通过一些家庭安全软件和一点独创性,研究人员开发了一种廉价的设备,使他们能够研究世界上昆虫最多样化的地区昆虫的行为和活动。
昆虫很容易成为地球上最大的生物群,并且物种栖息在包括南极洲在内的每个,它们也无处不在。然而,与鸟类和哺乳动物相比,科学家们对大多数昆虫何时清醒和活跃知之甚少,对于在黑暗遮蔽的面纱下飞行的夜行动物尤其如此。
“我们对昆虫行为的了解大部分来自白天活跃的物种,”佛罗里达自然历史博物馆麦奎尔鳞翅目和生物多样性中心的策展人Akito Kawahara说,他是一项描述该设备的新研究的合著者。“我们研究蝴蝶,蜜蜂和蚂蚁,因为我们可以看到它们,但那里有成千上万的夜间昆虫,到目前为止,所有这些都几乎不可能追踪。
了解生物体何时最活跃是了解其行为和昼夜节律的基础,昼夜节律决定了它们何时寻找食物、繁殖、授粉花朵等。如果没有这些昆虫的基本信息,就很难预测或确定环境的变化,如光污染的增加,如何影响它们。
但是动物越小,就越难追踪。昆虫通常太小,无法随身携带跟踪设备,以提示生物学家的运动。相反,研究人员必须用诱饵或灯光引诱它们,这只能描绘出它们活动的部分画面。
“你可能会认为飞蛾是夜间活动的,因为它只在晚上看到,但这并不意味着它白天不会出去。它可能只是没有被看到,“主要作者Yash Sondhi说,他是佛罗里达国际大学的博士生,由Kawahara共同建议。“我们想超越标准的夜间或昼夜类别,这可能是过于简化的。
多年来,川原一直试图找到一种便携式设备,让他在与博伊西州立大学的合作者杰西·巴伯(Jesse Barber)在野外工作时追踪昆虫,有时甚至试图将工作外包给公司,希望他们能为他建造它。但是,事实证明,设备足够灵敏,可以测量最小飞蛾的精细运动,同时又足够耐用,可以在恶劣环境和没有电或互联网的偏远地区保持。
因此,当Sondhi提出尝试自己创作时,川原很兴奋。“我们把这个项目放在一边,但Yash能够出现并构建我们一直设想的设备,”他说。
Sondhi收集了一台微型计算机,开源运动跟踪软件,传感器,相机和所有重要的红外灯,这些灯不会打扰或混淆昆虫。他把所有这些都装在一个看起来像洗衣篮的网笼里,便携式运动活动监测器pLAM诞生了。
它可以以低于100美元的价格建造,这只是基于实验室的技术的一小部分,成本在1,000美元到4,000美元之间。
在使用pLAM监测实验室中的昆虫活动以确保设备平稳运行后,Sondhi和Kawahara在哥斯达黎加的研究之旅中对其进行了测试。他们收集了15个物种,将每个物种的四到八只飞蛾放入活动监测器中。
Sondhi说,最有趣的例子之一是虎蛾的一种。据推测,这些颜色鲜艳的有毒飞蛾只在白天外出,因为捕食者避开它们,它们可以四处走动而不必担心被吃掉。然而,来自活动监视器的数据显示,它们在黄昏时分也很活跃。毕竟,他们必须躲避其他在黄昏时分出来的捕食者,比如蝙蝠。
“看到不同的活动模式真是太酷了,”Sondhi说。“并非一切都像我们想象的那样黑白分明。现在,我们可以预测并更好地了解昆虫飞行时的驱动因素。目标是量化它们何时活跃,然后将其与它们的特征联系起来——例如,如果一只飞蛾是暗淡的,米色的,这是否意味着它是严格的夜间活动的?”
Kawahara乐观地认为,新设备将有助于为避免最近全球昆虫减少和灭绝趋势的努力提供信息。“我们需要了解小昆虫和其他生物活动的基线数据非常有限,”他说。“我们谈论光污染,噪音污染和气候变化如何影响昆虫,但我们对它如何影响它们的活动一无所知,因为我们无法监测大多数昆虫物种的活动。该设备将使我们能够收集这些信息。
今年,Sondhi将使用这个新工具继续他由国家地理资助的研究,研究飞蛾如何应对光污染。他收集了几个野外地点不同光照水平的数据。现在,他可以研究光污染如何混淆飞蛾,干扰它们的自然昼夜节律模式并影响它们何时活跃。
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