Mesurer la capacité de vol de l’insecte Ambrosia, Platypus Quercivorus (Murayama), utilisant un Low-Cost et petit moulin de vol construit facilement

Résumé

Nous développé un moulin à faible coût et petit vol, construits avec des éléments couramment disponibles et facilement utilisés dans l’expérimentation. En utilisant cet appareil, nous avons mesuré la capacité de vol d’une scarabée ambrosia, Platypus quercivorus.

Résumé

La scarabée ambrosia, Platypus quercivorus (Murayama), est le vecteur d’un champignon pathogène qui provoque une mortalité massive des Fagaceae arbres (flétrissement du chêne japonais). C’est pourquoi, connaissant la capacité de dispersion peut contribuer à éclairer le piégeage/arbre enlèvement efforts visant à prévenir cette maladie plus efficacement. Dans cette étude, nous avons mesuré la vitesse de vol et de la durée et estimé la distance de vol de l’insecte à l’aide d’un moulin de vol nouvellement développé. Le moulin de vol est construit en utilisant des éléments couramment disponibles, petits et faible coût. Tant le bras de moulin de vol et son axe vertical comprennent une aiguille fine. Un spécimen de la beetle est collé à un bout du bras à l’aide de colle instantanée. L’autre extrémité est épaisse en raison étant recouvert de plastique, il facilite ainsi la détection de rotation du bras. La révolution du bras est détectée par un capteur photo monté sur une LED infrarouge et est indiquée par un changement de la tension de sortie lorsque le bras passé au-dessus de la LED. Le capteur photo est connecté à un ordinateur personnel et les données de tension de sortie sont stockées à une fréquence d’échantillonnage de 1 kHz. En effectuant des expériences à l’aide de ce moulin de vol, nous avons trouvé que le P. quercivorus peuvent voler au moins 27 km. Parce que notre moulin de vol comprend à peu de frais et petits éléments ordinaires, plusieurs usines de vol peuvent être préparés et utilisés simultanément dans un espace petit laboratoire. Cela permet aux expérimentateurs obtenir une quantité suffisante de données dans un délai court.

Introduction

Animaux migre sur de longues distances à la recherche de nourriture et mates. Les animaux migrateurs pourraient se livrer parfois indésirables compagnons. La scarabée ambrosia femelle, Platypus quercivorus (Murayama), est un vecteur connu du champignon pathogène, Raffaelea quercivora Kubono et Shin-Ito. Ce pathogène provoque une mortalité massive des Fagaceae arbres (flétrissement du chêne japonais) et un niveau élevé de mortalité¹. Depuis 1980, cette maladie se développe dans tout le Japon et est devenu un problème grave².

P. quercivorus est un petit insecte (4-5 mm de longueur et 4 à 6 mg poids corporel), et une expansion annuelle de la maladie donne à penser qu’ils sont capables de voler jusqu'à plusieurs km^3,4. Le mâle quercivorus P. localise un arbre hôte et libère une phéromone d’agrégation qui attire les mâles et les femelles⁵. Par conséquent, l’arbre hôte est attaqué par leurs congénères et meurt. Le mâle ennuie un tunnel à l’intérieur de l’arbre après l’atterrissage et a attiré la phéromone femelle pénètrent dans le tunnel et Pond des œufs. Le éclos P. quercivours poussent dans le tunnel jusqu'à ce qu’ils deviennent adultes. Les adultes émergent et se dispersent pour trouver de nouveaux hôtes. Ainsi, l’expansion de la maladie est peut-être liée à la capacité migratoire de ce coléoptère. Toutefois, la mesure dans laquelle l’insecte peut voler est encore incertain. En outre, les femelles sont plus grandes que les mâles⁶ (féminin : 4,6 mm et mâle : 4,5 mm) et les coléoptères mâles chercher un arbre de la cible, entrer dans le tunnel à l’intérieur de l’arbre et ensuite attirent la femelle. Compte tenu de ces différences sexuelles dans la taille et le rôle du vol dans leur vie, des différences sexuelles peuvent exister dans la capacité de vol, mais ne sait pas la différence de capacité.

En général, il est extrêmement difficile de mesurer la capacité migratoire dans le domaine, en particulier au pilotage capacité, en raison de la vaste gamme de l’espace migratoire. Capacité migratoire a été mesurée en laboratoire dans des conditions attachées, comme un système de moulin de vol, pour plus de 60 ans^{7,8,9,10,11,12 , 13}. systèmes d’usine de vol ont montré que certains insectes ont la capacité de vol longue distance. Par exemple, la plus longue distance de vol de dendroctone du pin dans un moulin du vol était de plus de 24 km¹⁴, et Yang Tetrastichus planipennisi a volé au maximum sur 7 km¹⁵. Bien que le moulin de vol est un outil couramment disponible, des dosages biologiques avec un animal vivant se traduisent souvent par beaucoup de grandes différences individuelles. Pour y remédier, plusieurs mesures, répétés à plusieurs reprises, sont tenus d’obtenir une estimation fiable de la capacité de dispersion moyenne. Par conséquent, plusieurs personnes doivent être utilisés à la fois pour la collecte rapide d’une quantité suffisante de données. Cependant, les expériences simultanées nécessitent un espace plus grand, plusieurs configurations expérimentales et sont plus coûteux par rapport à un système de mesure unique. Par conséquent, le moulin de vol doit être faible coût, devrait être facilement construit avec des éléments couramment disponibles et son format compact. En outre, la procédure expérimentale devrait être compliqué ou pas besoin d’un opérateur habile.

Dans cette étude, nous avons réuni un moulin de vol petit et peu coûteux (Figure 1 et Figure 2) qui pourrait être facilement utilisé dans l’expérimentation et mesure la capacité de vol de l’insecte de l’ambroisie, P. quercivorus.

Protocole

1. construction d’une usine de vol

1. Construction d’un appareil de moulin de vol
   1. Coupez la partie en plastique d’une aiguille (partie métallique : 40 mm de long et 0,25 mm de diamètre ; pièce plastique : 22 mm de longueur et 2 mm de diamètre) avec des pinces (Figure 3).
   2. Fixer cette aiguille avec une aiguille non traitée sous la forme d’une croix avec des adhésifs de résine époxy (Figure 3), se référant à eux comme un bras de moulin de vol et une aiguille axiale.
      Remarque : Pour une aiguille axiale, le côté non traité doit être une face inférieure. La pointe non couvert du bras du Moulin de vol est pour le collage d’un coléoptère (Figure 1 b et Figure 3).
2. Construction de la base
   1. Faire une petite fossette sur la surface d’une plaque mince de métal inox (5 x 5 cm) en martelant un clou pour empêcher l’aiguille axiale de glisser horizontalement (Figure 4).
      Remarque : Les dimensions réelles de la plaque de métal ne sont pas critiques, et un autre matériau n’est possible, mais éviter d’utiliser n’importe quel matériau souple ; dans le cas contraire, l’aiguille sera collé, empêchant le moulin de renouvelable.
   2. Placer et fixer la plaque de métal sur le bois Conseil (socle en bois) avec du ruban adhésif.
   3. Plier une tôle d’acier pour la rendre double en forme de L (Figure 1 et Figure 2 a).
      NOTE : Il est commode d’utiliser une plaque de métal en forme de L pour la fixation des meubles sur le mur. Un autre bon point à l’appui de l’utilisation de ce type de plaque, c’est que la plaque a déjà eu beaucoup de trous. Trous étaient utilisés pour le vissage et aussi fixer un bouton à ressort (Figure 1 et Figure 4).
   4. Faire un cylindre en coupant l’extrémité de la pipette en plastique jetable (hauteur = 1 cm, (o.d.) diamètre extérieur = 4 mm, diamètre intérieur (d.i.) = 2 mm) pour guider une aiguille axiale (Figure 2 et Figure 4).
   5. Placer et fixer la plaque double en forme de L et le cylindre sur la plaque métallique (Figure 2 et Figure 4).
3. Construction de l’appareil de détection
   1. Plier une plaque de métal pour le rendre en forme de L pour faire un plateau supérieur.
      NOTE : Il est commode d’utiliser une plaque de métal en forme de L pour la fixation des meubles sur le mur (Figure 5 b- C). Dans l’affirmative, vous pouvez ignorer cette étape.
   2. Mettre un petit bouchon en métal (5 mm de long et 1 mm de diamètre) sur la plaque supérieure (Figure 2D-E, Figure 4et Figure 5 a).
      Remarque : Comme un bouchon, nous avons utilisé une bouton-pression. Il passa à travers un trou dans la plaque en forme de L (Figure 4).
   3. Fixez un capteur photo sur la plaque en forme de L (Figure 4 et Figure 5 a). Visser un substrat de circuit pour le capteur sur la plaque en forme de L pour économiser de l’espace (Figure 2D-Eet la Figure 4).
   4. Coller une LED infrarouge (150 mW) sur un petit aimant avec un substrat de circuit pour la LED (Figure 1 et Figure 2 a).
   5. Placer la LED (150 mW) sur la plaque de base sous le capteur photo (Figure 1 et Figure 2 a).
4. Construction du titulaire
   1. Plier une plaque de métal pour le rendre en forme de L.
      NOTE : Il est commode d’utiliser une plaque de métal de forme de L pour la fixation des meubles sur le mur (Figure 5 b-C). Dans l’affirmative, vous pouvez ignorer cette étape.
   2. Fixez la plaque sur un bois planche (mur en bois) avec vis (Figure 1, Figure 4et Figure 5 b). La hauteur de la planche de bois n’est pas critique, qu'il était de 7 cm dans cette étude.
5. Câbles de raccordement
   1. Raccorder le capteur photo à un canal d’entrée analogique (AIN) d’un convertisseur A/D par l’intermédiaire de câbles électriques normales.
      Remarque : Il est utile si tous les câbles sont groupés et fixés sur la plaque en forme de L (Figure 5 b-D), car un espace de travail salissant empêche souvent la manipulation fine tout au long de l’expérience.
   2. Connectez le convertisseur A/N à un ordinateur personnel (PC) via un câble USB.

2. marche à suivre

1. Frais virés tout fraîchement émergé P. quercivorus adultes d’une mort Quercus crispula Blume (Fagales : Fagaceae) arbre le matin (7-9 h) de la journée à laquelle l’expérience doit être effectuée.
   Remarque : N’utilisez pas de coléoptères recueillis le jour précédent. Plus de 100 coléoptères sont sortis tous les jours et coléoptères nouvellement écloses sont vérifiées quotidiennement. Voir une référence¹⁶ pour des méthodes détaillées sur les scarabées.
2. Mettre un scarabée sur la glace pour anesthetization. Éviter de contracter la coccinelle humide ; dans le cas contraire, il sera difficile d’effectuer la procédure suivante. Effectuez toutes les procédures subséquentes sur la glace.
3. Placez une petite quantité d’un élément de la colle instantanée (colle gélatineuse) sur la beetle pronotum avec le bras du moulin et garder le bras du moulin en contact avec le pronotum.
   Remarque : La colle gélatineuse sèche lentement si cette colle est utilisée seule. Toutefois, cette colle fonctionne rapidement lorsque les deux composants sont mélangés (Table des matières). L’autre composant (colle liquide) serviront à l’étape suivante.
4. Ajouter une petite quantité de l’autre composante de la colle (colle liquide) à l’aide d’une aiguille fine ou un bâton. Veiller à ce que les ailes soient exempts de colle (Figure 1 b). La colle liquide est utilisée pour faciliter le durcissement de la colle gélatineuse.
5. Ajuster l’aiguille en forme de croix dans l’usine de vol (Figure 6) en utilisant un aimant pour tenir la plaque en forme de L (plaque supérieure) sur l’autre plaque en forme de L. Glissez simplement la plaque supérieure lors du réglage de la hauteur de la plaque supérieure pour l’aiguille. Insérer la pointe supérieure de l’aiguille axiale dans le trou du bouton snap sur la plaque supérieure (Figure 5 a) et placez l’autre extrémité dans le guide sur la plaque de base (Figure 6).
6. Ajuster la position d’une LED IR sous le capteur.

3. obtenir et analyser des données

1. Enregistrer le signal de sortie amplifié par le capteur photo et stockez-la dans le PC à travers le convertisseur A/N en utilisant des logiciels commerciaux avec une fréquence d’échantillonnage de 1 000 points/s (Figure 7 a) (pour le convertisseur A/N et des logiciels, Table des matières).
2. Lancez le logiciel DAQFActoryExpress.
3. Cliquez sur une croix (+) marquer sur l’icône de connexion dans la fenêtre Workspace .
4. Cliquez avec le bouton droit sur le nom de jeu de journalisation et sélectionnez Commencer Logging Set.
   Remarque : Le logiciel continue de journalisation et l’enregistrement des données.
5. Pour arrêter l’enregistrement, cliquez avec le bouton droit sur le nom de jeu de journalisation et sélectionnez End Logging Set pour enregistrer un fichier .csv.
6. Extrait du temps qui passe du bras du moulin vol ci-dessus la LED IR à l’aide d’un logiciel approprié en détectant fois seulement quand la tension enregistrée a dépassé le seuil (0,5 V).
   Remarque : Étant donné que certains logiciels (p. ex., MS Excel) peut lire un fichier .csv créé, utilisez un logiciel familier selon le but de l’étude. Si nécessaire, télécharger des programmes sur mesure disponibles via Github, https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. Pour plus d’informations sur nos programmes, mais aussi les instructions pour utiliser le programme, consultez le fichier README qui s’accompagne avec le programme principal.

Résultats

Dans ces expériences, environ 50 % des coléoptères appliqués à l’usine de vol a montré un ou plusieurs tours. Lorsque la partie en plastique passé une ligne virtuelle entre le capteur et la LED, la tension enregistrée changé de sujet 0 V à environ 6,5 V, et la durée d’un passant a été dans les 10 à 20 ms, selon la vitesse de vol. Par conséquent, un changement de tension de pointe est observé comme une révolution (Figure 7 b). Nous avons d...

Discussion

Nous avons développé un peu coûteux, facile à construire et usine de vol compact pour petits insectes tels que P. quercivorus (4-5 mm de longueur et 4 à 6 mg poids corporel). Notre moulin de vol composé d’éléments seulement ordinaires comme une aiguille, un IR LED, un capteur photo, colle instantanée, etc.et ne nécessite pas tous les éléments sophistiqués, chers ou rares tels que les appareils électriques commandés par ordinateur. Cela a permis la collecte facile et rapide des élément...

matériels

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.