العناصر الرئيسية لصور الجذب الحشري لدراسات الحشرات أو رصد البرامج

Lee W. Cohnstaedt; Jordan C. Disberger; Eric Paulsen; Adrian J. Duehl

doi:10.3791/57445

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

Summary

صور--الجذب الحشري الساحات المستخدمة لتحديد لون (لونان) الخفيفة الأمثل تحقيق أقصى قدر من جذب الحشرات؛ لكن المقايسة وأساليب محددة لاستهداف سلوك الحشرات والموائل. وأوضح المعدات القابلة للتخصيص والتعديلات للحشرات ليلى أو نهاري والأرضية أو الجوية.

Abstract

عناصر بصرية محسنة ستزيد كفاءة محاصرة الحشرات باستخدام السلوكيات الفطرية للحشرة المستهدفة (إيجابية صور-سيارات الأجرة) كوسيلة لجذب الحشرة في التحكم في عدد السكان أو مصيدة الرصد. الصمامات الثنائية التي ينبعث منها قدر الضوء (LEDs) خلقت خيارات الإضاءة للتخصيص مع أطوال موجية محددة (ألوان)، وكثافة، والموجات، التي يمكن تخصيصها للحشرات المستهدفة. صور--الجذب المقايسة السلوكية استخدام المصابيح الأمثل لون (لونان) جذابة لأنواع الحشرات وصولاً إلى مراحل معينة من تاريخ حياته أو السلوكيات (التزاوج أو التغذية، أو التماس المأوى). ثم يجب أن الباحثين تأكيد نتائج العينة في الميدان وفهم المسافة جاذبية محدودة من عناصر مرئية.

على الساحة الحشري البرسيم طريقة مرنة لتقييم جاذبية الصورة بينما أيضا تقييم مجموعة من السلوكيات الحشرات الطبيعية مثل الهروب وتغذية الردود. يمكن استخدامها على الساحة للتجارب الحشرات الأرضية أو الجوية، فضلا عن الحشرات النهارية والليلية. التصوير بالفيديو تقنيات جمع البيانات مع على الساحة، عد الاتصال مع الأضواء، أو جسديا جمع الحشرات كما أنها تنجذب نحو الأضواء. يمكن أن تكون حسابات المقايسة للحشرات التي تجعل لا خيار والساحات اللون (يختلف) مفردة أو متعددة الألوان (التنافسية). يؤدي تصميم البرسيم الحشرات مع ثيجموتاكسيس قوية للعودة إلى وسط الساحة حيث يمكنهم عرض جميع الخيارات في الصمام تنافسية الاختبارات. وقد استخدمت الساحة البرسيم المعروضة هنا مع البعوض وبق الفراش ويطير هسّه، الذباب البيت، البراغيش biting، خنفساء الطحين الحمراء وبسوسيدس. المقايسة تستخدم لتطوير دقة والفخاخ الحشرات فعالة لتوجيه التنمية والتحسين من الفخاخ الحشرات المستخدمة لرصد التقلبات السكان الآفات لتقييمات المخاطر مكافحة ناقلات المرض، إدخال الأنواع الغازية، و/أو استخدامها قمع السكان.

Introduction

مراقبة الحشرات كلها تقريبا تعتمد على أولفاكشن أو عناصر مرئية وغالباً على حد سواء. يجوز تفريق عناصر حاسة الشم متقلبة في جميع أنحاء البيئة الناشئة في منطقة واسعة وجذابة. ومع ذلك، قد عناصر مرئية على نطاق محدود أكثر بسبب العين مجمع اللافقارية حل الصور¹^،^،من²³. ولذلك، يجب أن يكون الأمثل عناصر مرئية لحشرة اهتمام الجذب وفخ مصممة للاستفادة من السلوكيات الطبيعية للحشرة المستهدفة إلى أقصى حد.

ويستند الجذب البصرية الأطوال الموجية من الشمس أو من مصادر أخرى للضوء الذي يتم استيعابها أو تنعكس من سطح الكائن؛ عرض الكائنات هذا الاستيعاب/الانكسار من الأطوال الموجية كلون. تم العثور على رؤية الحشرات تشمل الأزرق والأخضر، والأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) الأطوال الموجية¹. استخدام الحشرات رؤيتهم للمساعدة في العثور على زملائه، والغذاء، والمأوى⁴. ويمكن تعريف الحشرات بصريا الكائن الأحجام، الألوان والأشكال، والحركات وتناقضات⁵^،⁶. الحشرات نوكتورنالي النشطة ينجذب عموما على ضوء اختلاف التباين وكثافة⁴، بينما يمكن حل الحشرات الدافيء الألوان والصور، بالإضافة إلى التباين بسبب توافر فوتون أكبر خلال النهار. استخدام الفخاخ رصد الإشارات المرئية للحشرة لصالحها لتحسين جاذبية والقبض على⁷.

وكان الأسلوب الأكثر شيوعاً لتقييم جاذبية صور مراقبة حركة الحشرات نحو الأشكال الملونة المختلفة مثل الزهور⁸ أو الكائنات (مثل بطاقات لزجة⁹^،¹⁰). المقايسة المرئية باستخدام الحشرات المستعمر تساعد في التعرف على النطاق الأمثل لأطوال موجية و/أو كثافة، مما يقلل من العدد التجارب الميدانية. وصممت لاختبار الذباب¹¹المقايسة البصرية مثل "النفق الضوء على الوجهين". المشكلة مع هذين الوجهين أنفاق الخفيفة هي أنهم لا حساب للحشرات التي لا يتم جمعها. وسوف تتعثر معظم الحشرات على الزوايا الداخلية وعلى طول حواف في الساحات. كما يمكن اختبار لونين فقط في وقت واحد. فحوصات أخرى تشمل أساليب ستيفيردينج & تروسسيانكو (2004)¹²، التي ضاقت بجذب ذبابة التسي تسي للنطاقات الواسعة (±50 شمال البحر الأبيض المتوسط) من الألوان الفاتحة. الخفيفة التي تنبعث منها الثنائيات (LEDs) قد أدرجت الفخاخ لتحسين جاذبية الحشرات عن طريق الاستفادة المثلى من الأطوال الموجية ل الضوء المنبعثة¹^،^،من¹³¹⁴. تحسين جاذبية هذه الفخاخ البصرية أو أجهزة الرصد سوف يحسن كفاءة جمع الحشرات باستخدام السلوكيات الفطرية للحشرات لجذب الحشرات. وبهذه الطريقة، تستخدم نتائج الاختبار الأحيائي لتحسين التكنولوجيا الملائمة الموجودة. "الأرضية مفصليات الأرجل شرك" أن تحسن في فخ الصناعة القياسية من نوع قبة للمراقبة خنفساء الطحين الحمراء (الولايات المتحدة للبراءات # US8276314B2)) و "الأسلوب والتراكيب لتحسين الضوء الفخاخ" التي تدمج الضوء التي تنبعث منها الثنائيات في الجو الفخاخ الحشرات (الولايات المتحدة للبراءات # US2009/0025275A1). استخدام براءات الاختراع هما تقنية LED التي كان الأمثل باستخدام نتائج الاختبار الأحيائي لتحسن إلى حد كبير الفخاخ الحشرات.

تصف هذه الدراسة ساحة الحشري جاذبية صورة والأساليب التي تسمح للمحققين تقييم استجابة الحشرة لتضييق الأطوال الموجية كلون جذابة تنافسية أو واحد. تعرض المعدات والتعديلات التجريبية للحشرات ليلى ونهاري والأرضية والجوية.

Protocol

1. مكونات الاختبار الأحيائي

بناء الساحة الأرضية
1. استخدام المعادن تومض المواد شرائط طولها 2.54 سم. ينحني كل قطاع داخل دائرة نصف قطرها 15.24 سم (الشكل 1) وبعد.
2. توصيل نهايات كل نصف دائرة وتشكيل شكل البرسيم من القطع الأربع. قم بتوصيل قفل الجوز والمسمار آلة #10 نهايات كل نصف دائرة لتحميلهم معا.
3. حفر حفرة في منتصف كل المحيطية 0.79 سم من الجزء السفلي من الساحة. إلصاق أصحاب 5 ملم LED الثقوب المحفورة في منتصف كل المحيطية.
4. هدف تقليل الانعكاس، رذاذ أسود غير لامع رذاذ الطلاء في جميع أنحاء الساحة¹⁴ لتغطية وامض معدنية. استخدام مادة سائلة (مثلاً., فلون) لمنع الحشرات من تسلق رذاذ الطلاء من الساحة.
بناء المجال الجوي
ملاحظة: على الساحة الجوية بحجم مماثل، والبعد إلى الساحة الأرضية؛ ومع ذلك، استخدمت مواد polyacrylic (الشكل 2). البلاستيك الشفاف يسمح جميع الضوء بالمرور. البلاستيك الشفاف يمنع التفكير الذي يتداخل مع التجربة. البلاستيك واضحة يمكن أيضا تجربة ليتم تصويره.
1. مؤشر ترابط النقاط الأبعد من كل المحيطية للسماح لحاويات جمع المسمار على الساحة الرئيسية. الشكل البرسيم يرسل الحشرات مرة أخرى إلى الوسط. لا الزوايا الخارجية تشجيع جماعة الحشرات؛ ومع ذلك، قد جمع الكؤوس للحشرات الجوي جميع الزوايا الداخلية وليس الزوايا الخارجية.
2. لحاويات جمع الساحة الجوية، استخدام الحاويات بوليميثيلبينتيني رأس المسمار (125 مل، القطر الخارجي 64 مم، الارتفاع 74 مم) وحفر القيعان (15 مم).
3. في كل من قيعان الحاويات، إلصاق أنابيب الخيوط (15 مم، وطول 60 ملم).
4. إرفاق حامل الصمام 5 مم للأغطية لكل حاوية. مؤشر ترابط كل غطاء القفص جمع على الفوهة الكبيرة من أقفاص جمع.
5. مقعد الأنابيب الخيوط من الساحة في فتحه صغيرة في الجانب الآخر من القفص جمع. ضمان أن نهاية الأنابيب الخيوط كامل مستو مع الجدران داخل الساحة وتناسب ضيق القفص جمع.
  ملاحظة: تم توجيه الإخراج الخيوط تفلون. تفلون يضيء لون الصمام الذي يحتفظ بقفصة مجموعة. وكان أنبوب الخيوط العنصر الوحيد الذي يضيء فيما يتعلق بالحشرات في الساحة بسبب مادة بلاستيك رمادية في قاعدة القفص كل مجموعة.
إعداد الإلكترونيات
ملاحظة: هناك ألوان مختلفة (أطوال موجية) من المصابيح تعتمد على المواد الكيميائية المستخدمة في بناء الصمام وذلك مجموعة متنوعة واسعة من الألوان الممكنة (الجدول 1).
1. لكل التجارب، استخدام المصابيح القياسية 5 مم مع العملاء المتوقعين، الإيجابية والسلبية. يمكن أن تكون ضيقة في مداها من الطول الموجي نانومتر ± 5 المصابيح أو يمكن أن تكون كبيرة في الطول الموجي نطاق ± 50 نانومتر.
2. تحديد زاوية عرض كزاوية مخروطية الحد الأقصى الذي يمكن عرض شاشة عرض. وهذه معروفة إلا من خلال ثقب المصابيح. من خلال ثقب المصابيح تتطلب أما من خلال ثقب فتحات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور، تسخير أسلاك، أو ملحوم الأسلاك للمحطات الإيجابية والسلبية. سطح جبل المصابيح تتطلب التصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الملائم ولحام لإدراجها.
3. إدراج مقاومات متغيرة في الإلكترونيات للتحكم في كمية الطاقة LED (كثافة الصمام) (الشكل 3). استخدم مطياف ضوء التحقق من كثافة (W/م²) والطول الموجي (نانومتر) من المصابيح لكل تجربة.

2. إعداد الساحة

وقبل، وبين كل تكرار، بعناية تفكيك وتنظيف الساحة باستخدام صابون الرائحة، نونابراسيفي في الماء الدافئ لإزالة أي روائح أو عناصر غير مرغوب فيها. استخدام اسفنجة مع انخفاض مستوى الكاشطة لتجنب خدش على الساحة.
1. دقة الجاف على الساحة ووضعه جانبا للانتهاء من هواء التجفيف استعدادا للمحاكمة القادمة. وهذا يمنع البقع المائية من البلدان النامية. يمكن أن يسبب خدوش وبقع الماء الانكسار في تلك النقاط على الساحة. التشوهات إنشاء خطأ في النتائج.
2. متى يجب أن تعالج على الساحة، ارتداء قفازات النتريل تجنب إدخال الروائح البشرية على أسطح على الساحة.
سجل الظروف البيئية التالية: الرطوبة، درجة الحرارة، والضغط الجوي، والتاريخ ووقت البدء/الانتهاء، مصادر الضوء الخارجي ومواقف الصمام في الساحة. تسجيل هذه القيم ورصد اتجاهاتها من التجربة للتجربة. وهذا ما يضمن السليم replicates التجريبية الموحدة، سجل الظروف البيئية قبل وبعد replicates.
أنواع التجارب
ملاحظة: هذا الإعداد غير قادر على اختبار الخفيفة واحد وقادرة على المنافسة.
1. لاختبار خفيفة واحدة، استخدم انبعاث الضوء واحد على البرسيم مفردة ليس تلويثاً من منهم لديهم بقية أوراق البرسيم.
2. لتجربة تنافسية، ينبعث الضوء من جميع كلوفيرليفس الأربعة مع خصائص مختلفة في المنافسة مع بعضها البعض.
  ملاحظة: يمكن تقييم التجارب الأخرى أهمية الدولة الحشرات (تغذية، جوعاً، تينيرال، تزاوج، الدم تغذية، إلخ.) ومرحلة تاريخ الحياة. يمكن استخدام برمجيات التسجيل والتحليل السلوكي لتسجيل وقياس السلوك. لتجارب ليلية، يمكن استخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء لعرض الحشرات، التي سوف توهج بيضاء في الأشعة تحت الحمراء تسجيل خلافا على الساحة المظلمة.
3. تدوير مناصب الصمام بعد كل تكرار للتحكم في الأثر المحتمل للتدخل الخفيفة بين مصادر الضوء المتعارضة وأي تفضيلات البيئية.
4. لحساب العدد مجموعات للحشرات الذين لا يذهبون إلى ثقوب، استخدام مصابيح الأشعة تحت الحمراء، وكاميرا الأشعة تحت الحمراء، والبرنامج¹⁴. تسجيل الفيديو وسوف تظهر عدد خنفساء الزيارات لكل الصمام. مجموعة لا يتم إلا إذا الحشرة يتحرك من وسط الساحة نحو مصباح LED بدلاً من بعد حافة الماضي الصمام.
إعداد الساحة
1. إعداد قاعدة التمثال مع أربعة متطابقة ميسون الجرار ووضع قطعة قماش كتان أسود فوقهم. قماش الكتان الأسود لإبقاء الضوء من يعكس قبالة الجزء السفلي من الساحة.
2. ضع الصفيحة القاعدية في الساحة على رأس هذا التمثال. تجميع كل قطعة من الساحة على رأس هذه الصفيحة القاعدية.
3. طرأت على الساحة البرسيم مركزياً حول نقطة الإفراج عن الصفيحة القاعدية. حفظ هذا وسط يسمح للحشرات للخروج من وسط التجربة، منحهم أي تفضيل الأولية.
4. تثبيت الضوء التي تنبعث منها الثنائيات (LEDs) إلى أصحاب LED الحاوية مجموعة الأربعة.
5. إعداد الأجهزة الكهربائية للتحكم في الأضواء.

3-ابتداء من المقايسة

ضع غطاء واضحة على الساحة على على الساحة موازية إلى اللوح الأساس. إذا تم الإفراج عن الحشرات من خلال اللوح الأساس، ينبغي أن يكون غطاء الساحة فعلا على الساحة. وهذا يحتوي على الحشرات ويسمح التقييم البصرية أو تسجيل الفيديو (الحشرات الأرضية).
1. إذا لزم الأمر حسب الأنواع (جوي الحشرات)، شل مؤقتاً على الحشرات للسماح باستخراج من اقفاصها (ظهور) والسماح بإدخال الساحة. هدمت الحشرات يمكن أن يتحقق مع مؤقتاً مع ثاني أكسيد الكربون أو درجة حرارة باردة (<-20 درجة مئوية البراغيش إلى-4.00 درجة مئوية للبعوض).
2. استخدام المضخة، استخراج الجنس المطلوب وعدد الحشرات من الحشرات التي طرقت إلى أسفل. ثم، إدخال الحشرات على الساحة من خلال الصفيحة القاعدية. استخدام أنبوب أو أخرى أداة الشفط لاستخراج الحشرات. سيقلل كثيرا التعرض المناولة أو طويلة البقاء على قيد الحياة.
3. بدء الحشري التسجيلات/التقييم قبل التزكية بالتأكد من الرد فقط على الضوء الحشرات ولا العارضة استجابة هروب. تجنب الهروب استجابة، توفير وقت التأقلم من ح 1 للحشرات قبل المحرك على الإلكترونيات. توجيه الحشرات نحو أطوال موجية معينة من الضوء خلال استجابتهم الهروب عند وضعه في بيئة جديدة.

4-إنهاء والتحديد الكمي للمقايسة

ملاحظة: مدة كل تكرار التجربة سوف تعتمد على سلوك الحشرات وتوقيت الاستجابة، بشكل عام استخدام تعرض لفترة أطول، ومزيد من الردود تميل إلى أن تكون أكثر إفادة.

سجل الظروف البيئية.
إيقاف التسجيلات مثل كاميرا الأشعة تحت الحمراء، إذا ما استخدمت.
في حالة استخدام مجموعة الدوائر: بعد كل تكرار، ضع على الساحة البرسيم في ثلاجة لقتل الحشرات للقياس الكمي. لا ينبغي أن تترك على الساحة في الثلاجة لفترة طويلة لأنه قد يتسبب بتجميد البيئة البلاستيك للقضاء.
تحديد سلوك الحشرات بالعد المستجيبين الحشرات في أقفاص جمع أو تحليل الفيديو. الحشرات التي ظلت في الساحة البرسيم أحصى أنها قد أحرزت أي خيار. على سبيل المثال، تم العثور على القارصة لتكون الأكثر جذب للأشعة فوق البنفسجية مقارنة بصنع لا اختيار⁷.

النتائج

على الساحة الأرضية قد استخدمت لتحسين رصد الفخاخ ل خنفساء الطحين الحمراء¹⁴ للآفات والساحات الجوية هسّه الذباب¹⁵ والبراغيش biting⁷. على الرغم من الساحات البرسيم مماثلة، الشروط اللازمة لكل أنواع الحشرات مختلفتان واستيعاب تقييم الحشرات ا?...

Discussion

صور--الجذب المقايسة أداة هامة لتحديد لون (لونان) جذابة الأمثل والحد من الخيارات للتجارب الميدانية لهذه الألوان. ومع ذلك، عدة عوامل يجب مراعاتها عند الاستفادة المثلى من العينة للحشرات محددة من بينها: "ضوء واحد" مقابل. تجارب خفيفة قادرة على المنافسة، السطوع، النطاق الطيفي الأمثل، تدخل ا...

Disclosures

لا شيء

Acknowledgements

لا شيء

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
metal flashing material
#10 stainless steel machine screw		Stock
#10 stainless steel locking nut		Stock
5 mm LED holder	Radio Shack Corp	276-080
matte black spray paint		Stock
Fluon		Stock
molded polyacrylic
screw top Nalgene	Thermo Fisher Scientific	Nunc polymethylpentene	125 mL, 64 mm outer diameter, 74 mm height
Threaded Teflon pipes		Stock	15 mm diameter, 60 mm length
StellarNet light spectrometer	Stellar Net, Inc	BLACK Comet C-SR-25
LED infrared light source	Tracksys LTD
infrared video camera	Panasonic Corp	WV-BP330 Panasonic CCTV camera
MEDIACRUISE software	Canopus Corp

References

Briscoe, A. D., Chittka, L. The evolution of color vision in insects. Annu. Rev. Entomol. 46, 471-510 (2001).
Srinivasan, M. V., Chahl, J. S., Nagle, M. G., Zhang, S. W., Srinivasan, M. V., Venkatesh, S. Embodying natural vision into machines. From living eyes to seeing machines. , 249-265 (1997).
Srinivasan, M., Moore, R. J. D., Thurrowgood, S., Soccol, D., Bland, D., Barth, F. G., Humphrey, J. A. C., Srinivasan, M. V. From Biology to engineering: insect vision and applications to robotics. Frontiers in sensing. , 19-39 (2012).
Allan, S. A., Day, J. F., Edman, J. D. Visual ecology of biting flies. Annu.Rev. Entomol. 32, 297-316 (1987).
Brown, A. W. A. Studies of the responses of the female Aedes mosquito Part V. The role of visual factors. Bull. Entomol. Res. 44, 567-574 (1953).
Brown, A. W. A. Studies on the responses of the female Aedes mosquito Part VI. The attractiveness of coloured cloths and Canadian species. Bull. Entomol. Res. 45, 67-78 (1954).
Snyder, D., Cernicchiaro, N., Cohnstaedt, L. W. Sugar-feeding status alters biting midge photoattraction. Med. Vet. Entomol. 30, 31-38 (2016).
Menzel, R., Shmida, A. The ecology of flower colours and the natural colour vision of insect pollinators: The Israeli flora as a study case. Biological Reviews. 68, 81-120 (1993).
Walker, W. F. Responses of selected thysanoptera to colored surfaces. Environ. Entomol. 3, 295-304 (1974).
Lelito, J. P., Fraser, I., Mastro, V. C., Tumlinson, J. H., Baker, T. C. Novel visual-cue-based stickytraps for monitoring of emerald ash borers, Agrilus planipennis (Col., Buprestidae). J. Appl. Entomol. 132, 668-674 (2008).
Diclaro, J. W., Cohnstaedt, L. W., Pereira, R. M., Allan, S. A., Koehler, P. G. Behavioral and Physiological Response of Musca domestica to Colored Visual Targets. J. Med. Entomol. 49 (1), 94D100 (2012).
Steverding, D., Troscianko, T. On the role of blue shadows in the visual behaviour of tsetse flies. Proc. R. Soc. Lond. B. 271, 16-17 (2004).
Cohnstaedt, L. W., Gillen, J. I., Munstermann, L. E. Light-emitting diode technology improves insect trapping. J. Am. Mosq. Control Assoc. 24, 331-334 (2008).
Duehl, A. J., Cohnstaedt, L. W., Arbogast, R. T., Teal, P. E. A. Evaluating light attraction to increase trap efficiency for Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae). J. Economic Entomol. 104, 1430-1435 (2011).
Schmid, R. B., Snyder, D., Cohnstaedt, L. W., McCornack, B. P. Hessian Fly (Diptera: Cecidomyiidae) Attraction to Different Wavelengths and Intensities of Light-EmittingDiodes in the Laboratory. Environ. Entomol. 46 (4), 895-900 (2017).
Cohnstaedt, L. W., Snyder, D. Design features of a proposed insecticidal sugar trap for biting midges. Vet. Ital. 52 (3-4), 265-269 (2016).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

137

This article has been published

Video Coming Soon

Keep me updated: