Goedkope geautomatiseerde vluchtonderscheppingsval voor de tijdelijke subbemonstering van vliegende insecten die 's nachts worden aangetrokken door kunstlicht
Summary
Om de effecten van kunstlicht ‘s nachts (ALAN) op nachtelijke vliegende insecten te bestuderen, moet de bemonstering worden beperkt tot ‘s nachts. Het protocol beschrijft een goedkope geautomatiseerde vluchtonderscheppingsval waarmee onderzoekers kunnen monsters nemen op door de gebruiker gedefinieerde perioden met verhoogde replicatie.
Abstract
Bemonsteringsmethoden worden geselecteerd afhankelijk van de doelsoort of de ruimtelijke en temporele vereisten van het onderzoek. De meeste methoden voor passieve bemonstering van vliegende insecten hebben echter een slechte temporele resolutie omdat het tijdrovend, duur en / of logistiek moeilijk is om uit te voeren. Effectieve bemonstering van vliegende insecten aangetrokken door kunstlicht ‘s nachts (ALAN) vereist bemonstering op door de gebruiker gedefinieerde tijdstippen (alleen ‘s nachts) op goed gerepliceerde locaties, wat resulteert in grote tijd- en arbeidsintensieve onderzoeksinspanningen of dure geautomatiseerde technologieën. Hier beschreven is een goedkope geautomatiseerde onderscheppingsval die geen gespecialiseerde apparatuur of vaardigheden vereist om te bouwen en te bedienen, waardoor het een haalbare optie is voor studies die tijdelijke subbemonstering op meerdere locaties vereisen. De val kan worden gebruikt om een breed scala aan andere ecologische vragen aan te pakken die een grotere temporele en ruimtelijke schaal vereisen dan haalbaar is met eerdere valtechnologie.
Introduction
Er zijn veel geleedpotige bemonsteringstechnieken 1,2,3, maar ecologen hebben vaak moeite om deze methoden toe te passen op manieren die geschikt zijn voor hun onderzoeksvragen (zie4). Bij het kiezen van een geschikte methode voor het bemonsteren van insecten, moeten ecologen rekening houden met de beoogde soort, tijd, moeite en kosten die met verschillende technieken gemoeid zijn. Een veel voorkomende beperking is bijvoorbeeld dat het logistiek een uitdaging kan zijn om tijdens specifieke tijdsperioden over gerepliceerde locaties te submonsteren om temporele variabelen te kwantificeren die de activiteit van soorten beïnvloeden, zoals veranderingen in het weer of circadiane activiteit (maar zie5). De meeste passief onderzochte insectenvallen worden ingesteld voor lange perioden (bijvoorbeeld over meerdere dagen, weken of zelfs maanden), zonder fijne temporele resolutie1. Voor enquêtes gericht op specifieke tijdsperioden op meerdere replicatielocaties (zoals nachtelijke bemonstering alleen op verschillende locaties), kan een groot team worden verplicht om locaties gedurende meerdere dagen op dezelfde tijdstippen te bezoeken (bijvoorbeeld binnen 30 minuten na zonsopgang en zonsondergang) om monsters te verzamelen en vallen te resetten6; anders is een geautomatiseerde vanginrichting vereist 5,7,8.
Er is een groeiend werkveld over de effecten van kunstlicht ‘s nachts (ALAN) op insectenactiviteitspatronen en gelokaliseerde populatiedynamiek 9,10; en over de interacties tussen ALAN en de snelheid van insectenpredatie 4,11,12,13. Om de effecten van ALAN op nachtelijke insectentaxa te bestuderen, moet de bemonstering echter beperkt blijven tot ‘s nachts. Verschillende actieve lichtvallen zijn beschreven en gebruikt voor geautomatiseerde temporele bemonstering van nachtelijke insecten14. Enkele voorbeelden zijn eenvoudige scheidingsapparaten van het vallende schijftype, waarbij de vangst in een smalle buis valt met een schijf die elk uur valt om de vangst15 te scheiden, of draaitafelscheidingsapparaten die verzamelflessen roteren met getimede intervallen 7,16,17. Deze eerdere geautomatiseerde lichtvallen pakken de bemonsteringsuitdagingen aan die gepaard gaan met tijdelijke onderzoeksvereisten, maar zijn vaak groot en log en gebruiken verouderde of onbetrouwbare technologie. Onlangs is een nieuw geautomatiseerd passief bemonsteringsapparaat ontwikkeld en getest8. Dit apparaat maakte gebruik van een in de handel verkrijgbare vluchtonderscheppingsval in combinatie met een lichtgewicht op maat ontworpen verzamelapparaat bestaande uit een draaitafel met bemonsteringsbeker die het mogelijk maakt om de inhoud van de val te verzamelen met door de gebruiker gedefinieerde intervallen8. Deze nieuwe geautomatiseerde val maakt gebruik van geavanceerde programmering die kan worden bediend door een smartphone, maar is onbetaalbaar om te bouwen met ongeveer EURO 700 (AUD 1.000) per val8.
Vluchtonderscheppingsvallen zijn een van de meest efficiënte manieren om vliegende insecten 1,18,19 te onderzoeken en werken volgens het principe dat vliegende insecten op de grond vallen wanneer ze tegen een verticaal oppervlak botsen. Vluchtonderscheppingsvallen zijn er in verschillende ontwerpen. De meeste zijn echter meestal geconstrueerd met een transparant of gaasoppervlak en een opvangbak gevuld met water en / of een conserveermiddel. De nieuwe val die hier wordt beschreven, maakt gebruik van een cross vane / baffle-type of multidirectionele onderscheppingsval20, aangezien is aangetoond dat kruisschotten de vangstsnelhedenmet 14,21 verhogen en insecten uit alle richtingen bemonsteren. Het doel van deze val is om nachtelijke vliegende insecten te onderzoeken die worden aangetrokken door kunstlicht. Deze fototaxis resulteert in insecten die rond de lichtbron cirkelen22; daarom is een multidirectionele val het meest geschikt.
Hier wordt een goedkope geautomatiseerde onderscheppingsval beschreven die geen gespecialiseerde apparatuur of vaardigheden vereist om te bouwen en te bedienen. De val maakt gebruik van een in de handel verkrijgbare geautomatiseerde dispenser voor dierenvoeding en gewone items die verkrijgbaar zijn bij bouwmarkten. Dit ontwerp kost minder dan EURO 66 (AUD 105) per te bouwen val (tabel 1), waardoor ze een haalbare optie zijn voor studies die tijdelijke subbemonstering op meerdere locaties tegelijk vereisen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ondanks dat de geautomatiseerde vlucht-onderscheppingsval beschreven door Bolliger et al. (2020)8 goed ontworpen en zeer effectief is in het bemonsteren op door de gebruiker gedefinieerde tijdsperioden, zijn ze waarschijnlijk onbetaalbaar voor veel onderzoekers. Deze studie toont aan dat passieve vangonderzoeken met behulp van geautomatiseerde vallen voor het submonsteren van vliegende insecten op door de gebruiker gedefinieerde perioden kunnen worden uitgevoerd met een bescheiden budget. Vallen w…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Het onderzoek werd gefinancierd door het La Trobe University Net Zero Fund, gesponsord door Sonepar. Het onderzoek werd uitgevoerd onder wetenschappelijke vergunning nr. 10009741 van het Ministerie van Milieu, Land, Water en Planning. We danken Martin Steinbauer voor zijn commentaar op een vroege versie en twee anonieme recensenten.
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/ |
References
- 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).
