Quantificando corticolous artrópodes usando armadilhas pegajosas

Resumo

Descrevemos uma abordagem semi-quantitativa de medir características das comunidades artrópodes corticolous (corifitas). Colocamos armadilhas pegajosas fabricadas comercialmente em boles de árvores para estimar abundância, comprimento total (um substituto para biomassa), riqueza e diversidade de Shannon para comparação entre espécies de árvores.

Resumo

Artrópodes terrestres desempenham um papel importante em nosso ambiente. Quantificar artrópodes de uma forma que permite um índice preciso ou estimativa de densidade requer um método com alta probabilidade de detecção e uma área de amostragem consistente. Usamos armadilhas pegajosas fabricadas para comparar abundância, comprimento total (um substituto para biomassa), riqueza e shannon diversidade de artrópodes corticolous entre os boles de 5 espécies de árvores. A eficácia deste método foi adequada para detectar a variação nos artrópodes corticolous entre espécies de árvores e fornecer um erro padrão da média que foi <20% da média para todas as estimativas com tamanhos de amostra de 7 a 15 árvores individuais de cada espécie. Nossos resultados indicam, mesmo com esses tamanhos moderados de amostra, o nível de precisão das métricas da comunidade artrópode produzida com essa abordagem é adequado para abordar a maioria das questões ecológicas sobre variação temporal e espacial nos artrópodes corticolous. Os resultados deste método diferem de outras abordagens quantitativas, como knockdown químico, inspeção visual e armadilhas de funil, na medida em que fornecem uma indicação da atividade de artrópodes corticolous a longo prazo, melhor, incluindo bole temporário moradores, arrópodes voadores que pousam temporariamente na bole de árvores e artrópodes rastejando que usam a bole de árvore como uma rota de viagem do solo para uma folhagem florestal mais elevada. Além disso, acreditamos que as armadilhas pegajosas fabricadas comercialmente fornecem estimativas mais precisas e são logisticamente mais simples do que o método previamente descrito de aplicar diretamente um material pegajoso à casca de árvore ou aplicar um material pegajoso à fita ou a outro tipo de apoio e aplicação que a casca da árvore.

Introdução

Artrópodes terrestres desempenham um papel importante em nosso ambiente. Além de serem de interesse científico por direito próprio, os artrópodes podem ser prejudiciais e benéficos para outros níveis tróficos (ou seja, culturas, plantas hortícolas, vegetação nativa e alimentopara organismos insetívoros^1,2,3,4). Assim, compreender os fatores que influenciam o desenvolvimento e a abundância da comunidade artrópode é fundamental para os agricultores^5,gestores de controle de pragas^6,silvicultores^4,biólogos vegetais^7,entomologistas^8,e ecologistas da vida selvagem e conservação que estudam a dinâmica da comunidade e gerenciam organismos insetívoros^9. As comunidades de artrópodes variam na composição e abundância de espécies, tanto temporal quanto espacialmente em uma variedade de paisagens ecológicas, incluindo comunidades vegetais, espécies de plantas e em várias regiões de plantas individuais. Por exemplo, estudos têm demonstrado diferenças significativas nas métricas da comunidade de artrópodes entre as raízes, bole e caules, e folhagem, dentro da mesma árvore individual^10,11. Estes resultados não são surpreendentes, considerando que diferentes partes da mesma planta, por exemplo, folhas versus cascas de uma árvore, fornecem diferentes recursos para os quais os artrópodes se adaptaram para explorar. Assim, cada parte da planta pode suportar uma comunidade diferente do artrópode. Como os artrópodes que habitam folhagens podem ter um impacto socioeconômico e ambiental tão grande, esforços substanciais foram gastos para medir as métricas da comunidade usando abordagens qualitativas e quantitativas^12. Alternativamente, muito menos esforço foi gasto para desenvolver abordagens de comunidades de artrópodes quantificantes corticolous (moradia em casca).

Como as comunidades de artrópodes que vivem na folhagem, as comunidades de artrópodes corticolous podem ser importantes do ponto de vista socioeconômico e ambiental. Algumas doenças florestais que são causadas ou facilitadas por artrópodes corticolous podem ser prejudiciais à colheita de madeira economicamente viável^4. Além disso, os artrópodes corticolous podem ser um componente importante da cadeia alimentar nas comunidades florestais^13,14. Por exemplo, os artrópodes da silvicultura são a principal fonte de alimento para muitos pássaros cantos de casca insetívora^15,16. Assim, compreender os fatores que influenciam as comunidades de artrópodes corticolous é de interesse para os silvicultores e ecologistas básicos e aplicados.

Compreender fatores que influenciam a composição e abundância da comunidade artrópode muitas vezes requer a captura de indivíduos. As técnicas de captura geralmente podem ser categorizadas em técnicas qualitativas que detectam apenas a presença de uma espécie para estimativas de faixa de espécies, riqueza e diversidade^17,ou técnicas semi-quantitativas e quantitativas que permitem um índice ou estimativa de abundância e densidade de indivíduos dentro de um grupo taxonômico^18,19. Técnicas semi-quantitativas e quantitativas permitem que os pesquisadores estimem ou pelo menos amostram consistentemente uma área de amostra especificada e estimem que a probabilidade de detecção ou assuma a probabilidade de detecção não é direcional e adequada para não obscurecer a capacidade do pesquisador de detectar variação espacial ou temporal na abundância. Técnicas semi-quantitativas e quantitativas para quantificar artrópodes corticolous incluem sucção ou amostragem a vácuo de uma área específica^20,21,22, contagem sistemática de artrópodes visíveis^18,23, armadilhas pegajosas²⁴, vários funil ou pote-tipo armadilhas^8,25, e entrada ou buracos emergentes^26,27.

Acredita-se que uma série de fatores espaciais e temporais levem à variação nas comunidades corticolous artrópodes^11,14,28,29. Por exemplo, a textura da casca de árvore é pensada para influenciar a estrutura da comunidade de artrópodes que habitam árvores¹⁴. Por causa da área de superfície mais diversa dos troncos das árvores com uma casca mais sulcada, as árvores com uma casca mais sulcada são pensadas para suportar uma diversidade e uma abundância maiores dos artrópodes^14.

Com este artigo, relatamos uma nova abordagem semi-quantitativa de enumeração de artrópodes corticolous que poderiam ser usados para descrever e testar hipóteses sobre a variação nas comunidades de artrópodes corticolous ao longo do tempo e do espaço com precisão adequada para detectar diferenças entre as espécies de árvores. Usando armadilhas pegajosas presas aos troncos das árvores, comparamos a abundância, comprimento total (um substituto para a massa corporal), riqueza e diversidade da comunidade de artrópodes na bole de carvalho branco (Quercus alba), nogueira de porco (Carya glabra), sugar maple (Acer sacharum), faia americana (Fagus grandifolia), e tulipa poplar (Liriodend tulipifera), árvores que variam em textura.

Este estudo foi realizado nas seções ecológicas de Ozark e Shawnee Hills da Shawnee National Forest (SNF) no sudoeste de Illinois. Durante julho de 2015, identificamos 18 (9 dominados por carvalho/nogueira e 9 dominados por locais de faia/bordo) com o mapa de cobertura do usfs para o SNF (allveg2008.shp) em ArcGIS 10.1.1. Nos sítios xéricos, as espécies dominantes eram nogueira de porco e carvalho branco e em locais mesic, as espécies dominantes eram faia americana, bordo de açúcar e choupo de tulipa. Para comparar a comunidade de artrópodes bole entre espécies de árvores, em cada local de coleta de dados, identificamos os três dos cinco (carvalho branco, nogueira de porco, bordo de açúcar, faia americana e choupo de tulipa) árvores focais >17 cm de diâmetro na altura do peito (d.b.h.) mais próximo sonde ao centro de um círculo radial de 10 m. Se menos de três árvores apropriadas estivessem atuais, o círculo foi expandido e a árvore a mais próxima que cabe os critérios foi selecionada. Para cada árvore escolhida, instalamos quatro armadilhas pegajosas na altura do peito, uma voltada para cada direção cardeal: norte, sul, leste e oeste.

Nós coletamos dados do artrópode dos boles de 54 árvores individuais (12 hickories do porco, 15 carvalhos brancos, 8 faias americanas, 12 bordos do açúcar, e 7 choupos do tulip) entre os 18 locais. Nós agrupamos artrópodes de acordo com uma classificação simplificada da guilda por características morfológicas diagnósticas indicativas de ordens intimamente relacionadas a partir de registros filogenéticos atuais, semelhantes aos de "unidades taxonômicas operacionais"^30,31 (Apêndice A). Com base nessa classificação, capturamos representantes de 26 guildas em nossas armadilhas que estavam cada um no lugar por 9 dias(Apêndice A). Como nosso estudo se concentrou em interações tróficas entre espécies de árvores, artrópodes corticolous e aves com casca-resfriando, removemos todos os artrópodes menores que 3 mm da análise porque sua importância como recurso alimentar é mínima para aves que resfriam a casca. Usamos um modelo misto que incluía o comprimento do artrópode (substituto da massa corporal), abundância, diversidade de Shannon e riqueza como variável dependente, espécies de árvores e esforço (proporção de árvore coberta com armadilhas) como variáveis fixas e local como uma variável aleatória. Como todas as armadilhas de uma única árvore foram combinadas como uma amostra, árvores individuais não foram incluídas como uma variável aleatória.

Protocolo

1. Colocação de uma armadilha na árvore

1. Medir o diâmetro de uma árvore na altura do peito. Na altura do peito em cada direção cardeal, para uma área do tamanho da armadilha pegajosa pré-fabricada (placa de cola), use uma máquina de barbear de casca para remover a casca até que uma área do tamanho da armadilha pegajosa seja lisa o suficiente para grampear a armadilha pegajosa na árvore para que não haja espaço para os artrópodes rastejarem a armadilha. Rotular a parte de trás da armadilha usando um marcador permanente de cor escura com a data, número de armadilha, localização e outras informações pertinentes.
   1. Para prender artrópodes, ou (a) captura arthropods voadores e rastejantes, abrindo e removendo os lados e a tampa da armadilha pegajosa cortando o cartão ao longo da borda do material pegajoso, (b) ou exclui os artrópodes voadores de pousar diretamente na armadilha , abrindo a armadilha como dirigido na caixa.
2. Coloque uma armadilha em cada local anteriormente raspado para que as aberturas sejam orientadas verticalmente (uma abertura virada para cima, a outra abertura virada para baixo) para maximizar a captura de artrópodes rastejando para cima e para baixo nas boles de árvores. Para armadilhas com os topos removidos para capturar arrópodes voadores e rastejantes, as armadilhas de orientação para que o fim que foi a abertura antes da remoção da tampa de papelão é orientada verticalmente, para manter a consistência de armadilhas.
3. Armadilhas do grampo à árvore coloc um grampo em cada canto e em um grampo na parte inferior e na parte superior center do centro da armadilha. Comece a grampear no canto inferior direito, depois no centro inferior, no canto superior direito, no centro superior direito, no canto inferior esquerdo e, finalmente, no canto superior esquerdo. Tenha cuidado para garantir que toda a parte inferior e superior das armadilhas são liberados contra a árvore para minimizar artrópodes rastejando a armadilha.
4. Deixe as armadilhas no lugar para a quantidade desejada de tempo. Certifique-se de que todas as armadilhas são deixadas no lugar a mesma quantidade de tempo.
   NOTA: Em áreas onde os artrópodes são extremamente abundantes, por exemplo, durante surtos de mariposas, as armadilhas podem ficar saturadas dentro de uma hora ou dias. Nestas circunstâncias, as armadilhas precisarão de ser substituídas regularmente antes de ser saturadas para manter a probabilidade constante da captação.

2. Remover a armadilha da árvore

1. Após a quantidade desejada de captura de tempo, cubra toda a armadilha, exceto para os grampos, com filme de celulose polimérica (por exemplo, celofane).
   NOTA: Colocar o filme nas armadilhas antes da remoção reduzirá a probabilidade de perturbar os artrópodes presos.
2. Retire cada armadilha, tomando uma grande chave de fenda plana e erguer cada grampo parcialmente da árvore, adequado para facilitar o aperto dos grampos usando alicates de nariz de agulha. Tome o alicate grande do nariz da agulha ou uma ferramenta agarrando similar e puxe os grampos da árvore.
3. Coloque as armadilhas em uma caixa rígida de algum tipo para o transporte para um laboratório para análise. Se as armadilhas devem ser armazenadas por mais de 12 h, armazenar armadilhas em um freezer para preservar o conteúdo.

3. Análise laboratorial

1. Usando um escopo de dissecação, examine o conteúdo de uma armadilha registrando o número de indivíduos ao nível taxonômico desejado.
2. Use artrópodes classificados para estimar riqueza (número total de grupos taxonômicos), índices de diversidade ou abundância (artrópodes totais). Se a biomassa estimada for um resultado desejado, medir o comprimento e a largura dos artrópodes ao mm mais próximo e usar comprimento/largura publicados, regressões de biomassa para estimar biomassa^32,33,34.
3. Subtraia a largura total das 4 armadilhas do diâmetro na altura do peito para que cada árvore estime o esforço da cinarmadilha (proporção da árvore coberta pelas armadilhas) para cada árvore.
4. Como amostras de múltiplas armadilhas na mesma árvore não são independentes, ou amostras de soma da mesma árvore ou incluem árvore individual como uma variável aleatória em toda a análise para evitar a pseudo-replicação.

Resultados

Com base nos resultados do modelo misto, o modelo que incluiu espécies de árvores melhor explicou a variação no comprimento total do artrópode, abundância e diversidade, nenhuma das variáveis independentes explicou uma variação substancial na riqueza, embora os modelos que incluíam o esforço de captura de espécies de árvores fossem competitivos com o modelo nulo(Tabela 1). Além disso, a proporção da árvore presa parece não ter influência sobre a abundâ...

Discussão

Embora técnicas alternativas, como redes de sucção ou varredura, tenham sido usadas, as tentativas mais publicadas anteriormente de quantificar artrópodes em boles de árvores usaram alguma versão de arrópodes quantificantes inspecionando visualmente boles de árvores no campo, usando pesticidas químicos para matar artrópodes em uma área especificada, em seguida, quantificando os artrópodes recuperados, ou colocando armadilhas de funil ou uma substância pegajosa diretamente na árvore¹⁹...

Materiais

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