Vindtunneln är ett viktigt verktyg i insekt kemisk ekologi studier som tillåter laboratorietester av insekt flyg Svaren till semiokemikalier. Genom att släppa lukter i en kontrollerad lindar strömmer, kan insekterna beteendemässiga svar på dessa stimuli övervakas direkt genom att studera deras vindsidan flyg mot källan. Luktsinnets funktion är den viktigaste sensoriska mekanism genom vilken många insekter interagerar med deras biotiska miljö¹. Insekter använder lukt ledtrådar för att hitta lämplig partner för parning. Likaså använder de lukt buketter från värd resurser för att hitta mat för sig själva eller avkomman. Växter släpper blommig lukter i kombination med nektar och pollen belöningar att säkra insekt pollinering effektivitet. Alla dessa flyktiga cues diffus passivt i miljön och insekter måste identifiera och tolka deras individuella relevans. Som flyktiga ämnen släpps ut i miljön, reser molekylerna med vinden som filament, behålla den ursprungliga koncentrationen för långa avstånd medvind, före så småningom bryts upp och utspädd av turbulens och diffusion². Insekter kan upptäcka förändringar i flyktiga signal och rikta deras rörelse vindsidan, mot källan. Insekter Visa en flygning beteende med snabbt vindsidan överspänningar vid kontakt med en lockande lukt och gjutning i sidled vid förlust att omplacera lukt putsar^3,4. Co lokaliserade arrangemanget av lukt nervceller i sensilla insekt antenner kan underlätta beteendemässiga Svaren till uppkomsten och förlust av plume kontakt med anmärkningsvärd hög upplösning⁵ och aktivera insekter att skilja mellan liknande lukt molekyler med ursprung från olika källor⁶. Visuell feedback medan i flykt, kallas optomotor anemotaxis, är grundläggande för att identifiera vindriktning, objekt och relativ förskjutning^2,7. Genom användning av sensoriska interaktion och sofistikerade beteende, kan insekter hitta punktkällor i en tredimensionell miljö.

Identifiering av insekt tilldragande eller avskräckande medel kan ha flera viktiga tillämpade aspekter. Kön feromoner (exempel signaler) av många skadedjursbekämpning insekter kan syntetiseras och släpps ut i luften för att störa den parning beteende⁸. Både feromoner och kairomones (interspecific signaler) kan användas för massa fångstmetoder, locka och döda i övervakning fällor för att ge direkt information av pest status. Insektsmedel, exempelvis myggor⁹, kan även studeras i vindtunnel bioassays. Dessa metoder spelar en viktig del av integrerad bekämpning förvaltning och beslut stödsystem för jordbrukare.

Vindtunnel bioassays, där lukt medierad beteende repertoar av en art kan övervakas, är en kraftfull metod att identifiera potentiella nya verktyg för skadedjursbekämpning att ersätta eller minska effekterna av användningen av bekämpningsmedel.

Det teoretiska resonemanget bakom vindtunnel designen är noggrant beskrivna¹⁰. Här, beskriver vi vindtunnel konstruktion, lukt ansökan och flykt beteende som har använts i flera experiment för att bestämma vindtunnel bioassay protokollet. Vindtunneln (figur 1) på Nibio (Ås, Norge) är tillverkad av reptålig transparent polykarbonat. Flyg arenan är 67 cm hög, 88 cm bred och 200 cm lång. Framför flyg arenan finns det en ytterligare polykarbonat avsnitt, 30 cm lång. Denna del av vindtunneln fungerar som ett verktyg avsnitt för tillämpningen av lukter. Om flyktiga ämnen komma i kontakt med polykarbonat bostäder i flyg arenan, de åter frigöras senare och förorena mellan sessioner. På varje ände av avsnittet verktyg finns det därför en perforerad metall rutnät. Båda rutnäten begränsa luftflödet och skapa en liten övertryck på vindsidan sida. Detta resulterar i ökat laminärt flöde på undanvind sida. Vindsidan rutnätet är tillverkad av en perforerad metallplatta med 8 mm hål jämnt spridda över tvärsnittet av tunneln att tillhandahålla 54% öppen area. Rutnätet undanvind har hål 3 mm och en 51% öppen area. Detta minskar turbulensen och säkerställer att lukten putsar resor centralt ned längden på arenan flygning. Lukt plymen har formen av en smal kon och kan visualiseras genom användning av rök. På golvet av flygningen fastställs arena, plast eller papper cirklar i olika storlekar (från 5 till 15 cm i diameter) för att ge insekter visuell feedback under flygningen. Det finns en 25 av 50 cm luckan på vindsidan slutet av flygningen arenan och i avsnittet verktyg. Mellan undanvind slutet av flygningen arenan och avsnittet avgas filter finns det en 60 cm öppet område för insekt hantering. Tillgång till området är täckt på sidorna med en 0,8 mm maskor tyg att förhindra insekter flyr in i rummet.

Luft sugs in första filterhuset av en fläkt. Luften passerar genom ett dammfilter innan det renas genom 24 hög kapacitet aktiva kolfilter och släppt i tunneln. Luften ut ur tunneln passerar genom en liknande filterhuset innan den släpps tillbaka in i rummet. Det kan vara fördelaktigt att evakuera luften på utsidan av byggnaden genom ett dragskåp. Fansen på båda filterhus körs med lika flöde. Båda fläktarna har en kontinuerlig dimmer och är kalibrerade till olika vindstyrkor använder en flödesmätare. Lufthastigheten är beroende av den art som testas. 30 cm s^-1 är ofta en bra utgångspunkt. För små insekter, den idealisk lufthastigheten kan minskas, och för starka flyers, flyghastighet kan vara högre relativa flyg avståndet ökas.

Vindtunnel rummet underlättar kontroll av temperatur, luftfuktighet och ljusintensitet. LED-strips placeras bakom en 3 mm ogenomskinlig poly(methyl methacrylate) ruta till skapa en diffus ljuskälla som ovan och bakom arenan flygning. Båda ljuskällor kan styras självständigt.

Lukt ansökan kan uppnås på flera sätt. Allmänhet, lukter släpps ut i luftflödet i mitten av vindsidan slutet av flygningen arenan. Beroende på forskningsfrågorna till hands, kan den release punkten utsatt eller omfattas. En glas cylinder (diameter 10 cm, 12,5 cm lång) med ett metallnät (2 × 2 mm maskstorlek) på undanvind sidan kan visuellt blockera lukt källa och samtidigt fungera som en landning plattform för insekter. I många experiment, kan en horisontell glas plattform användas för att presentera lukt källor eller visuella signaler nära release. Det finns också möjlighet att släppa två lukter samtidigt, sida vid sida, för att underlätta val analyser. De release punkterna placeras sedan 20 cm isär och de lukt plymer överlappar från halvvägs ner i tunneln. Valet kan då identifieras av vilka plume insekten är efter vindsidan.

Vindtunnel designen underlättar många flyktiga utsläpp metoder. Exempelvis kan en viss lukt frigöras framför en bakgrund lukt som avges av en gröda anläggning^11,12. Olika visuella stimuli kan också testade^13,14. Den experimentella setup måste anpassas till varje art och forskning fråga.

Naturliga lukt källor, såsom växtdelar och syntetiska lukter från automater kan införas direkt i arenan flygning. För att isolera lukt medierad beteenden från visuella, lukt källa kan täckas, eller flyktiga ämnen transporteras in i flyg arenan via en träkol filtrerade laboratorium lufttillförsel utifrån. Lukt källa begränsas då till en glasburk och luften pressas genom burken i vindtunneln via Teflon glasr÷r glas. Farten vid release punkten ska matcha vindhastigheten i arenan.

För att släppa lukter på specifika blandning nyckeltal, kan en spruta användas. Sprutan är ett ultraljud munstycke med en konisk spets och en insatt microbore att underlätta en vätskeflödet på 10 µL min^-1. Munstycket är ansluten till en bredband ultraljud generatorn och driver på 120 kHz. En sprutpump driver lukt provet in i spruta munstycket. Fluorerad etylen propylen (FEP) slangar med 0,12 mm innerdiameter ansluter 1 mL gastät sprutan och munstycket. Slangar-adaptrar som sväller i etanol och krympa i luften, underlätta åtsittande med ingen inre volym. Droppstorlek aerosol genereras från vibrationer i munstycket är frekvens beroende och beror på specifika lösningsmedel används. De små dropparna avdunstar och förs ner vindtunneln som flyktiga ämnen. Det finns även andra spruta mönster och en billigare version som utnyttjar en piezo driven glas kapillär ger en liknande lösning¹⁵.

Syntetiska blandningar eller headspace samlingar kan användas med sprutan. Proverna är utspädda med ren etanol till de önska koncentrationerna. Med flyktiga samlingar, kan provet spädas för att motsvara upphämtningstid. Detta innebär att en volatil samling provtas över 3 h ska spädas till 1800 µL, vilket på en release rate från sprutan på 10 µL min^-1 motsvarar 3 h.

Identifiering av beteendet flyg kan göras direkt genom manuell observation eller genom post hoc-videoanalys. Orienterade flygningen bör skiljas från random flight. Lukt medierad beteende kan identifieras av följande egenskaper: sicksack-flygning över lukten putsar, rakt vindsidan flygning när inuti plymen, och looping tillbaka om kontakten med plymen förloras. Efter förlusten av en attraktiv plume, kan insekter också börja zig-zag med ökande valv för att återansluta till förlorade plume^3,4. Detta beteende är grundläggande i fältet miljö där insekterna efter en lockande lukt behöver klara turbulens och skiftande vindriktningar. Flyg mönstret är inte enhetlig och varierar mellan insekt order. Som ett exempel, stark flyers såsom blowflies har en snabbare vindsidan orientering med bredare gjutning mönster än fjärilar, och vindens hastighet bör ökas för att underlätta en längre relativa flygbanan.

Flygningen av en insekt kan också filmas. Med en enda kamera, kan enkel flygegenskaper beskrivas genom att plotta x y koordinater¹⁶. Genom att använda två kameror med synkroniserade frame capture, kan 3D flygningen rekonstrueras med hjälp av en extern programvara¹⁷. Flyg spåret kan sedan analyseras för att ge information om flyghastighet och avstånd, flyg vinklarna med avseende på vindriktning och detaljer om flight egenskaper i förhållande till lukt plymen. Det finns både egna och kommersiell utrustning och programvara tillgänglig som möjliggör automatisk bildruta för bildruta spårning. Kalibrering ramar bör användas som referens verkliga världen utrymme och rätlinjiga vidvinkelobjektiv bör användas för att minimera linsförvrängning. Vara bör försiktig att minska visuell bakgrundsljud, såsom kanter och hörn i vindtunnel arenan, och att maximera insekt bakgrund diskriminering. Med hjälp av en infraröd ljuskälla, reflektion (t.ex., från nattliga myggor) kan filmas med svartvit CCD kameror¹⁷.