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  • Résumé
  • Résumé
  • Introduction
  • Protocole
  • Résultats
  • Discussion
  • Déclarations de divulgation
  • Remerciements
  • matériels
  • Références
  • Réimpressions et Autorisations

Résumé

Nous décrivons une approche semi-quantitative de mesurer des caractéristiques des communautés d'arthropodes de corticolous (écorce-habitant). Nous avons placé des pièges collants fabriqués commercialement sur des boulons d'arbres pour estimer l'abondance, la longueur totale (un substitut à la biomasse), la richesse et la diversité de Shannon pour la comparaison entre les espèces d'arbres.

Résumé

Les arthropodes terrestres jouent un rôle important dans notre environnement. La quantification des arthropodes d'une manière qui permet un indice précis ou une estimation de la densité nécessite une méthode avec une forte probabilité de détection et une zone d'échantillonnage cohérente. Nous avons utilisé des pièges collants manufacturés pour comparer l'abondance, la longueur totale (un substitut pour la biomasse), la richesse et la diversité Shannon des arthropodes corticolous parmi les boles de 5 espèces d'arbres. L'efficacité de cette méthode était suffisante pour détecter la variation des arthropodes de corticolous parmi les espèces d'arbres et fournir une erreur standard de la moyenne qui était de 20 % de la moyenne pour toutes les estimations avec des tailles d'échantillon de 7 à 15 arbres individuels de chaque espèce. Nos résultats indiquent, même avec ces tailles modérées d'échantillon, le niveau de précision des mesures de communauté d'arthropodes produites avec cette approche est proportionné pour adresser la plupart des questions écologiques concernant la variation temporelle et spatiale dans les arthropodes de corticolous. Les résultats de cette méthode diffèrent d'autres approches quantitatives telles que le renversement chimique, l'inspection visuelle et les pièges en entonnoir en ce qu'ils fournissent une indication de l'activité des arthropodes corticolous sur un relativement long terme, mieux y compris le boulon temporaire les résidents, les arthropodes volants qui atterrissent temporairement sur le boulon d'arbre et les arthropodes rampants qui emploient le boulon d'arbre comme itinéraire de voyage du sol au feuillage plus élevé de forêt. En outre, nous croyons que les pièges collants fabriqués commercialement fournissent des estimations plus précises et sont logistiquement plus simples que la méthode précédemment décrite d'appliquer directement un matériau collant à l'écorce des arbres ou d'appliquer un matériau collant sur du ruban adhésif ou d'autres type de support et de l'appliquer à l'écorce de l'arbre.

Introduction

Les arthropodes terrestres jouent un rôle important dans notre environnement. En plus d'être d'intérêt scientifique en leur propre chef, les arthropodes peuvent être à la fois nuisibles et bénéfiques pour d'autres niveaux trophiques (c.-à-d., les cultures, les plantes horticoles, la végétation indigène et la nourriture pour les organismes insectivores1,2,3,4). Ainsi, la compréhension des facteurs qui influencent le développement et l'abondance des communautés d'arthropodes est essentielle pour les agriculteurs5, les gestionnaires de lutte antiparasitaire6, les forestiers4, les biologistes des plantes7, les entomologistes8, et les écologistes de la faune et de la conservation qui étudient la dynamique communautaire et de gérer les organismes insectivores9. La composition et l'abondance des arthropodes varient dans la composition et l'abondance des espèces, tant dans le temps que dans l'espace, selon une variété de paysages écologiques, y compris les communautés végétales, les espèces végétales et entre diverses régions de plantes individuelles. Par exemple, des études ont démontré des différences significatives dans les mesures de la communauté des arthropodes entre les racines, les boles et les tiges, et le feuillage, au sein d'un même arbre individuel10,11. Ces résultats ne sont pas surprenants étant donné que différentes parties d'une même plante, par exemple, les feuilles par rapport aux écorces d'un arbre, fournissent différentes ressources pour lesquelles les arthropodes se sont adaptés pour exploiter. Ainsi, chaque partie de la plante peut soutenir une communauté d'arthropodes différente. Étant donné que les arthropodes d'habitation au feuillage peuvent avoir un impact socio-économique et environnemental aussi important, des efforts considérables ont été déployés pour mesurer les mesures communautaires à l'aide d'approches qualitatives et quantitatives12. Alternativement, beaucoup moins d'efforts ont été consacrés à l'élaboration d'approches de quantification des communautés d'arthropodes corticolous (habitant d'écorce).

À l'initiant des communautés d'arthropodes vivant au feuillage, les communautés d'arthropodes corticolous peuvent être importantes tant du point de vue socio-économique que environnemental. Certaines maladies forestières qui sont causées ou facilitées par les arthropodes corticolous peuvent nuire à la récolte de bois économiquement viable4. En outre, les arthropodes de corticolous peuvent être une composante importante de la chaîne alimentaire dans les communautés forestières13,14. Par exemple, les arthropodes des habitations forestières sont la principale source de nourriture pour de nombreux oiseaux insectivores chant glanage d'écorce15,16. Ainsi, la compréhension des facteurs qui influencent les communautés d'arthropodes corticolous est d'intérêt pour les forestiers et les écologistes de base et appliqués.

Comprendre les facteurs qui influencent la composition et l'abondance des communautés d'arthropodes exige souvent la capture d'individus. Les techniques de capture peuvent généralement être classées en techniques qualitatives qui ne détectent la présence d'une espèce que pour les estimations de l'aire de répartition, de la richesse et de la diversité des espèces17, ou des techniques semi-quantitatives et quantitatives qui permettent un indice ou une estimation de l'abondance et de la densité des individus au sein d'un groupe taxonomique18,19. Les techniques semi-quantitatives et quantitatives permettent aux chercheurs d'estimer ou du moins d'échantillonner de façon cohérente une zone d'échantillon spécifiée et d'estimer la probabilité de détection ou de supposer que la probabilité de détection est non directionnelle et adéquate pour ne pas masquer la capacité du chercheur à détecter les variations spatiales ou temporelles de l'abondance. Les techniques semi-quantitatives et quantitatives pour quantifier les arthropodes corticolous comprennent l'aspiration ou l'échantillonnage sous vide d'une zone spécifique20,21,22, comptage systématique des arthropodes visibles18,23, pièges collants24, divers pièges d'entonnoir ou de type pot8,25, et l'entrée ou les trous émergents26,27.

Un certain nombre de facteurs spatiaux et temporels sont pensés pour mener à la variation dans les communautés d'arthropodes de corticolous11,14,28,29. Par exemple, on pense que la texture de l'écorce d'arbre influence la structure communautaire des arthropodes arboricoles14. En raison de la surface plus diversifiée des troncs d'arbres avec plus d'écorce sillonnée, les arbres avec plus d'écorce sillonnée sont pensés pour soutenir une plus grande diversité et abondance d'arthropodes14.

Avec cet article, nous rapportons une nouvelle approche semi-quantitative d'énumérez les arthropodes de corticolous qui pourraient être employés pour décrire et tester des hypothèses concernant la variation dans les communautés d'arthropodes de corticolous à travers le temps et l'espace avec la précision proportionnelle pour détecter des différences parmi des espèces d'arbre. À l'aide de pièges collants attachés aux troncs d'arbres, nous avons comparé l'abondance, la longueur totale (un substitut pour la masse corporelle), la richesse et la diversité de la communauté des arthropodes sur le bole de chêne blanc (Quercus alba), hickory de noix de porc (Carya glabra), érable à sucre (Acer saccharum), hêtre américain (Fagus grandifolia), et le peuplier tulipe (Liriodendron tulipifera)

Cette étude a été menée dans les sections écologiques d'Ozark et de Shawnee Hills de la forêt nationale de Shawnee (SNF) dans le sud-ouest de l'Illinois. En juillet 2015, nous avons identifié 18 sites (9 dominés par le chêne/hickory et 9 dominés par le hêtre/érable) avec la carte de couverture du stand USFS pour le SNF (allveg2008.shp) dans ArcGIS 10.1.1. Dans les sites xériques, les espèces dominantes étaient le hickory de noyer et le chêne blanc et dans les sites mésiques, les espèces dominantes étaient le hêtre américain, l'érable à sucre et le peuplier tulipe. Pour comparer la communauté des arthropodes bole parmi les espèces d'arbres, à chaque site de collecte de données, nous avons identifié les trois des cinq arbres (chêne blanc, hickory de pigin, érable à sucre, hêtre américain et peuplier tulipe) d'une longueur de 17 cm de diamètre à la hauteur du sein (d.b.h.) le plus près du centre d'un cercle radial de 10 m. Si moins de trois arbres appropriés étaient présents, le cercle a été élargi et l'arbre le plus proche correspondant aux critères a été choisi. Pour chaque arbre choisi, nous avons installé quatre pièges collants à hauteur de poitrine, un face à chaque direction cardinale : nord, sud, est et ouest.

Nous avons recueilli des données sur les arthropodes dans les boles de 54 arbres individuels (12 hickories de noix de porc, 15 chênes blancs, 8 hêtres américains, 12 érables à sucre et 7 peupliers tulipes) parmi les 18 sites. Nous avons regroupé les arthropodes selon une classification simplifiée de guilde par des caractéristiques morphologiques diagnostiques indicatifs étroitement liés des enregistrements phylogénétiques actuels, semblables à ceux des « unités taxonomiques opérationnelles »30,31 (Annexe A). Sur la base de cette classification, nous avons capturé des représentants de 26 guildes dans nos pièges qui étaient chacun en place pendant 9 jours (Annexe A). Parce que notre étude s'est concentrée sur les interactions trophiques entre les espèces d'arbres, les arthropodes corticolous et les oiseaux qui glanent l'écorce, nous avons retiré tous les arthropodes de moins de 3 mm de l'analyse parce que leur importance en tant que ressource alimentaire est minime pour les oiseaux qui glanent l'écorce. Nous avons utilisé un modèle mixte qui comprenait soit la longueur des arthropodes (substitut à la masse corporelle), l'abondance, la diversité Shannon et, la richesse comme variable dépendante, les espèces d'arbres et l'effort (proportion d'arbres couverts de pièges) comme variables fixes, et le site comme une variable aléatoire. Étant donné que tous les pièges d'un seul arbre ont été combinés en un seul échantillon, les arbres individuels n'ont pas été inclus comme variable aléatoire.

Protocole

1. Placement d'un piège sur l'arbre

  1. Mesurer le diamètre d'un arbre à hauteur de poitrine. À hauteur de sein dans chaque direction cardinale, pour une zone de la taille du piège collant préfabriqué (planche de colle), utilisez un rasage d'écorce pour enlever l'écorce jusqu'à ce qu'une zone de la taille du piège collant soit assez lisse pour agrafer le piège collant sur l'arbre afin qu'il n'y ait pas d'espace pour les arthropodes de ramper sous le piège. Étiquetez le dos du piège à l'aide d'un marqueur permanent de couleur foncée avec la date, le numéro de piège, l'emplacement et d'autres informations pertinentes.
    1. Pour piéger les arthropodes, soit (a) capturer les arthropodes volants et rampants, en ouvrant et en enlevant les côtés et la couverture du piège collant en coupant le carton le long du bord du matériau collant, b) ou en excluant les arthropodes volants d'atterrir directement sur le piège , en ouvrant le piège tel que dirigé sur la boîte.
  2. Placez un piège sur chaque emplacement précédemment rasé de sorte que les ouvertures soient orientées verticalement (une ouverture tournée vers le haut, l'autre ouverture vers le bas) pour maximiser la capture des arthropodes rampant de haut en bas des boulons d'arbre. Pour les pièges avec les dessus enlevés pour capturer les arthropodes volants et rampants, orientez les pièges de sorte que la fin qui était l'ouverture avant l'enlèvement du couvercle en carton est orientée verticalement, pour maintenir la consistance de piégeage.
  3. L'agrafe des pièges à l'arbre en plaçant un agrafe à chaque coin et un agrafe dans le fond central et le dessus central du piège. Commencez à tapoter dans le coin inférieur droit, puis le centre inférieur, le coin supérieur droit, le centre supérieur droit, le coin inférieur gauche, et enfin le coin supérieur gauche. Veillez à ce que tout le fond et le haut des pièges soient rincés contre l'arbre afin de minimiser les arthropodes qui rampent sous le piège.
  4. Laissez les pièges en place pendant le temps désiré. Assurez-vous que tous les pièges sont laissés en place le même temps.
    REMARQUE : Dans les régions où les arthropodes sont extrêmement abondants, par exemple lors d'éclosions de papillons de nuit, les pièges peuvent devenir saturés en quelques heures ou quelques jours. Dans ces circonstances, les pièges devront être remplacés régulièrement avant d'être saturés afin de maintenir une probabilité constante de capture.

2. Enlever le piège de l'arbre

  1. Après le temps de piégeage souhaité, recouvrir l'ensemble du piège, à l'exception des agrafes, d'un film de cellulose polymère (p. ex. cellophane).
    REMARQUE : Placer le film sur les pièges avant l'enlèvement réduira la probabilité de déranger les arthropodes piégés.
  2. Retirez chaque piège en prenant un grand tournevis plat et en indiscret chaque agrafe partiellement de l'arbre, suffisamment pour faciliter la saisie des agrafes à l'aide de pinces à aiguilles. Prenez de grandes pinces à aiguilles ou un outil de précoupe similaire et tirez les agrafes de l'arbre.
  3. Placez les pièges dans une boîte rigide d'un certain type pour le transport à un laboratoire pour analyse. Si les pièges doivent être entreposés pendant plus de 12 h, entreposez les pièges dans un congélateur pour préserver leur contenu.

3. Analyse de laboratoire

  1. À l'aide d'une portée de dissection, examinez le contenu d'un piège enregistrant le nombre de personnes au niveau taxonomique souhaité.
  2. Utiliser des arthropodes triés pour estimer la richesse (nombre total de groupes taxonomiques), les indices de diversité ou l'abondance (arthropodes totaux). Si la biomasse estimée est un résultat souhaité, mesurez la longueur et la largeur des arthropodes au mm le plus proche et utilisez la longueur/largeur publiée, régressions de biomasse pour estimer la biomasse32,33,34.
  3. Soustrayez la largeur totale des 4 pièges du diamètre à la hauteur du sein pour chaque arbre afin d'estimer l'effort de piégeage (proportion d'arbres couverts par les pièges) pour chaque arbre.
  4. Étant donné que les échantillons prélevés dans plusieurs pièges sur le même arbre ne sont pas indépendants, soit des échantillons de somme provenant d'un même arbre, soit comme variable aléatoire dans toute analyse pour éviter la pseudo-réplication.

Résultats

D'après les résultats du modèle mixte, le modèle qui comprenait les espèces d'arbres expliquait le mieux la variation de la longueur totale des arthropodes, de l'abondance et de la diversité, ni l'une ni l'autre des variables indépendantes n'expliquaient une variation substantielle de la richesse, bien que les modèles qui incluaient les espèces d'arbres qui piégeaient l'effort étaient concurrentiels par rapport au modèle null (tableau 1). De plus, la proportio...

Discussion

Bien que des techniques alternatives telles que l'aspiration ou les filets de balayage aient été utilisées, la plupart des tentatives publiées précédemment pour quantifier les arthropodes sur les boulons d'arbres ont utilisé une certaine version de la quantification des arthropodes en inspectant visuellement les boulons d'arbres dans le champ, en utilisant des pesticides chimiques pour tuer les arthropodes dans une zone spécifiée, puis en quantifiant les arthropodes récupérés, ou en plaçant des pièges à en...

Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

Les auteurs aimeraient remercier le Service des forêts du ministère de l'Agriculture des États-Unis d'avoir financé ce projet par l'entremise de l'Accord 13-CS-11090800-022 de l'USFS. Le soutien à la ZCE a été fourni par NSF-DBI-1263050. ECZ a participé à l'élaboration du concept de recherche, recueilli toutes les données sur le terrain, effectué des analyses en laboratoire et produit le manuscrit original. MWE a participé à l'élaboration du concept de recherche et de la conception de l'étude, a aidé à diriger la collecte de données sur le terrain et l'analyse en laboratoire, et a fortement édité le manuscrit. KPS a participé à la conception de l'étude, dirigé le travail sur le terrain et en laboratoire, participé à l'analyse des données et examiné le manuscrit.

matériels

NameCompanyCatalog NumberComments
Straight Draw Bark Shaver, 8"Timber TuffTMB-08DS
PRO SERIES Bulk Mouse & Insect Glue BoardsCatchmaster#60m
Staple gunStanleyTR45D

Références

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