ĆWICZENIA TERENOWE Z ZOOLOGII BEZKRĘGOWCÓW
Przegląd wybranych grup zwierząt bezkręgowych
Pytania i zagadnienia:
Charakterystyka podstawowych jednostek systematycznych bezkręgowców: typ pierścienice, typ stawonogi, typ mięczaki. Metodyka poboru prób w terenie. Metody konserwacji prób. Umiejętność odróżnienia pajęczaka od owada, charakterystyka podstawowych rzędów owadów i umiejętność ich odróżnienia, rozpoznawanie Gromad: Owady (rzędy: Ważki -też larwy, Prostoskrzydłe (np. Konik polny, Świerszcz polny, szarańczaki), Błonkówki, Muchówki, Chrząszcze (np. Żuk gnojowy), Pluskwiaki Różnoskrzydłe (Kowal bezskrzydły) gromad: Pajęczaki (rzędy Pająki i Kosarze), Skorupiaków (Prosionek szorstki, Stonoga murowa, Kiełż zdrojowy) i Wijów (Wij drewniak) , Mięczaki (rzędy Ślimaki i Małże)
UWAGA: podałam nazwy gatunków ale nie trzeba ich znać, trzeba umieć rozpoznać dane zwierzę do rzędu i podać cechy diagnostyczne (ułatwiające rozpoznanie)
Metody stosowane w badaniach ekologii bezkręgowców
1. Pułapki Barbera
1.1. Zasady działania:
Jest to jedna z najprostszych i najczęściej stosowanych metod połowu owadów. Stosowana jest głównie w badaniach ekologii owadów epigeicznych, ale może być również wykorzystana do badania innych grup (Ranius i Hedin, 2001). Najprostszym modelem tego typu pułapki jest pojemnik, najczęściej plastikowy kubek, lejek lub słoik, wkopany w ziemię na głębokość równą jego wysokości. Jego wierzch powinien znajdować się równo na poziomie gruntu, gdyż powoduje to, że biegające po ziemi zwierzęta, wpadają do środka. Jeśli odłów polega na chwytaniu żywych osobników, pułapki mogą być puste w środku. W przypadku chwytania i uśmiercania owadów, stosuje się glikol lub inne płyny. Do zawartości dodaje się często środek zmniejszający napięcie powierzchniowe, najczęściej detergent. Pozwala to na uniknięcie ucieczki schwytanych okazów. Częstość sprawdzania pułapek zależy od typu eksperymentu (czas zbioru) i warunków pogodowych (głównie opady deszczu).
Pułapki mogą podlegać pewnym modyfikacjom, zarówno pod względem konstrukcji jak i zastosowania. Ma to najczęściej miejsce gdy badacz ma na celu chwytanie określonej grupy bezkręgowców. Wykorzystuje się wtedy ich specyficzne właściwości. Takim urozmaiceniem może być dodanie czynnika wabiącego np. feromonu lub padliny. Inną modyfikacją jest zmiana konstrukcji pozwalająca na przeprowadzenie badania określonego typu (np. mechaniczne pułapki chwytające owady w określonych przedziałach czasu).
1.2. Zalety:
Pułapki Barbera mają wiele zalet. Przede wszystkim są tanie i łatwe w użyciu. Nie wymagają dużych nakładów czasu w celu ich rozstawienia, zebrania, opróżnienia i wymiany. Ma to niebagatelne znaczenie podczas szeroko zakrojonych badań terenowych. Dodatkową zaletą jest to, że chwyta się w nie bardzo dużo osobników, z bardzo wielu taksonów. Pozwala to na uzyskanie dużego zbioru danych do późniejszej analizy statystycznej. Są też najczęściej wykorzystywanymi pułapkami w badaniach terenowych. Pozwala to na łatwe porównywanie uzyskanych wyników z innymi, opartymi na tej samej metodzie zbioru materiału.
1.3. Wady:
Niestety obok zalet metoda ta nie jest pozbawiona wielu, często dość poważnych, wad. Pierwszą z nich jest to, że nie uzyskuje się nigdy pełnego obrazu zgrupowania bezkręgowców na badanym obszarze. Związane jest to z tym, że wiele organizmów potrafi unikać pułapek. Niektóre osobniki, w przypadku schwytania, są w stanie uciec. W przypadku stosowania pułapek żywołownych, część zbioru może być tracona w wyniku działania chwytanych w nie drapieżników (np. duże chrząszcze z rodziny biegaczowatych - Carabidae). Badania dodatkowo utrudnia fakt, że wiele czynników zewnętrznych może wpływać bezpośrednio na otrzymywane wyniki. Pierwszym z nich są warunki klimatyczne. Przy niskiej temperaturze organizmy zmiennocieplne wykazują zmniejszony poziom metabolizmu. Zjawisko to ma bezpośredni związek z ich aktywnością ruchową. W takich warunkach uzyskane zagęszczenia bezkręgowców są niedoszacowane, a dodatkowo część taksonów może się w pułapkach nie pojawiać (np. ze względu na hibernację). Podobny efekt powstaje w wyniku działania wysokich temperatur. W tym wypadku organizmy mogą znajdować się w stanie diapauzy. Opady deszczu i wypełnianie pułapek przez wodę również stanowią poważny mankament tej metody.
Cechy indywidualne gatunków/osobników mogą mieć wpływ na ocenę ich liczebności. Gatunki preferujące specyficzne warunki bytowania np. źdźbła traw, kopiące pod ziemią itp. będą stosunkowo rzadko łowić się w pułapki naziemne. Stan fizjologiczny i płeć owada również może mieć duże znaczenie. U wielu drapieżników głód jest czynnikiem zwiększającym aktywność ruchową i mobilność owada. Częstsze przemieszczanie się i to na dalsze odległości, może zaowocować częstszym łowieniem się. W pułapki może się chwytać wiele migrujących osobników z terenów sąsiednich, trudno jest więc ocenić efektywną powierzchnię, z której zbierane są bezkręgowce. Podobny problem sprawia sytuacja, gdy występują różnice w aktywności samców i samic. W zależności od trybu życia, ich zagęszczenia mogą być przeszacowane lub niedoszacowane. Może to rzutować na uzyskaną z wyników strukturę płciową populacji. Sprawy komplikuje dodatkowy fakt, że na efektywność pułapek mogą mieć też wpływ same wpadające do nich bezkręgowce np. możliwość przyciągania osobników płci przeciwnej.
Wielkość pułapek, sposób ich rozmieszczenia, odległości między nimi oraz rodzaj środowiska w którym się znajdują, też może mieć niebagatelny wpływ na końcowe wyniki.
Ostatnim czynnikiem jest osoba badacza. Może wpływać na działanie pułapek przez ruch, światło, wstrząsy, które mogą przepłaszać faunę naziemną.
Części problemów można uniknąć przez modyfikację konstrukcji pułapki lub dobieranie odpowiednich warunków prowadzenia badania. Większości uniknąć się nie da i należy o tym pamiętać. Mimo wszystkich wad, zalety pułapek Brabera czynią je podstawowym i niezastąpionym narzędziem w pracy biologów terenowych.
2. Telemetria
2.1. Założenia:
Techniki telemetryczne polegają na wykorzystaniu nośnika w postaci fal elektromagnetycznych, radiowych, dźwiękowych itp. do bezpośrednich obserwacji organizmów. Z czysto technicznego punktu widzenia polegają na transmisji informacji bezpośrednio od obiektu obserwacji (fotografia, zapis video), informacji odbitej od obiektu (mikrofale, fale dźwiękowe) lub emitowanych z urządzenia przymocowanego do zwierzęcia. Uzyskane dane są odbierane na detektorze i przetwarzane. Metody telemetryczne są metodami z założenia lepszymi, gdyż pozwalają na ciągłe śledzenie badanego obiektu, bez częstego ingerowania w jego zachowanie. Pozwalają na uzyskiwanie szeregu różnorodnych informacji. Najczęściej jest to lokalizacja organizmu w przestrzeni, ale może być to również jego stan fizjologiczny (temperatura, utrata wody itp.). Dotychczas ograniczeniem w tego typu badaniach były rozmiary sprzętu, zwłaszcza w radiotelemetrii wykorzystującej aktywne nadajniki. Dlatego większość prac polegających na wykorzystaniu tej techniki związana była z obserwacjami większych kręgowców. Wraz z rozwojem elektroniki rozmiary urządzeń stały się tak małe, że stało się możliwe mocowanie ich na bezkręgowcach.
2.2. Nośnik informacji i przykłady zastosowania:
Światło widzialne jako nośnik informacji może być wykorzystywane w bardzo różnorodny sposób. Najczęściej stosowane do obserwacji są kamery, aparaty, systemy noktowizji. Dzięki odpowiedniemu sprzętowi i oprogramowaniu możliwe jest np. śledzenie ruchów owadów w terenie i lokowanie ich w przestrzeni 3D. Pozwala to na wykrywanie prawidłowości w zachowaniach zwierząt, zarówno w dzień jak i w nocy. Dzięki zbliżeniom i zastosowaniu specjalnych technik (proszki fluorescencyjne itp.) można obserwować jeszcze dokładniej różne aspekty behawioru bezkręgowców (np. mechanizm i kierunki ruchu owadów), jednak możliwe jest to głównie w warunkach laboratoryjnych. Również szereg urządzeń optycznych może znaleźć zastosowanie przy badaniach owadów. Przykładem mogą być aparaty fotograficzne i kamery sprzężone z wiązką podczerwieni. Urządzenia rejestrują obiekt w przypadku przecięcia przezeń wiązki. Badaniami tymi objęto szereg gatunków bezkręgowców (epigeicznych, społecznych błonkówek). Kolejną techniką obrazowania są zdjęcia satelitarne. Pozwalają one śledzić ruchy chmar szarańczy i motyli migrujących. Nie bez znaczenia jest też stosowane w rolnictwie wyszukiwanie miejsc i ocena skutków gradacji szkodników. Na mniejszą skalę, możliwe jest zastosowanie fotografii lotniczej. Jest to technika bardzo podobna do poprzedniej, pozwala jednak na uzyskanie znacznie większej rozdzielczości obrazu, ale ze znacznie mniejszej powierzchni. Fotografia lotnicza jest również stosowana w badaniach gradacji owadów.
Podczerwień obok wcześniejszego zastosowania (podobna technika w pracy Toews'a i współpracowników 2003) jest wykorzystywana w noktowizji i śledzeniu obiektów o temperaturze różnej od otoczenia. Niestety obraz uzyskany tą metodą charakteryzuje się małą rozdzielczością a sprzęt jest dość kosztowną inwestycją. Nie korzysta się więc z tej techniki w badaniach owadów. Znane przykłady zastosowania, to śledzenie termitów wewnątrz budynków. Jest to usługa świadczona przez firmy komercyjne.
Fale radiowe. Jest to najczęściej wykorzystywany nośnik informacji w badaniach kręgowców. Znalazł też zastosowanie do badań bezkręgowców. Wykorzystuje się pasywne i aktywne znaczniki/nadajniki. Te pierwsze są wzbudzane wiązką radiową, nie wymagają zasilania. Drugie same emitują sygnał, jednak są znacznie cięższe. Nie jest to bez znaczenia dla małych, zwłaszcza latających, zwierząt. Nadajnik potrafi stanowić znaczną część ich masy. Dodatkowym utrudnieniem jest fakt, że czas ich funkcjonowania jest ograniczony długością działania baterii. Dzięki tej technice zastosowanej przez Hedin'a i Ranius'a (2002) poznano możliwości dyspersji chrząszcza Osmoderma eremita. Pozwala ona też na śledzenie ruchu karaczanów, dużych błonkówek i biegaczy jak np. w badaniach Charrier i współpracowników (1997).
Mikrofale. Pozwalają na badanie środowiska owadów (właściwości gleby i roślin żywicielskich). Planuje się wykorzystanie tej techniki w kontroli pojawów szarańczy.
Promienie Roentgena. Fotografie z zastosowaniem fal o dużej energii mogą być przydatne w badaniach owadów żyjących w drewnie, glebie i ziarnie. Możliwe jest również wykorzystanie rezonansu magnetycznego, jest to jednak bardzo droga technika.
Fale dźwiękowe. Są dość często wykorzystywane w badaniach owadów. Większość prac dotyczy wyszukiwania szkodników magazynowych. Możliwe jest też zastosowanie fal dźwiękowych w badaniach owadów w locie, a nawet ich identyfikacji. Często stosowane są też w wodzie, na zasadzie działania sonaru np. badanie aktywności dobowej larw Chaoborus.
Techniki telemetryczne otworzyły szerokie pole do nowych badań. Dzięki nim możliwa jest obserwacja wcześniej niedostępnych oku ludzkiemu aspektów życia owadów. Dzięki automatyzacji możliwy jest zbiór ogromnej liczby danych, z długiego odcinka czasu. Pozwala to na dokładniejsze i wierniejsze prawdzie opracowanie wyników.
Czerpakowanie za pomocą standardowego czerpaka entomologicznego o średnicy obręczy35cm,zarówno roślin zielnych jak i krzewów oraz niższych partii drzew (owady, pajęczaki)
Czerpakowanie teleskopowym 5,5 metrowym czerpakiem entomologicznym o średnicy obręczy 35 cm wyższych partii drzew oraz innych trudno dostępnych miejsc takich jak półki skalne, wysepki rzeczne itp.
Otrząsanie roślin do parasola entomologicznego umożliwiające zbiór bardzo małych gatunków z różnych roślin zielnych oraz krzewów i drzew
Siatka entomologiczna do połów owadów w locie
Siatka U-połów owadów żyjących pod korą drzew
Pułapki Moericke'go wiszące miseczki w kolorze żółtym wypełnione mieszanką identyczną jak w przypadku pułapek Barbera
przynęty smarowanie pni drzew i innych obiektów słodkim syropem o zapachu przyciągającym owady(motyle);sztuczne pułapki z padliną (omarlicowate, gnilikowate -dorosłe owady i larwy
pułapki świetlne -jako źródła światła używana jest lampa EMITAVT-400,emitującapromieniepodczerwoneorazUVorazlampyakumulatorowe;podizaźródłemświatłaumieszczasięekranyzbiałegopłótna.
Opaski z tektury karbowanej (pułapki zimowe) w różnych kolorach rozwieszane w okresie jesiennym w różnych częściach badanego terenu na pniach różnych gatunków drzew w celu odłowienia owadów i pajęczaków zimujących pod korą drzew
„na upatrzonego”, metoda stosowana do przeglądania roślin zielnych, krzewów, nasady roślin oraz specyficznych mikrosiedlisk jak ściółka, kora zwalonych pni, dziuple, wykroty, itp. Umożliwia odłowów owadów i innych stawonogów, których zbieranie standardowym czerpakiem entomologicznym jest nie efektywne.
Obserwacja w terenie śladów obecności bezkręgowców (muszle mięczaków, wylinki skorupiaków, owadów i larw owadów wodnych ,sieci łowne pajęczaków ,lejki larw mrówkolwów, gniazda błonkówek, ślady żerowania gąsienic motyli, wyrośla, galasy, minowanie, zwijanie liści ,pieniste wydzieliny larw pluskwiaków, domki chruścików, ślady żerowania w drewnie).