गंध के लिए एक विंड टनल मध्यस्थता कीट व्यवहार परख
Summary
यहां, हम निर्माण और गंध के लिए एक हवा सुरंग के उपयोग का वर्णन के कीड़ों के साथ मध्यस्थता व्यवहार परख । पवन सुरंग डिजाइन के साथ और दृश्य उत्तेजनाओं के बिना, कई तरीकों से गंध स्रोतों की रिहाई की सुविधा । पवन सुरंग प्रयोगों महत्वपूर्ण तरीकों के लिए व्यवहार सक्रिय अस्थिर रसायनों की पहचान कर रहे हैं ।
Abstract
Olfaction सबसे महत्वपूर्ण संवेदी तंत्र है जिसके द्वारा कई कीड़ों अपने पर्यावरण के साथ बातचीत और एक पवन सुरंग कीट रासायनिक पारिस्थितिकी का अध्ययन करने के लिए एक उत्कृष्ट उपकरण है । कीड़ों संवेदी बातचीत और परिष्कृत व्यवहार के माध्यम से एक तीन आयामी वातावरण में बिंदु स्रोतों का पता लगा सकते हैं । इस व्यवहार के ठहराव कीट नियंत्रण और निर्णय समर्थन के लिए नए उपकरणों के विकास में एक महत्वपूर्ण तत्व है । लामिना हवा के प्रवाह के साथ एक उपयुक्त उड़ान अनुभाग के साथ एक हवा सुरंग, में उड़ान प्रतिक्रिया के लिए दृश्य cues और गंध के आवेदन के लिए विकल्पों की एक किस्म है जो बाद में आकर्षक या की पहचान की अनुमति दे सकता है जटिल व्यवहार को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता क्रीम गंध, कीट उड़ान विशेषताओं, दृश्य-गंध बातचीत और वातावरण में पृष्ठभूमि गंध के रूप में सुस्त attractants और गंध के बीच बातचीत । एक विंड टनल गंध का अध्ययन करने का लाभ रखती है एक प्रयोगशाला की स्थापना में एक कीट की मध्यस्थता व्यवहार की प्रदर्शनों की परीक्षाएं । एक नियंत्रित सेटिंग में व्यवहारिक उपायों कीट फिजियोलॉजी और क्षेत्र आवेदन के बीच लिंक प्रदान करते हैं । एक हवा सुरंग एक लचीला उपकरण होना चाहिए और आसानी से सेटअप और हार्डवेयर के लिए परिवर्तन का समर्थन करने के लिए विभिंन अनुसंधान प्रश्न फिट होना चाहिए । पवन सुरंग सेटअप करने के लिए प्रमुख नुकसान यहां वर्णित है, स्वच्छ गंध पृष्ठभूमि जो विशेष ध्यान आवश्यक जब क्षेत्र आवेदन के लिए एक सिंथेटिक वाष्पशील मिश्रण विकसित है ।
Introduction
विंड टनल कीट रासायनिक पारिस्थितिकीय अध्ययन में एक महत्वपूर्ण उपकरण है कि semiochemicals को कीट उड़ान प्रतिक्रियाओं के प्रयोगशाला परीक्षण की अनुमति है । एक नियंत्रित हवा धारा में गंध को रिहा करके, इन उत्तेजनाओं के लिए ‘ कीड़ों व्यवहार प्रतिक्रिया सीधे स्रोत की ओर उनकी हवा उड़ान का अध्ययन करके निगरानी की जा सकती है । Olfaction सबसे महत्वपूर्ण संवेदी तंत्र है जिसके द्वारा कई कीड़ों अपने बायोटिक पर्यावरण1के साथ बातचीत । कीड़ों का उपयोग गंध cues संभोग के लिए उपयुक्त भागीदारों को खोजने के लिए । इसी तरह, वे मेजबान संसाधनों से गंध गुलदस्ते का उपयोग करने के लिए खुद को, या वंश के लिए भोजन मिल । पौधों अमृत और पराग पुरस्कार के साथ संयोजन में पुष्प गंध जारी कीट परागण दक्षता सुरक्षित करने के लिए । इन सभी अस्थिर cues वातावरण में निष्क्रिय फैलाना और कीड़ों की पहचान करने और उनके व्यक्तिगत प्रासंगिकता की व्याख्या की जरूरत है । के रूप में अस्थिर वातावरण में जारी कर रहे हैं, अणु रेशा के रूप में हवा के साथ यात्रा, लंबी दूरी downwind के लिए प्रारंभिक एकाग्रता बनाए रखने, अंत में टूट जा रहा है और अशांति और प्रसार2द्वारा पतला से पहले । कीड़े अस्थिर संकेत में मिनट परिवर्तन का पता लगाने और उनके आंदोलन हवा प्रत्यक्ष कर सकते हैं, स्रोत की ओर । कीड़ों एक आकर्षक गंध के साथ संपर्क में जब तेजी से हवा बढ़ने के साथ एक उड़ान व्यवहार प्रदर्शित, और गंध पंख3,4स्थानांतरित करने के लिए नुकसान पर बग़ल में कास्टिंग । कीट एंटीना के sensilla में घ्राण न्यूरॉन्स के सह-स्थानीयकृत व्यवस्था उल्लेखनीय उच्च संकल्प5 के साथ शुरुआत और बेर संपर्क के नुकसान के लिए व्यवहार प्रतिक्रियाओं की सुविधा कर सकते हैं और कीड़े समान के बीच भेद करने के लिए सक्षम गंध विभिंन स्रोतों से उत्पंन अणुओं6। दृश्य प्रतिक्रिया जबकि उड़ान में, optomotor anemotaxis, के लिए हवा की दिशा, वस्तुओं और रिश्तेदार विस्थापन2,7की पहचान करने के लिए मौलिक है । संवेदी बातचीत और परिष्कृत व्यवहार के उपयोग के द्वारा, कीड़ों एक त्रि-आयामी वातावरण में बिंदु स्रोतों का पता लगा सकते हैं ।
कीट attractants और क्रीम की पहचान कई महत्वपूर्ण लागू पहलुओं हो सकता है । सेक्स pheromones (intraspecific संकेतों) कई कीट कीड़ों का संश्लेषित किया जा सकता है और संभोग व्यवहार को बाधित करने के लिए हवा में जारी8. दोनों pheromones और kairomones (विशिष्ट संकेतों) बड़े पैमाने पर फँसाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, को आकर्षित करने और कीट की स्थिति की प्रत्यक्ष जानकारी देने के जाल निगरानी में मार डालो । कीट से बचाने वाली क्रीम,9मच्छरों के लिए के रूप में, यह भी हवा सुरंग में परख अध्ययन किया जा सकता है । इन तरीकों किसानों के लिए एकीकृत कीट प्रबंधन और निर्णय समर्थन प्रणालियों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खेलते हैं ।
पवन सुरंग परख, जहां गंध मध्यस्थ व्यवहार एक प्रजाति के प्रदर्शनों की प्रक्रियाएं निगरानी की जा सकती है, एक शक्तिशाली तरीका कीट नियंत्रण के लिए संभावित नए उपकरणों की पहचान के लिए जगह या कीटनाशक के उपयोग के प्रभाव को कम है ।
विंड टनल डिजाइन के पीछे सैद्धांतिक तर्क पूरी तरह से10वर्णित है । यहां, हम पवन सुरंग निर्माण, गंध आवेदन और उड़ान व्यवहार है कि कई प्रयोगों में इस्तेमाल किया गया है पवन सुरंग परख प्रोटोकॉल निर्धारित वर्णन । पवन सुरंग (चित्रा 1) Nibio पर (Ås, नॉर्वे) खरोंच प्रतिरोधी पारदर्शी पाली कार्बोनेट से निर्माण किया है । उड़ान arena ६७ सेमी उच्च, ८८ सेमी चौड़ा और २०० सेमी लंबा है । उड़ान के क्षेत्र के सामने, वहां एक अतिरिक्त पाली कार्बोनेट अनुभाग, 30 सेमी लंबा है । पवन सुरंग का यह हिस्सा गंध के आवेदन के लिए एक उपयोगिता अनुभाग के रूप में कार्य करता है । यदि वाष्पशीलता उड़ान क्षेत्र में पाली कार्बोनेट आवास के साथ संपर्क में हो, वे बाद में फिर से जारी किया और सत्र के बीच दूषित हो सकता है । उपयोगिता अनुभाग के प्रत्येक छोर पर, इसलिए एक छिद्रित धातु ग्रिड है । दोनों ग्रिड airflow को सीमित और ऊपर की ओर एक मामूली दबाव पैदा करते हैं । यह downwind ओर वृद्धि हुई लामिना प्रवाह में परिणाम है । हवा ग्रिड 8 मिमी छेद के साथ एक छिद्रित धातु प्लेट से बना है समान रूप से सुरंग के पार अनुभाग में फैलाया ५४% खुला क्षेत्र प्रदान करते हैं । downwind ग्रिड 3 मिमी और एक ५१% खुला क्षेत्र के छेद है । यह अशांति कम कर देता है और यह सुनिश्चित करता है कि गंध पंख यात्रा केंद्रीय उड़ान क्षेत्र की लंबाई नीचे । गंध बेर एक संकीर्ण शंकु के आकार का होगा और धुएं के उपयोग के द्वारा visualized किया जा सकता है । उड़ान क्षेत्र, प्लास्टिक या अलग आकार के कागज हलकों (व्यास में 5 से 15 सेमी) के फर्श पर उड़ान के दौरान कीड़े दृश्य प्रतिक्रिया देने के लिए बाहर रखी हैं । वहां उड़ान के मैदान की हवा खत्म और उपयोगिता अनुभाग में पर ५० सेमी का उपयोग दरवाजे से एक 25 है । उड़ान के मैदान और निकास फिल्टर अनुभाग के downwind अंत के बीच, वहां एक ६० सेमी कीट से निपटने के लिए खुला क्षेत्र है । इस क्षेत्र का उपयोग एक ०.८ मिमी के साथ पक्षों पर कवर किया जाता है कपड़े जाल कमरे में बचने के कीड़ों को रोकने के लिए ।
एयर एक प्रशंसक द्वारा पहली फिल्टर आवास में तैयार की है । यह 24 उच्च क्षमता सक्रिय चारकोल फिल्टर से शुद्ध है और सुरंग में जारी करने से पहले हवा एक धूल फिल्टर के माध्यम से गुजरता है । सुरंग से बाहर निकलने हवा कमरे में वापस जारी किया जा रहा से पहले एक समान फिल्टर आवास के माध्यम से पारित कर दिया है । यह एक धुएं हुड के माध्यम से इमारत के बाहर करने के लिए हवा निकास के लिए फायदेमंद हो सकता है । दोनों फिल्टर आवासों पर प्रशंसकों को बराबर प्रवाह के साथ चला रहे हैं । दोनों प्रशंसकों एक सतत dimmer स्विच है और अलग हवा एक flowmeter का उपयोग गति के लिए तुले हुए हैं । हवा की गति का परीक्षण प्रजातियों पर निर्भर है । 30 सेमी एस-1 अक्सर एक अच्छा प्रारंभिक बिंदु है । छोटे कीड़ों के लिए, आदर्श हवा की गति कम हो सकता है, और मजबूत फ्लायर्स के लिए, airspeed सापेक्ष उड़ान दूरी बढ़ाने के लिए अधिक हो सकता है ।
हवा सुरंग कमरे तापमान, आर्द्रता और प्रकाश की तीव्रता के नियंत्रण की सुविधा । एलईडी स्ट्रिप्स एक 3 मिमी अपारदर्शी पाली (मिथाइल methacrylate) फलक के पीछे रखा जाता है और उड़ान के मैदान के पीछे एक फैलाना प्रकाश स्रोत बनाने के लिए । दोनों प्रकाश स्रोतों स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जा सकता है ।
गंध आवेदन कई साधनों से प्राप्त किया जा सकता है । आम तौर पर, गंध उड़ान क्षेत्र की हवा अंत के केंद्र में airflow में जारी कर रहे हैं । हाथ में अनुसंधान के सवालों पर निर्भर करता है, रिलीज बिंदु उजागर या कवर किया जा सकता है । एक ग्लास सिलेंडर (10 सेमी व्यास, १२.५ सेमी लंबा) एक धातु मेष के साथ (2 × 2 मिमी मेष आकार) downwind ओर नेत्रहीन गंध स्रोत ब्लॉक कर सकते है और एक ही समय में कीड़ों के लिए एक लैंडिंग मंच के रूप में सेवा । कई प्रयोगों में, एक क्षैतिज कांच मंच गंध सूत्रों, या दृश्य संकेत जारी करने के लिए करीब पेश करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । वहां भी करने के लिए एक ही समय में दो गंध, पक्ष द्वारा पक्ष, विकल्प परख की सुविधा जारी करने का अवसर है । रिलीज अंक तो 20 सेमी अलग रखा जाता है और गंध प्लम आधे रास्ते से नीचे सुरंग से ओवरलैप । चुनाव तो पहचान कर सकते है जिसके द्वारा बेर कीट हवा के बाद है ।
पवन सुरंग डिजाइन कई अस्थिर रिलीज तरीकों की सुविधा । उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट गंध ऐसे एक फसल संयंत्र11,12द्वारा उत्सर्जित के रूप में एक पृष्ठभूमि गंध के सामने जारी किया जा सकता है । इसके अलावा, विभिंन दृश्य उत्तेजनाओं13,14का परीक्षण किया जा सकता है । प्रायोगिक सेटअप प्रत्येक प्रजातियों और अनुसंधान प्रश्न के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए ।
इस तरह के संयंत्र भागों और मशीन से सिंथेटिक गंध के रूप में प्राकृतिक गंध सूत्रों, उड़ान के मैदान में सीधे पेश किया जा सकता है । गंध को अलग करने के लिए दृश्य से मध्यस्थ व्यवहार, गंध स्रोत कवर किया जा सकता है, या वाष्पशीलता बाहर से एक कोयला फ़िल्टर प्रयोगशाला हवा की आपूर्ति के माध्यम से उड़ान क्षेत्र में किए गए । गंध स्रोत तो एक गिलास जार करने के लिए सीमित है और हवा Teflon ट्यूबों और ग्लास पाइप के माध्यम से हवा सुरंग में जार के माध्यम से धक्का दिया है । जारी बिंदु पर airspeed क्षेत्र में हवा की गति से मेल खाना चाहिए ।
विशिष्ट मिश्रण अनुपात में गंध जारी करने के लिए, एक स्प्रेयर का उपयोग किया जा सकता है । स्प्रेयर एक शंकु टिप और एक डाला microbore के साथ एक अल्ट्रासोनिक नोजल है 10 µ एल मिनट में एक तरल प्रवाह की सुविधा के लिए-1। नोजल एक ब्रॉडबैंड अल्ट्रासोनिक जनरेटर से जुड़ा है और १२० kHz पर चल रही है । एक सिरिंज पंप गंध नमूना स्प्रेयर नोजल में धकेल रहा है । ०.१२ मिमी भीतरी व्यास के साथ Fluorinated ईथीलीन propylene (FEP) टयूबिंग 1 मिलीलीटर gastight सिरिंज और नोजल को जोड़ने है । टयूबिंग एडेप्टर कि इथेनॉल में फूल और हवा में हटना, कोई आंतरिक मात्रा के साथ तंग फिटिंग की सुविधा । एयरोसोल छोटी बूंद आकार नोजल के कंपन से उत्पंन आवृत्ति पर निर्भर है और इस्तेमाल किया विशिष्ट विलायक पर निर्भर करता है । छोटी बूंदें लुप्त हो जाती है और अस्थिर के रूप में हवा सुरंग नीचे लाया जाता है । अन्य स्प्रेयर डिजाइन भी मौजूद है और एक सस्ता संस्करण का उपयोग एक पीजो संचालित ग्लास केशिका एक समान समाधान प्रदान करता है15.
सिंथेटिक घोला जा सकता है या headspace संग्रह स्प्रेयर के साथ प्रयोग किया जाता है । नमूने वांछित सांद्रता के लिए शुद्ध इथेनॉल के साथ पतला कर रहे हैं । अस्थिर संग्रह के साथ, नमूना संग्रह समय के अनुरूप करने के लिए पतला किया जा सकता है । इसका मतलब यह है कि एक अस्थिर संग्रह 3 एच पर नमूना १८०० µ एल, जो 10 µ एल मिन-1 पर स्प्रेयर से एक रिलीज दर पर 3 एच से मेल खाती है पतला किया जाना चाहिए ।
उड़ान व्यवहार की पहचान सीधे मैनुअल अवलोकन द्वारा या पोस्ट हॉक वीडियो विश्लेषण द्वारा किया जा सकता है । उंमुख उड़ान यादृच्छिक उड़ान से प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए । गंध मध्यस्थता व्यवहार निम्नलिखित विशेषताओं द्वारा पहचाना जा सकता है: zig-गंध बेर के पार टेढ़ी-मेढ़ी उड़ान, बेर के अंदर जब सीधे हवा उड़ान, और वापस looping अगर बेर के साथ संपर्क खो दिया है । एक आकर्षक बेर के नुकसान पर, कीड़ों को भी zig-मेढ़ी बढ़ती मेहराब के साथ करने के लिए खो बेर3,4को जोड़ने के लिए शुरू कर सकते हैं । यह व्यवहार एक क्षेत्र की स्थापना में बुनियादी जहां एक आकर्षक गंध निंनलिखित कीड़ों के लिए अशांति से निपटने और हवा दिशाओं स्थानांतरण की जरूरत है । उड़ान पैटर्न वर्दी नहीं है और कीट आदेश भर में बदलता है । एक उदाहरण के रूप में, blowflies के रूप में मजबूत यात्रियों पतंगों की तुलना में व्यापक कास्टिंग पैटर्न के साथ एक तेज हवा अभिविन्यास है, और हवा की गति एक लंबे समय रिश्तेदार उड़ान पथ की सुविधा के लिए बढ़ाया जाना चाहिए ।
किसी कीट की उड़ान भी फिल्माया जा सकता है । एक एकल कैमरा के साथ, सरल उड़ान विशेषताओं एक्स y की साजिश रचने के द्वारा वर्णित किया जा सकता16निर्देशांक । सिंक्रनाइज़ फ्रेम पर कब्जा के साथ दो कैमरों का उपयोग करके, 3 डी उड़ान एक बाहरी सॉफ्टवेयर17का उपयोग कर खंगाला जा सकता है । उड़ान ट्रैक तो उड़ान की गति और दूरी के बारे में जानकारी देने के लिए विश्लेषण किया जा सकता है, हवा की दिशा और गंध बेर के संबंध में उड़ान विशेषताओं के बारे में जानकारी के संबंध में उड़ान कोण । वहां दोनों कस्टम और वाणिज्यिक उपकरण और सॉफ्टवेयर उपलब्ध है जो फ्रेम ट्रैकिंग द्वारा स्वत: फ्रेम सक्षम हैं । अंशांकन फ्रेम असली दुनिया अंतरिक्ष संदर्भ के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए, और सीधा चौड़े कोण लेंस लेंस विकृति को कम करने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए । ध्यान इस तरह के किनारों और हवा सुरंग क्षेत्र में कोनों के रूप में दृश्य पृष्ठभूमि शोर, कम करने के लिए लिया जाना चाहिए, और पृष्ठभूमि भेदभाव करने के लिए कीट को अधिकतम करने के लिए । एक अवरक्त प्रकाश स्रोत का उपयोग करके, प्रतिबिंब (जैसे, रात मच्छरों से) मोनोक्रोम सीसीडी कैमरे के साथ फिल्माया जा सकता है17।
Protocol
Representative Results
Discussion
पवन सुरंग कई कीड़ों के लिए दोनों आकर्षक और क्रीम गंध की पहचान के लिए एक उपयोगी उपकरण है4,9। पारिस्थितिकी, जीव विज्ञान और व्यवहार का अध्ययन कीट के ध्वनि ज्ञान के साथ, अपनी उड़ान विशे?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
एम Tasin सतत विकास (प्रपत्र, अनुदान 2013-934) के लिए स्वीडिश अनुसंधान परिषद द्वारा समर्थित किया गया था ।
Materials
| Flight arena | any | NA | Construct to fit the filter housing |
| Filter housing x 2 | Camfill Farr | Contains the dust and charcoal filters | |
| Fan x 2 | Fischbach | Model D640/E35 | Silent fan with continous dimmer switch |
| Perforated grids | any | NA | Two different open areas are needed, e.g. 54 and 51% |
| Flowmeter | Swema air | Swema air 300 | Identifying the wind speed |
| Ultrasonic sprayer | SonoTek | Sprayer nozzle with conical tip and inserted microbore | |
| Broadband ultrasonic generator | SonoTek | Function generator | |
| Syringe pump | CMA microdialysis | CMA 102 | Liquid delivery |
| FEP tubing | CMA microdialysis | 0.12 mm inner diameter | |
| Tubing adaptors | CMA microdialysis | Connectors for zero internal volume | |
| Gastight syringe | any | NA | 1000 µL syringe for headspace collections and synthetic blends |
| Gastight syringe | any | NA | 1000 µL syringe for cleaning sprayer |
| Torch | any | NA | Small light source for checking sprayer release |
| Timer | any | NA | Timer with alarm function |
| Holder for insect release | any | NA | Metal construction |
| Lighting | any | NA | LED is preferable due to low heat production |
| Moisturiser | any | NA | Size depends on volume of wind tunnel room |
| Temperature control | any | NA | Temperture range depends on species |
| Glass tubes | any | NA | Tubes (2.8 cm diameter, 13 cm long) for insects |
| Snap cap | any | NA | Snap cap that fits the glass tube |
| Gauze | any | NA | Fabric to close the glass tube |
| Rubber band | any | NA | To hold gauze in place |
| Glass cylinder | any | NA | Cylinder for odour containment and landing platform (10 cm diameter, 12.5 cm long) |
| Glass jars | any | NA | Glass jars for dynamic headspace collection |
| Connectors and tubes | any | NA | Tubes and connectors depends on type of glass jars |
| Air supply | any | NA | From laboratory air or bottles |
| Charcoal filters | any | NA | For cleaning the outside air sypply |
| Vial | any | NA | Small vial with water to keep plant material fresh |
| Oven | any | NA | Heat metal and glassware to 300 degrees to decontaminate |
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