فخ اعتراض الطيران الآلي منخفض التكلفة لأخذ العينات الفرعية الزمنية للحشرات الطائرة التي تنجذب إلى الضوء الاصطناعي في الليل
Summary
لدراسة آثار الضوء الاصطناعي في الليل (ALAN) على الحشرات الطائرة الليلية ، يجب أن يقتصر أخذ العينات على الليل. يصف البروتوكول فخا آليا منخفض التكلفة لاعتراض الطيران يسمح للباحثين بأخذ عينات في فترات يحددها المستخدم مع زيادة النسخ المتماثل.
Abstract
يتم اختيار طرق أخذ العينات اعتمادا على الأنواع المستهدفة أو المتطلبات المكانية والزمنية للدراسة. ومع ذلك ، فإن معظم طرق أخذ العينات السلبية للحشرات الطائرة لها دقة زمنية ضعيفة لأنها تستغرق وقتا طويلا ومكلفة و / أو يصعب تنفيذها من الناحية اللوجستية. يتطلب أخذ العينات الفعالة من الحشرات الطائرة التي تنجذب إلى الضوء الاصطناعي في الليل (ALAN) أخذ العينات في نقاط زمنية يحددها المستخدم (ليلا فقط) عبر مواقع مكررة بشكل جيد مما يؤدي إلى جهد مسح كبير من الوقت والعمالة أو تقنيات آلية باهظة الثمن. يوصف هنا فخ اعتراض آلي منخفض التكلفة لا يتطلب معدات أو مهارات متخصصة للبناء والتشغيل ، مما يجعله خيارا قابلا للتطبيق للدراسات التي تتطلب أخذ عينات فرعية زمنية عبر مواقع متعددة. يمكن استخدام المصيدة لمعالجة مجموعة واسعة من الأسئلة البيئية الأخرى التي تتطلب نطاقا زمنيا ومكانيا أكبر مما هو ممكن مع تكنولوجيا الفخ السابقة.
Introduction
هناك العديد من تقنيات أخذ عينات المفصليات1،2،3 ، ولكن علماء البيئة غالبا ما يجدون صعوبة في تطبيق هذه الأساليب بطرق مناسبة لأسئلتهم البحثية (انظر4). عند اختيار طريقة مناسبة لأخذ عينات من الحشرات ، يجب على علماء البيئة النظر في الأنواع المستهدفة والوقت والجهد والتكلفة التي تنطوي عليها التقنيات المختلفة. على سبيل المثال، هناك قيد شائع يتمثل في أنه قد يكون من الصعب من الناحية اللوجستية أخذ عينات فرعية خلال فترات زمنية محددة عبر المواقع المكررة لتحديد المتغيرات الزمنية التي تؤثر على نشاط الأنواع، مثل التغيرات في الطقس أو النشاط اليومي (ولكن انظر5). يتم تعيين معظم مصائد الحشرات ذات المسح السلبي لفترات طويلة (على سبيل المثال ، على مدى عدة أيام أو أسابيع أو حتى أشهر) ، تفتقر إلى الدقة الزمنية الدقيقة1. بالنسبة للدراسات الاستقصائية التي تستهدف فترات زمنية محددة عبر مواقع متعددة للتكرار (مثل أخذ العينات الليلية فقط عبر مواقع متميزة) ، قد يطلب من فريق كبير زيارة المواقع على مدار أيام متعددة في نفس النقاط الزمنية (على سبيل المثال ، في غضون 30 دقيقة من شروق الشمس وغروبها) لجمع العينات وإعادة تعيين الفخاخ6 ؛ خلاف ذلك ، يلزم وجود جهاز ملائمة تلقائي 5,7,8.
هناك مجال عمل متزايد حول آثار الضوء الاصطناعي في الليل (ALAN) على أنماط نشاط الحشرات وديناميكيات السكان المحليين 9,10; وعلى التفاعلات بين آلان ومعدلات افتراس الحشرات4،11،12،13. ومع ذلك ، لدراسة آثار ALAN على أصناف الحشرات الليلية ، يجب أن يقتصر أخذ العينات على الليل. تم وصف العديد من مصائد الضوء النشطة المختلفة واستخدامها لأخذ العينات الزمنية الآلية للحشرات الليلية14. تتضمن بعض الأمثلة أجهزة فصل بسيطة من نوع القرص الساقط ، حيث يقع المصيد في أنبوب ضيق مع سقوط قرص كل ساعة لفصل المصيد15 ، أو أجهزة فصل الطاولة الدوارة التي تدور زجاجات التجميع على فترات زمنيةمحددة 7،16،17. تعالج مصائد الإضاءة الآلية السابقة هذه تحديات أخذ العينات التي تنطوي عليها متطلبات المسح الزمني ولكنها غالبا ما تكون كبيرة وغير عملية وتستخدم تقنية قديمة أو غير موثوقة. تم مؤخرا تطوير جهاز أخذ العينات السلبي الآلي الجديد واختباره8. استخدم هذا الجهاز مصيدة اعتراض الطيران المتاحة تجاريا مقترنة بجهاز جمع خفيف الوزن مصمم خصيصا يتكون من كوب أخذ عينات يحمل طاولة دوارة يسمح بجمع محتويات المصيدة على فترات زمنية محددة من قبل المستخدم8. يستخدم هذا الفخ الآلي الجديد برمجة متطورة يمكن تشغيلها بواسطة هاتف ذكي ولكنها مكلفة للغاية لبنائها بحوالي 700 يورو (1000 دولار أسترالي) لكل فخ8.
تعد مصائد اعتراض الطيران واحدة من أكثر الطرق فعالية لمسح الحشرات الطائرة 1،18،19 والعمل على مبدأ أن الحشرات الطائرة تسقط على الأرض عندما تصطدم بسطح عمودي. تأتي مصائد اعتراض الطيران في مجموعة متنوعة من التصاميم. ومع ذلك ، يتم بناء معظمها عادة بسطح شفاف أو شبكي وحاوية تجميع مملوءة بالماء و / أو مادة حافظة. يستخدم الفخ الجديد الموصوف هنا نوع ريشة متقاطعة / حيرة أو فخ اعتراض متعدد الاتجاهات20 ، بالنظر إلى أن الحواجز المتقاطعة قد ثبت أنها تزيد من معدلات الالتقاط 14,21 وعينات الحشرات من جميع الاتجاهات. الغرض من هذا الفخ هو مسح الحشرات الطائرة الليلية التي تنجذب إلى الأضواء الاصطناعية. ينتج عن هذا التاكسي الضوئي حشرات تدور حول مصدر الضوء22 ؛ وبالتالي فإن الفخ متعدد الاتجاهات هو الأنسب.
الموصوف هنا هو فخ اعتراض آلي منخفض التكلفة لا يتطلب معدات أو مهارات متخصصة للبناء والتشغيل. يستخدم الفخ موزعا آليا متاحا تجاريا لأغذية الحيوانات الأليفة وعناصر شائعة متوفرة من متاجر الأجهزة. يكلف هذا التصميم أقل من 66 يورو (105 دولار أسترالي) لكل فخ لبنائه (الجدول 1) ، مما يجعله خيارا قابلا للتطبيق للدراسات التي تتطلب أخذ عينات فرعية زمنية عبر مواقع متعددة في وقت واحد.
Protocol
Representative Results
Discussion
على الرغم من أن فخ اعتراض الطيران الآلي الذي وصفه Bolliger et al. (2020)8 مصمم بشكل جيد وفعال للغاية في أخذ العينات في فترات زمنية يحددها المستخدم ، فمن المرجح أن يكون باهظ التكلفة للعديد من الباحثين. تظهر هذه الدراسة أن مسوحات الاصطياد السلبي باستخدام الفخاخ الآلية لأخذ عينات فرعية من …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل البحث من خلال صندوق صافي الصفر بجامعة لا تروب ، برعاية سونيبار. تم إجراء البحث بموجب التصريح العلمي لوزارة البيئة والأراضي والمياه والتخطيط رقم 10009741. نشكر مارتن شتاينباور على تعليقاته على مسودة مبكرة واثنين من المراجعين المجهولين.
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
- Epsky, N. D., Morrill, W. L., Mankin, R. W., Capinera, J. L. Traps for Capturing Insects. Encyclopedia of Entomology. , (2008).
- Catanach, T. A., Silvy, N. J. Invertebrate sampling methods for use in wildlife studies. The Wildlife Techniques Manual. 1, 336-348 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Bolliger, J., Collet, M., Hohl, M., Obrist, M. K. Automated flight-interception traps for interval sampling of insects. PLoS ONE. 15 (7), 0229476 (2020).
- 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).
- 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).
- Rydell, J. Exploitation of insects around streetlamps by bats in Sweden. Functional Ecology. 6, 744-750 (1992).
- 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).
- 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).
- Hienton, T. E. Summary of investigations of electric insect traps. United States Department of Agriculture. , (1974).
- 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).
- Hutchins, R. E. Insect activity at a light trap during various periods of the night. Journal of Economic Entomology. 33 (4), 654-657 (1940).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Frost, S. W. Insects captured in light traps with and without baffles. The Canadian Entomologist. 90 (9), 566-567 (1958).
- Muirhead-Thompson, R. . Trap responses of flying insects: The influence of trap design on capture efficiency. , 287 (1991).
- Carrel, J. E. A novel aerial-interception trap for arthropod sampling. Florida Entomologist. 85 (4), 656-657 (2002).
- 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).
- 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).
- van Klink, R., et al. Meta-analysis reveals declines in terrestrial but increases in freshwater insect abundances. Science. 368, 417-420 (2020).
- Wagner, D. L. Insect declines in the Anthropocene. Annual Review of Entomology. 65, 457-480 (2020).
- Cardoso, P., et al. Scientists’ warning to humanity on insect extinctions. Biological Conservation. 242, 108426 (2020).
- 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).
- Cardoso, P., Leather, S. R. Predicting a global insect apocalypse. Insect Conservation and Diversity. 12, 263-267 (2019).
- 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).
- Chapman, J. A., Kinghorn, J. M. Window traps for insects. The Canadian Entomologist. 87 (1), 46-47 (1955).
- 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).
- 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).
- Basset, Y. A composite interception trap for sampling arthropods in tree canopies. Journal of the Australian Entomological Society. 27, 213-219 (1988).
- 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).
- 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).
