Authors
Contact Us

Sign In

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

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

אנו פיתח טחנה טיסה בעלות נמוכה וקטן, נבנה עם פריטים זמינים בדרך כלל, בשימוש בקלות ניסויים. באמצעות מערכת זו, מדדנו את יכולת הטיסה חיפושית אמברוזיה, ברווזן quercivorus.

Abstract

החיפושית אמברוזיה, ברווזן quercivorus (Murayama), הוא הוקטור של. חיידק פטרייתי אשר גורם תמותה המונית של עצים אלוניים (וילט אלון יפני). לכן, לדעת את קיבולת פיזור עשוי לסייע ליידע את המאמצים להסרת השמנה/עץ כדי למנוע מחלה זו באופן יעיל יותר. במחקר זה, עלינו למדוד את מהירות הטיסה והמשך, אומדן המרחק טיסה של החיפושית באמצעות מפעל טיסה פיתח. הטחנה הטיסה היא עלות נמוכה, קטנה, נבנה באמצעות פריטים זמין נפוץ. הזרוע מיל הטיסה והן הציר האנכי שלה מהווים מחט דקה. דגימה חיפושית מודבק אל קצה אחד של הזרוע באמצעות דבק מיידית. הטיפ השני הוא עבה בשל להיות מכוסה בפלסטיק, וכך זה מקל על הגילוי של סבבים של הזרוע. המהפכה של הזרוע מאותרים על ידי חיישן צילום רכוב על LED אינפרא-אדום, הוא הצביע על ידי שינוי מתח הזרוע עבר מעל ה-LED. מחשב אישי מחובר חיישן צילום, פלט מתח הנתונים מאוחסנים בקצב דגימה של 1 קילו-הרץ. באמצעות ניסויים באמצעות טחנת קמח זו טיסה, מצאנו כי quercivorus פ יכול לטוס לפחות 27 ק מ. כי מיל הטיסה שלנו כוללת פריטים רגילים זולים וקטנים, מילס טיסה רבות ניתן יהיה מוכן, בו זמנית בשימוש רווח מעבדה קטנה. פעולה זו מאפשרת ניסויים לקבל כמות מספקת של נתונים בתוך תקופה קצרה.

Introduction

בעלי חיים נודדים זמן מרחקים בחיפוש אחר מזון והחברים. בעלי חיים נודדים לפעמים עלול להעביר את חבריו לא רצויים. החיפושית אמברוסיה הנשי, ברווזן quercivorus (Murayama), הוא וקטור הידוע של המחלה פטרייתי, Raffaelea quercivora Kubono et שין-Ito. את הפתוגן גורם התמותה המוני עצי אלוניים (וילט אלון יפני), רמה גבוהה של התמותה1. מאז 1980, מחלה זו הרחבה ברחבי יפן, הפכה להיות בעיה רצינית2.

Quercivorus פ הוא חרק קטן (4-5 מ מ אורך הגוף ו- 4-6 מ"ג במשקל הגוף), הרחבת שנתי של המחלה מרמז כי הם מסוגלים לטוס עד3,ק מ מספר4. זכר quercivorus פ איתור עץ המארח של משחרר פרומון של צבירת מושך זכרים ונקבות5. כתוצאה מכך, העץ מארח המוני הוא הותקף על ידי בני מינו, בסופו של דבר מת. הזכר משעמם מנהרה בתוך העץ לאחר הנחיתה, נכנס למנהרה נמשכת-פרומון הנקבה מטילה ביצים. המקווקו quercivours פ לגדול בתוך המנהרה עד שהם הופכים למבוגרים. מבוגרים להגיח ומעוררים לאתר פונדקאים חדשים. לפיכך, הרחבה של המחלה יכול להיות קשור היכולת הנדידה של החיפושית הזאת. עם זאת, במידה שבה החיפושית יכול לעוף לא ברור עדיין. בנוסף, הנקבות גדולים יותר מאשר זכרים6 (נקבה: 4.6 מ מ וזכר: 4.5 מ מ), חיפושיות זכר לחפש עץ היעד, להיכנס למנהרה בתוך העץ, ואז למשוך את הנקבה. בהתחשב הבדלים אלה מינית גודל הגוף ואת התפקיד של טיסה בחיים שלהם, ההבדלים בין המינים קיים ביכולת הטיסה, אך ההבדל ביכולת נשאר לא ברור.

באופן כללי, קשה מאוד למדוד את יכולת הנדידה בשטח, במיוחד טיסה היכולת, עקב מגוון רחב של האזור הנדידה. יכולת הנדידה נמדדת במעבדות בתנאים רתום, כגון מערכת מיל טיסה, במשך למעלה מ-60 שנה7,8,9,10,11,12 , 13. טיסה מיל מערכות הראו כי חרקים מסויימים יש יכולת לעוף למרחקים ארוכים. לדוגמה, המרחק הטיסה הארוכה ביותר של החיפושית אורן הר טחנת הטיסה הייתה ק מ מעל 2414, Tetrastichus planipennisi יאנג טס מקסימאלית מעל 7 ק מ15. למרות הטחנה הטיסה הוא כלי זמין נפוץ, מבחני ביולוגי עם חיים לגרום לעיתים קרובות הבדלים אינדיבידואליים גדולים במידה ניכרת. כדי להתגבר על זה, מדידות רבות, חזר ואמר פעמים רבות, נדרשים לקבל הערכות אמין של קיבולת פיזור מרושע. לכן, בכמה אנשים להשתמש בו זמנית עבור אוסף מהירה של כמות מספקת של נתונים. עם זאת, ניסויים בו זמנית דורשים שטח גדול, כיוונוני ניסיוני מרובים, והם costlier לעומת מערכת מדידה יחידה. לפיכך, הטחנה טיסה חייב להיות בעלות נמוכה, צריך להיות בקלות בנוי עם פריטים זמינים בדרך כלל, וקומפקטי בגודל. יתר על כן, ההליך ניסיוני לא מסובך או צריך מפעיל מיומן.

במחקר זה, ריכזנו טיסה קטן, בעלות נמוכה טחנה (איור 1 ו- 2 איור) יכול לשמש בקלות בניסויים, והוא נמדד ביכולת טיסה של החיפושית אמברוזיה, quercivorus פ.

Protocol

1. הקמת מפעל טיסה

  1. בניית מנגנון מיל טיסה
    1. לחתוך את החלק פלסטיק של מחט (מתכת חלק: 40 מ מ אורך ו- 0.25 מ מ קוטר; חלק פלסטיק: 22 מ מ אורך ו- 2 מ מ קוטר) עם צבת (איור 3).
    2. לתקן את המחט עם המחט שלא טופלו בצורה של צלב עם דבק אפוקסי שרף (איור 3), מפנה אותם בתור זרוע מיל טיסה של המחט צירית.
      הערה: עבור המחט צירית, הצד שאינו מטופל צריך להיות בצד התחתון. חשפו קצה הזרוע מיל הטיסה הוא הדבקת חיפושית (איור 1B , איור 3).
  2. בניית הבסיס
    1. להפוך גומת חן קטנות על פני השטח של לוחית מתכת אל חלד דק (5 ס מ x 5 ס מ) על ידי הפטישים מסמר כדי למנוע את המחט צירית הזזה אופקית (איור 4).
      הערה: מידות בפועל לוחית המתכת אינם קריטיים, חומר נוסף אפשרי, אך להימנע משימוש חומר רך; אחרת, המחט יהיה תקוע, מניעת הטחנה מסתובבת.
    2. המקום ולתקן את לוחית המתכת עץ לוח (בסיס עץ) עם דבק.
    3. לכופף את צלחת פלדה כדי להפוך אותו זוגי בצורת L (1C איור , איור 2A).
      הערה: זה היה נוח לשימוש צלחת מתכת בצורת L תיקון רהיטים על הקיר. עוד נקודה נוחה כדי לתמוך באמצעות זה מעין צלחת היה כי הצלחת כבר היו הרבה חורים. חורים שימשו דופק, ולתקן גם כפתור snap (איור 1A ואיור 4).
    4. להפוך את גליל על ידי חיתוך קצה פיפטה פלסטיק חד פעמיות (גובה = 1 ס מ, מחוץ קוטר (יתר) = 4 מ מ, קוטר פנים (ז) = 2 מ מ) עבור המנחה של המחט צירית (איור 2 א ואיור 4).
    5. לשים ולתקן את הצלחת זוגי בצורת L והגליל בצלחת מתכת (איור 2 א ואיור 4).
  3. בניית מנגנון חישה
    1. כיפוף לוחית מתכת כדי להפוך אותו בצורת L להכין צלחת העליון.
      הערה: זה היה נוח לשימוש צלחת מתכת בצורת L תיקון רהיטים על הקיר (איור 5B-C). אם כך, באפשרותך לדלג על שלב זה.
    2. לשים כובע מתכת קטן (5 מ"מ אורך ו- 1 מ מ קוטר) על הפלטה (איור דו-ממדי-E, איור 4ו- 5A איור).
      הערה: כמו כובע, השתמשנו כפתור snap. זה עבר דרך חור בצלחת בצורת L (איור 4).
    3. תיקון חיישן צילום בצלחת בצורת L (איור 4 , איור 5A). נדפק מצע המעגל על החיישן על הצלחת בצורת L כדי לחסוך שטח (איור דו-ממדי-E, ואיור 4).
    4. דבק LED אינפרא-אדום (150 mW) על מגנט קטן יחד עם מצע המעגל עבור ה-LED (איור 1A ואיור 2A).
    5. במקום ה-LED (150 mW) על הצלחת הבסיס מתחת חיישן צילום (איור 1A ואיור 2A).
  4. בנייה של בעל
    1. כיפוף לוחית מתכת כדי להפוך אותו בצורת L.
      הערה: זה היה נוח לשימוש צלחת מתכת בצורת האות L תיקון רהיטים על הקיר (איור 5B-C). אם כך, באפשרותך לדלג על שלב זה.
    2. לתקן את הצלחת על עץ לוח (קיר עץ) עם ברגים (1C איור, איור 4ו איור 5B). הגובה של לוח עץ אינה קריטית, שזה היה 7 ס מ במחקר זה.
  5. חיבור כבלי
    1. חיבור חיישן צילום לערוץ קלט אנלוגי (לימור) של ממיר A/D באמצעות כבלי חשמל רגיל.
      הערה: זה עוזר אם כל הכבלים הן נכרכות קבוע על הצלחת בצורת L (איור 5B-D) כי סביבת עבודה מבולגן לעתים קרובות מונע מניפולציה בסדר לאורך כל הניסוי.
    2. לחבר את ממיר A/D המחשב האישי (PC) באמצעות כבל USB.

2. ניסויי

  1. לאסוף הכל טרי הגיח מבוגרים quercivorus פ מ מת crispula אלון בלום (Fagales: אלוניים) עץ בבוקר (7-9 am) היום שבו הניסוי נמצא שיבוצע.
    הערה: אין להשתמש חיפושיות שליקט ביום הקודם. יותר מ-100 חיפושיות בא בכל יום, חיפושיות החדשים המתגלים שנבדקו מדי יום. ראו התייחסות16 עבור שיטות מפורט על איסוף חיפושיות.
  2. לשים חיפושית על קרח על ההרדמה. להימנע מקבלת החיפושית רטוב; אחרת, זה יהיה קשה כדי להשלים את ההליך הבא. ביצוע כל ההליכים הבאים על קרח.
  3. מניחים כמות קטנה של מרכיב אחד של הדבק מיידית (דבק jellylike) של החיפושית pronotum עם היד מיל, תשאיר את היד מיל בקשר עם pronotum.
    הערה: הדבק jellylike יתייבש לאט, אם זה דבק משמש לבד. עם זאת, דבק זה מתפקד במהירות כאשר שני המרכיבים מעורבבים (טבלה של חומרים). הרכיב השני (דבק נוזלי) ישמש בשלב הבא.
  4. להוסיף כמות קטנה של המרכיב השני של הדבק (דבק נוזלי) באמצעות מחט בסדר או מקל. ודא הכנפיים ללא דבק (איור 1B). דבק נוזלי משמש כדי להקל על התקשות של הדבק jellylike.
  5. התאם את המחט בצורת צלב לתוך המטחנה טיסה (איור 6) באמצעות מגנט להחזיק את הצלחת בצורת L (הפלטה) הלוחית השנייה בצורת L. פשוט להחליק את הפלטה בעת כוונון הגובה של הפלטה המחט. הכנס את הקצה העליון של המחט צירית לתוך החור של לחצן הצמד על הפלטה (איור 5A), ולמקם את הטיפ השני לתוך המדריך על הצלחת הבסיס (איור 6).
  6. להתאים את המיקום של IR LED מתחת החיישן.

3. השג וניתוח נתונים

  1. להקליט את אות הפלט מוגבר של חיישן צילום ואחסן אותו ב- PC דרך הממיר A/D באמצעות תוכנה מסחרית עם קצב הדגימה של 1,000 נקודות/s (איור 7 א) (עבור A/D ממיר ותוכנה, טבלה של חומרים).
  2. הפעל את התוכנה DAQFActoryExpress.
  3. לחץ על צלב (+) לסמן על הסמל כניסה בחלון של סביבת העבודה .
  4. שם ערכת רישום קליק ימני ובחר להתחיל רישום מוגדר.
    הערה: התוכנה ממשיכה ורישום שמירת נתונים.
  5. כדי לעצור את ההקלטה, את שם ערכת רישום קליק ימני ובחר סיום רישום מוגדר לשמירת קובץ. csv.
  6. תמצית הזמן של הזרוע מיל טיסה מעל ה-IR LED באמצעות תוכנה מתאימה על ידי גילוי פעמים רק כאשר המתח מוקלטות חריגה הסף (0.5 V).
    הערה: כי תוכנות מסוימות (למשל, MS Excel) יכול לקרוא קובץ. csv שנוצר, השתמש תוכנה מוכרת בהתאם למטרה של המחקר. במידת הצורך, להוריד את התוכניות בהזמנה אישית זמין באמצעות Github, https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. למידע נוסף על התוכניות שלנו, כמו גם הוראות להשתמש בתוכנית, עיין בקובץ README אשר מלווה עם התוכנית הראשית.

תוצאות

בניסויים אלה, כ-50% אב חלה על הטחנה טיסה הראה מהפכות אחד או יותר. החלק פלסטיק עבר קו וירטואלי בין החיישן ה-LED המתח מוקלטות שונה על 0 V אל 6.5 V, משך הזמן של העברה היה בתוך 10-20 ms, בהתאם מהירות הטיסה. לכן, שינוי מתח כמו ספייק הוא ציין בתור אחד המהפכה (איור 7 ב). אנחנו המו?...

Discussion

פיתחנו בעלות נמוכה, קל-אל-לבנות, טיסה קומפקטי המטחנה חרקים קטנים כגון quercivorus פ (4-5 מ מ אורך הגוף ו- 4-6 מ"ג במשקל הגוף). מיל הטיסה שלנו כולל פריטים רגילים בלבד כגון מחט, IR LED, חיישן צילום, דבק מיידי, וכו, לא מחייבים פריטים מתוחכמים, יקר או נדירים כגון מכשירי חשמל מבוקר-מחשב. זה ניסיוני עלוי...

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

אנו מודים Fukaya ס מר מר (ש ע) Okuda, Ishino ט מר שעזרת עם הניסויים. מחקר זה נתמך על ידי Grants-in-Aid למחקר מדעי מן האגודה יפן עבור קידום של מדע (מס 15K 14755).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
needleSeirinJ type No. 5 x 40 mm
epoxy resin adhesiveKonishi#16113
metal platefrom a home improvement store
disposable plastic pipettefrom a home improvement store
snap buttonfrom a craft store
IR sensorHamamatsu PhotonicsS7136
IR LEDOptoSupplyOSIR5113A150 mW
custom-made programdownloadable from Github.
URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill
instant glueToagosei31204
A/D converterLabJack Co.U3-HV
DAQ softwareAzeoTechDAQFactoryExpressdownload from AzeoTech Web page.

References

  1. Kubono, T., Ito, S. Raffaelea quercivora sp. nov. associated with mass mortality of Japanese oak, and the ambrosia beetle (Platypus quercivorus). Mycoscience. 43, 255-260 (2002).
  2. Kobayashi, M., Ueda, A. Wilt disease of Fagaceae trees caused by Platypus quercivorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) and the associated fungus: Aim is to clarify the damage factors. J Jpn For Soc. 87, 435-450 (2005).
  3. Nunokawa, K. Local distribution and spreading process of damages caused by Japanese oak wilt in Niigata Prefecture, Japan (in Japanese). Bulletin of Niigata Prefectural Forest Research Institute. 48, 21-32 (2007).
  4. Ohashi, A. Distribution and spreading of damages caused by Japanese oak wilt in Gifu Prefecture, Japan (in Japanese). Bulletin of the Gifu Prefectural Research Institute for Forests. 37, 23-28 (2008).
  5. Tokoro, M., Kobayashi, M., Saito, S., Knuura, H., Nakashima, T., Shoda-Kgaya, E., Kashiwagi, T., Tebayashi, S., Kim, C., Mori, K. Novel aggregation pheromone, (1S,4R)-p-menth-2-en-1-ol, of the ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Coleoptera: Phatypodidae). Bulletin of FFPRI. , 49-57 (2007).
  6. Nobuchi, A. Platypus quercivorus Murayama (Coleoptera, Platypodidae) attacks to living oak trees in Japan, and information of Platypodidae (I). Forest Pest. 42, 2-6 (1993).
  7. Clements, A. N. The sources of Energy for flight in mosquitoes. J Exp Biol. 32, 547-554 (1955).
  8. Armes, N. J., Cooter, R. J. Effects of age and mated status on flight potential of Helicoverpaarmigera (Lepidoptera: Noctuidae). Physiol Entomol. 16, 131-144 (1991).
  9. Stewart, S. D., Gaylor, M. J. Effects of age, sex, and reproductive status on flight by the tarnished plant bug (Heteroptera: Miridae). Environ Entomol. 23, 80-84 (1994).
  10. Sarvary, M. A., Bloem, K. A., Bloem, S., Carpenter, J. E., Hight, S. D., Dorn, S. Diel flight pattern and flight performance of Cactoblastis castorum (Lepidoptera: Pyralidae) Measured on a flight mill: influence of age, gender, mating status, and body size. J Econ Entomol. 101 (2), 314-324 (2008).
  11. Zhang, Y., Wyckhuys, K. A. G., Asplen, M. K., Heinpel, G. E., Wu, K. Effect of Binodoxys Communis parasitism on flight behavior of the soybean aphid, Aphis glycines. Biol Control. 62, 10-15 (2012).
  12. Sappington, T. W., Burks, C. S. Patterns of flight behavior and capacity of unmated navel orangeworm (Lepidoptera: Pyralidae) Adults related to age, gender, and wing size. Environ Entomol. 43, 696-705 (2014).
  13. Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. A simple flight mill for the study of tethered flight in insects. J. Vis. Exp. (106), e53377 (2015).
  14. Evenden, M., Whitehouse, L., C, M., Sykes, J. Factors influencing flight capacity of the mountain pine beetle (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae). EnvironEntomol. 43, 187-196 (2014).
  15. Fahrner, S. J., Lelito, J. P., Blaedow, K., Heimpel, G. E., Aukema, B. H. Factors affecting the flight capacity of Tetrastichus planipennisi (Hymenoptera: Eulophidae), a classical biological control agent of Agrilus Planipennis (Coleoptera: Buprestidae). Environ Entomol. 43, 1603-1612 (2014).
  16. Pham, D. L., Ito, Y., Okada, R., Ikeno, H., Isagi, Y., Yamasaki, M. Phototactic behavior of the ambrosia beetle Phatypusquercirorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) before and after flight. J Insect Behav. 30, 318-330 (2017).
  17. Wanner, H., Gu, H., Dorn, S. Nutritional value of floral nectar sources for flight in the parasitoid wasp, Cotesia glomerata. Physiol Entomol. 31, 127-133 (2006).
  18. Rowley, W. A., Graham, C. L. The effect of age on the flight performance of female Aedes aegypti mosquitoes. J Insect Physiol. 14, 719-728 (1968).

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

138Quercivorus MurayamaRaffaelea Quercivora Kubono Et Ito

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved