قياس قدرة الطيران خنفساء الطعام الشهي، كويرسيفوروس خلد الماء (موراياما)، استخدام منخفضة التكلفة، والصغيرة، ومطحنة رحلة المركبة بسهولة

Summary

نحن وضع مطحنة طيران منخفضة التكلفة، وصغيرة، وشيدت مع العناصر المتاحة عموما واستخدامها بسهولة في التجريب. باستخدام هذا الجهاز، قمنا بقياس قدرة الطيران خنفساء الطعام الشهي، كويرسيفوروس خلد الماء.

Abstract

خنفساء الطعام الشهي، كويرسيفوروس خلد الماء (موراياما)، هو مكافحة ناقلات الممرض الفطرية التي تسبب وفيات جماعية من الأشجار زانية (ذبول البلوط الياباني). ولذلك، قد تساعد معرفة قدرة تشتيت إبلاغ الملائمة/شجرة إزالة الجهود الرامية إلى الوقاية من هذا المرض أكثر فعالية. في هذه الدراسة، تقاس بسرعة الطيران ومدة، وتقدر مسافة الرحلة الخنفساء استخدام مطحنة رحلة المطورة حديثا. مصنع للطيران منخفضة التكلفة والصغيرة، وشيدت باستخدام العناصر المتاحة عموما. وتشمل الذراع مطحنة الرحلة وفي المحور العمودي إبرة رقيقة. عينة خنفساء ملتصق بنصيحة واحدة من الذراع باستخدام الغراء الفورية. تلميح أخرى سميكة سبب يجري المغطاة بالبلاستيك، مما يسهل الكشف عن تناوب الذراع. الثورة الذراع يتم الكشف عن جهاز استشعار صور التي شنت على مصباح LED الأشعة تحت حمراء، وهو مبين بإجراء تغيير في الجهد الناتج عند تمرير الذراع فوق الصمام. صور الاستشعار متصل بجهاز كمبيوتر شخصي، ويتم تخزين البيانات الجهد الناتج بمعدل أخذ عينات من 1 كيلو هرتز. بإجراء تجارب باستخدام هذه الرحلة مطحنة، وجدنا أنه يمكن أن تطير كويرسيفوروس P. 27 كم على الأقل. لأن لدينا مطحنة الرحلة تتضمن البنود العادية الرخيصة والصغيرة، يمكن إعداد العديد من الرحلة المطاحن والمستخدمة بشكل متزامن في مساحة مختبرات صغيرة. وهذا يتيح المجربون الحصول على كمية كافية من البيانات في غضون فترة قصيرة.

Introduction

ترحيل الحيوانات طويلة المسافات بحثاً عن الغذاء والاصحاب. قد يحمل الحيوانات المهاجرة في بعض الأحيان غير مرغوب فيه من رفاقه. خنفساء الطعام الشهي الإناث، كويرسيفوروس خلد الماء (موراياما)، ناقل معروفة من مسببات الأمراض الفطرية، كوبونو كويرسيفورا رافايليا et شين-إيتو. يسبب هذا الممرض وفيات جماعية من الأشجار زانية (ذبول البلوط الياباني) وارتفاع مستوى الوفيات¹. منذ عام 1980، هذا المرض وقد تم التوسع في جميع أنحاء اليابان، وقد أصبح مشكلة خطيرة².

كويرسيفوروس ص حشرة صغيرة (4-5 مم في طول الجسم وملغ 4-6 في وزن الجسم)، وتوسع سنوي للمرض تشير إلى أنها قادرة على الطيران حتى^3،كم عدد⁴. تحديد موقع شجرة مضيف الذكور كويرسيفوروس P. والنشرات تجميع فرمون التي تجذب كل من الذكور والإناث⁵. ونتيجة لذلك، الشجرة المضيفة الكتلة لهجوم من قبل كونسبيسيفيكس، ويموت في نهاية المطاف. الذكور المملون نفق داخل الشجرة بعد الهبوط وأنثى جذبت فرمون يدخل النفق ويضع البيض. فقست كويرسيفورس P. تنمو في النفق حتى يصبحوا بالغين. يخرج الكبار وتفريق لتحديد المضيفين الجديدة. وهكذا، التوسع في هذا المرض ربما تتصل بقدرة هذا الخنفساء المهاجرة. بيد أن المدى الذي يمكن أن تطير الخنفساء لا يزال غير واضح. وبالإضافة إلى ذلك، تكون الإناث أكبر من الذكور⁶ (الإناث: 4.6 ملم، وذكر: 4.5 مم) والخنافس الذكور البحث عن شجرة هدف، أدخل النفق داخل الشجرة، وثم جذب الأنثى. ونظرا لهذه الفروق الجنسية في حجم الجسم ودور الطيران في حياتهم، الفوارق الجنسية قد تكون موجودة في القدرة على الطيران، ولكن الفرق في القدرة لا يزال غير واضح.

وبصفة عامة، أنها صعبة للغاية قياس القدرة على الهجرة في الميدان، لا سيما الطيران القدرة، نظراً لمجموعة واسعة من منطقة الهجرة. تم قياس قدرة المهاجرة في المختبرات تحت الشروط المربوطة، مثل نظام مطحنة طيران، لأكثر من 60 عاماً^7،،من^{89،10،11،12 , 13}-أنظمة مطحنة الرحلات أظهرت أن بعض الحشرات لها القدرة على الطيران مسافات طويلة. على سبيل المثال، أطول مسافة الرحلة من خنفساء الصنوبر الجبلية في مصنع لطيران ما يزيد على 24 كيلو¹⁴، وطارت يانغ بلانيبينيسي تيتراستيتشوس أقصى ما يزيد على 7 كم¹⁵. على الرغم من أن مصنع للطيران أداة متوفرة بصورة شائعة، كثيرا ما تؤدي الاختبارات البيولوجية مع الحيوانات حية الفروق الفردية إلى حد كبير كبير. للتغلب على هذا، العديد من القياسات، وكرر عدة مرات، مطالبون بالحصول على تقديرات موثوقة تشتت يعني القدرة. ولذلك، ينبغي استخدام الأفراد متعددة في نفس الوقت لجمع كمية كافية من البيانات السريعة. ومع ذلك، تجارب متزامنة تتطلب مساحة أكبر، الأجهزة تجريبية متعددة، وهي أكثر تكلفة بالمقارنة مع نظام قياس واحد. وبالتالي، يجب أن تكون منخفضة التكلفة مطحنة الرحلة، ينبغي أن تكون بسهولة بنيت مع العناصر المتاحة عموما، والاتفاق في الحجم. وعلاوة على ذلك، لا ينبغي تعقيداً الإجراء التجريبي أو تحتاج إلى عامل ماهراً.

نحن المجتمعين في هذه الدراسة، مطحنة رحلة صغيرة ومنخفضة التكلفة (الشكل 1 و الشكل 2) التي يمكن استخدامها بسهولة في التجريب، وتقاس قدرة الطيران خنفساء الطعام الشهي، P. كويرسيفوروس-

Protocol

1-تشييد مصنع للطيران

1. بناء جهاز مطحنة الرحلة
   1. قطع الجزء البلاستيك من إبرة (المعادن جزء: 40 ملم في الطول و 0.25 مم في القطر؛ والجزء البلاستيك: 22 ملم في الطول وقطرها 2 ملم) مع كليبرز (الشكل 3).
   2. إصلاح هذا الإبرة مع إبرة غير معالجة في شكل صليب مع الإيبوكسي الراتنج اللاصق (الشكل 3)، إحالتها كذراع طاحونة رحلة وابرة محوري.
      ملاحظة: لابره محوري، ينبغي أن يكون الجانب غير المعالجة جانب السفلي. كشف طرف الذراع مطحنة الرحلة الالتصاق خنفساء (الشكل 1B و الشكل 3).
2. بناء قاعدة
   1. جعل نقرة صغيرة على سطح لوحة معدنية غير القابل للصدأ رقيقة (5 سم × 5 سم) بواسطة يدق مسمار الحيلولة دون انزلاق أفقياً الإبرة المحورية (الشكل 4).
      ملاحظة: الأبعاد الفعلية للوحة معدنية غير حرجة، ومادة أخرى ممكنة، ولكن تجنب استخدام أي مواد لينة؛ وبخلاف ذلك، سوف يكون عالقاً الإبرة، منع الطاحونة من الدائرة.
   2. وضع وتحديد لوحة معدنية على خشبية المجلس (قاعدة خشبية) بشريط لاصق.
   3. صفيحة فولاذية لجعله مزدوج منحنى على شكل L (الشكل 1 و الشكل 2 أ).
      ملاحظة: أنه مناسب لاستخدام صفيحة معدنية على شكل L لإصلاح الأثاث على الحائط. وكان آخر نقطة مريحة دعما لاستخدام هذا النوع من لوحة أن اللوحة لديها بالفعل العديد من الثقوب. واستخدمت الثقوب للشد، وأيضا تحديد زر الأداة إضافية (الشكل 1A و الشكل 4).
   4. جعل اسطوانة بقطع طرف ماصة البلاستيك القابل للصرف (الطول = 1 سم، خارج القطر (نقلت) = 4 ملم، وقطرها الداخلي (معرف) = 2 مم) لتوجيه إبرة محوري (الشكل 2A و الشكل 4).
   5. وضع وتحديد لوحة مزدوجة على شكل L والاسطوانة على اللوحة المعدنية (الشكل 2A و الشكل 4).
3. بناء جهاز الاستشعار
   1. ثني لوحة معدنية لجعله على شكل L جعل من لوحة العلوية.
      ملاحظة: أنه مناسب لاستخدام صفيحة معدنية على شكل L لإصلاح الأثاث على الحائط (الشكل 5B-ج). إذا كان الأمر كذلك، يمكنك تخطي هذه الخطوة.
   2. وضع قبعة معدنية صغيرة (5 ملم في الطول وقطر 1 ملم) على اللوحة العلوية (الشكل 2D-E، الرقم 4، و الشكل 5A).
      ملاحظة: كحد أقصى، قمنا باستخدام زر الأداة إضافية. مرت من خلال ثقب في اللوح على شكل L (الشكل 4).
   3. إصلاح جهاز استشعار صورة على لوحة على شكل L (الشكل 4 و الشكل 5 ألف). أبله الركازة حلبة للاستشعار على اللوحة على شكل L لحفظ مساحة (الشكل 2D-E، و الشكل 4).
   4. الصق مصباح LED الأشعة تحت حمراء (150 ميغاواط) في مغناطيس صغيرة جنبا إلى جنب مع الركازة حلبة للصمام (الشكل 1A و 2A الشكل).
   5. ضع الصمام (150 ميغاواط) في الصفيحة القاعدية تحت جهاز استشعار الصور (الشكل 1A و 2A الشكل).
4. بناء على حامل
   1. ثني لوحة معدنية لجعله على شكل L.
      ملاحظة: أنه الأنسب لاستخدام صفيحة معدنية شكل L لإصلاح الأثاث على الحائط (الشكل 5B-ج). إذا كان الأمر كذلك، يمكنك تخطي هذه الخطوة.
   2. إصلاح اللوحة على خشبية المجلس (الجدار الخشبي) مع مسامير (الشكل 1و الشكل 4و الشكل 5 (ب)). ارتفاع لوح خشبي ليست حاسمة، كان 7 سم في هذه الدراسة.
5. توصيل الكابلات
   1. توصيل جهاز استشعار الصور لقناة إدخال التناظري (العين) من محول A/D عن طريق الكابلات الكهربائية العادية.
      ملاحظة: من المفيد إذا المجمعة جميع الكابلات وثابتة على لوحة على شكل L (الشكل 5B-د) نظراً لأن مساحة عمل فوضوي غالباً ما يمنع التلاعب ما يرام خلال التجربة.
   2. قم بتوصيل المحول A/D لجهاز كمبيوتر شخصي (PC) عن طريق كابل الناقل التسلسلي العام.

2. الإجراء التجريبي

1. جمع جميع طازجة ظهرت كويرسيفوروس P. الكبار من قتلى سنديان كريسبولا بلوم (زانيات: زانية) شجرة في الصباح (7-9 صباحا) لليوم الذي التجربة التي يتعين القيام بها.
   ملاحظة: لا تستخدم الخنافس التي تم جمعها في اليوم السابق. خرج أكثر من 100 الخنافس كل يوم والخنافس النشأة تم فحصها يوميا. راجع مرجع¹⁶ لطرق مفصلة على جمع الخنافس.
2. وضع خنفساء على الجليد أنيسثيتيزاتيون. تجنب الحصول على خنفساء الرطب؛ وبخلاف ذلك، سيكون من الصعب لإكمال الإجراء التالي. تنفيذ كافة الإجراءات اللاحقة على الجليد.
3. ضع كمية صغيرة من عنصر واحد من الغراء الفورية (جيليليكي الغراء) على الخنفساء برونوتوم مع الذراع مطحنة، وإبقاء الذراع مطحنة على اتصال برونوتوم.
   ملاحظة: سوف يجف الغراء جيليليكي ببطء على عقب إذا تم استخدام هذا الغراء وحدة. ومع ذلك، وظائف هذا الغراء بسرعة عندما تختلط مكونين (جدول المواد). سيتم استخدام العنصر الآخر (الغراء السائل) في الخطوة التالية.
4. إضافة كمية صغيرة من العناصر الأخرى من الغراء (الغراء السائل) باستخدام إبرة دقيقة أو عصا. التأكد من وجود الأجنحة المجانية من الغراء (الشكل 1B). يتم استخدام الغراء السائل لتسهيل تصلب الغراء جيليليكي.
5. ضبط الإبرة على شكل الصليب في الطاحونة الرحلة (الشكل 6) باستخدام مغناطيس لعقد لوحة على شكل L (اللوحة العلوية) على لوحة أخرى على شكل L. ببساطة حرك أعلى لوحة عند ضبط ارتفاع اللوحة العلوية للابرة. إدراج تلميح الأعلى من الإبرة المحورية في حفرة الزر المفاجئة على الصفيحة العلوية (الشكل 5A)، ثم ضع نصيحة أخرى إلى الدليل على الصفيحة القاعدية (الشكل 6).
6. ضبط موضع "الصمام" تحت جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء.

3-الحصول على البيانات وتحليلها

1. تسجيل إشارة تضخيم الناتج من أجهزة الاستشعار والصور وتخزينها في جهاز الكمبيوتر عن طريق تحويل A/D باستخدام البرمجيات التجارية مع معدل أخذ عينات من النقاط 1,000/s (الشكل 7 أ) (لتحويل A/D، والبرمجيات، و جدول للمواد).
2. بدء تشغيل البرنامج داقفاكتوريكسبريس.
3. انقر فوق علامة زائد (+) علامة على رمز التسجيل في إطار مساحة العمل .
4. الحق انقر فوق اسم مجموعة قطع الأشجار وحدد بدء تسجيل تعيين.
   ملاحظة: البرنامج يستمر تسجيل وحفظ البيانات.
5. لإيقاف التسجيل، انقر على الحق في اسم تسجيل الدخول إلى مجموعة وحدد تسجيل وضع نهاية لحفظ ملف.csv.
6. استخراج مرور الوقت الذراع مطحنة الرحلة أعلاه LED الأشعة تحت الحمراء باستخدام برامج ملائمة عن طريق الكشف عن الأوقات فقط عندما الجهد مسجل تجاوز العتبة (0.5 V).
   ملاحظة: نظراً لأن بعض البرامج (مثلMS Excel) يمكن قراءة ملف.csv الذي تم إنشاؤه، استخدام برمجيات مألوفة تبعاً للغرض من الدراسة. إذا لزم الأمر، تحميل برامج مصنوعة خصيصا المتاحة عبر Github، https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. لمزيد من المعلومات حول البرامج لدينا، فضلا عن إرشادات لاستخدام البرنامج، راجع الملف التمهيدي الذي يترافق مع البرنامج الرئيسي.

النتائج

في هذه التجارب، وأظهرت حوالي 50% الخنافس ينطبق على مصنع للطيران الثورات واحد أو أكثر. عند تمرير الجزء البلاستيك خط ظاهري بين أجهزة الاستشعار والصمام، الجهد مسجل تغيرت من حول 0 الخامس إلى حوالي 6.5 V، وكانت مدة لدى مرور داخل 10-20 مللي ثانية، اعتماداً على سرعة الطيران. ولذلك، لو?...

Discussion

قمنا بتطوير منخفضة التكلفة وسهلة الإنشاء، ومطحنة الطيران المدمجة للحشرات الصغيرة مثل كويرسيفوروس P. (4-5 مم في طول الجسم وملغ 4-6 في وزن الجسم). لدينا مطحنة رحلة شملت البنود العادية فقط مثل إبرة، الأشعة تحت الحمراء الصمام، صور الاستشعار والغراء لحظية، إلخ، ولا تتطلب أي عناصر متطورة ...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
needle	Seirin	J type No. 5 x 40 mm
epoxy resin adhesive	Konishi	#16113
metal plate			from a home improvement store
disposable plastic pipette			from a home improvement store
snap button			from a craft store
IR sensor	Hamamatsu Photonics	S7136
IR LED	OptoSupply	OSIR5113A	150 mW
custom-made program			downloadable from Github. URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill
instant glue	Toagosei	31204
A/D converter	LabJack Co.	U3-HV
DAQ software	AzeoTech	DAQFactoryExpress	download from AzeoTech Web page.