Tag, du er et insekt / entomologi

Hvis du ser en sommerfugl som strekker seg på en kvist, skråner en bille rundt en trebakke eller en myr som marsjerer langs bakken, kanskje du lurer på hva det gjør når du ikke ser. Hvor kom det fra, og hvor er det på vei?

Forskere gjør alle slags ting for å hakke vår vei inn i å forstå det daglige livet for enkeltpersoner og grupper over dyrets riker - ofte ved å prøve å ta med seg fra en avstand. De sikrer GPS-krage til elefanter, feste akselerometre til måneskinn og antrekkfugler med satellitt-sendere eller fargekodede bånd. Disse dataene kan være et vindu inn i en arts rekkevidde, diett og oppførsel, for eksempel, om villkatter i Australia avgir det lokale dyrelivet eller i hvilken grad smeltende is er sultende isbjørner.

Blant disse dyrene er insekter ikke de mest villige vitenskapelige samarbeidspartnere. Små og kortvarige, de er egentlig ikke bygget for å bære sporingsverktøy som vi kanskje vil bruke (forutsatt at vi kan finne dem i det hele tatt). For entomologer, ingeniører og andre forskere er det verdt å få en insekt-øye-visning. Merking og sporing av insekter gir innsikt i alt fra massemigrasjon til koloniadferd til deres destruktive lyster for trær og avlinger. Her er tre eksempler på hvordan forskere har forsøkt å hekke rides med insekter, og hva de lærte underveis.

Monark sommerfugler

Monark sommerfugler holder seg ikke kaldt. Som sommeren går til høsten, treffer sommerfuglene veien. I USA og Canada flyr de vest for Rocky Mountains til California for å roste seg i kystlunder. Øst for fjellene, leder de til Mexico. Noen av disse insektene flutter mer enn 3000 miles, og de vender tilbake til sine forfedres roosts. Oppover av en milliard monarker går ned på Mexicos montane skoger hvert år. I reservene til El Rosario og Sierra Chincua, i Michoacán, de dekker grener av Abies religiosa, eller hellige firs, som oransje og svart shag.

For å kartlegge sommerfuglens ruter - og avgjøre hvor mange som gjør det til målgruppen-naturalister, merker de ofte kort etter at de kommer fra deres chrysalides. Rondeau Provincial Park, i sørvestlige Ontario, Canada, er vert for en årlig tagging festival. Utallige monarker legger egg der hver sommer, på milkweed planter nær kysten av Lake Erie. Hvert fall gjør naturister og frivillige sitt beste for å fange opp nesten 1000 av dem, trykke på et klistremerke på hver og en, og send det på vei.

Merking forekommer i sanddyner, myr og spredte hager, hvor sommerfugler lander på rosenrødt Joe-Pye-ugress eller bushy flammende stjerne. "Siden [monarker] ikke reiser sammen i flokker som fugler, er overføringen mer av en konstant flyt gjennom parken vår i løpet av to eller tre måneder, sier Caitlin Sparks, en senior tolk der. De kan ikke nå de tetthetene de gjør i Mexico, men Sparks sier, "de roser sammen i grupper om natten i grenene av trær, noe som er et magisk syn."

Parken deltar i et program spurt av Monarch Watch, et prosjekt ut av University of Kansas. Programmets etiketter er små - om diameteren på viskelæren på blyant og lett. Når monarkene er nektende på blomster, dekker frivillige dem med koniske mesh garn. Insektene flyr instinktivt opp mot spissen. Monarch Watch anbefaler at den menneskelige taggeren så gjerne bruker tommelen og pekefingeren til å trykke en tag på den midterformede diskalcellen i sommerfuglens vinge. Dette er nær innsiktets tyngdepunkt, slik at det ikke kaster dem av. Hver tag er merket med en e-postadresse, et telefonnummer og en unik kode med tre bokstaver og tre tall. Taggers bruker et regneark for å logge på sommerfuglene de møter. Håpet er at noen andre vil bruke denne koden for å identifisere sommerfuglen på den andre siden av reisen.

Det tok mange år å komme fram til merkets enkelhet og plassering. I begynnelsen emulerte Monarch Watch en strategi fra 1970-tallet, der forskerne gnidde vekter av vingene for å få plass til rektangulære etiketter å feste. Da Chip Taylor, programleder og professor emeritus av økologi ved University of Kansas, prøvde denne tilnærmingen i 1992, fant han at monarker ble manglet. "For mange vinger ble ødelagt i prosessen med å gni vektene, og da er sommerfuglene dine døde, ikke sant?" Da prøvde han en liten tag på undersiden av hindringen. De kom med små flasker lim, men frivillige kunne ikke finne ut nøyaktig hvor mye de skulle bruke. (Det var rapporter om at sommerfuglene ble limt til gresset, fortauet eller fingrene.) Laget avgjorde den nåværende tilnærmingen i 1997.

Monarch Watch samarbeider med lokale eksperter i Mexico, men de dataene de innhenter sammen, maler ikke et komplett bilde. Målet er at lokale bønder skal samle merkene fra sommerfugler som beveger seg gjennom fjellene, og lagre dem til Monarch Watch-teamene kommer til å samle dem. (Monarch Watch betaler en $ 5 søkers avgift for hver gjenopprettet tag.) Forholdet mellom koder som er gjenopprettet til de anførte, er fortsatt lavt. Av 1,4 millioner som er blitt festet til monarker de siste to tiårene, har laget kun data fra omtrent 14.000.

Men arbeidet fortsetter. "Vi vil lære noe om migrasjon, hele strømmen, og hvordan den varierer fra år til år," sier Taylor. Overvåking av disse dynamikkene kan hjelpe forskere å forstå hvor sommerfuglene klekker seg og informere bevaringsarbeidet i de habitatene som forsvinner over det amerikanske Midtvesten. Det kan også tydeliggjøre forholdet mellom klima og migrasjon. I år, som har sett et utslett av varmt vær over Midtvesten, sier Taylor, "migrasjon er langt etter planen."

Emerald Ash Borers

Disse iriserende biller, hjemmehørende i Asia og ellers kjent som Agrilus planipennis, ble først oppdaget i Amerika i 2002, da de kom opp i Michigan. Forskere mistenker at de hadde hengt på en stund før noen la merke til - men da vi gjorde det, begynte ting å forverres raskt. Bjelkene har en smak for 16 arter av asketrær, og har blitt skylden for å ødelegge millioner av dem over 30 stater. Tegn på en angrep inkluderer deudede lemmer, uvanlig forgrening fra stammen og dype splittelser i barken. Forskere vet at, på tidlig sommer, boblerne skyver seg ut av hull som ser litt ut som kattøy.

Hva de gjør neste er hva Deborah McCullough ønsket å finne ut. En skog entomolog ved Michigan State Universitys naturhøgskole, McCullough en gang oppdrettet masse av disse biller og markerte dem med små dabs av giftfri maling. (En relatert tilnærming, som fikk litt trekkraft på 1960-tallet, involverte markering av millioner av beryktede planteskade med spor av fluorescerende støv.)

McCulloughs arbeid slo en stor snag. "Når vi slipper dem, så vi dem aldri igjen," sier hun. "Disse billene er veldig gode flyger, og det er ingen gode tiltrekkere eller metoder for å fange dem." Resultatet? "Massevis av tid og krefter - ingen data." McCullough vet om et annet prosjekt som prøvde en lignende tilnærming med små transmittertråder. Den ene satte seg ut, sier hun, uten å gjøre det til naturen. "Beetles er bare altfor små til å bære noe rundt," McCullough sier, "selv om det bare er et lite stykke ledning."

Det er mye mer å lære om hvor billerene går, og når og hvorfor. Så langt, i det minste synes sporing ikke å være svaret. I et forsøk på å kutte billerene i minst, legger US Department of Agriculture vekt på å begrense bevegelsen av brensel, siden de ofte angriper buntene. Byrået anbefaler å kjøpe lokal brensel og brenne hele bunken.

termitter

Kirstin Petersen, nå ingeniør ved Cornell University, jobber innen kollektivt legitimert intelligens. Tanken er at aktører - i hennes tilfelle, små roboter - kan pløye gjennom oppgaver virkelig effektivt som en gruppe når de samarbeider og svarer på sensorisk informasjon. I insektsverdenen er det en art som allerede har det hele ned. Så for noen år siden skjønte hun seg bedre å se nærmere på termitter.

Petersen hadde allerede gått dypt inn i den eksisterende litteraturen om termitadferd, men hun hadde ikke sett en koloni i aksjon, i nærheten. Så tilbake da hun var en utdannet student, trakk hun og hennes samarbeidspartnere en entomolog til Namibia, hvor de gikk på de tøffe, seussiske hagene som termitkolonier bygger, og da måtte de bestemme hvordan det best var å finne ut hva som foregikk inne.

Teamet satte ut noen feller, og flyttet deretter insektene til en petriskål. I laboratoriet var termittene lett nok til å se, men merking av dem var en slog. Og termitter, som er vant til å være opptatt, syntes å være sløvhet, noe som lang tid måtte markere dem, gjorde enda verre. "Deres oppførsel forverres jo lenger de er borte fra høyden," sier Petersen.

Så laget kom opp med en måte å spore termittene ved å bruke merker de allerede har. Med halvautomatisert programvare fokuserte de på det lyseste stedet på et insekts underliv, og brukte det som å følge individets oppførsel. De rigget opp et overhead-kamera og målte hver termitbevegelse fra en ramme til en annen (med senere verifisering av mennesker). Denne tilnærmingen slashed på hands-on tid. Merking dem manuelt ville ha tatt uker, sier Petersen. Programvaren jobbet det ut i timer. Også, "vi ville ikke gjøre med trette termitter," tilføyer hun.

Petersen så at det er mye variasjon i hvordan bestemte termitter gikk om deres dager. "Noen var oppdagelsesreisende, og noen var hjemme-baserte og tok vare på vedlikehold," sier hun. Den typen variasjon kan også utvikles til robotkolonier. Si at robotene bygger en bygning. Kanskje de ville ha nytte av å ha litt breddegrad for å gjøre sine ting, og utføre forskjellige oppgaver på forskjellige måter. "I stedet for å be dem bygge etter en plan, kan vi gjøre det som termitter," sier Petersen, ved å gi dem brede parametere, for eksempel å angi at et kjøkken bør være nær et bad, for eksempel eller at trappene tilhører nær en heis.

Sammen med samarbeidspartnere i Cornell ser Petersen nå fremover, og utvikler en metode for merking av honningbier med termiske sensorer for å kartlegge deres foraging taktikk. "Ingeniører har mye å lære av atferdsbiologer," sier hun. "Og hva de lærer av naturen."