Измерение способности полета Амброзия жука, Quercivorus Утконос (Мураяма), используя лоу кост, небольшой и легко построены полета мельница

Резюме

Мы разработали недорогих и небольших рейс мельница, построены с широко доступные элементы и легко используется в эксперименте. С помощью этого аппарата, мы измерили рейс способность жука амброзии, Утконос quercivorus.

Аннотация

Амброзия Жук, Утконос quercivorus (Мураяма), является вектор грибкового патогена, что приводит к массовой гибели буковые деревья (японский дуб увядания). Таким образом зная возможности рассредоточения может помочь информировать треппинга/дерево удаления усилия для более эффективного предотвращения этого заболевания. В этом исследовании мы измеряли скорость полета и продолжительность и оценивается расстояние полета жука, с использованием недавно разработанных рейс мельница. Мельница рейс низкой стоимости, малых и построены с помощью обычно доступных элементов. Мельница руку рейс и его вертикальной оси составляют тонкой иглой. Жук образец наклеивается на один подсказки руку с помощью мгновенного клея. Другой наконечник толстая благодаря покрывается пластиком, таким образом он облегчает обнаружение вращений руку. Революция руки определяется фото датчик, установленный на инфракрасный светодиод и обозначается изменения выходного напряжения, когда рука выше светодиод. Фото Датчик подключен к персональному компьютеру и выходного напряжения данные хранятся в дискретизации 1 кГц. Проводя эксперименты с использованием этого рейса мельница, мы обнаружили, что P. quercivorus могут летать по крайней мере 27 км. Потому, что наш рейс Мельница состоит из Дешевые и маленькие обычные элементы, многие полета мельницы могут быть подготовлены и использоваться одновременно в пространстве небольшой лаборатории. Это позволяет экспериментаторов получить достаточное количество данных в течение короткого периода.

Введение

Животные мигрируют длинные расстояния в поисках пищи и товарищей. Миграция животных иногда может иметь нежелательные товарищи. Жук женского амброзии, Утконос quercivorus (Мураяма), представляет собой известный вектор грибкового патогена, Raffaelea quercivora Kubono et Син-Ито. Этот возбудитель вызывает массовые смертности буковые деревья (японский дуб увядания) и высокий уровень смертности¹. С 1980 года эта болезнь расширяется по всей Японии и стал серьезной проблемой².

P. quercivorus является небольшой насекомых (4-5 мм в длине тела и 4-6 мг в массы тела), и ежегодное расширение болезни свидетельствует о том, что они способны летать до нескольких км^3,4. Мужчин P. quercivorus находит принимающих дерево и выпускает агрегации феромон, который привлекает и самцы и самки⁵. Следовательно принимающих дерево массы нападению сородичами и в конце концов умирает. Самец отверстия тоннель внутри дерева после приземления и феромон привлекает женщин входит туннеля и откладывает яйца. Заштрихованная P. quercivours растут в туннеле, до тех пор, пока они станут взрослыми. Взрослых возникают и разгонять найти новых хозяев. Таким образом расширение заболевания возможно связано с миграционной способности этого жука. Однако степень которой может летать Жук до сих пор неясно. Кроме того, самки крупнее самцов⁶ (женщины: 4.6 мм и мужчины: 4,5 мм) и мужской жуков поиска для целевого дерева, проникнуть в туннель внутри дерева, а затем привлечь женщин. Учитывая эти половые различия в размерах тела и роли рейса в их жизни половые различия могут существовать в способности полета, но разница в способности остается неясным.

В общем это чрезвычайно трудно измерить миграционной способности в области, особенно полета способности, из-за широкий спектр мигрирующие области. Миграционной способности была измерена в лабораториях привязанный условиях, например полет мельница системы, для более чем 60 лет^{7,8,9,10,11,12 , 13}. рейс мельница систем показали, что некоторые насекомые имеют способность для дальних полетов. К примеру длинный расстояние полета горных сосновых жук в мельнице рейса было более 24 км¹⁴, и Ян Tetrastichus planipennisi пролетел максимально свыше 7 км¹⁵. Хотя полет Мельница широко доступных инструментов, биологических анализов с живых животных часто приводит к значительно большие индивидуальные различия. Чтобы преодолеть это, много измерений, повторяется несколько раз, требуются для получения достоверных оценок потенциала означает разгон. Таким образом несколько лиц должны использоваться в то же время для быстрого сбора достаточного количества данных. Однако одновременно эксперименты требуют большего пространства, несколько экспериментальных установок и дороже по сравнению с одной измерительной системы. Таким образом, рейс мельница должна быть низкой стоимости, должна быть легко построен с широко доступные элементы и компактный размер. Кроме того экспериментальная процедура следует не сложные или нуждаются в опытных операторов.

В этом исследовании, мы собрали небольшой, лоу кост рейс мельница (рис. 1 и рис. 2), которые могут быть легко использованы в эксперименты и измеряется способность полета Амброзия жука, P. quercivorus.

протокол

1. строительство стана рейса

1. Конструкция аппарата мельница рейса
   1. Отрезать часть пластика от иглы (металлические части: 40 мм в длину и 0,25 мм в диаметре; часть пластика: 22 мм в длину и 2 мм в диаметре) с кусачки (рис. 3).
   2. Исправьте это игла с необработанных игл в форме креста с эпоксидной смолы клея (рис. 3), касаясь их как рейс мельница руку и осевой иглы.
      Примечание: Для осевого иглы, неочищенные сторона должна быть снизу. Обнаружили оконечности руку мельница полет предназначен для склеивания Жук (рис. 1B и рис. 3).
2. Строительство базы
   1. Сделайте небольшой ямочка на поверхности тонкой нержавеющей металлической пластины (5 x 5 см), забивая гвоздь для предотвращения осевого иглы от скольжения по горизонтали (рис. 4).
      Примечание: Фактические размеры металлической пластине не являются критическими, и другой материал возможен, но избегайте любой мягкий материал; в противном случае игла будет застрял, предотвращая оборотный мельница.
   2. Место и исправить металлическую пластину на деревянные доски (деревянные база) с клейкой лентой.
   3. Изгиб стального листа, чтобы сделать двойной L-образный (Рисунок 1 c и рисунок 2A).
      Примечание: Это было удобно использовать L-образная металлическая пластина для крепления мебели на стене. Еще одна удобная точка в поддержку с использованием такого рода плиты был, что плита уже много дыр. Отверстия были использованы для завинчивания, а также фиксации щелчковую кнопку (рис. 1A и рис. 4).
   4. Сделать цилиндра путем разрезания кончик одноразовые пластиковые пипетки (высота = 1 см, диаметр (диаметр) = 4 мм, внутренний диаметр (и.д.) = 2 мм) для руководства осевой иглы (рисунок 2A и рис. 4).
   5. Поставьте и исправить двойной L-образная пластина и цилиндр на металлической пластине (рисунок 2A и рис. 4).
3. Конструкция аппарата зондирования
   1. Сгибать металлические плита сделать его L-образный сделать верхней пластины.
      Примечание: Это было удобно использовать L-образная металлическая пластина для крепления мебели на стене (Рисунок 5B-C). Если это так, можно пропустить этот шаг.
   2. Поместите Маленький металлический колпачок (5 мм в длину и 1 мм в диаметре) на верхней пластине (Рисунок 2D-E, Рисунок 4и Рисунок 5A).
      Примечание: Как шапка, мы использовали щелчковую кнопку. Он прошел через отверстие в L-образные пластины (рис. 4).
   3. Исправление фото датчик на L-образные пластины (рис. 4 и Рисунок 5A). Пьяный цепи подложки для датчика на L-образная пластина для экономии места (Рисунок 2D-Eи рис. 4).
   4. Клеить инфракрасных LED (150 МВт) на небольшой магнит вместе с цепи субстрат для LED (рис. 1A и 2A рисунок).
   5. Место LED (150 МВт) на основание под фото датчик (рис. 1A и 2A рисунок).
4. Конструкция держателя
   1. Сгибать металлические плита сделать его L-образной формы.
      Примечание: Это было удобно использовать L-образная металлическая пластина для крепления мебели на стене (Рисунок 5B-C). Если это так, можно пропустить этот шаг.
   2. Прикрепите пластину на деревянном Совет (деревянные стены) винтами (рис. 1 c, Рисунок 4и Рисунок 5B). Высота деревянной доски не является критичным, было 7 см в этом исследовании.
5. Подключение кабелей
   1. Подключение датчика фото аналоговый канал ввода (AIN) A/D конвертер через нормальные электрические кабели.
      Примечание: Это полезно, если все кабели в комплекте и зафиксировано на L-образная пластина (Рисунок 5B-D), поскольку грязной рабочей области часто предотвращает тонкой манипуляции на протяжении всего эксперимента.
   2. Подключение к персональному компьютеру (ПК) через USB-кабель A/D конвертер.

2. Экспериментальная процедура

1. Соберите все свежезаваренным появились взрослых P. quercivorus из мертвых Quercus crispula Блюм (Букоцветные: буковые) дерево (7-9 утра) утром в день, на котором выполняться эксперимент.
   Примечание: Не используйте жуков, собранные в предыдущий день. Более чем 100 жуков вышел каждый день, и недавно появившихся жуки были проверены ежедневно. Смотрите ссылку¹⁶ подробных методов на сбор жуков.
2. Положите Жук на льду для анестезии. Избегайте попадания Жук мокрый; в противном случае это будет трудно выполнить следующую процедуру. Выполните все последующие процедуры на льду.
3. Поместите небольшое количество одного компонента мгновенного клея (студенистой клей) на жука переднеспинке с мельницы рукой и держать руку мельница контакте переднеспинке.
   Примечание: Студенистой клей высохнет медленно, если этот клей используется в одиночку. Однако этот клей быстро функции, когда два компонента смешиваются (Таблица материалов). Другой компонент (жидкий клей) будет использоваться в следующем шаге.
4. Добавьте небольшое количество других компонентов клея (жидкий клей) с помощью тонкой иглы или палкой. Убедитесь, что крылья свободны от клея (Рисунок 1B). Жидкий клей используется для облегчения упрочнения студенистой клея.
5. Отрегулируйте иглой-крестообразный в стане полета (рис. 6) с помощью магнита держаться другой L-образная пластина L-образная пластина (Верхняя пластина). Просто сдвиньте верхней пластины при регулировке высоты верхней пластины для иглы. Вставьте верхний кончик иглы осевое отверстие щелчковую кнопку на верхней панели (Рисунок 5A) и поместите кончик другие в руководстве на опорной плите (рис. 6).
6. Отрегулируйте положение ИК-Подсветкой под датчик.

3. получение и анализ данных

1. Запись усилителем выходного сигнала от датчика фото и хранить его в ПК через A/D конвертер с помощью коммерческого программного обеспечения при дискретизации 1000 очков/s (Рисунок 7а) (A/D конвертер и программного обеспечения, Таблица материалов).
2. Запустите программу DAQFActoryExpress.
3. Щелкните крест (+) знак на значке Журнал в рабочей области окна.
4. Щелкните правой кнопкой мыши имя набора журналов и выберите пункт Начать протоколирование набор.
   Примечание: Программное обеспечение продолжается протоколирование и сохранения данных.
5. Чтобы остановить запись, щелкните правой кнопкой мыши имя набора журналов и выберите Конец журнала значение сохранить в CSV-файл.
6. Экстракт течением времени полета мельница руки выше IR LED с помощью соответствующего программного обеспечения, обнаруживая раз только когда записанные напряжения превышено пороговое значение (0,5 V).
   Примечание: Потому что некоторое программное обеспечение (например, MS Excel) может читать созданные CSV-файла, используйте знакомое программное обеспечение в зависимости от цели исследования. При необходимости, скачать заказных программ, доступных через Github, https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. Для получения дополнительной информации о наших программах, а также инструкции по использованию программы содержатся в файле README, который сопровождал с основной программы.

Результаты

В этих экспериментах около 50% жуков, применяется в стане рейс показал один или несколько витков. Когда часть пластика прошла виртуальная линия между датчиком и светодиод, записанные напряжения преобразуется из около 0 V около 6.5 V, и продолжительность прохождения была в ...

Обсуждение

Мы разработали недорогой, легкий к построьте и компактный рейс мельница для мелких насекомых, таких как P. quercivorus (4-5 мм в длине тела и 4-6 мг в массы тела). Наш рейс Мельница состоит только простых элементов, таких как иглы, IR LED, фотодатчик, Мгновенный клей, и т.д.и не требует каких-ли...

Материалы

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.