Kvantificering af Corticolous leddyr ved hjælp af klæbrig fælder
Summary
Vi beskriver en semi-kvantitativ tilgang til måling af Karakteristik af kortikale (bark-bolig) leddyr samfund. Vi placerede kommercielt fremstillede klæbrig fælder på træbolte for at anslå overflod, Total længde (en surrogat til biomasse), rigdom og Shannon mangfoldighed til sammenligning mellem træarter.
Abstract
Terrestriske leddyr spiller en vigtig rolle i vores miljø. Kvantificering af leddyr på en måde, der giver mulighed for et præcist indeks eller estimat af tæthed, kræver en metode med høj detektionssandsynlighed og et konsistent prøvetagningsområde. Vi brugte fremstillede klæbrig fælder til at sammenligne overflod, Total længde (en surrogat for biomasse), rigdom og Shannon mangfoldighed af corticolous leddyr blandt fed af 5 træarter. Virkningen af denne metode var tilstrækkelig til at påvise variation i de korticoløse leddyr blandt træarter og give en standardfejl af middelværdien, som var < 20% af middelværdien for alle skøn med stikprøvestørrelser fra 7 til 15 individuelle træer af hver art. Vores resultater indikerer, selv med disse moderate stikprøvestørrelser, graden af præcision af leddyr community Metrics produceret med denne tilgang er tilstrækkelig til at løse de fleste økologiske spørgsmål om tidsmæssig og rumlig variation i corticolous leddyr. Resultaterne fra denne metode adskiller sig fra andre kvantitative tilgange såsom kemisk Knockdown, visuel inspektion og tragt fælder, idet de giver en indikation af corticolous leddyr aktivitet over en relativt langsigtet, bedre herunder midlertidig Bole beboere, flyvende leddyr, der midlertidigt lander på træet Bole og kravle leddyr, der bruger træet Bole som en rejserute fra jorden til højere skov løv. Desuden mener vi, at kommercielt fremstillede klæbrig fælder giver mere præcise estimater og er logistisk enklere end den tidligere beskrevne metode til direkte påføring af et klæbrig materiale til træbark eller påføring af et klæbrig materiale på tape eller andre type af opbakning og anvende det til træet bark.
Introduction
Terrestriske leddyr spiller en vigtig rolle i vores miljø. Ud over at være af videnskabelig interesse i deres egen ret, kan leddyr være både skadelige og gavnlige for andre trofiske niveauer (dvs., afgrøder, gartneri planter, indfødte vegetation, og mad til insektivorøse organismer1,2,3,4). Således forståelse af de faktorer, der påvirker leddyr samfund udvikling og overflod er afgørende for landmænd5, skadedyrsbekæmpelse ledere6, skovbrugere4, plante biologer7, Entomologer8, og dyreliv og bevaring økologer at studere samfund dynamik og forvalte insektivorøse organismer9. Arthropod samfund varierer i artssammensætning og overflod både timeligt og spatialt på tværs af en række økologiske landskaber, herunder plantesamfund, plantearter, og på tværs af forskellige regioner af individuelle planter. For eksempel, undersøgelser har vist betydelige forskelle i leddyr samfund målinger mellem rødderne, Bole og stilke, og løv, inden for samme individuelle træ10,11. Disse resultater er ikke overraskende i betragtning af, at forskellige dele af samme plante, f. eks blade versus Barks af et træ, giver forskellige ressourcer, som leddyr har tilpasset til at udnytte. Således, hver del af planten kan støtte en anden leddyr samfund. Fordi løv bolig leddyr kan have en så stor socioøkonomisk og miljømæssig indvirkning, en betydelig indsats er blevet brugt til at måle Fællesskabets målinger ved hjælp af både kvalitative og kvantitative tilgange12. Alternativt er meget mindre indsats er blevet brugt til at udvikle tilgange til kvantificering af corticolous (bark-bolig) leddyr samfund.
Ligesom løv-bolig leddyr samfund, kan corticolous leddyr samfund være vigtige fra både et socioøkonomisk og miljømæssigt synspunkt. Nogle skov sygdomme, der forårsages eller lettes af corticolous leddyr, kan være til skade for økonomisk levedygtige tømmer høst4. Desuden kan corticolous leddyr være en vigtig bestanddel af fødekæden i skov samfund13,14. For eksempel, skov bolig leddyr er den primære fødekilde for mange insekt bark gleaning sangfugle15,16. Således at forstå de faktorer, der påvirker samfund af corticolous leddyr er af interesse for skovbrugere og både grundlæggende og anvendte økologer.
Forståelse faktorer, der påvirker leddyr samfund sammensætning og overflod ofte kræver indfangning af individer. Capture teknikker kan generelt kategoriseres i kvalitative teknikker, der kun opdager tilstedeværelsen af en art for estimater af Arts Range, rigdom, og mangfoldighed17, eller semi-kvantitative og kvantitative teknikker, der giver mulighed for et indeks eller estimat af overflod og tæthed af individer i en taksonomisk gruppe18,19. Semi-kvantitative og kvantitative teknikker giver forskerne mulighed for at anslå eller i det mindste konsekvent prøve et bestemt prøveområde og anslå sandsynligheden for påvisning eller antage sandsynligheden for påvisning er ikke-retningsbestemt og tilstrækkelig til ikke at sløre forskernes evne til at påvise rumlig eller tidsmæssig variation i overflod. Semi-kvantitative og kvantitative teknikker til kvantificering af corticolous leddyr omfatter sugning eller vakuum prøvetagning af et bestemt område20,21,22, systematisk optælling af synlige leddyr18,23, klæbrig fælder24, forskellige tragt-eller pot-type fælder8,25, og indgang eller emergent huller26,27.
En række rumlige og tidsmæssige faktorer menes at føre til variation i corticolous leddyr samfund11,14,28,29. For eksempel, tekstur af træ bark menes at påvirke Fællesskabets struktur af træ-bolig leddyr14. På grund af de mere forskelligartede overfladeareal af stammerne af træer med mere furroede bark, er træer med mere furroede bark menes at støtte en større mangfoldighed og overflod af leddyr14.
Med denne artikel rapporterer vi en ny semi-kvantitativ tilgang af optælle corticolous leddyr, der kunne bruges til at beskrive og teste hypoteser om variation i kortikale leddyr samfund på tværs af tid og rum med tilstrækkelig præcision til at opdage forskelle mellem træarter. Ved hjælp af klæbrig fælder knyttet til stammerne af træer, sammenlignede vi den overflod, samlede længde (en surrogat for Body Mass), rigdom, og mangfoldighed af leddyr samfund på Bole af hvid eg (Quercus Alba), personale Hickory (Carya glabra), sukker ahorn (Acer saccharum), amerikansk bøg (Fagus bøg), og Tulip Poplar (Liriodendron Tulipantræ) træer, træer, der varierer i bark tekstur.
Denne undersøgelse blev udført i Ozark og Shawnee Hills økologiske sektioner af Shawnee National Forest (SNF) i det sydvestlige Illinois. I juli 2015 identificerede vi 18 (9 domineret af eg/Hickory og 9 domineret af bøg/ahorn) sites med USFS stand Cover kort til SNF (allveg2008. shp) i ArcGIS 10.1.1. I xeric sites, den dominerende art var personale Hickory og hvid eg og i Mesic sites, den dominerende art var amerikansk bøg, sukker ahorn, og Tulip Poplar. For at sammenligne Bole leddyr samfund blandt træarter, på hver dataindsamling site, vi identificerede de tre af de fem (hvid eg, personale Hickory, sukker ahorn, amerikansk bøg og tulipan poppel) fokal arter træer > 17 cm diameter på brysthøjde (d.b.h.) tættest på midten af en 10 m radial cirkel. Hvis der var færre end tre relevante træer til stede, blev cirklen udvidet, og det tætteste træ, der passer til kriterierne, blev valgt. For hvert træ valgt, vi har installeret fire klæbrig fælder på brysthøjde, en vender i hver kardinal retning: nord, syd, øst og vest.
Vi indsamlede leddyr data fra pulerne på 54 individuelle træer (12 personale hickories, 15 hvide egetræer, 8 amerikanske bøler, 12 sukker Maples og 7 Tulip poplars) blandt de 18 steder. Vi grupperede leddyr i henhold til en forenklet Guild klassifikation af diagnostiske morfologiske karakteristika, der indikerer nært beslægtede ordrer fra aktuelle fylogenetiske optegnelser, svarende til “operationelle taksonomiske enheder”30,31 (tillæg a). Baseret på denne klassifikation, vi erobrede repræsentanter for 26 guilds i vores fælder, der var hver på plads i 9 dage (Appendiks A). Fordi vores undersøgelse fokuserede på trofiske interaktioner mellem træarter, corticolous leddyr og bark-gleaning fugle, fjernede vi alle leddyr mindre end 3 mm fra analyse, fordi deres betydning som en fødevareressource er minimal for bark-gleaning fugle. Vi brugte en blandet model, der omfattede enten leddyr længde (surrogat til kropsmasse), overflod, Shannon mangfoldighed og, rigdom som den afhængige variabel, træarter og indsats (andel af træ dækket med fælder) som faste variabler, og stedet som en tilfældig variabel. Da alle fælder fra et enkelt træ blev kombineret som én prøve, blev individuelle træer ikke medtaget som en tilfældig variabel.
Protocol
Representative Results
Discussion
Selv om der er anvendt alternative teknikker såsom suge-eller feje redskaber, de fleste tidligere offentliggjorte forsøg på at kvantificere leddyr på træbolte brugte en version af enten at kvantificere leddyr ved visuelt at inspicere træbolte i marken ved hjælp af kemiske pesticider til at dræbe leddyr i et bestemt område og derefter kvantificere de gendannede leddyr eller placere tragt fælder eller et klæbrig stof direkte på træet19,23,<s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne takke det amerikanske Department of Agriculture Forest service for finansiering af dette projekt gennem USFS aftale 13-CS-11090800-022. Support til ECZ blev leveret af NSF-DBI-1263050. ECZ hjalp med udviklingen af forsknings konceptet, indsamlede alle feltdata, foretog laboratorieanalyser og producerede det originale manuskript. MWE bistået i udviklingen af forskning koncept og studere design, bistået i at dirigere feltdata indsamling og laboratorieanalyse, og stærkt redigeret manuskriptet. KPS hjalp med studiedesign, instruerede felt-og laboratoriearbejde, hjalp med dataanalyse og gennemgik manuskriptet.
Materials
| Straight Draw Bark Shaver, 8" | Timber Tuff | TMB-08DS | |
| PRO SERIES Bulk Mouse & Insect Glue Boards | Catchmaster | #60m | |
| Staple gun | Stanley | TR45D |
References
- Vitousek, P. M., D’Antonio, C. M., Loope, L. L., Westbrooks, R. Biological invasions as global environmental change. American Scientist. 84, 468-478 (1996).
- Pimentel, D., Lach, L., Zuniga, R., Morrison, D. Environmental and Economic Costs of Nonindigenous Species in the United States. BioScience. 50 (1), 53-65 (2000).
- Boyd, I. L., Freer-Smith, P. H., Gilligan, C. A., Godfray, H. C. J. The consequence of tree pests and diseases for ecosystem services. Science. 342, 1235773 (2013).
- Mercader, R. J., McCullough, D. G., Bedford, J. M. A comparison of girdled ash detection trees and baited artificial traps for Agrilus planipennis (Coleoptera: Buprestidae) detection. Environmental Entomology. 42, 1027-1039 (2013).
- Childers, C. C., Ueckermann, E. A. Non-phytoseiid Mesostigmata within citrus orchards in Florida: species distribution, relative and seasonal abundance within trees, associated vines and ground cover plants and additional collection records of mites in citrus orchards. Experimental and Applied Acarology. 65, 331-357 (2015).
- Miller, J. D., Lindsay, B. E. Influences on individual initiative to use gypsy moth control in New Hampshire, USA. Environmental Management. 17, 765-772 (1993).
- Eisenhauer, N., et al. Soil arthropods beneficially rather than detrimentally impact plant performance in experimental grassland systems of different diversity. Soil Biology & Biochemistry. 42, 1418-1424 (2010).
- Moeed, A., Meads, M. J. Invertebrate fauna for four tree species in Orongorongo Valley, New Zealand, as revealed by trunk traps. New Zealand Journal of Ecology. 6, 39-53 (1983).
- Sierzega, K., Eichholz, M. W. Understanding the potential biological impacts of modifying disturbance regimes in deciduous forests. Oecologia. 189, 267-277 (2019).
- Fritz, &. #. 2. 1. 4. ;. Vertical distribution of epiphytic bryophytes and lichens emphasizes the importance of old beeches in conservation. Biodiversity and Conservation. 18, 289-304 (2009).
- Ulyshen, M. D. Arthropod vertical stratification in temperate deciduous forests: Implications for conservation-oriented management. Forest Ecology and Management. 261, 1479-1489 (2011).
- Swart, R. C., Pryke, J. S., Roets, F. Optimising the sampling of foliage arthropods from scrubland vegetation for biodiversity studies. African Entomology. 25 (1), 164-174 (2017).
- Andre, H. M. Associations between corticolous microarthropod communities and epiphytic cover on bark. Holarctic Ecology. 8, 113-119 (1985).
- Nicolai, V. The bark of trees: thermal properties, microclimate and fauna. Oecologia. 69, 148-160 (1986).
- Beal, F. E. L. Food of the woodpeckers of the United States (No. 37). U.S. Department of Agriculture, Biological Survey. , (1911).
- Williams, J. B., Batzli, G. O. Winter Diet of a Bark-Foraging Guild of Birds. The Wilson Bulletin. 91, 126-131 (1979).
- Allison, J. D., Richard, A. R. The Impact of Trap Type and Design Features on Survey and Detection of Bark and Woodboring Beetles and Their Associates: A Review and Meta-Analysis. Annual Review of Entomology. 62, 127-146 (2017).
- Hooper, R. G. Arthropod biomass in winter and the age of longleaf pines. Forest Ecology and Management. 82, 115-131 (1996).
- Proctor, H. C., et al. Are tree trunks habitats or highways? A comparison of oribatid miteassemblages from hoop-pine bark and litter. Australian Journal of Entomology. 41, 294-299 (2002).
- Dietrick, E. J. An improved backpack motor fan for suction sampling of insect populations. Journal of Economic Entomology. 54, 394-395 (1961).
- Stewart, A. J. A., Wright, A. F. A new inexpensive suction apparatus for sampling arthropods in grasslands. Ecological Entomology. 20, 98-102 (1995).
- Jäntti, A., et al. Prey depletion by the foraging of the Eurasian treecreeper, Certhia familiaris, on tree-trunk arthropods. Oecologia. 128, 488-491 (2001).
- Prinzing, A. J. Use of Shifting Microclimatic Mosaics by Arthropods on Exposed Tree Trunks. Annals – Entomological Society of America. 94, 210-218 (2001).
- Hébert, C., St-Antoine, L. Oviposition trap to sample eggs of Operophtera bruceata (Lepidoptera: Geometridae) and other wingless geometrid species. Canadian Entomologist. 131 (4), 557-566 (1999).
- Hanula, J. L., New, K. C. P. A trap for capturing arthropods crawling up tree boles. Res. Note SRS-3, USDA Forest Service, Southern Research Station. , (1996).
- Lozano, C., Kidd, N. A. C., Jervis, M. A., Campos, M. Effects of parasitoid spatial heterogeneity, sex ratio and mutual interference on the interaction between the olive bark beetle Phloeotribus scarahaeoides (Col., Scolytidae) and the pteromalid parasitoid Cheiropachus quadrum (Hym., Pteromalidae). Journal of Applied Entomology. 121 (9/10), 521-528 (1997).
- Kelsey, R. G., Gladwin, J. Attraction of Scolytus unispinosus bark beetles to ethanol in water-stressed Douglas-fir branches. Forest Ecology and Management. 144, 229-238 (2001).
- Walter, D. E., Lowman, M., Rinker, H. B. Hidden in plain site: Mites in the Canopy. Forest Canopies. , 224-241 (2004).
- Pinzón, J., Spence, J. R. Bark-dwelling spider assemblages (Araneae) in the boreal forest: dominance, diversity, composition and life-histories. Journal of Insect Conservation. 14, 439-458 (2010).
- Futuyma, D. J., Gould, F. Associations of plants and insects in deciduous forest. Ecological Monographs. 49, 33-50 (1979).
- Marshall, S. . Insects: their natural history and diversity: with a photographic guide to insects of eastern North America. , (2006).
- Hódar, J. A. The use of regression equations for estimation of arthropod biomass in ecological studies. Acta Oecologia. 17, 421-433 (1996).
- Rogers, L. E., Hinds, W. T., Buschbom, R. A general weight vs. length relationship for insects. Annals – Entomological Society of America. 69, 387-389 (1976).
- Schoener, T. W. Length-weight regressions in tropical and temperate forest understory insects. Annals – Entomological Society of America. 73, 106-109 (1980).
- Hanula, J. L., Franzreb, K. Source, distribution and abundance of macroarthropods on the bark of longleaf pine: potential prey of the red-cockaded woodpecker. Forest Ecology and Management. 102, 89-102 (1998).
- Collins, C. S., Conner, R. N., Saenz, D. Influence of hardwood midstroy and pine species on pine bole arthropods. Forest Ecology and Management. 164, 211-220 (2002).
- Collins, C. W., Hood, C. E. Gypsy moth tree banding material: How to make, use, and apply it. Bulletin 899 of the United States Department of Agriculture. , (1920).
- King, R. S., Wrubleski, D. A. Spatial and diel availability of flying insects as potential duckling food in prairie wetlands. Wetlands. 18, 100-114 (1998).
- Atakan, E., Canhilal, R. Evaluation of Yellow Sticky Traps at Various Heights for Monitoring Cotton Insect Pests. Journal of Agricultural and Urban Entomology. 21, 15-24 (2004).
- Dial, R., Roughgarden, J. Experimental Removal of Insectivores from Rain Forest Canopy: Direct and Indirect Effects. Ecology. 76, 1821-1834 (1995).
- Speight, M. R., Leather, S. R., Lawton, J. H., Likens, G. E. Sampling insects from trees: shoots, stems, and trunks. Insect sampling for forest ecosystems. , 77-115 (2005).
- Southwood, T. R. E., Henderson, P. A. . Ecological methods. , (2009).
- Sierzega, K., Eichholz, M. W. Understanding the potential biological impacts of modifying disturbance regimes in deciduous forests. Oecologia. 189, 267-277 (2019).
