Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), ucuz, küçük ve kolayca inşa uçuş Mill kullanarak uçuş yeteneği ölçme

Özet

Biz küçük ve düşük maliyetli uçuş değirmen geliştirilip, yaygın olarak bulunan öğelerle inşa ve kolayca deneme kullanılan. Bu cihaz kullanarak, bir ambrosia böceği, Platypus quercivorusuçuş yeteneğini şiddetindeydi.

Özet

Ambrosia böceği, Platypus quercivorus (Murayama), Kayıngiller ağaçların (Japon meşe solgunluk) kitle Mortalite nedenleri bir mantar patojen vektörü olduğu. Bu nedenle, dağılma kapasite bilmek yakalama/ağaç temizleme çabaları daha etkili bir şekilde bu hastalığı önlemek için bilgilendirmek yardımcı. Bu çalışmada uçuş hızı ve süresini ölçtüm ve uçuş uzaklığı bir yeni geliştirilen uçuş değirmen kullanarak böcek. Uçuş değirmen, küçük, düşük maliyetli ve yaygın olarak bulunan öğeleri kullanarak inşa. Uçuş değirmen kolu ve dikey ekseni ince bir iğne oluştururlar. Bir böceği örnek bir anlık tutkal kullanarak kol ucuna yapıştırılmış olan. Diğer ucunu kalın plastikle kaplı nedeniyle, böylece kol rotasyonu algılama kolaylaştırır. Devrim kolun üzerinde bir kızılötesi LED monte bir fotoğraf sensör tarafından algılanır ve kol LED geçtiğinde değişiklik çıkış voltajı ile belirtilir. Fotoğraf sensör bir kişisel bilgisayara bağlı olduğundan ve çıkış voltajı veri 1 kHz örnekleme hızında depolanır. P. quercivorus uçabilir bulduk deneyler bu uçuş değirmen kullanarak yaparak, en az 27 km. Çünkü bizim uçuş değirmen ucuz ve küçük sıradan öğeleri kapsar, birçok uçuş fabrikaları hazırlanan ve aynı anda bir küçük laboratuvar alanında kullanılan. Bu kısa bir süre içinde yeterli miktarda veri almak Denemecileri sağlar.

Giriş

Hayvanlar göç uzun mesafeler gıda ve arkadaşları aramak için. Geçirme hayvanlar bazen istenmeyen yoldaşları taşımak. Kadın ambrosia böceği, Platypus quercivorus (Murayama), mantar patojen, Raffaelea quercivora Kubono bilinen bir vektörü olduğu et Shin-Ito. Bu patojen Kayıngiller ağaçların (Japon meşe solgunluk) kitle ölüm ve ölüm¹yüksek düzeyde neden olur. 1980 yılından bu yana bu hastalık Japonya genişleyen ve²ciddi bir sorun haline gelmiştir.

P. quercivorus (4-5 mm gövde uzunluğu ve vücut ağırlığı 4-6 mg) küçük bir böcek, ve onlar kadar birkaç km^3,4uçmaktan yeteneğine hastalığın yıllık genişleme önerir. Erkek P. quercivorus bir ana bilgisayar ağaç bulur ve kadın ve erkek⁵çeker bir toplama feromon serbest bırakır. Sonuç olarak, ana bilgisayar ağaç kitle conspecifics tarafından saldırıya uğrar ve sonunda ölür. Erkek bir tünel ağaç içinde iniş sonra sıkar ve bir feromon çeken kadın tünele girer ve yumurta bırakır. Taranmış P. quercivours yetişkin olana tünelde büyümek. Yetişkin ortaya çıkar ve yeni ana bilgisayarları bulmak için dağıttı. Böylece, genişleme hastalığın muhtemelen bu böceğin göçmen yeteneği ilgili. Ancak, hangi böcek uçabilir ölçüde hala belli değildir. Buna ek olarak, kadın erkek⁶ ' dan daha büyük (kadın: 4.6 mm ve erkek: 4.5 mm) ve erkek böcekleri arama için bir hedef ağaç, ağaç içinde tünel girin ve dişinin dikkatini çekmek. Vücut büyüklüğü ve uçuş hayatlarının rolünün bu cinsel farklılıklar, göz önüne alındığında cinsel farklılıklar uçuş yeteneği var olabilir ama yetenek farklılığı belirsizdir.

Genel olarak, alanında göçmen becerilerini ölçer, özellikle yeteneği, göç alan geniş nedeniyle uçuş son derece zordur. Göçmen yeteneği ölçülen bir uçuş değirmen sistemi gibi gergin koşullarda laboratuarlarında için fazla 60 yıl^{7,8,9,10,11,12 , 13}. uçuş mill sistemleri bazı böcekler uzun mesafe uçuş için yeteneği var göstermiştir. Örneğin, dağ çam böceği bir uçuş fabrikasında en uzun uçuş mesafesi 24 üzerinde km¹⁴yaşındaydı ve sonuna kadar üzerinde 7 km¹⁵ Tetrastichus planipennisi Yang uçtu. Uçuş değirmen yaygın olarak bulunan bir araç olsa da, bir oturma hayvan ile biyolojik deneyleri genellikle oldukça büyük bireysel farklılıklar neden. Bu sorunu gidermek için birden çok kez yinelenmesini birçok ölçümler ortalama yayılma kapasitesinin güvenilir tahminleri elde etmek için gereklidir. Bu nedenle, birden çok kişiye aynı anda hızlı yeterli miktarda veri toplanması için kullanılmalıdır. Ancak, aynı zamanda yapılan deneyler daha büyük bir yer, birden çok deneysel kurulumları, gerektirir ve ne zaman tek bir ölçüm sistemine göre costlier. Bu nedenle, uçuş değirmen maliyeti düşük olmalı, kolayca olmalıdır yaygın olarak bulunan öğeleri ve kompakt boyutu ile inşa edilmiş. Ayrıca, deneysel işlemin karmaşık veya gereken bir usta santral istiyorum.

Bu çalışmada, biz deneme kolayca kullanılabilir ve ambrosia böceği uçuş yeteneği ölçülen bir küçük, ucuz uçuş değirmen (resim 1 ve Şekil 2) monte P. quercivorus.

Protokol

1. bir uçuş Fabrikası inşaatı

1. Bir uçuş değirmen aparatı inşaatı
   1. Bir iğne plastik bölümünden kesti (metal bölümü: 40 mm uzunluğunda ve 0,25 mm çapında; plastik parça: 22 mm uzunluğunda ve 2 mm çapında) ile kerpetenler (Şekil 3).
   2. Saptamak onları bir uçuş değirmen kolu olarak atıfta bu iğne ile tedavi edilmemiş bir iğne epoksi reçine yapıştırıcı (Şekil 3), bir haç şeklinde ve Aksiyel bir iğne.
      Not: Aksiyel bir iğne için tedavi edilmemiş bir alt tarafı iyi olur. Uçuş değirmen kolu ortaya ucu (Şekil 1B ve Şekil 3) böcek yapıştırma için var.
2. Taban İnşaat
   1. Aksiyel iğneyi yatay kayan önlemek için bir çivi çekiç ile ince paslanmaz metal plaka (5 cm x 5 cm) yüzeyinde küçük bir çukur yapmak (Şekil 4).
      Not: Metal plakayı gerçek boyutları kritik olmayan ve başka bir malzeme mümkündür, ancak herhangi bir yumuşak malzeme kullanmaktan kaçının; Aksi takdirde, iğne, değirmen döner--dan önleme kalmış olacak.
   2. Yerleştirin ve metal plakayı ahşap üzerinde tamir Kurulu (ahşap taban) yapışkan bant ile.
   3. Çift yapmak için bir çelik plaka bend L şeklinde (Şekil 1 c ve Şekil 2A).
      Not: L şeklindeki metal plaka duvardaki mobilya tamir ettiğin için kullanmak uygun. Böyle bir plaka kullanarak desteklemek üzere başka bir uygun nokta plaka zaten pek çok delik vardı. Delik vida ve ayrıca bir ek düğmesi (Şekil 1A ve Şekil 4) tespit için kullanılmıştır.
   4. Tek kullanımlık plastik pipet ucu kesim tarafından bir silindir yapmak (yükseklik = 1 cm, çapı (OD) dışında 4 mm, iç çapı (kimlik) = 2 mm =) (Şekil 2A ve Şekil 4) Aksiyel bir iğne rehberlik için.
   5. Koymak ve saptamak çift L şeklindeki plaka ve silindir metal plaka (Şekil 2A ve Şekil 4).
3. Algılama cihazları İnşaat
   1. Bunu yapmak için metal bir plaka bend L şeklindeki bir üst plaka yapmak.
      Not: L şeklindeki metal plaka (Şekil 5B-C) duvara mobilya tamir ettiğin için kullanmak uygun. Eğer öyleyse, bu adımı atlayabilirsiniz.
   2. Küçük bir metal kap (5 mm uzunluğunda ve 1 mm çapında) (Şekil 2B-E, Şekil 4ve Şekil 5A) üst tabağa koy.
      Not: bir kap olarak, biz bir ek düğme kullanılır. L şeklindeki plaka (Şekil 4) bir delikten geçti.
   3. Bir fotoğraf sensör L şeklindeki plaka üzerinde (Şekil 4 ve Şekil 5A) düzeltmek. Algılayıcı devre substrat (Şekil 2B-Eve Şekil 4) yer kazanmak için L şeklindeki plaka berbat.
   4. Bir kızılötesi LED tutkal (150 mW) ile birlikte bir devre substrat (Şekil 1A ve Şekil 2A) LED için küçük bir mıknatıs üzerinde.
   5. LED yerleştirin (150 mW) fotoğraf sensör (Şekil 1A ve Şekil 2A) altındaki taban plakası üzerinde.
4. İnşaat sahibinin
   1. Bunu yapmak için metal bir plaka bend L şeklinde.
      Not: Bir L Şekil metal plaka duvara (Şekil 5B-C) mobilya tamir ettiğin için kullanmak uygun. Eğer öyleyse, bu adımı atlayabilirsiniz.
   2. Plaka üzerinde bir ahşap tamir Kurulu (ahşap duvar) vidaları (Şekil 1 c, Şekil 4ve Şekil 5B) ile. Ahşap tahta yüksekliği kritik, bu çalışmada 7 cm oldu.
5. Bağlantı kabloları
   1. Fotoğraf sensör bir analog giriş kanalı (değil) için bir A/D dönüştürücü üzerinden normal elektrik kabloları bağlayın.
      Not: tüm kabloları birlikte ve dağınık bir çalışma alanı kez deneme boyunca iyi manipülasyon engelleyeceğinden L şeklindeki plaka üzerinde (Şekil 5B-D) sabit yardımcı olur.
   2. A/D dönüştürücü bir kişisel bilgisayar (PC) bir USB kablosuyla bağlayın.

2. deneysel bir işlem

1. Toplamak Tüm taze ölü Quercus crispula P. quercivorus yetişkinlerden ortaya Blume (ağaç: Kayıngiller) deneme olan gerçekleştirilecek günü sabahı (7-9 am) ağacında.
   Not: önceki gün toplanan böcekleri kullanmayın. 100'den fazla böcekler her gün geldi ve yeni ortaya böcekler her gün kontrol edildi. Detaylı yöntemleri için başvuru¹⁶ böcekleri toplamak görmek.
2. Bir böcek anesthetization için buz koymak. Islak böceği almamak; Aksi takdirde, aşağıdaki yordamı tamamlamak zor olacak. Tüm sonraki yordamlar buz üzerinde gerçekleştirin.
3. Bir bileşen beetle'nın üzerinde anlık tutkal (jellylike tutkal) az miktarda değirmen kolu pronotum yerleştirin ve değirmen kolu pronotum temas tutmak.
   Not: Bu tutkal yalnız kullandıysanız jellylike tutkal yavaş yavaş kuru olacaktır. Ancak, bu tutkal hızlı bir şekilde ne zaman iki bileşeni (Tablo reçetesi) karıştırılır çalışır. Başka bir bileşen (sıvı yapıştırıcı) sonraki adımda kullanılacak.
4. Diğer bileşen tutkal (sıvı yapıştırıcı) az miktarda ince iğne veya stick kullanarak ekleyin. Kanatları tutkal (Şekil 1B) ücretsiz olduğundan emin olun. Sıvı yapıştırıcı jellylike tutkal sertliği kolaylaştırmak için kullanılır.
5. Haç şeklinde iğne uçuş değirmen (Şekil 6) L şeklindeki plaka (üst plaka) diğer L şeklindeki plaka üzerinde tutmak için bir mıknatıs kullanarak ayarlayın. Sadece üst plaka iğne üst plaka yüksekliğini ayarlarken kaydırın. Üst plaka (Şekil 5A) üstünde belgili tanımlık ek düğme deliği Aksiyel iğne üst ucu yerleştirin ve taban plakası (Şekil 6) bir rehber diğer ucu yerleştirin.
6. Bir IR LED sensör altında konumunu ayarlamak.

3. almak ve veri analiz

1. Güçlendirilmiş çıkış sinyali fotoğraf sensör üzerinden kayıt ve (A/D dönüştürücü ve yazılım, Malzeme tabloiçin) 1.000 puan/s (7A rakam) örnekleme oranı ile ticari yazılım kullanarak PC A/D dönüştürücü aracılığıyla saklayın.
2. DAQFActoryExpress yazılımını başlatın.
3. Bir çapraz'ı tıklatın (+) işareti çalışma alanı penceresinde oturum simgesine.
4. Günlük küme adı sağ tıklatın ve Günlüğü başlamak kümesiniseçin.
   Not: Günlük ve veri kaydetme yazılımı devam ediyor.
5. Kaydı durdurmak için günlük küme adı sağ tıklatıp bir .csv dosyasını kaydetmek için Günlüğe kaydetme End Set seçin.
6. Uçuş değirmen kol yukarıda geçen zaman sadece ne zaman kaydedilmiş gerilim eşik (0,5 V) aşıldı kez tespit ederek uygun bir yazılım kullanarak IR LED ayıklayın.
   Not: bazı yazılım (Örneğin, MS Excel) oluşturulan .csv dosyası okuyabilir çünkü tanıdık bir yazılıma bağlı olarak çalışmanın amacı kullanın. Gerekirse, özel programlar Github kullanılabilir indirmek https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. Bizim programları hem de program kullanmak üzere yönergeleri hakkında daha fazla bilgi için ana programı ile eşlik edilen Benioku dosyasına bakın.

Sonuçlar

Bu deneylerde uygulanan uçuş değirmene böcekleri yaklaşık % 50 bir veya daha fazla devrimler gösterdi. Plastik parça sensör ve LED arasında sanal bir çizgi geçerken, kaydedilen gerilim 0 V hakkında yaklaşık 6.5 V değiştirildi ve uçuş hızı bağlı olarak 10-20 ms içinde geçen bir süre oldu. Bu nedenle, bir spike benzeri voltaj değişikliği bir devrim (Şekil 7B) görülmektedir. Ne zaman uçuş değirmen kolu dönüyordu, yani

Tartışmalar

Düşük maliyetli, kolay yapı ve kompakt uçuş mill P. quercivorus (4-5 mm gövde uzunluğu ve vücut ağırlığı 4-6 mg) gibi küçük böcekler için geliştirdi. Bizim uçuş değirmen bir iğne, bir IR LED, bir fotoğraf sensör, anlık tutkal, vb, gibi sadece sıradan öğeleri oluşur ve bilgisayar kontrollü elektrikli aygıtlar gibi tüm sofistike, pahalı ve nadir öğeler gerek yoktu. Bu kolay ve hızlı gerekli öğe koleksiyonunu etkin ve deneysel maliyetleri azalır. Gerçekten de, sad...

Malzemeler

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.