Quantificare gli artropodi di Corticolous usando trappole appiccicose

Riepilogo

Descriviamo un approccio semi-quantitativo di misurazione delle caratteristiche delle comunità di artropodi corticolous (bark-dwelling). Abbiamo piazzato trappole appiccicose fabbricate commercialmente sui boli degli alberi per stimare l'abbondanza, la lunghezza totale (un surrogato alla biomassa), la ricchezza e la diversità di Shannon per il confronto tra le specie arboree.

Abstract

Gli artropodi terrestri svolgono un ruolo importante nel nostro ambiente. La quantificazione degli artropodi in modo da consentire un indice preciso o una stima della densità richiede un metodo con alta probabilità di rilevamento e un'area di campionamento coerente. Abbiamo prodotto trappole appiccicose per confrontare l'abbondanza, la lunghezza totale (un surrogato per la biomassa), la ricchezza e la diversità di Shannon di artropodi corticolous tra i boli di 5 specie arboree. L'efficacia di questo metodo era adeguata a rilevare variazioni negli artropodi corticolousi tra le specie arboree e fornire un errore standard della media che era <20% della media per tutte le stime con dimensioni del campione da 7 a 15 singoli alberi di ogni specie. I nostri risultati indicano, anche con queste dimensioni di campione moderate, il livello di precisione delle metriche della comunità di artropodi prodotte con questo approccio è adeguato per affrontare la maggior parte delle questioni ecologiche riguardanti la variazione temporale e spaziale negli artropodi corticolousi. I risultati di questo metodo differiscono da altri approcci quantitativi come il knockdown chimico, l'ispezione visiva e le trappole a imbuto in quanto forniscono un'indicazione dell'attività degli artropodi corticolosi a lungo termine, meglio tra cui il bole temporaneo residenti, artropodi volanti che atterrano temporaneamente sul bole dell'albero e artropodi striscianti che usano il bolo dell'albero come percorso di viaggio da terra a fogliame forestale superiore. Inoltre, riteniamo che le trappole adesive prodotte commercialmente forniscano stime più precise e siano logisticamente più semplici del metodo descritto in precedenza per applicare direttamente un materiale adesivo alla corteccia dell'albero o applicare un materiale adesivo su nastro o altro tipo di supporto e applicandolo alla corteccia dell'albero.

Introduzione

Gli artropodi terrestri svolgono un ruolo importante nel nostro ambiente. Oltre ad essere di interesse scientifico per se stessi, gli artropodi possono essere sia dannosi che benefici ad altri livelli trofici (ad esempio, colture, piante orticole, vegetazione autoctona e cibo per gli organismi insettivori^1,2,3,4). Così, la comprensione dei fattori che influenzano lo sviluppo e l'abbondanza della comunità artropode è fondamentale per gli agricoltori⁵, gestori di disinfestazioni⁶, forestali⁴, biologi vegetali⁷, entomologi⁸, e la fauna selvatica e gli ecologi di conservazione che studiano le dinamiche della comunità e gestiscono gli organismi insettivori⁹. Le comunità artropodi variano nella composizione e nell'abbondanza delle specie sia temporalmente che spazialmente in una varietà di paesaggi ecologici, tra cui comunità vegetali, specie vegetali e in varie regioni di singole piante. Ad esempio, gli studi hanno dimostrato differenze significative nelle metriche della comunità di artropodi tra le radici, i boli e gli steli e il fogliame, all'interno dello stesso singolo albero^10,11. Questi risultati non sono sorprendenti se si considera che diverse parti della stessa pianta, ad esempio foglie contro cortecce di un albero, forniscono risorse diverse per le quali gli artropodi si sono adattati per sfruttare. Così, ogni parte della pianta può sostenere una diversa comunità di artropodi. Poiché gli artropodi che vivono nel fogliame possono avere un così grande impatto socioeconomico e ambientale, è stato provorato uno sforzo sostanziale per misurare le metriche della comunità utilizzando approcci qualitativi e quantitativi¹². In alternativa, molto meno sforzo è stato speso per sviluppare approcci di quantificazione delle comunità di artropodi corticolous (bark-abitazione).

Come le comunità di artropodi che vivono di fogliame, le comunità artropodo corticolose possono essere importanti sia dal punto di vista socioeconomico che ambientale. Alcune malattie forestali che sono causate o facilitate da artropodi corticolous possono essere dannose per il raccolto di legname economicamente fattibile⁴. Inoltre, gli artropodi corticolous possono essere una componente importante della catena alimentare nelle comunità forestali^13,14. Ad esempio, gli artropodi delle abitazioni forestali sono la fonte primaria di cibo per molti uccelli di canto di corteccia insettivori^15,16. Così, la comprensione dei fattori che influenzano le comunità di artropodi corticolous è di interesse per i forestali e gli ecologi di base e applicati.

Comprendere i fattori che influenzano la composizione e l'abbondanza della comunità artropode spesso richiede la cattura degli individui. Le tecniche di cattura possono generalmente essere classificate in tecniche qualitative che rilevano solo la presenza di una specie per le stime della gamma di specie, la ricchezza e la diversità¹⁷, o tecniche semi-quantitative e quantitative che consentono un indice o stima di abbondanza e densità degli individui all'interno di un gruppo tassonomico^18,19. Le tecniche semi-quantitative e quantitative consentono ai ricercatori di stimare o almeno campionare in modo coerente un'area campione specificata e stimare la probabilità di rilevamento o presumere che la probabilità di rilevamento sia non direzionale e adeguata da non oscurare la capacità del ricercatore di rilevare variazioni spaziali o temporali in abbondanza. Le tecniche semi-quantitative e quantitative per quantificare gli artropodi corticolous includono il aspirazione o il campionamento sottovuoto di un'area specifica^20,21,22, conteggio sistematico degli artropodi visibili^18,23, trappole appiccicose²⁴, varie trappole a imbuto o pot-type^8,25e fori di ingresso o emergenti^26,27.

Si ritiene che una serie di fattori spaziali e temporali portino a variazioni nelle comunità artropodi corticolous^11,14,28,29. Ad esempio, la consistenza della corteccia degli alberi è pensata per influenzare la struttura comunitaria degli artropodi che vivono sugli alberi¹⁴. A causa della superficie più diversificata dei tronchi di alberi con corteccia più solcato, gli alberi con corteccia più solcato sono pensati per sostenere una maggiore diversità e l'abbondanza di artropodi¹⁴.

Con questo articolo riportiamo un nuovo approccio semi-quantitativo di enumerazione degli artropodi corticolous che potrebbero essere usati per descrivere e testare ipotesi riguardanti la variazione nelle comunità di artropodi corticolous nel tempo e nello spazio con sufficiente precisione per rilevare le differenze tra le specie arboree. Usando trappole appiccicose attaccate ai tronchi degli alberi, abbiamo confrontato l'abbondanza, la lunghezza totale (un surrogato per la massa corporea), la ricchezza e la diversità della comunità artropode sul bolo della quercia bianca (Quercus alba), il maialino hickory (Carya glabra), l'acero da zucchero (Acer saccharum), il faggio americano (Fagus grandifolia), e i pioppi di tulipano (Liriodendron tublifera) alberi, che variano in texture bark.

Questo studio è stato condotto nelle sezioni ecologiche di Ozark e Shawnee della Foresta Nazionale shawnee (SNF) nell'Illinois sud-occidentale. Nel mese di luglio 2015, abbiamo identificato 18 siti (9 dominati da quercia/hickory e 9 dominati da faggio/acero) con la mappa di copertura stand USFS per la SNF (allveg2008.shp) in ArcGIS 10.1.1. Nei siti xerici, le specie dominanti erano hickory di noci e quercia bianca e nei siti mesici, le specie dominanti erano il fetore americano, l'acero di zucchero e il pioppo di tulipano. Per confrontare la comunità di artropodi di bole tra le specie di alberi, in ogni sito di raccolta dati, abbiamo identificato i tre (quercia bianca, hickory di maialino, acero di zucchero, alberi di specie di faggio e tulipano americano) alberi di specie >17 cm di diametro all'altezza del seno (d.b.h.) più vicino al centro di un cerchio radiale di 10 m. Se erano presenti meno di tre alberi appropriati, il cerchio è stato ampliato ed è stato selezionato l'albero più vicino ai criteri. Per ogni albero scelto, abbiamo installato quattro trappole appiccicose all'altezza del seno, una rivolta in ogni direzione cardinale: nord, sud, est e ovest.

Abbiamo raccolto dati arthropod dai bole di 54 singoli alberi (12 hickories di maialino, 15 querce bianche, 8 faggi americani, 12 aceri di zucchero e 7 pioppi di tulipano) tra i 18 siti. Abbiamo raggruppato gli artropodi secondo una classificazione semplificata delle gilde da caratteristiche morfologiche diagnostiche indicative di ordini strettamente correlati dagli attuali documenti filogenetici, simili a quelli delle "unità tassonomiche operative"^30,31 (Appendice A). Sulla base di questa classificazione, abbiamo catturato i rappresentanti di 26 gilde nelle nostre trappole che erano ognuna in atto per 9 giorni(Appendice A). Poiché il nostro studio si è concentrato sulle interazioni trofiche tra specie arboree, artropodi corticolosi e uccelli che brillano di corteccia, abbiamo rimosso tutti gli artropodi più piccoli di 3 mm dall'analisi perché la loro importanza come risorsa alimentare è minima per gli uccelli che brillano la corteccia. Abbiamo usato un modello misto che includeva sia la lunghezza dell'artropode (madre alla massa corporea), l'abbondanza, la diversità di Shannon e, la ricchezza come variabile dipendente, le specie arboree e lo sforzo (proporzione dell'albero coperto di trappole) come variabili fisse e sito come variabile casuale. Poiché tutte le trappole di un singolo albero sono state combinate come un unico campione, i singoli alberi non sono stati inclusi come variabile casuale.

Protocollo

1. Posizionamento di una trappola sull'albero

1. Misurare il diametro di un albero all'altezza del seno. All'altezza del seno in ogni direzione cardinale, per un'area delle dimensioni della trappola appiccicosa prefabbricata (scheda di colla), utilizzare un rasoio di corteccia per rimuovere la corteccia fino a quando un'area della dimensione per la trappola appiccicosa è abbastanza liscia per pinzare la trappola appiccicosa sull'albero in modo che non ci sia spazio per gli artropodi a strisciare sotto la trappola. Etichettare la parte posteriore della trapping utilizzando un pennarello permanente di colore scuro con la data, il numero della trappola, la posizione e altre informazioni pertinenti.
   1. Per intrappolare gli artropodi, (a) catturare sia artropodi volanti che striscianti, aprendo e rimuovendo i lati e la copertura della trappola appiccicosa tagliando il cartone lungo il bordo del materiale appiccicoso, (b) o escludere gli artropodi volanti dall'atterraggio direttamente sulla trappola , aprendo la trappola come indicato sulla scatola.
2. Posizionare una trappola su ogni posizione precedentemente rasata in modo che le aperture siano orientate verticalmente (una che si apre verso l'alto, l'altra apertura rivolta verso il basso) per massimizzare la cattura di artropodi che strisciano su e giù per i bole dell'albero. Per le trappole con i piani rimossi per catturare sia artropodi volanti che striscianti, orientare le trappole in modo che la fine che era l'apertura prima della rimozione del coperchio di cartone sia orientata verticalmente, per mantenere la consistenza dell'intrappolamento.
3. Pinzare le trappole all'albero posizionando una graffetta in ogni angolo e una graffetta nella parte inferiore centrale e al centro dell'abbondanza. Inizia a pinzare nell'angolo in basso a destra, quindi il centro inferiore, l'angolo in alto a destra, il centro in alto a destra, l'angolo in basso a sinistra e infine l'angolo in alto a sinistra. Fai attenzione a che l'intero fondo e la parte superiore delle trappole siano a filo contro l'albero per ridurre al minimo gli artropodi che strisciano sotto la trappola.
4. Lasciare le trappole in posizione per la quantità di tempo desiderata. Assicurati che tutte le trappole siano lasciate in posizione allo stesso tempo.
   NOTA: nelle aree in cui gli artropodi sono estremamente abbondanti, ad esempio durante i focolai di falena, le trappole possono saturarsi entro un'ora o giorni. In queste circostanze, le trappole dovranno essere sostituite regolarmente prima di essere sature per mantenere costantemente la probabilità di cattura.

2. Rimozione della trappola dall'albero

1. Dopo la quantità desiderata di intrappolamento del tempo, coprire l'intera trappola, ad eccezione dei punti metallici, con pellicola di cellulosa polimerica (ad esempio, cellophane).
   NOTA: Posizionare il film sulle trappole prima della rimozione ridurrà la probabilità di disturbare gli artropodi intrappolati.
2. Rimuovere ogni trappola prendendo un grande cacciavite piatto e indiscreti ogni fitta parzialmente dall'albero, sufficiente per facilitare la presa delle graffette utilizzando pinze del naso dell'ago. Prendere grandi pinze naso ago o uno strumento di presa simile e tirare le graffette dall'albero.
3. Posizionare le trappole in una scatola rigida di qualche tipo per il trasporto a un laboratorio per l'analisi. Se le trappole devono essere conservate per più di 12 h, conservare le trappole in un congelatore per conservare il contenuto.

3. Analisi di laboratorio

1. Utilizzando un ambito di dissezione, esaminare il contenuto di una trappola che registra il numero di individui al livello tassonomico desiderato.
2. Usa artropodi ordinati per stimare la ricchezza (numero totale di gruppi tassonomici), gli indici della diversità o l'abbondanza (artropodi totali). Se la biomassa stimata è un risultato desiderato, misurare la lunghezza e la larghezza degli artropodi al mm più vicino e utilizzare la lunghezza/larghezza pubblicata, le regressioni di biomassa per stimare la biomassa^32,33,34.
3. Sottrarre la larghezza totale delle 4 trappole dal diametro all'altezza del seno per ogni albero per stimare lo sforzo di intrappolamento (proporzione dell'albero coperto dalle trappole) per ogni albero.
4. Poiché i campioni da più trap nello stesso albero non sono indipendenti, sommare i campioni dallo stesso albero o includere singoli alberi come variabile casuale in tutte le analisi per evitare la pseudo-replica.

Risultati

Sulla base dei risultati del modello misto, il modello che includeva le specie arboree meglio spiegava la variazione della lunghezza totale dell'artropode, l'abbondanza e la diversità, nessuna delle variabili indipendenti spiegava una sostanziale variazione nella ricchezza, anche se i modelli che includevano lo sforzo di intrappolamento delle specie arboree erano competitivi con il modello nullo (Tabella 1). Inoltre, la proporzione dell'albero intrappolato sembra non ave...

Discussione

Sebbene siano state utilizzate tecniche alternative come l'aspirazione o le reti a strascicate, la maggior parte dei tentativi pubblicati in precedenza di quantificare gli artropodi sui boli arborici utilizzava una qualche versione di artropodi quantificanti ispezionando visivamente i bole degli alberi sul campo, utilizzando pesticidi chimici per uccidere gli artropodi in un'area specifica e quindi quantificando gli artropodi recuperati, o mettendo trappole a imbuto o una sostanza appiccicosa direttamente sull'albero

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Straight Draw Bark Shaver, 8"	Timber Tuff	TMB-08DS
PRO SERIES Bulk Mouse & Insect Glue Boards	Catchmaster	#60m
Staple gun	Stanley	TR45D