Här presenterar vi protokoll för 1) laboratoriet fångenskap förökning av federalt hotade Miami blå fjäril(Cyclargus thomasi bethunebakeri), och 2) bedöma grundläggande livshistoria information såsom omogen utvecklingstid och antal larv stadia. Båda metoderna kan anpassas för användning med andra ex situ bevarande program.
Att förbättra kunskapen om bästa praxis för utsatta fjärilar är viktigt för att generera framgångsrika bevarande- och återhämtningsprogramresultat. Forskning om sådana fångenskap populationer kan också ge värdefulla data för att ta itu med viktiga informationsluckor om beteende, livshistoria och ekologi av målet taxa. Vi beskriver ett protokoll för fångenskap förökning av federalt hotade Cyclargus thomasi bethunebakeri som kan användas som en modell för andra i riskzonen fjäril ex situ program, särskilt de i familjen Lycaenidae. Vi ger vidare ett enkelt och enkelt protokoll för registrering av olika mått i livshistoria som kan vara användbara för att informera ex situ-metoder samt anpassas för laboratoriestudier av andra lepidoptera.
En växande lista över studier visar utbredda och allvarliga globala nedgångar i fjärilpopulationer1,2,3,4,5. Detta inkluderar de allra flesta riskarter. Bevarande program som syftar till att mildra sådana nedgångar använder ofta en blandning av strategier, inklusive befolkningsövervakning, livsmiljö förvaltning och restaurering, vetenskaplig forskning, fångenskap förökning, och organism flyttning6. Enbart inom USA och dess territorier anges totalt 30 fjärilstaxa enligt lagen om utrotningshotade arter (ESA) som antingen hotad eller hotad, och 21 av dessa har godkänt utkast eller slutliga återhämtningsplaner. För sådana taxa rekommenderar mer än hälften av de identifierade återhämtningsstrategierna att förökning av fångar eller uppger att förökning av fångenskap bör bedömas7. Användningen av ex situ bevarande insatser för fjärilar har ökat avsevärt under de senaste åren8,9, och har potential att vara ett kritiskt verktyg för att stödja återhämtninginsatser10. Många institutioner, organisationer och byråer är för närvarande involverade i ex situ insatser för minst 11 ESA-noterade fjäril taxa (dvs. Cyclargus thomasi bethunebakeri, Euphydryas editha quino, Euphydryas editha taylori, Heraclides aristodemus, Hesperia dacotae, Lycaeides melissa samuelis, Oarisma poweshiek, Pyrgus ruralis lagunae, och Speryeria zerene hippolyta) och flera andra i riskzonen taxa (t.ex. Callophrys irus, Euphydryas phaeton, Speyeria idalia, och Eumaeus atala)11. Trots antalet robusta och framgångsrika insatser, det finns fortfarande en brist på regelbunden kommunikation mellan program och mellan bevarande utövare som involverar utbyte av idéer, data, effektiva metoder och resultat. Sådan kunskapsdelning är viktigt eftersom det bidrar till att minimera dubblering av ansträngning, förbättrar övergripande bästa praxis, och förbättrar bevarande effekt. Få publicerade head-starting, fångenskap uppfödning, avel eller djurhållning protokoll är lätt tillgängliga för i riskzonen fjäril taxa, och de som ofta saknar tillräcklig berättelse detalj och / eller illustrationer. Dessa ger ofta mestadels sammanfattande detaljer med begränsade steg-för-steg-instruktioner och medföljande bilder, vilket gör replikering utmanande eller tillämpning till andra taxa svårt att bedöma12,13,14,15. Många av de tillgängliga protokollen är begränsade på något sätt: de finns endast i den grå litteraturen, eller i varierande detaljnivå, publikationsålder, eller som komponenter i symposiets förfaranden, byrå/finansiärrapporter, eller interna manualer16,17,18,19,20,21,22,23,24.
För de flesta bevarande program, fångenskap förökning utförs främst för att stödja bevarande flyttning, som omfattar återinförande, förstärkning (dvs. augmentation), och införande25,26. Sådan verksamhet är avsedd att genomföras strategiskt som en del av den övergripande återhämtningsstrategin för att förhindra utrotning av en förtecknad art, underart eller populationer. Det bör dock noteras att detta är en av flera andra potentiella roller som sådana ex situ program kan tjäna. Dessa kan också omfatta upprätthållande av en försäkring (dvs. refugia) befolkning, tillfällig organism räddning, stödja återhämtningsrelaterad forskning och / eller utbildning, och främja bevarande-relaterade utbildnings-och upplysningsinsatser27,28. Oavsett om ex situ program har ett enda definierat mål eller en blandning av flera, bevarande utövare bör maximera möjligheterna till datainsamling för att fylla i viktiga informationsluckor när det är möjligt. Detta är särskilt viktigt eftersom den stora majoriteten av risktaxa i allmänhet har studerats dåligt före betydande vilda befolkningsnedgångar. Den resulterande förbättrad kunskap som erhållits på olika beteendemässiga, ekologiska eller livshistoria aspekter av fokaltaxon kan bidra till att främja effektiv art bevarande och förvaltning29.
Här beskriver vi i detalj den fångenskap förökning protokoll som utvecklades för federalt hotade Miami blå fjäril(Cyclargus thomasi bethunebakeri) (Kompletterande Figur 1) som en del av en större bevarande och återvinning program. I detta fall tjänar captive förökningsprogrammet tre specifika identifierade roller: 1) en försäkringspopulation om den befintliga vilda befolkningen går förlorad, 2) en forskningspopulation som är utformad för att fylla i identifierade ekologiska och livshistoria kunskapsluckor som kan bidra till att informera återhämtning och / eller förvaltning, och 3) att producera livskraftiga organismer för bevarande flyttning till platser inom taxon historiska intervallet. Det resulterande protokollet har väl kontrollerats och bevisats, efter att ha utnyttjats och förbättrats i över ett decennium. Följaktligen anser vi att de beskrivna teknikerna och metoderna representerar en livskraftig modell som kan tillämpas på eller lätt anpassas för andra ex-situ at-risk fjäril program, särskilt de som involverar Lycaenidae eller relaterade taxa. Även om vi inte föreslår att det beskrivna protokollet är överlägset andra, anser vi att det finns möjligheter att tillämpa några av metoderna mer allmänt för att bidra till att öka produktiviteten, vården eller effektiviteten. Detta gäller särskilt eftersom mycket av vår avel sker under inomhus laboratorieförhållanden med begränsat utrymme, liknande bevarande program med Euphydryas editha taylori och Speryeria zerene hippolyta17,23. Många andra protokoll använder ofta krukväxt material för oviposition eller larvuppfödning, vilket ibland kan leda till ökade komplexiteter relaterade till rovdjurskontroll, miljökontroll (dvs. luftfuktighet, temperatur), djurövervakning, datainsamling, växtskadedjursproblem och utrymme för att nämna några21,22. Slutligen beskrivs i det presenterade protokollet metoderna för uppfödning i fångenskap. Många andra i riskzonen fjäril bevarande program innebär head-start eller fångenskap uppfödning med representativa protokoll som återspeglar dessa skillnader. Även ofta mindre, känner vi att detta bidrar till att bredda den befintliga poolen av tillgänglig information för andra program att granska. Detta är kritiskt, eftersom de flesta ex situ program representerar banbrytande insatser för att underlätta återvinning av sällsynta och ofta dåligt studerade taxa. Tillgängliga protokoll kan fungera som en utmärkt utgångspunkt för att ge värdefull insikt, minska dubbelarbete och främja innovation. På grund av “den omfattande interspecifika mångfalden av fjäril beteenden, egenskaper livhistoria, och ekologiska krav i kombination med ofta markanta skillnader i programanläggningar, budgetar, utövare expertis” och andra inneboende skillnader, beroende av en enda metod, även för närbesläktade taxa, är ofta begränsande och omotiverade30. Flexibilitet att förfina eller utveckla nya protokoll anpassade till behoven hos specifika taxa eller program är avgörande för framgång och bör därför betonas. Vi beskriver dessutom laboratorietekniker för insamling av mått på organismutveckling under fångenskapsförhållanden, inklusive antalet larvinstars, varaktigheten av enskilda utvecklingsstadier, total utvecklingstid och larv- och pupallängd. Dessa tekniker har bred tillämplighet för studier av livshistoria av Lepidoptera som kan användas för att förfina ex situ protokoll eller informera fältdata.
Här illustrerar vi effektiviteten i detta beprövade ex situ bevarande avelsprotokoll för massproduktion av riskfjärilar, och hur det kan anpassas för vetenskaplig forskning för att hjälpa till att ta itu med viktiga beteendemässiga, livshistoria eller ekologiska dataluckor. Ökad förståelse för genomsnittlig total utvecklingstid (ägg till vuxen), genomsnittlig varaktighet i varje livsstadium, och optimal temperatur för parning, till exempel, användes för att förfina protokollet och förbättra den totala programframgången. De allra flesta befintliga protokoll detalj endast organism makery metoder och inte diskutera datainsamling, vetenskaplig forskning, eller användning av sådana resultat för att informera och potentiellt anpassa ex situ metoder.
Detta protokoll kräver daglig organism hållning. Organismhälsa och produktivitet maximeras genom rena uppfödningsförhållanden, brist på överbeläggning av organismer och tillgången på läromedel av hög kvalitet. För det mesta använder vi engångsuppfödning s. material och plastmuggar) och byter vanligtvis ut dem regelbundet, ofta dagligen och återanvänder aldrig materialet. Detta är både kostnadseffektivt och minimerar behovet av mer arbetsintensiv sanitet av material. Vanliga verktyg, såsom entomologiska pincett, akvarell färgborstar och små pop-up flygburar, liksom alla uppfödningsytor såsom bordsskivor och laboratoriebänktoppar saneraderegelbundet med en 5% blekmedelslösning. Det exakta schemat för sanitet är starkt beroende av frekvensen av användning, organismfenologi och andra variabler, och bör skräddarsys för de specifika behoven hos varje ex situ program. Vi tycker dessutom att vitt slaktarpapper är användbart för att täcka alla uppfödningsytor. Det ger ett billigt, lätt driftsättbart rent substrat, och den vita bakgrundsfärgen underlättar observation av alla herrelösa organismer. För daglig djurhållning bör all laboratoriepersonal alltid bära engångshandskar för laboratorieprov för att minimera kontaminering och skydda personalen från eventuell hudirritation till följd av växt- eller organismhantering. Detta är särskilt viktigt om någon laboratoriepersonal har hushållshusdjur som kräver aktuella loppbehandlingar. Även en liten mängd aktiva ingrediensrester kan vara farliga för djur i fångenskap.
Dessutom bör försiktighet iakttas för att minimera organismöverbeläggning. Överbeläggning av larver kan snabbt leda till minskad organismhälsa och till och med kannibalism i vissa taxa, särskilt Lycaenidae. Regelbundet separera larver för att minska antalet i uppfödningbehållare och/eller till och med isolera enskilda larver enligt beskrivningen i livhistorikdelen av protokollet kan vara nödvändigt. De idealiska siffrorna per behållare kan variera avsevärt beroende på de särskilda taxon och olika begränsningar ex situ program såsom tillgänglig budget, laboratorieanläggningar, och totalt antal djurhållningpersonal. Vi rekommenderar också att lämna tillräckligt med utrymme mellan koppar bostäder larver för att minimera potentialen hos organismrörelser mellan behållare. Slutligen, för större fångenskap populationer, rekommenderas det starkt att skilja lager mellan en eller flera laboratorieanläggningar. Denna skyddsstrategi kan bidra till att minimera katastrofal förlust av hela befolkningen på grund av sjukdom eller andra oförutsedda effekter.
Larval värd växtkvalitet och tillgänglighet driver djurproduktion och starkt påverkar både larv utvecklingstakt och övergripande befolkningens hälsa. Icke desto mindre, få publicerade rapporter eller studier belysa denna backstage krav eller diskutera bästa plantskola praxis. Framgångsrik ex situ-programplanering måste stå för lämpliga växtkvantiteter, produktion och underhåll. Eftersom många larver också kräver eller föredrar vissa växtdelar (t.ex. slutlig ny tillväxt, blomknoppar och blomställningar, frukt osv.), effektiv iscensättning för att säkerställa att lämplig växtfenologi krävs.
Ytterligare överväganden inkluderar lämplig demografisk och genetisk förvaltning, och minimering av eventuella negativa effekter av fångenskap. Vi rekommenderar att man tar ut en genetisk förvaltningsplan. Detta kan omfatta strategier för att inkludera infusion av nytt genetiskt material regelbundet, maximera mångfalden och förhindra nära inavel, regelbundet utvärdera viktiga organism fitness variabler, och övervaka genetik på någon nivå för att möjliggöra jämförelse med befintliga populationer och kontrollera fångenskap lager hälsa. Periodisk jämförelse av egenskaperna hos fångenskap individer till individer från grundande tandpopulationer är också motiverat34,35.
Dessa protokoll representerar beprövade bästa praxis. De bör vara till nytta för en mängd olika forskare och bevarande utövare som direkt kan tillämpa eller anpassa våra metoder till sina egna studier och ex situ i riskzonen fjäril eller insekt bevarande och återhämtning program. Det särskilda riktlinjerna för uppfödning av fångenskap är sannolikt mest tillämpligt på program som är inriktade på andra Lycaenidae, relaterade taxa eller taxa av mindre storlek. Icke desto mindre, många komponenter såsom de som innebär att säkra framgångsrik uppvaktning och copulation, vuxen underhåll med konstgjorda nektar, maximera oviposition, och allmän larv vård kan utan tvekan tillämpas mer allmänt eller anpassas till en bredare array taxa. Som tidigare nämnts, medan protokollflexibilitet bör betonas, kan tillgång till andra etablerade metoder bidra till att ge värdefull insikt och en livskraftig utgångspunkt för anpassning och innovation. De metoder som presenteras för att bedöma olika egenskaper livshistoria såsom larv utvecklingstid och antalet larv stadia har utan tvekan bred tillämplighet på andra bevarande avelsprogram och risktaxa. Vi uppmuntrar andra att hjälpa till att åtgärda viktiga ekologiska dataluckor när det är möjligt och att publicera granskade protokoll och programresultat.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av bidrag från US Fish and Wildlife Service’s Conservation Recovery Initiative (F17AP00467) och Disney Conservation Fund. Ytterligare stöd tillhandahölls av Florida Museum of Natural History och Institutionen för entomologi och nematologi vid University of Florida.
12 oz plain white paper cups (Karat) | Lollicup | C-KC16 | |
15-Amp 2-Outlet Mechanical Residential Plug-in Countdown Lighting Timer | Lowes | UTTNI2423 | |
1ml sub-Q syringes (0.45 mm x 16 mm) | Fisher Scientific | 14-829-10F | |
2 oz clear plastic portion cup lids | Party City | #791091 | |
2 oz Clear Plastic Portion Cups | Party City | #791088 | |
34.29 cm x 34.29 cm x 60.96 cm collapsible mesh popup rearing cage | Bioquip | 1466BV | |
8.5" 1-Watt Incandescent Clamped Work Light | Lowes | PTC301L | |
Adoric Electronic Digital Caliper | Amazon.com | B07QX2SK2F | |
Big Kid's Choice Arts & Crafts Brush Set-12/Pkg, assorted sizes | Walmart | #10965135 | |
Clear Plastic Cup Tray | Frontier Scientific Services | AG_9040 | |
Fisher Scientific traceable memory monitoring thermometer | Fisher Scientific | 15-077-8D | |
Forceps, Straight Points, Swiss Style #4, Stainless | BioQuip | 4531 | |
Humco Glycerin 6 oz | Walmart | #303951037966 | |
Luminous Paint Kit, Blue, Red, Yellow, 4 Dram | Bioquip | 1166A | |
Melon flavored Gatorade Fierce Thirst Quencher or fruit punch flavored Gatorade Thirst Quencher sports drink | Walmart | #568456137 | |
Neoteck Digital 2 in 1 Hygrometer-Thermometer | Amazon.com | NTK026 | |
Olympus 0.6 ml Microtubes, Clear, Polypropylene, Nonsterile | Amazon.com | 24-272C | |
Plastic Tank Sprayer | Lowes | #5318 | |
Q-tips Cotton swabs | Walmart | #551398298 | |
Rectangular plastic tupperware container with lid (Rubbermaid) | Walmart | #554320171 | |
Showgard 903 Stamp Tongs, 4 5/8 inch Spade Tip | Amazon.com | #787793151378 | |
Single face corrugated paper roll | Amazon.com | BXSF12 | |
Snap blade utility knife | OLFA | #5023 | |
Solo 9 oz plastic cups | Solo | SQ950 | |
Thorton Plastics 50 dram clear plastic snap cap vial (6.25 oz.) | Thorton Plastics | #50 | |
Tulle Spool 9 inch x 150 feet – Black | Jo Ann Fabrics | #16029696 | |
Zep 32 oz Plastic Spray Bottle | Lowes | HDPRO36 |