uygun kısıtlı alanlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Yapı saydam akrilik p dışında yapılırTek bir ışık kaynağı eşit değirmen ayrı odalarında her bireyin ulaşmak böylece lastic. Malzeme ve küçük boyutlu şeffaflığını göz önüne alındığında, bir uçuş değirmeni standart ışık ve sıcaklık koşulları için bir kuluçka makinesi içinde kullanılabilir. Demonte kez, o küçük bir alanda saklanabilir, Nihayet, tüm yapının monte edilebilir ve kolayca sökülüp. Tasarımından diğer bir avantajı, bir uçuş değirmen, farklı büyüklükte ve farklı dönme böcekler mesafeler ile çalışma sağlamak için değiştirilebilir olmasıdır. Bu uçuş değirmen, Oncopeltus fasciatus 24, kudzu böcek, Megacopta cribraria ve gömme böcekleri, Nicrophorus vespilloides boyutu gibi çeşitli böcekler hakkında veri toplamak ve milkweed böcek olarak şekillendirmek için kullanılır olmuştur. Uçuş değirmen tasarımı aynı zamanda büyük örneklem büyüklüğü gerektiren çalışmalar için gerekli through-put yüksek sağlar. Veri dataloggerların u her biri için 8 eşzamanlı kanalları kullanarak toplanabilirsed yüzden birey yüksek sayıda eş zamanlı olarak analiz edilebilir ve örnekler çok sayıda aynı gün içinde ele alınabilir. No pahalı yazılım verilerini kaydetmek ve görselleştirmek için gerekli olan ve veri analizi için özel yazılmış bir senaryo deney tasarımı özel ihtiyaçlarına şu değiştirilebilir. Uçuş yanıt farklı böcek türleri olarak çok değişkendir. Böylece, tam bir uçuş değirmen deney yapmadan önce, fokal böcek modelinin uçuş cevabına ön testler önerilmektedir. Bunlar kayıt süresi veya uçuş hızı aralığı olarak uçuş analizi ince ayar yönlerine kullanılacak uçuş yanıt davranış değişimi, ölçüde bir anlayış sağlayacaktır.
Protokol
1. Uçuş Mill Construct
- Akrilik plastik destek yapısı Construct:
- İki dış dikey duvarlara 3 mm kalınlıkta saydam akrilik levha kesme, merkezi bir dikey duvar ve Şekil 1 'de gösterilen tasarım ile belirtilen beş yatay raflar.
- Destek yapısı (Şekil 2A) oluşturmak için, dikey duvarlar (OW ve CW Şekil 1 ve 2) içine, raflar (HS Şekil 1 ve 2) takarak birleştirin.
- Cihazı (Şekil 2A ve Şekil 2C) arkasındaki dış köşelerde polistiren sütunları sokarak yapısını güçlendirmek. Gerekirse, yatay raflar için ek destek sağlamak için merkez dikey duvar kavşak boyunca sağ açılı kenar koruyucuları kısa parçaları yapıştırın.
- Pivotin Constructg kol tertibatı:
- Her hücrenin üst merkezine 1 cm çapında plastik bir boru 5 cm uzunluğunda Tutkal. Her hücrede üst ve alt boru hizalanır emin olduktan sonra, her bir hücre alt merkezine 1 cm çapında plastik bir boru 2 cm uzunluğunda Tutkal. Sıcak tutkal kullanarak, tesisin kolu için manyetik yatak oluşturan her desteğin sonuna kadar iki adet 10 mm x 4 mm neodimyum mıknatıslar N42 yapıştırın.
- 20 ul pipet içine entomolojik pimini takın ve sıcak tutkal ile yerinde sabitleyin. Iki ucu uçuş değirmen armatürü oluşturmak için pipet dışarı uzanacak şekilde pimi yerleştirin.
Not: Uçuş denemeleri sırasında, pimin üst mıknatıslar üst dizi yerinde tutulur. Mıknatıslar alt kümesi kendi ekseni etrafında sağlayan bir dikey konumda armatürü korumaktır. - 19 ayar manyetik olmayan hipodermik çelik boru, 24 cm uzunluğunda kesin. Sıcak tutkal kullanarak, pipet ucu f üstüne orta noktayı tutturmakrom adım 1.2.2. Merkez noktasından 12 cm uzun kol ve viraj (Şekil 2B) merkezi 10 cm'lik bir çapa sahip kısa bir kola ayrılan 95 ° 'lik bir açıya ucundan 2 cm boru, Bend bir ucu.
Not: çapının değişik devir mesafelerde yerleştirilmesi için değiştiirlebilir.
- IR sensörü ve data logger ayarlayın:
- Sensör, dış dik duvar destekleri (Şekil 2C) oyulmuş açıklıklar yoluyla hücre içine uzanan sağlayan, yeniden kullanılabilir yapışkan macun kullanılarak her bir hücrenin sonsuz kenarlarına IR sensör sabitleyin.
- Bir solderless breadboard (Şekil 3) üzerine inşa çok temel bir elektronik devre aracılığıyla veri kaydedicileri IR sensörleri bağlayın. Breadboard (Şekil 3A, B) IR bağlantı giriş ve çıkış sırasıyla 180 Ω ve 2.2 kohm iki dirençleri bağlayın. Alte dirençleri yerleştirinçoklu sensörlerden gelen kayıt sırasında gerilim sinyali damla en aza indirmek için deneysel devre boyunca rnate sıra (Şekil 3C).
2. Uçuş Denemeleri
- Dolaylı bir böcek pimi vasıtasıyla uçuş değirmen koluna böcekleri urgan:
- Sensörü IR ışını bozulmasını en üst düzeye çıkarmak ve bir karşı olarak hareket etmek Döndürme kolunun bükülmemiş ucunun sonunda küçük bir folyo bayrağı yerleştirin.
- Eki için kullanılabilir böceğin boyut ve manikür alanına bağlı olarak, yeniden yapışkan macun ya da toksik olmayan deri yapıştırıcı ile bir böcek pin deneysel böcek ekleyin. Gerekirse, soğutma ya da CO 2 ile biri tarafından böcek uyutmak.
- Bir entomolojik pim yuvarlak ucu etrafında yapışkan macun bir miktar Kalıp ve toksik olmayan deri yapıştırıcı bir damla ile örtün. Yavaşça Fosilden alanında uygulamak ve tutkal kuruyana kadar 5-10 sn bekleyin.
Not: proadım 2.1.3 mıknatıslarından çıkan sert (böcek, böcekler) ya da yumuşak olan böcekler için uygundur manikür (eşekarısı, sinekler). Tüylü manikür (kelebekleri, kelebekler) ile Böcekler hafifçe tethering önce çok ince bir fırça ile temizlenebilir saçlara sahip olmak gerekir. - Oynar kol takımının bükük ucunu takılı böcek ile pimini takın.
- Uçuş testi bittikten sonra, ince bir forsepsi ile hayvan zinciri çıkartın.
Not: Data logger kurmak ve malzemeler tabloda listelenen belirli cihazlar için takip eder ve alternatif ekipmanla kullanılmak için ayarlanmış olması gerektiği gibi edinimi optimize edilmiştir.
- Serbestçe kullanılabilir Windaq Lite yazılımı ile kayıt oturumu başlatın
- Özgür yazılım Windaq Lite (ekipman listesine bakınız) indirin ve yükleyin.
- , Enstrüman donanım yöneticisini açın pop-up listesi ve basın 'Start Windaq' den veri logger seçin. Açılacak yeni bir pencere ve giriş işaretiher sensörden gelen ark gösterilir.
- Veri logger okur ve sensör çıkışı gösteren hangi istenen örnekleme frekansı seçin.
Not: Örnekleme frekansı, ancak küçük-orta ölçekli böcekler uçuş yakalamak için yeterince hızlı olacak 30-45 Hz arasında değişen frekansları örnekleme, böceğin uçuş hızına bağlıdır. - Ctrl-F4 kayıt oturumu başlatmak için. İlk açılan pencerede kayıt dosyasının hedef yolu seçin. Özellikle böcek ve deney için uçuş kayıt zamanı uygun uzunluğunu seçin. İkinci açılır pencerede kayıt süresi tanımlayın. Kayıt süresi basın geçtikten sonra Ctrl-S kaydedilen dosyayı sonuçlandırmak için.
- Kayıt kalitesini kontrol edin.
- Kaydedilen uçuş parça açın ve bir gerilim kanalı seçin. Ctrl-T her kanal için gerilim istatistikleri ile bir pop-up penceresini açmak için.
- Emin olun hiçbir büyük damla olduğunuasgari değer devresi (Şekil 4) üzerindeki gerilim düşer kaynaklanmıştır. Kanal ortalama ve minimum gerilim farkı 0,1'in V olduğu herhangi bir kanal atın
- Bir * CSV formatında dosyayı kaydedin: Dosya git> Farklı kaydet ve pop-up pencerede "Elektronik Tablo print (CSV)" seçeneğini seçin. "E-tablo Yorumlar" pop-up pencerede "Göreli Time" seçin ve tüm diğer seçenekleri seçimini kaldırın. Dosyayı kaydetmek için Tamam'a tıklayın.
Python 3.4.x kullanarak Uçuş Veri Analizi 3.
- Arşiv indirin. En son Python 3.4.x sürümünü yükleyin Python_scripts.zip, (Yan Dosyaları) açın ve masaüstüne standardize_peaks.py ve flight_analysis.py kaydedin.
- Standardize etmek ve kaydedilen sinyalde doruklarına seçinaşağıdaki gibi
- Standardize_peaks.py simgesine sağ tıklayın. 'IDLE ile Aç' seçeneğini seçin.
Not: IDLE Python için varsayılan editörü, ancak herhangi bir metin editörü, bu amaç için kullanılabilir. - Lines 18-19, her kanal için gerilim sinyalinin standardizasyonu gerçekleştirmek için kullanılan ortalama geriliminin etrafında eşik değerlerini belirtin.
Varsayılan değerler bir ince ayar sinyali standardizasyonu sağlamak için ayarlanmış, ancak kullanıcı her kanal için ortalama gerilim değerine göre istenilen eşiğini tanımlayabilirsiniz: Not. Bu gerilim istatistikler penceresinde bulunabilir (adım 2.3). - Hat 45, * Kaydedilen CSV dosyasının kaydedildiği klasörün yolunu yazın.
- Hat 91, sen * .TXT zirve dosyasını kaydetmek istediğiniz klasörün yolunu yazın.
- Hat 61 ve hat 72, gerekli kanal sayısını belirtin. Eklemek veya max hat 61-63 ve 72-74 yılı başında # silerek kanalları silebilirsiniz8 kanal imum.
- Dosyayı kaydedin ve F5 tuşuna basarak komut başlatın.
- Belirtilen klasörde standartlaştırılmış sinyalleri ile yeni * .TXT dosyayı kaydetmek için açılan pencere ve basın dönüş olarak (herhangi bir ek alt klasörleri ile birlikte) * .CSV dosyasının adını girin.
Not: n kullanılan kanalların sayısına bağlı olarak, bu dosya n + 1 sütun içerir: İlk sütun örnekleme olayın nispi zamanı, diğer N sütunları kayıt için kullanılan n kanallarından taban ve tepe noktaları olayları ifade eder. 1 değeri IR sensörü sayesinde bayrak geçişi türetilmiş bir tepe temsil ederken 0 değeri, baz gerilimi temsil eder.
- Standardize_peaks.py simgesine sağ tıklayın. 'IDLE ile Aç' seçeneğini seçin.
- Standardize dosyasını kullanarak uçuş parça analiz: Kullanıcı deneysel koşullar karşılamak için flight_analysis.py komut dosyasını düzenleyin:
- Sağ flight_analysis.py simgesine tıklayın. 'IDLE ile Aç' seçeneğini seçin.
- Doğrultusunda 39 ve hat 80 uzunluğunu ayarlamakkol yarıçapına göre dairesel uçuş yolunun.
- Gerekirse, çizgiler 50-52 içerisinde silerek isteğe bağlı hız düzeltme döngü etkinleştirin. Buna göre hız değerini değiştirin.
- Hat 77 ve hat 85, uçuş pisti yanlış hız okuma düzeltmek için hız eşiği ve zaman aralığı değerlerini düzenlemek ve üst üste iki uzun kesintisiz uçan nöbetleri arasında oluşan çok kısa zaman aralıkları için hesap.
- Hat 198 yılında saniye cinsinden toplam kayıt süresini belirtin. Itibaren hat 287 çıkış hatlarında değer aralıkları değiştirin.
Not: Varsayılan aralıkları kullanıcı deneysel gereksinimlerine göre modifiye edilebilir. Bunu yapmak için, işlev içinde bütün sayısal değerler (değişken "flight_300_900, örneğin," değişken adı olanlar dahil) arzu edilen bir değere değiştirilmesi gerekir. - Hat 248 tip klasörün yolunu hangi * .txt standart dosya kaydedilir.
- Sayısını belirtinkanalları. Ekle veya çizgiler 257-259, 270-272 hatlar ve çizgiler 8 kanal maksimum 279-281 başında # ekleyerek veya silerek kanalları silebilirsiniz.
- Hat 304 çıktı dosyalarını kaydetmek istediğiniz klasörün yolunu yazın.
- Tüm kullanıcı ayarları belirtildiğinde sonra, dosyayı kaydedin ve F5 tuşuna basarak komut başlatın.
- Pop-up pencere ve basın karşılığında (herhangi bir ek alt klasörleri ile birlikte) analiz * TXT dosyasının adını girin.
Sonuçlar
Şekil 5, bir önceki bölümde tarif edilen komut kullanılarak elde edilebilir grafikler türü tipik örneklerini göstermektedir. Uçuş bilgileri gömme böceği Nicrophorus vespilloides model olarak (Attisano, yayınlanmamış veri) kullanılarak Cambridge Üniversitesi Zooloji Bölümü'nde yürütülen deneysel çalışmadan elde edilmiştir. Yaş yaklaşık 20 gün iki genç unmated erkek uçuş fabrikaları gergin ve Ge ve 21 ° C: 14:10 L kontrollü çevre koşullarında yerleştirilir. Böcekleri 8 ardışık saat uçuş değirmende kalmıştı ve uçuş aktivitesi kaydedildi. Ekran analizi ve grafik çıkışında uçuş aktivitesi desenleri bireysel farklılıkları çözmek için mümkün kılar. Örneğin, birinci bir erkek (Şekil 5A) yaklaşık üç saat süren yüksek hızda ve sürekli bir uçuş ile karakterize kaydın ilk bir saat içinde güçlü bir uçuş aktivite gösterdi. Thuzun süreli aktivite fazı yaklaşık 1 m / s olduğu yaklaşık 1.6 m / s den hızda kademeli bir azalma ile karakterize edilir. İlk uçan maçın ardından, bireysel nispeten kısa uçuşun neredeyse periyodik desen yaklaşık 10-15 dakika süresi her nöbetleri gösterdi. İkinci erkek 15-20 dakika (Şekil 5B) süresini aştı asla uçan nöbetleri ile çok farklı bir uçuş paterni gösterdi. Bu bireyde uçuş faaliyeti aktivitesi neredeyse periyodik hale bundan sonra kaydın ilk 4 saat içinde uçan nöbetleri geniş bir yayılma ile karakterizedir. Bu birey aynı zamanda sadece zaman zaman 0.4 m / sn aşıldı çok düşük uçan hızını sundu.
Bir başka temsili bir örneği, farklı bir böcek model, ipek otu hata Oncopeltus fasciatus kullanılarak elde edilmiştir. Veriler göç davranışı ve milkweed hata kadınlarda 24 gıda strese fizyolojik yanıt üzerine bir çalışma sırasında toplanmıştır. Bu çalışmadakayıt süresi göçmen veya sakinleri olarak dişileri karakterize etmek amacıyla bir saat olarak ayarlandı. Bu davranış tipleri, bir "ya hep ya hiç" yanıtı ile karakterizedir. Yerleşik kadın asla uzun birkaç dakikadan daha uçuş faaliyeti gösterirken Göçmen kadın, genellikle birkaç saat süren sürekli ve sürekli uçuş meşgul. Yerleşik bir dişi Şekil 6B'de gibi bir hareket paterni ile karakterize edilecek Böylece, bir göçmen kadın, Şekil 6A gibi bir uçuş desen gösterecektir.
Akrilik plastik destek yapısı Şekil 1. Tasarım yapılandırma. Uçuş fabrikaları için akrilik plastik destek yapısı üç farklı bileşenlerden oluşturulmuştur. Rafları iki yuvayı ve IR sens karşılamak için bir açıklığı içeren iki dış dikey duvar (OW) bulunmaktadırors (A). Raflar için yuvaları ile tek bir merkezi dikey duvar (CW) bulunmaktadır. Ve duvarlar için yuvaları ile 5 yatay raflar (HS) vardır. Manyetik eksen pozisyon B yatay raflara yapıştırılmış bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2. Uçuş değirmen Montajlı. (A) akrilik plastik destek yapısı, manyetik içeren her 8 ayrı ayrı hücreler bir yapı ile sonuçlanan, iki dış duvar (OW) ve merkezi duvarın (CW) yuvaların içine beş yatay raflar (HS), kayar şekilde monte edilir 8 bireyler için izin mil ve IR sensörü, aynı anda uçakla. (B) böcekler accomm şekilde imal edilebilir gergin olan pivot kolu boyutları ve böcek morfolojilerin çeşitli Odate. Gergin böceğin gibi (C) mıknatıslar arasında asılı dönme kolunu hareket, kolun diğer ucundaki folyo bayrak IR sensörü (ok) harekete geçirir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Veri kaydedici IR sensörleri bağlayan devre Şekil 3. tasarımı. (A) Basit bir devre veri kaydedici IR sensörü girişini bağlar. (B) Her veri kaydedici açık ve diyagram kullanılarak solderless breadboard üzerinden veri kaydedici bağlanabilir. (C) Birden sensörler aynı breadboard kullanılarak tek veri kaydedici bağlanabilir.large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Kaydedilen uçuş olayların 4. Örnekler Şekil. Gerilim doruklarına uçuş fabrikasının kolunun tam tur temsil etmektedir. (A) hiçbir gerilim ile bir uçuş olayının yüksek kaliteli kayıt kaydedilen sinyalde düşer. (B) kaydedilen sinyalde bir voltaj düşüşü ile uçuş olay. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil gömme böceği Nicrophorus vespilloides 5. Temsilcisi uçuş veri. Uçuş bireysel farklılıklardavranış Kolayca uçuş kayıtları kabul edilmektedir. (A) bir ayrı ayrı denemenin başlamasından sonra üç saat boyunca sürekli uçtu ve çalışmanın geri kalanında yüksek hızda periyodik olarak geri geldi. (B) bireyin davranışını bu böceği. Yargılama boyunca tek tük uçtu ve asla Panel A (Y ekseni üzerinde ölçek farkı unutmayın) bireyin görülen yüksek hızlarda uçtu farklıdır için tıklayınız Bu rakamın büyük bir sürümünü görüntüleyin.
Şekil milkweed hata Oncopeltus fasciatus 6. Temsilcisi uçuş veri. Davranış iki farklı desenler açıkça uçuş veri kayıtları arasında görülmektedir. (A ) Bu kayıt göçmen bireylerde görülen uçuş davranış türü tipik bir örneğidir. Göçmen bireyler uzun süre boyunca nispeten sabit bir hızda uçarlar. (B) Panel A'da davranış yerleşik bireyin tipik uçuş davranışı ile kıyaslanır. Sakinleri sadece kısa bir süre (A ve B X ekseni üzerinde ölçek farkı unutmayın) son düşük hızlarda ve uçuş nöbetleri uçarlar. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Tartışma
Bir, uygun fiyatlı, esnek ve ayarlanabilir uçuş değirmen tasarımı.
Böcek uçuş davranış koşulları dağıtmak için bir haşere türünün eğilimini nasıl etkilediğini anlamak için gerek biokontrol uzmanları değişken ortamlarda böceklerin temel davranışları ilgilenenler gelen bilim adamlarından oluşan bir dizi ilgi çekicidir. Uçuş davranışı yaklaşık saha koşulları gergin uçuş cihazlarını statik için uçuşun 'koşu bandı' ve rüzgar tünellerinde aralığı çeşitli yöntemlerle ele alınabilir. Gergin Uçuş değirmenleri, burada sunulan gibi, böyle bir irtifada değişiklikler gibi uçuşun belirli yönleri, sınırlı, 14 olarak ölçülemez. Ancak, gergin uçuş değirmenleri böcekler kesintisiz sinek ve böylece araştırmacılar, uçuş hızı, mesafe ve dönemsellik gibi parametreleri ölçmek için izin ve çevre koşulları, fizyoloji ve m bu parametreleri ilişkilendirmek için izin veriyoruzorphology.
Burada sunulan uçuş değirmen inşa etmek ve böceklerde uçuş davranışlarını araştırmak için bir gergin uçuş değirmen kullanmak için elektronik uzman bilgisi olmadan araştırmacılar izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Bu tasarımın bir avantajı uçuş değirmen toplam maliyeti, diğer tasarımlara göre düşük olmasıdır. Toplam maliyeti çok altında 300 dolar korunabilir. Plastik akrilik levhalar en pahalı kalemi vardır. İkinci avantaj, özel bir rüzgar tünelinde karşı uçuş değirmen, bir çok laboratuarda sınırlıdır, kontrol koşulu çalışma alanları için adapte edilebilir. 3 mm kalınlığında saydam akrilik plastik levha kullanılması yapısı uçuş denemeleri için uygun bir yere taşınmasını uçuş değirmeni sağlayan böceklerin kolay gözlem ve aynı zamanda hafif izin, hem de şeffaf olduğu anlamına gelir. Uçuş değirmen hücrelerinin yığılmış yapılandırma ayak en aza indirirken numune sayısı koşmak maksimizeCihazın yazdırın. Dahası, cihaz kolayca depolama için demonte edilebilir. Ayrıca, uçuş değirmen nispeten kolay numune alınacak bireylerin büyük sayılar için izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Her uçuş değirmen aynı anda birden fazla kişinin uçuş faaliyetini kaydetmek için araştırmacıların sağlayan 8 hücreler içerir. Bireysel böcekler hızla uçuş değirmenden yerleştirilir ve kaldırılması için bir böcek pin yoluyla dönme kola dolaylı böcekleri takılması verir. Son olarak, veri kaydı elektronik veri analizi için serbestçe kullanılabilir yazılım ile, basit ve kullanımı kolaydır. Bir kez monte uçuş değirmen uçuş aktivitesini kaydetmek için basit kızılötesi sensörleri kullanır. Kızılötesi ışın yoluyla kolun ucunda folyo bayrağının geçişi kolunun her devri kaydedilmesini sağlar. Devrimin hızı, katedilen mesafe, toplam uçuş süresi ve uçuş desenleri bir veri kaydedici girdi olarak kaydedilmek üzere hız gibi verileri verir.
Uçuş değirmenBöceklerin farklı bir dizi için adapte edilmesi mümkündür. Hatta ağır olsa üretilen sürükleyin hatta küçük böcekler uçuş test olmasını sağlayan, dar çapı azalır, çünkü dönme kolu için hypodermic çelik boru kullanımı, ahşap sopa veya içme payet gibi diğer seçenekler, daha etkili. Son zamanlarda, fiber optik küçük parçalar küçük böcekler 25 için uçuş değirmeni içinde kullanılmıştır. Kolun bükülmüş biten doğal uçuş yönünde deneysel böcek yerleştirmek için destek eksenine göre farklı açılarda armatür yapıştırılmış olabilir. Yarıçap uzunluğu 10 cm olan sunulan tasarım, içinde, tek devrim gitti tüm mesafesi 62,8 cm dir. Merkezi bir dikey duvar çıkarma kolu yarıçapı daha büyük böcekler karşılamak için uzunluğu iki katına ve devrim 1.20 m'ye kadar mesafeler edilebileceği uçuş değirmenin alternatif bir yapılandırma sağlayacaktır. Bu durumda, daha güçlü mıknatısların yapılması önerilmiştir olanded karşılamak ve daha uzun tesisin kolunu stabilize etmek.
Boyunca belirtildiği gibi, uçuş değirmen tasarımı, esnek ve ilgi böcek türleri için uyarlanabilir ve araştırmacılar kendi özel ihtiyaçları için özelleştirmek mümkün. Bu boyut, güç, manikür yapısı gibi parametreler değil, aynı zamanda türler arasında biyolojik farklılıklar içeren böcek sadece fiziksel ihtiyaçlarını kapsamaktadır. Tüm uçuş fabrikaları için bir potansiyel dezavantajı tarsal support 'güçlerinin böceklerin olmaması, belki de yorgunluktan, uçmak olmasıdır. Bu, bazı türlerde doğru olmakla birlikte, örneğin, bizim milkweed hata denemeleri ile otomatik uçuş yanıtı, biz (örneğin N. vespilloides için) test tüm böcekler için geçerli değildir gözlendi. Kayıt süresi biz böceklerin biyolojisi karşılamak için seçtim çünkü Ancak, hatta otomatik tepki ile, biz kısmen bitkinlik ya da ölüme uçan böcekler gözlenen asla. Böylece, bunu yapmak için önemli olduğunuilgi böceğin üzerine ön gözlemler veri toplama optimize etmek için uçuş değirmen davranışını anlamak için. Uçuş fabrikaları ile ek, tanınmış bir sorun, atalet böcek aktif uçan durduktan sonra bile hareket koruyabilirsiniz olmasıdır. Script uçuş hızı hızlı azalma ile karakterize zirveleri arasındaki mesafeleri artan nedeniyle uçuş değirmen atalet yanlış okumaları hesaplarını sağladı. Betik 'flight_analysis.py' bu 'sahte zirveleri' atar ve analiz için yeni bir sinyal oluşturur. Komut verilen notlarda açıklanmıştır gibi kullanıcı, düzeltme hızı eşiğini seçebilirsiniz.
A 5 V güç kaynağı ancak değişken çıkış gerilimine sahip bir güç ünitesi güç girişi değişik olmasını sağlayacaktır ve böylelikle her sensör için çalışma voltajı optimize etmek için güç kaynağı olarak kullanılabilir, okunabilir bir gerilim sinyali elde etmek yeterlidir. Böyle bir çözüm, aynı zamanda görselleştirme kalitesi o artırmak için yardımcı olabiliryazılımın kayıt arayüzü f zirve işaretleri. Baz gerilim tepe gerilimi baz gerilim yükselişi ise (IR ışını kesintiye değildir) istirahat sensöründen düşük çıkış gerilimini temsil eden bir taban ve tepe gerilimlerine oluşturduğu olarak sensörün çıkış yazılım arayüzü gösterilir kol kiriş dolaşır olarak IR ışını kesildiğinde ortaya çıkar. 7 V girişi artırırken 5 V giriş gerilimi taban ve tepe gerilimler net bir ayrımcılık sağlayan 300 mV zirvenin yükselişini artıran yaklaşık 100 mV bir artış sağlar. Seçilen solderless breadboard büyüklüğü birçok uçuş hücreleri kalabilirler nasıl belirler. Çoklu sensörlerden gelen kayıt sırasında gerilim sinyali düşüşünü en aza indirmek için, bu (bakınız Şekil 3C) deneysel devre boyunca alternatif sıralardaki dirençleri yerleştirilmesi önerilir.
Özelleştirilebilir sinyal standardizasyon ve analizleri:açık erişim programlama dili Python yazılı s komut.
Voltaj sinyalinin standardizasyon ve analiz ücretsiz, yaygın olarak kullanılan genel amaçlı ve yüksek seviyeli bir programlama dilidir Python, özel yazılmış komut dosyalarını kullanarak tarafından yürütülmektedir. Son kullanıcının kolayca kendi belirtilen ayarlarla çalışmak için komut özelleştirebilirsiniz. Özelleştirme sadece sayısal değerleri veya değişken adlarını değiştirerek elde edilir. Parametreleri özelleştirmek için nasıl notlar komut kendileri içinde bulunabilir. Komut varsayılan değerleri ince ayar sinyali standardizasyonu sağlamak için ayarlanmış, ancak kullanıcı her kanal için ortalama gerilim değerine göre istenilen eşiğini tanımlayabilirsiniz. Uçuş analiz komut olarak, hat 105 fonksiyon flying_bouts en uzun saniye süresini ve kısa uçan nöbetleri, toplam kayıt zamanla uçuş harcanan zamanın yüzdesini ve olayın nöbeti uçan sayısını hesaplarBelirtilen süre aralığı s. Aralıklar kullanım deney ihtiyaçlarına göre değiştirilebilir. Bunu yapmak için, işlev içinde bütün sayısal değerler (değişken "flight_300_900, örneğin," değişken adı olanlar dahil) arzu edilen bir değere değiştirilmesi gerekir. Aralıkları ve süreleri sayısı sadece kullanıcının özelliklerine bağlıdır. Komut ekranda her kanal için analiz sonuçlarını basacaktır. Bunlar şunlardır: ortalama uçuş hızı, toplam uçuş süresi, mesafe seyahat kısa ve en uzun uçan nöbetleri ve uçuş bileşimi. Ayrıca, script her kanal için bir * DAT dosyası döndürür ve kullanıcı tarafından belirlenen çıktı klasörüne kaydeder. Her * .DAT dosyası iki sütun içerir: Birincisi zirve olayın nispi zamanı temsil, ikinci iki ardışık tepe olaylar arasında detaylı hız çeşididir. Bu dosya üzerinde hız değişiminin grafiğini üretmek için Excel veya R alınabilirZaman ve uçuş aktivitesi desenleri görselleştirmek.
Sonuç olarak, bu sonuçlar, bu uçuş değirmen tasarımı kolayca ve başarıyla farklı böcek modellerinde etkinlik kalıplarını uçan bakarak davranışsal çalışmalar için veri toplamak için uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Bu tür veriler, fizyoloji ve morfolojisi, örneğin bağımlı hareket şekilleri içinde bireysel varyasyonda araştırmak için kullanılabilir. Bu sonuçta bir bütün olarak nüfus etkileyen yiyecek arama veya göçmen aktivite gibi hareket desenleri bireysel varyasyon belirleyen altta yatan fizyolojik ve morfolojik özellikleri seyircilerden büyük anlayışlar sunabilir. Zamanla detaylı hız değişimi, kaynak tüketimi kalıplarını veya uçuş faaliyeti vücut parçası morfolojisi varyasyon etkilerini incelemek için bir araç sunan detaylı fizyolojik ve morfolojik ölçümleri ile kombinasyon halinde kullanılabilir.
Açıklamalar
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Teşekkürler
Alfredo Attisano, Avrupa Sosyal Fonu öğrenciliği tarafından desteklendi. James T. Murphy, USDA-NIFA Ödülü 2013-34103-21437 tarafından desteklenmektedir.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Veri Kaydedici | DATAQ Instruments, Ohio, ABD | DI-149 | Bu özel veri kaydediciler, USB üzerinden bir bilgisayara kolayca bağlanabildikleri ve sensörün çıktısını görselleştirmek ve kaydetmek için ücretsiz tescilli yazılımla (WinDaq / Lite, DATAQ Instruments, Ohio, ABD) birlikte gelebildikleri için seçilmiştir. |
| Veri Kaydedici - potansiyel alternatif | DATAQ veri kayıt cihazlarına potansiyel bir alternatif ofis veya elektronik malzeme mağazalarından kolayca temin edilebilen bir RS232 - USB adaptörüdür. Bunlar, pyserial modülü aracılığıyla doğrudan seri porttan veri okuyabilmelidir. | ||
| Entomolojik pimler | BioQuip | ||
| Hipodermik çelik boru 19 ayar | Küçük Parçalar | B000FN5Q3I | Amazon.com aracılığıyla temin edilebilir; diğer tedarikçiler mevcuttur, ancak manyetik olmayan IR Sensörlerinde kolu sağlamak için östenitik çelik boru satın aldığınızdan emin olun |
| Optek | Technology Inc., Texas USA | OPB800W | |
| N42 neodimyum mıknatıslar | Hazır; özel mıknatıs tedarikçileri, hobi mağazaları veya Amazon | ||
| Pleksiglas/perspeks | Herhangi bir hırdavatçıda kolayca bulunur | ||
| Destek | Aksi takdirde atılabilecek veya geri dönüştürülebilecek herhangi bir polistiren veya strafor ambalaj malzemesi, uçuş değirmeni için destek sütunlarını şekillendirmek için kullanılabilir. Aksi takdirde, strafor yalıtım levhaları herhangi bir hırdavatçıda mevcuttur. | ||
| Lehimsiz Breadboard Güç Kaynağı Modülü | Arrela | MB102 | 5V güç ünitesi, breadboard ve lehimsiz erkek-erkek jumper telleri kit olarak kolayca satın alınabilir. |
Kaynaklar
- Hardie, J. Flight Behavior in Migrating Insects. J. Agric. Entomol. 10, 239-245 (1993).
- Reynolds, D., Riley, J. Remote-sensing, telemetric and computer-based technologies for investigating insect movement: a survey of existing and potential techniques. Comput. Electron. in Agric. 35, 271-307 (2002).
- Davis, M. A. Geographic patterns in the flight ability of a monophagous beetle. Oecologia. 69, 407-412 (1986).
- Dingle, H., Blakley, N. R., Miller, E. R. Variation in body size and flight performance in milkweed bugs (Oncopeltus). Evolution. , 371-385 (1980).
- Gatehouse, A., Hackett, D. A technique for studying flight behaviour of tethered Spodoptera exempta moths. Physiol. Entomol. 5, 215-222 (1980).
- Grace, B., Shipp, J. A laboratory technique for examining the flight activity of insects under controlled environment conditions. Inter. J Biometeorol. 32, 65-69 (1988).
- Kennedy, J., Booth, C. Free flight of aphids in the laboratory. J. Exp. Biol. 40, 67-85 (1963).
- Kennedy, J., Ludlow, A. Co-ordination of two kinds of flight activity in an aphid. J. Exp. Biol. 61, 173-196 (1974).
- Laughlin, R. A modified Kennedy flight chamber. Aust. J. Entomol. 13, 151-153 (1974).
- Krell, R. K., Wilson, T. A., Pedigo, L. P., Rice, M. E. Characterization of bean leaf beetle (Coleoptera: Chrysomelidae) flight capacity. J. Kansas Entomol Soc. , 406-416 (2003).
- Liu, Z., Wyckhuys, K. A., Wu, K. Migratory adaptations in Chrysoperla sinica (Neuroptera: Chrysopidae). Environ. Entomol. 40, 449-454 (2011).
- Wang, X. G., Johnson, M. W., Daane, K. M., Opp, S. Combined effects of heat stress and food supply on flight performance of olive fruit fly (Diptera: Tephritidae). Ann. Entomol. Soc. Am. 102, 727-734 (2009).
- Dingle, H. Migration: the biology of life on the move. , Oxford University Press. (2014).
- Blackmer, J. L., Naranjo, S. E., Williams, L. H. Tethered and untethered flight by Lygus hesperus and Lygus lineolaris (Heteroptera: Miridae). Environ. Entomol. 33, 1389-1400 (2004).
- Riley, J., Downham, M., Cooter, R. Comparison of the performance of Cicadulina leafhoppers on flight mills with that to be expected in free flight. Entomol. Exp. App. 83, 317-322 (1997).
- Taylor, R., Bauer, L. S., Poland, T. M., Windell, K. N. Flight performance of Agrilus planipennis (Coleoptera: Buprestidae) on a flight mill and in free flight. J. Insect Behav. 23, 128-148 (2010).
- Cooter, R., Armes, N. Tethered flight technique for monitoring the flight performance of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae). Environ. Entomol. 22, 339-345 (1993).
- Chambers, D., Sharp, J., Ashley, T. Tethered insect flight: A system for automated data processing of behavioral events. Behav. Res. Meth. Instr. 8, 352-356 (1976).
- Clarke, J., Rowley, W., Christiansen, S., Jacobson, D. Microcomputer-based monitoring and data acquisition system for a mosquito flight. Ann. Entomol. Soc. Am. 77, 119-122 (1984).
- Resurreccion, A., Showers, W., Rowley, W. Microcomputer-interfaced flight mill system for large moths such as black cutworm (Lepidoptera: Noctuidae). Ann. Entomol. Soc. Am. 81, 286-291 (1988).
- Taylor, R., Nault, L., Styer, W., Cheng, Z. -B. Computer-monitored, 16-channel flight mill for recording the flight of leafhoppers (Homoptera: Auchenorrhyncha). Ann. Entomol. Soc. Am. 85, 627-632 (1992).
- Bruzzone, O. A., Villacide, J. M., Bernstein, C., Corley, J. C. Flight variability in the woodwasp Sirex noctilio (Hymenoptera: Siricidae): an analysis of flight data using wavelets. J. Exp. Biol. 212, 731-737 (2009).
- Schumacher, P., Weyeneth, A., Weber, D. C., Dorn, S. Long flights in Cydia pomonella L. (Lepidoptera: Tortricidae) measured by a flight mill: influence of sex, mated status and age. Physiol. Entomol. 22, 149-160 (1997).
- Attisano, A., Tregenza, T., Moore, A. J., Moore, P. J. Oosorption and migratory strategy of the milkweed bug, Oncopeltus fasciatus. An. Behav. 86, 651-657 (2013).
- Martini, X., Hoyte, A., Stelinski, L. L. Abdominal color of the Asian citrus psyllid (Hemiptera: Liviidae) is associated with flight capabilities. Ann. Entomol. Soc. Am. 107, 627-632 (2014).
Yeniden basım ve izinler
