Summary

Trappola di intercettazione di volo automatizzata a basso costo per il sottocampionamento temporale di insetti volanti attratti dalla luce artificiale di notte

Published: December 29, 2021
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Summary

Per studiare gli impatti della luce artificiale di notte (ALAN) sugli insetti volanti notturni, il campionamento deve essere limitato alla notte. Il protocollo descrive una trappola di intercettazione di volo automatizzata a basso costo che consente ai ricercatori di campionare in periodi definiti dall’utente con una maggiore replica.

Abstract

I metodi di campionamento sono selezionati in base alle specie bersaglio o alle esigenze spaziali e temporali dello studio. Tuttavia, la maggior parte dei metodi per il campionamento passivo degli insetti volanti ha una scarsa risoluzione temporale perché richiede tempo, costoso e / o logisticamente difficile da eseguire. Il campionamento efficace degli insetti volanti attratti dalla luce artificiale di notte (ALAN) richiede il campionamento in punti temporali definiti dall’utente (solo notturni) attraverso siti ben replicati, con conseguente sforzo di indagine ad alta intensità di tempo e lavoro o costose tecnologie automatizzate. Qui è descritta una trappola di intercettazione automatizzata a basso costo che non richiede attrezzature o competenze specialistiche per costruire e operare, rendendola un’opzione praticabile per studi che richiedono un sottocampionamento temporale su più siti. La trappola può essere utilizzata per affrontare una vasta gamma di altre questioni ecologiche che richiedono una scala temporale e spaziale maggiore di quanto sia fattibile con la precedente tecnologia trappola.

Introduction

Esistono molte tecniche di campionamento degli artropodi 1,2,3, ma gli ecologi hanno spesso difficoltà ad applicare questi metodi in modi appropriati alle loro domande di ricerca (vedi 4). Quando si sceglie un metodo appropriato per il campionamento degli insetti, gli ecologi devono considerare le specie mirate, il tempo, lo sforzo e il costo coinvolti nelle diverse tecniche. Ad esempio, una limitazione comune è che può essere logisticamente difficile sottocampionare durante specifici periodi di tempo su siti replicati per quantificare le variabili temporali che influenzano l’attività delle specie, come i cambiamenti climatici o l’attività circadiana (ma vedi5). La maggior parte delle trappole per insetti passive sono impostate per lunghi periodi (ad esempio, su più giorni, settimane o addirittura mesi), prive di risoluzione temporale su scala fine1. Per le indagini mirate a periodi di tempo specifici su più siti di replica (come il campionamento notturno solo in siti distinti), un grande team potrebbe essere tenuto a visitare i siti per più giorni nello stesso momento (ad esempio, entro 30 minuti dall’alba e dal tramonto) per raccogliere campioni e ripristinare le trappole6; in caso contrario, è necessario un dispositivo di trapping automatico 5,7,8.

C’è un crescente campo di lavoro sugli impatti della luce artificiale di notte (ALAN) sui modelli di attività degli insetti e sulle dinamiche localizzate della popolazione 9,10; e sulle interazioni tra ALAN e tassi di predazione degli insetti 4,11,12,13. Tuttavia, per studiare gli impatti di ALAN sui taxa notturni degli insetti, il campionamento deve essere limitato alla notte. Diverse trappole luminose attive sono state descritte e utilizzate per il campionamento temporale automatizzato di insetti notturni14. Alcuni esempi includono semplici dispositivi di separazione a disco in caduta, in cui la cattura cade in un tubo stretto con un disco che cade ogni ora per separare la cattura15, o dispositivi di separazione girevole che ruotano le bottiglie di raccolta a intervalli di tempo 7,16,17. Queste precedenti trappole luminose automatizzate affrontano le sfide di campionamento coinvolte nei requisiti di indagine temporale, ma sono spesso grandi e ingombranti e utilizzano tecnologie obsolete o inaffidabili. Un nuovo dispositivo di campionamento passivo automatizzato è stato recentemente sviluppato e testato8. Questo dispositivo utilizzava una trappola di intercettazione di volo disponibile in commercio abbinata a un dispositivo di raccolta leggero progettato su misura costituito da una tavola girevole che conteneva una tazza di campionamento che consente di raccogliere il contenuto della trappola a intervalli definiti dall’utente8. Questa nuova trappola automatizzata impiega una programmazione sofisticata che può essere azionata da uno smartphone, ma è proibitivamente costosa da costruire a circa EURO 700 (AUD 1.000) per trappola8.

Le trappole di intercettazione del volo sono uno dei modi più efficienti per ispezionare gli insetti volanti 1,18,19 e lavorare sul principio che gli insetti volanti cadono a terra quando si scontrano con una superficie verticale. Le trappole di intercettazione di volo sono disponibili in una varietà di design. Tuttavia, la maggior parte sono in genere costruiti con una superficie trasparente o a rete e un contenitore di raccolta pieno d’acqua e / o un conservante. La nuova trappola qui descritta utilizza un tipo di alette incrociate / deflettore o una trappola di intercettazione multidirezionale20, dato che i deflettori incrociati hanno dimostrato di aumentare i tassi di cattura14,21 e campionare gli insetti da tutte le direzioni. Lo scopo di questa trappola è quello di esaminare gli insetti volanti notturni che sono attratti dalle luci artificiali. Questa fototassi provoca insetti che circondano la sorgente luminosa22; quindi una trappola multidirezionale è la più adatta.

Qui è descritta una trappola di intercettazione automatizzata a basso costo che non richiede attrezzature o competenze specialistiche per costruire e operare. La trappola utilizza un distributore automatico di cibo per animali domestici disponibile in commercio e articoli comuni disponibili nei negozi di ferramenta. Questo progetto costa meno di EURO 66 (AUD 105) per trappola da costruire (Tabella 1), rendendoli un’opzione praticabile per studi che richiedono un sottocampionamento temporale su più siti contemporaneamente.

Protocol

1. Costruzione della trappola NOTA: tutti i componenti necessari per costruire le trappole sono disponibili nella Tabella dei materiali. Ogni trappola è stata costruita come mostrato in Figura 1 e Figura 2 da una persona entro 2 ore. Utilizzare un seghetto alternativo per tagliare le lastre di copertura in policarbonato (8 mm x 610 mm x 2400 mm) in sezioni di 610 mm x 230 mm (<strong class=…

Representative Results

Le trappole sono state sperimentate in un’indagine sugli insetti volanti attratti dall’illuminazione sperimentale in quattro riserve di boscaglia in tutta Melbourne, in Australia. I siti consistevano in boscaglie residue o rivegetate circondate da abitazioni residenziali e in media a 15 km di distanza (gamma 3-24 km) e 45 ettari di dimensioni (gamma 30-59 ettari). Sono state installate un totale di sedici trappole, quattro in ogni sito, con e senza luci sperimentali (3 luci e 1 controllo per sito), e rilevate per 3 giorn…

Discussion

Nonostante la trappola automatica di intercettazione di volo descritta da Bolliger et al. (2020)8 sia ben progettata e molto efficace nel campionamento in periodi di tempo definiti dall’utente, è probabile che siano proibitivi in termini di costi per molti ricercatori. Questo studio dimostra che le indagini di cattura passiva che utilizzano trappole automatizzate per il sottocampionamento degli insetti volanti in periodi definiti dall’utente possono essere effettuate con un budget modesto. Le tra…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

La ricerca è stata finanziata attraverso il La Trobe University Net Zero Fund, sponsorizzato da Sonepar. La ricerca è stata condotta sotto il permesso scientifico n. 10009741 del Dipartimento dell’ambiente, del territorio, dell’acqua e della pianificazione. Ringraziamo Martin Steinbauer per i commenti su una prima bozza e due revisori anonimi.

Materials

Batteries (C cell) – 10 pack Duracell MN1400B10 https://www.duracell.com.au/product/alkaline-c-batteries/
Battery operated automated 6 meal pet food bowl – each OEM China XR-P006-002 Automated 6-meal pet food bowls range in price dependent on supplier, for example in the UK they can be purchased for £19 GBP ($36 AUD).
Galvanised hex-head screws (10-16 x 16 mm) – 100 pack Bunnings Warehouse 1-311-9151-CTPME Bunnings Warehouse is an Australian hardware chain with stores in Australia and New Zealand. Items purchased from Bunnings Warehouse can be found at most hardware stores. https://www.bunnings.com.au/
Galvanised steel angle bracket (125 x 150 mm) – each Bunnings Warehouse AZ11 https://www.bunnings.com.au/
Galvanised tie wire (0.70 mm x 75 m) – per roll Bunnings Warehouse 50218 https://www.bunnings.com.au/
Plastic basin (38 cm, 9 L round) – each Ezy Storage FBA31541 https://www.ezystorage.com/product/laundry/basic-accessories/9l-round-basin/
Plastic funnel (24 cm) – each Sandleford Pf24 https://www.sandleford.com.au/plastic-funnel-24cm
Stainless steel angle bracket (20 mm) – 16 pack Bunnings Warehouse WEB2020 https://www.bunnings.com.au/
Stainless steel screws & nuts (M4 x 15 mm) – 18 pack Bunnings Warehouse SFA394 https://www.bunnings.com.au/
Stainless steel washers (3/16” & M5) – 50 pack Bunnings Warehouse EBM5005 https://www.bunnings.com.au/
Sunlite Polycarbonate roofing sheet (8mm x 610 mm x 2.4 m) – each Suntuf (Palram Industries Ltd) SL8CL2.4 https://www.palram.com/au/product/sunlite-polycarbonate-multi-wall/
Treated pine paling (150 x 12 mm) – each STS Timber Wholesale P/L n/a https://www.ststimber.com.au/sts-timber-wholesale-products/fencing
Wooden stakes (1200 x 17 x 17 mm) – 10 pack Lattice Makers n/a https://latticemakers.com/product/tomato-stakes-17x17mm-pack-of-10/

Referenzen

  1. Epsky, N. D., Morrill, W. L., Mankin, R. W., Capinera, J. L. Traps for Capturing Insects. Encyclopedia of Entomology. , (2008).
  2. Catanach, T. A., Silvy, N. J. Invertebrate sampling methods for use in wildlife studies. The Wildlife Techniques Manual. 1, 336-348 (2012).
  3. Montgomery, G. A., Belitz, M. W., Guralnick, R. P., Tingley, M. W. Standards and best practices for monitoring and benchmarking insects. Frontiers in Ecology and Evolution. 8, 579193 (2021).
  4. Haddock, J. K., Threlfall, C. G., Law, B., Hochuli, D. F. Light pollution at the urban forest edge negatively impacts insectivorous bats. Biological Conservation. 236, 17-28 (2019).
  5. Steinbauer, M. J. Using ultra-violet traps to monitor autumn gum moth, Mnesampela private (Lepidoptera: Geometridae), in south-eastern Australia. Australian Forestry. 66 (4), 279-286 (2003).
  6. Wakefield, A., Broyles, M., Stone, E. L., Harris, S., Jones, G. Quantifying the attractiveness of broad-spectrum street lights to aerial nocturnal insects. Journal of Applied Ecology. 55, 714-722 (2017).
  7. Williams, C. B. The time of activity of certain nocturnal insects, chiefly Lepidoptera, as indicated by a light-trap. Transactions of the Entomological Society of London. 83 (4), 523-555 (1935).
  8. Bolliger, J., Collet, M., Hohl, M., Obrist, M. K. Automated flight-interception traps for interval sampling of insects. PLoS ONE. 15 (7), 0229476 (2020).
  9. Grubisic, M., van Grunsven, R. H. A., Kyba, C. C. M., Manfrin, A., Hölker, F. Insect declines and agroecosystems: does light pollution matter. Annals of Applied Biology. 173, 180-189 (2018).
  10. Owens, A. C. S., Lewis, S. M. The impact of artificial light at night on nocturnal insects: a review and synthesis. Ecology and Evolution. 8 (22), 11337-11358 (2018).
  11. Rydell, J. Exploitation of insects around streetlamps by bats in Sweden. Functional Ecology. 6, 744-750 (1992).
  12. Bolliger, J., Hennet, T., Wermelinger, B., Blum, S., Haller, J., Obrist, M. K. Low impact of two LED colors on nocturnal insect abundance and bat activity in a peri-urban environment. Journal of Insect Conservation. 24, 625-635 (2020).
  13. Rodríguez, A., Orozco-Valor, P. M., Sarasola, J. H. Artificial light at night as a driver of urban colonization by an avian predator. Landscape Ecology. 36, 17-27 (2021).
  14. Hienton, T. E. Summary of investigations of electric insect traps. United States Department of Agriculture. , (1974).
  15. Johnson, C. G. A suction trap for small airborne insects which automatically segregates the catch into successive hourly samples. Annals of Applied Biology. 37 (1), 80-91 (1950).
  16. Hutchins, R. E. Insect activity at a light trap during various periods of the night. Journal of Economic Entomology. 33 (4), 654-657 (1940).
  17. Nagel, R. H., Granovsky, A. A. A turn-table light trap for taking insects over regulated periods. Journal of Economic Entomology. 40 (4), 583-586 (1947).
  18. Hill, C. J., Cemak, M. A new design and some preliminary results for a flight intercept trap to sample forest canopy arthropods. Australian Journal of Entomology. 36, 51-55 (1997).
  19. Lamarre, G. P. A., Molto, Q., Fine, P. V. A., Baraloto, C. A comparison of two common flight interception traps to survey tropical arthropods. ZooKeys. 216, 43-55 (2012).
  20. Wilkening, A. J., Foltz, J. L., Atkinson, T. H., Connor, M. D. An omnidirectional flight trap for ascending and descending insects. The Canadian Entomologist. 113, 453-455 (1981).
  21. Frost, S. W. Insects captured in light traps with and without baffles. The Canadian Entomologist. 90 (9), 566-567 (1958).
  22. Muirhead-Thompson, R. . Trap responses of flying insects: The influence of trap design on capture efficiency. , 287 (1991).
  23. Carrel, J. E. A novel aerial-interception trap for arthropod sampling. Florida Entomologist. 85 (4), 656-657 (2002).
  24. Steinbauer, M. J., Haslem, A., Edwards, E. Using meteorological and lunar information to explain catch variability of Orthoptera and Lepidoptera from 250 W Farrow light traps. Insect Conservation and Diversity. 5, 367-380 (2012).
  25. Recher, H. F., Majer, J. D., Ganesh, S. Seasonality of canopy invertebrate communities in eucalypt forests of eastern and western Australia. Australian Journal of Ecology. 21, 64-80 (1996).
  26. van Klink, R., et al. Meta-analysis reveals declines in terrestrial but increases in freshwater insect abundances. Science. 368, 417-420 (2020).
  27. Wagner, D. L. Insect declines in the Anthropocene. Annual Review of Entomology. 65, 457-480 (2020).
  28. Cardoso, P., et al. Scientists’ warning to humanity on insect extinctions. Biological Conservation. 242, 108426 (2020).
  29. Saunders, M. E., Janes, J. K., O’Hanlon, J. C. Moving on from the insect apocalypse narrative: Engaging with evidence-based insect conservation. BioScience. 70 (1), 80-89 (2020).
  30. Cardoso, P., Leather, S. R. Predicting a global insect apocalypse. Insect Conservation and Diversity. 12, 263-267 (2019).
  31. Owens, A. C. S., Cochard, P., Durrant, J., Perkin, E., Seymoure, B. Light pollution is a driver of insect declines. Biological Conservation. 241, 108259 (2020).
  32. Chapman, J. A., Kinghorn, J. M. Window traps for insects. The Canadian Entomologist. 87 (1), 46-47 (1955).
  33. Canaday, C. L. Comparison of insect fauna captured in six different trap types in a Douglas-fir forest. The Canadian Entomologist. 119, 1101-1108 (2012).
  34. Burns, M., Hancock, G., Robinson, J., Cornforth, I., Blake, S. Two novel flight-interception trap designs for low-cost forest insect surveys. British Journal of Entomology and Natural History. 27, 155-162 (2014).
  35. Basset, Y. A composite interception trap for sampling arthropods in tree canopies. Journal of the Australian Entomological Society. 27, 213-219 (1988).
  36. Russo, L., Stehouwer, R., Heberling, J. M., Shea, K. The composite insect trap: An innovative combination trap for biologically diverse sampling. PLoS ONE. 6 (6), 21079 (2011).
  37. Knuff, A. K., Winiger, N., Klein, A. -. M., Segelbacher, G., Staab, M. Optimizing sampling of flying insects using a modified window trap. Methods in Ecology & Evolution. 10 (10), 1820-1825 (2019).

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Diesen Artikel zitieren
Robert, K. A., Dimovski, A. M., Robert, J. A., Griffiths, S. R. Low-Cost Automated Flight Intercept Trap for the Temporal Sub-Sampling of Flying Insects Attracted to Artificial Light at Night. J. Vis. Exp. (178), e63156, doi:10.3791/63156 (2021).

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