Une méthode pour quantifier les arthropodes foliage-dwelling

Summary

Nous décrivons comment quantifier les arthropodes d’habitation de feuille en scellant les feuilles et l’extrémité des branches dans un sac, coupant et congelant le matériel ensaché, et en rinçant le matériel précédemment congelé dans l’eau pour séparer des arthropodes du substrat pour la quantification.

Abstract

Les arthropodes terrestres jouent un rôle important dans notre environnement. La quantification des arthropodes d’une manière qui permet un indice précis ou des estimations de la densité nécessite une méthode avec une forte probabilité de détection et une zone d’échantillonnage connue. Bien que la plupart des méthodes décrites fournissent une estimation qualitative ou semi-quantitative adéquate pour décrire la présence, la richesse et la diversité des espèces, peu offrent une probabilité de détection suffisamment cohérente et des zones d’échantillonnage connues ou cohérentes pour fournir un indice ou une estimation avec une précision suffisante pour détecter les différences d’abondance entre les variables environnementales, spatiales ou temporelles. Nous décrivons comment quantifier les arthropodes à feuilles en scellant les feuilles et l’extrémité des branches dans un sac, en coupant et en congelant le matériau ensaché, et en rinçant le matériau précédemment congelé dans l’eau pour séparer les arthropodes du substrat et les quantifier. Comme nous le démontrons, cette méthode peut être utilisée à l’échelle du paysage pour quantifier les arthropodes vivant aux feuilles avec une précision suffisante pour tester et décrire comment les variables spatiales, temporelles, environnementales et écologiques influencent la richesse et l’abondance des arthropodes. Cette méthode nous a permis de détecter des différences de densité, de richesse et de diversité d’arthropodes foliaires parmi 5 genres d’arbres que l’on trouve couramment dans les forêts à feuilles caduques du sud-est.

Introduction

Les arthropodes terrestres jouent un rôle important dans notre écosystème. En plus d’être d’intérêt scientifique, les arthropodes peuvent être à la fois nuisibles et bénéfiques pour les cultures, les plantes horticoles et la végétation naturelle, ainsi que fournir une fonction trophique importante dans les réseaux alimentaires. Ainsi, il est essentiel pour les agriculteurs, les gestionnaires de lutte antiparasitaire, les biologistes végétaux, les entomologistes, les écologistes de la faune et les biologistes de la conservation qui étudient la dynamique et la conservation des maladies d’art et de nature. gérer les organismes insectivores. Comprendre les facteurs qui influencent les communautés et les abondances d’arthropodes exige souvent la capture d’individus. Les techniques de capture peuvent généralement être classées dans des techniques qualitatives qui ne détectent la présence d’une espèce que pour des estimations de l’aire de répartition, de la richesse et de la diversité des espèces, ou des techniques semi-quantitatives et quantitatives qui permettent un indice ou une estimation de l’abondance et la densité des individus au sein d’un groupe taxonomique.

Les techniques qualitatives qui ne permettent que d’inférer la présence d’une espèce ou d’une structure communautaire ont une probabilité de détection inconnue ou intrinsèquement faible ou qui ne permettent pas de fournir des inférences quant à la probabilité de détection et à la taille de la zone échantillonnée. Étant donné que la probabilité de détection avec ces techniques est faible, la variabilité associée à la détection empêche une précision suffisante pour déduire comment les variables explicatives influencent les mesures de population d’arthropodes. Les techniques qualitatives utilisées pour estimer la présence comprennent l’échantillonnage par aspiration¹, pièges à lumière², pièges d’émergence³, les habitudes d’alimentation sur les racines⁴, tuyaux de saumure⁵, appâts⁶, phéromone³, pièges à pièges ⁷, Pièges Malaise⁸, pièges de fenêtre⁹, pièges d’aspiration¹⁰, plateaux de battement¹¹, toiles d’araignée¹², mines de feuilles, frass¹³, galles d’arthropode¹⁴, végétation et dommages aux racines¹⁵ .

Alternativement, les techniques semi-quantitatives et quantitatives permettent aux chercheurs d’estimer ou du moins d’échantillonner de façon cohérente une zone d’échantillon spécifiée et d’estimer la probabilité de détection ou de supposer que la probabilité de détection n’est pas directionnelle et adéquate pour ne pas la capacité du chercheur à détecter les variations spatiales ou temporelles de l’abondance. Les techniques semi-quantitatives et quantitatives incluent les filets de balayage¹⁶, l’aspiration ou l’échantillonnage sous vide¹⁷, le comptage systématique des arthropodes visibles¹⁸, les pièges collants¹⁹, divers pièges de type pot²⁰, entrée ou trous émergents²¹, chimique knockdown²², collant et rempli d’eau pièges de couleur²³, et branche ensachage et de découpage²⁴.

Les récents changements anthropiques des régimes climatiques et de perturbation ont entraîné des changements spectaculaires dans les communautés végétales, faisant des interactions entre la composition des espèces végétales et les communautés d’arthropodes une zone d’étude active. Comprendre comment les communautés d’arthropodes varient en fonction de la composition des espèces végétales est un élément essentiel pour comprendre les impacts économiques et environnementaux potentiels des changements dans les communautés végétales. Des méthodes semi-quantitatives ou quantitatives de quantification de l’abondance des arthropodes avec une précision suffisante pour détecter les différences entre les espèces de plantes sont nécessaires. Dans cet article, nous décrivons une méthode d’indexation des arthropodes de feuillage qui, avec un effort raisonnable, a fourni une précision suffisante pour identifier les différences dans l’abondance individuelle et la biomasse, la diversité et la richesse parmi 5 taxons d’arbres couramment trouvés dans forêts à feuilles caduques du sud-est de l’Amérique du Nord²⁵. Cette approche a fourni une précision adéquate pour estimer l’abondance afin de permettre d’inférer comment les changements dans la composition des espèces des communautés de plantes forestières en raison des régimes de perturbation modifiés anthropiques influencent la composition des arthropodes, l’abondance et la répartition des oiseaux et des mammifères insectivores trophiques plus élevés. Plus précisément, en utilisant une technique d’ensachage modifiée décrite pour la première fois par Crossley et coll.²⁴, nous avons estimé la densité des arthropodes de surface, des feuillages et testé la prédiction que nous détecterions des différences dans la diversité, la richesse, et l’abondance d’arthropodes dans le feuillage des espèces plus xériques d’arbres de plus en plus rapide par rapport à la croissance plus lente des espèces plus mésiques. Le but de cet article est de fournir des instructions détaillées de la technique.

Nous avons mené l’étude sur la forêt nationale de Shawnee (SNF) dans le sud de l’Illinois. Le SNF est une forêt de 115 738 ha située dans la région centrale des bois durs des divisions naturelles ozarks et Shawnee Hills²⁶. La forêt comprend une mosaïque de chênes/hickory à 37 %, de feuillus mixtes de 25 %, de hêtres/érables de 16 % et de 10 % de feuillus des terres dures. Le SNF est dominé par le chêne/hickory de deuxième croissance dans les secteurs xériques de upland et l’érable de sucre, le hêtre américain, et le tulipier (Tulipifera de Liriodendron)dans les vallées mésiques abritées^27,28.

La sélection des sites pour cette méthode dépendra des objectifs généraux de l’étude. Par exemple, l’objectif principal de notre étude initiale était de donner un aperçu de la façon dont les changements dans la communauté des arbres pourraient influencer les organismes trophiques plus élevés en comparant les mesures de la communauté des arthropodes vivant dans le feuillage entre les communautés d’arbres adaptés aux images mésiques et les communautés d’arbres adaptés xériques. Ainsi, notre objectif principal était de quantifier la communauté des arthropodes sur les arbres individuels situés dans la communauté des arbres xériques ou mésiques. Nous avons sélectionné 22 sites d’étude le long d’un gradient dominé par le chêne/hickory (xérique) le hêtre/érable (mesic) à l’aide de cartes de couverture de support USFS (allveg2008.shp) dans ArcGIS 10.1.1. Pour éviter d’éventuels effets de confusion, nous avons sélectionné des sites en utilisant les critères suivants : non situés dans des zones riveraines, 12 ha, et situés dans un habitat forestier contigu à feuilles caduques des hautes terres (c.-à-d. élévation au-dessus de 120 m). Tous les sites contenaient des arbres matures vieux de 50 ans en terrain vallonné, comprenant ainsi des pentes et des aspects similaires. Bien que les limites des sites de hêtres et d’érables aient été distinguées en fonction de la transition des communautés d’arbres, les limites des sites de chênes et de hickory ont été identifiées artificiellement à l’aide de cartes de couverture SNF et d’ArcGIS 10.1.1. Tous les sites étaient de grands blocs forestiers à l’intérieur d’un terrain non glacié; leurs différences dans la composition des espèces d’arbres n’étaient pas dues à des différences d’emplacement dans le paysage, mais étaient représentatives de l’utilisation passée des terres (p. ex., coupes claires ou récolte sélective). Nous avons mis les cartes au sol en téléchargeant des fichiers discrets de polygonede de chaque site d’étude sur un système de positionnement global (GPS) portatif et en vérifiant la composition des espèces d’arbres. Nous avons choisi au hasard des points d’échantillonnage (n ‘ 5) à chaque site. À chaque point, nous avons échantillonné trois arbres de 6 h à 14 h du 23 mai au 25 juin 2014. Pour localiser des arbres échantillonnés, nous avons cherché vers l’extérieur jusqu’à un rayon de 30 m à partir des points de végétation jusqu’à ce que des arbres matures (20 cm d.b.h.) avec des branches assez basses pour être échantillonnées aient été trouvés. Typiquement, les trois arbres matures qui représentaient trois des cinq genres (Acer, Carya, Fagus, Liriodendron et Quercus) d’intérêt et étaient les plus proches du point central ont été échantillonnés.

Protocol

1. Construire le dispositif d’échantillonnage avant d’aller sur le terrain À l’aide de coupe-boulons, de gros coupeurs de fils ou d’un disque de broyage électrique, retirez le tiers inférieur de la cage de tomate fildeuse de 30 cm de sorte qu’il mesure environ 55 cm de longueur. Coupez deux accolades de 50 cm en aluminium ou en matériau semi-rigide pour les utiliser comme tiges d’attache et accolades de chaque côté de la plus grande extrémité de la cage à tomate. À 38 cm de l’extrémité, u…

Representative Results

Nous avons recueilli 626 échantillons provenant de 323 arbres individuels, qui composent 5 groupes d’arbres. Pour les estimations de la biomasse totale des arthropodes par mètre de branche échantillonnée, l’erreur standard variait de 12 % à 18 % de la moyenne pour les 5 groupes d’arbres (tableau 1). Ce niveau de précision était suffisant pour détecter les variations entre les groupes d’arbres et un changement quadratique de la biomasse à la date…

Discussion

Deux nécessités pour quantifier avec précision les communautés d’arthropodes sont des probabilités de détection relativement élevées et des zones d’échantillonnage connues ou cohérentes. Lors de l’échantillonnage des arthropodes, moins de 100 % de probabilité de détection peuvent être attribuées soit à des arthropodes individuels qui évitent les pièges, soit à certaines personnes qui ont été piégées sans être détectées pendant le traitement. Les pièges intercepteurs qui interceptent les arthrop…

Materials

13 gallon garbage bags	Glad	78374
Aluminum rod	Grainger	48ku20
Pruner	Bartlet arborist supply	pp-125b-2stick
Telescoping pole	BES	TPF620
Tomato Cage	Gilbert and Bennet	42 inch galvanized