خلاصه سمینارهای ۱ و ۲ آقای مهندس سلطانی جهت اطلاع علاقمندان در وبلاگ قرار داده شده است:
What Environmental Factors Are Important Determinants of Structure, Species Richness, and Abundance of Mosquito Assemblages?
پراکندگی، فراوانی و سازگاری پشه ها وابسته به فاکتور های زیستی(Biotic ) و غیر زیستی(Abiotic) و همچنین نحوه ارتباط آنها با یکدیگر می باشد. مطالعات متفاوتی در رابطه با اثرات متغیرهای محیطی بر گونه های مختلف پشه ها صورت گرفته است که اغلب این مطالعات مختص به یک گونه خاص و ارتباط آن با چند فاکتور محیطی محدود بوده است. تا کنون مشخص نشده است که کدام فاکتور یا فاکتور های محیطی مهمترین عامل تعیین کننده ساختار تاکسونومیک و اجتماعی پشه ها می باشند. که برای پاسخ به این سوالات بایستی آنالیز های ماکرو اکولوژیک جامع انجام پذیرد. به گونه ای که پوشش کاملی از انواع مختلف زیستگاه و اجتماعات مختلف پشه ها بوده، رنج وسیعی از فاکتور های محیطی را مورد بررسی قرار دهد و از متد های آنالیز آماری مناسب نیز استفاده گردد.
کاربرد این گونه مطالعات اکولوژیکی جامع شامل:
• مدیریت محیطی(Environmental management ) زیستگاههای رشد ونمو پشه ها
• پیش بینی قابل اطمینان و همچنین modeling تغییرات آینده در ساختارهای اجتماعی مختلف پشه ها
• ارائه یک روش کنترلی موثر برای پشه ها می باشد
در پروسه انجام این مطالعات بایستی چهار جنبه مختلف را مورد توجه قرار داد:
1- منطقه مورد مطالعه: مختصات منطقه، پوشش گیاهی ، شرایط آب وهوایی و مکانهای نمونه برداری بایستی کاملا مشخص گردد.
2- نمونه برداری و شناسایی تاکسونومیک نمونه ها: متد نمونه برداری، ابزارهای نمونه برداری و دوره های زمانی نمونه برداری بایستی با توجه به بیولوژی حشره هدف مشخص گردد.
3- متغیر های محیطی: بایستی حد اقل 20 متغییر مختلف در نظر گرفته شود تا مطالعه ای جامع داشته باشیم . که می توان متغییر ها را به سه دسته مختلف تقسیم بندی نمود:
a) مشخصات مربوط به ساختار های هیدرولوژیکی و مکانی زیستگاه(Habitat spatial/hydrological characteristics )
b) متغییر های فیزیکی و شیمیایی آب(Water physical/ chemical variables )
c) مشخصات مربوط به نوع پوشش گیاهی زیستگاه آبی(Aquatic vegetation characteristics )
4- آنالیز اطلاعات: شامل دسته بندی اطلاعات و رگرسیون چند متغیره می باشد. یک متد دسته بندی اجباری یک نمایی بنام(Canonical Correspondence Analysis یاCCA ) برای ساختار اجتماعی پشه ها بکار می رود که اساس آن بر ترکیب گونه ای و فراوانی پشه های منطقه استوار می باشد. آنالیز های رگرسیون خطی چند متغیره بنام(Redundancy Analysis یاRDA ) برای آنالیز غنای گونه ای (Species richness ) و فراوانی کلی(Overall abundance ) پشه ها استفاده می شود.
جدید ترین مطالعه ای که با این چهارچوب صورت گرفته است (Beketov et al, 2010 ) در منطقه وسیعی از کشور روسیه اجرا شده که اثرات بیست متغییر محیطی مختلف بر ساختار اجتماعی، غنای گونه ای و فراوانی پشه ها مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که :
• مهمترین فاکتور های محیطی تاثیر گذار بر ساختار اجتماعی پشه ها، وجود آبهای دائم(Permanence ) و فسفات در زیستگاه لاروی می باشد.
• مهمترین فاکتور های تاثیر گذار بر غنای گونه ای و جود آبهای دائم(Permanence ) غنای گونه های گیاهی(Macrophyte taxa richness ) و گونه های Lemna sp (با وابستگی منفی) و مواد آلی ( با وابستگی مثبت) می باشند.
• مهمترین فاکتور های تاثیر گذار برای فراوانی پشه ها، مواد آلی(Organic debris )، درجه حرارت، غنای گونه ای گیاهی( با وابستگی مثبت) و گونه های Lemna spp (با وابستگی منفی) هستند.
فاکتور های زیستی(Biotic) تاثیر گذار بر پشه ها شامل انواع مختلف شکار گر ها و گونه های رقابت کننده غذایی و فضای زیستی می باشند. که یکی از مهمترین فاکتورهای زیستی تاثیر گذار بر ساختار اجتماعی پشه ها، حضور گونه های کانتروفیک(Controphic species ) در زیستگاه لاروی آنها می باشد. که این گونه ها با پشه ها در یک سطح غذایی قرار می گیرند و می توانند که بر روی یکدیگر تاثیرات متفاوت و مهمی را داشته باشند. گونه های کانتروفیک و پشه ها دارای 6 حالت کلی رابطه با یکدیگر می باشند:
1) Interference competition: یک رابطه منفی و مستقیم شیمیایی و یا فیزیکی می باشد. مثلا زئوپلانکتون ها باعث کاهش بقاء و افزایش متامورفوز آنوفل (Anopheles quadrimaculatus) می گردد.
2) Exploitative competition: یک رابطه منفی غیر مستقیم می باشد که در اثر مصرف کردن منبع غذایی مشترک می باشد. مانند رابطه پشه ها، دافنی و جلبک ها که دافنی از جلبک تغذیه می نماید و باعث اثرات منفی بر پشه ها می شود.
3) Apparent competition or mutualism: در این گونه رابطه پشه ها و گونه های کانتروفیک دارای یک پرداتور مشترک می باشند ولی از لحاظ رژیم غذایی با هم دارای منبع غذایی مشترک نمی باشند. مانند تغذیه ماهی های لاروخوار که می توانند به غیر از تغذیه از لارو پشه ها از لارو قورباغه در مراحل اولیه تغذیه کنند.
4) Indirect mutualism : در این روش گونه های کانتروفیک با استفاده از بخشهای مختلف از یک منبع غذایی می توانند بر همدیگر اثر داشته باشند. که در این حالت خود منبع های غذایی این گونه ها با همدیگر رقابت غذایی داشته و در نهایت بر گونه های کانتروفیک تاثیر خواهند گذاشت. مثلا: پری فیتون ها(periphyton ) و فیتو پلانکتون ها(phytoplankton ) برای استفاده از مواد غذایی رقابت دارند و رشد بیش از اندازه فیتو پلانکتون ها می تواند باعث کاهش رسیدن UV مورد نیاز برای فتوسنتز پری فیتون ها گردد. که در این حالت موجوداتی که از پری فیتون ها تغذیه می کنند مانند لارو های قورباغه و حلزون ها بصورت غیر مستقیم تاثیر مثبت بر روی پشه های Filter-feeder مانند اغلب آنوفل ها و کولکس ها می گذارند. در حالی که گونه هایی که Filter-feeder فیتو پلانکتون ها هستند مانند دافنی ها، می توانند اثرات مثبتی بر لارو های پشه های که دارای خاصیت تغذیه ای از پری فیتون ها هستند، داشته باشند مانند: لارو آادس ها و کولیستا ها.
5) Intraguild predation: زمانی اتفاق می افتد که پشه ها دارای یک نوع شکارگر می باشند که خود شکارگر می تواند مستقیما از منبع غذایی پشه نیز استفاده کند. مثلا: Culiseta longiareolata و لارو قورباغه (Bufo viridis) علاوه بر اینکه دارای منبع غذایی مشترک هستند می توانند از همدیگر نیز از طریق شکارگری تغذیه کنند. که در این رابطه شکار و یا شکارگر بودن ، با توجه به اندازه آنها و اینکه کدام گونه زودتر زیستگاه را اشغال می کند، تعیین می گردد.
6) Keystone predation: این رابطه زمانی حاصل می گردد که دو گونه کانتروفیک دارای یک منبع غذایی و یک شکارگر مشترک می باشند. مثلا (Blaustein & Karban سال 1990 ) در یک مطالعه میزان نرخ رشد ونمو لارو های Culex tarsalis را در مزارع برنج در حضور و یا عدم حضور رها سازی ماهی های لاروخوار مورد بررسی قرار داد. نتایج نشان داد که نه تنها ماهی های پشه خوار اثرات منفی بر رشد پشه ها نداشتند بلکه دارای اثرات مثبت بر پشه ها نیز بودند. به این دلیل که در حضور ماهی ها، نرخ رشد و نمو و بقای مر حله شفیرگی پشه افزایش یافت. این پدیده به این دلیل بود که ماهی های پشه خوار به طور قابل توجهی باعث کاهش تراکم زئوپلانکتون های Filter-feeder می گردید که این زئوپلانکتون ها خودشان یکی از اصلی ترین رقابت کننده های لارو پشه ها بودند.
------------------------------------------------------------------------------------------------------
پاسخهاي الكتروفيزيولوژيك حشرات نسبت به تحريك با دي اكسيد كربن(Co2) و كاربرد هاي آن

اكثر حشرات گزنده مانند پشه هايanautogenous ، قبل از تخم گذاري شان نياز به يك وعده خونخواري جهت تكميل مراحل رشد ونمو تخم خود هستند كه براي بست آوردن اين منبع پروتئيني، پشه هاي ماده بايستي به جستجوي ميزبان جهت تغذيه بپردازند. يكي از علائم حسي(sensory cues) موثر در رفتار جستجوي ميزبان دي اكسيد كربن(Co2) مي باشد. ماده پشه ها و ساير حشرات خونخوار داراي گيرنده هاي حسي بسيار تخصص يافته و حساس نسبت به دي اكسيد كربن مي باشند كه اين گيرنده ها اغلب در ماگزيلاري پالپ آنها و در ارگانهاي حسي بنامbasiconic sensilla ديده مي شود.كه در تحقيقات الكتروفيزيولوژيكي تحريكات Co2 نيز از همين ارگان حسي استفاده مي گردد.
جهت انجام آزمايشات الكتروفيزيولوژيكي بر روي حشرات نياز به اجزاء مختلفي مي باشد:
1- حشره: كه بايستي بر اساس نوع گونه حشره از روش مناسب صيد شده و در انسكتاريوم در شرايط ويژه نگهداري شود.
2- مراحل آماده سازي حشره: در اين مرحله جهت انجام آزمايش بايستي حشره كاملا بي حركت شود، بصورتي كه ماگزيلاري پالپ حشره درست در مقابل ميكرو الكترودها قرار گيرد. حشره بالغ بر روي يك صفحه شيشهاي cm²1 در داخل يك نگهدارنده Plexiglas توسط نوار هاي چسب باريك و يا رشته هاي فيبري كه روي سينه، شكم، پاها و بالها زده مي شود، ثابت مي گردد.
3- متد هاي الكترو فيزيولوژيك: به تكنيك هايي گويند كه پاسخهاي خارج سلولي را كه از گيرنده هاي عصبي basiconic sensilla واقع در ماگزيلاري پالپ مي آيد را ثبت مي كنند.
4- ساخت الكترود ها: اينها عموما دست ساز بوده و از سيم هاي تنگستن با قطر µm 125 استفاده ميشود كه با استفاده از متد هاي الكتروليتي، انتهاي آنها را با قرار دادن در محلول %10 الكتروليت تا حد كمتر از µm 1 نوك تيز مي كنند. در اين روش دو الكترود وجود دارد كه يكي از آنها وارد چشم حشره مي شود( تحت بزرگنمايي 40×) و الكترود ديگر كه الكترود ثبت كننده مي باشد وارد قاعده يكي از سنسيلا هاي پالپ حشره مي شود( تحت بزرگنمايي 400×).سپس سيگنالهاي الكتريكي دريافت شده توسط يك كانال فيلتر شده(1000-300 Hz) و پس از تقويت شدن(1000×) به دستگاه audio monitor رسيده و در نهايت وارد كامپيوتر مي گردند.
5- جمع آوري داده ها و تشخيص پتانسيل عمل(Action Potential ): اين كار توسط نرم افزار ويژه اي بنامAutospike صورت مي گيرد. بايستي كامپيوتر ثبت كننده داده ها حتما داراي مبدل ديجيتال- آنالوگ و آنالوگ- ديجيتال باشد.
6- هدايت عامل محرك(Stimulus Delivery ): معمولا دو جريان گازي به سمت پالپ حشره هدايت مي گردد:
الف) جريان پيش زمينه ياbackground (225 ml/min)
ب) جريان محرك ياstimulus (150 ml/min)
كه Co2 محرك توسط سيلندر هاي استاندارد اين كار كه حاوي غلظت هاي 0، 150، 300، 600 و 1000ppm مي باشد. كه همراه آن %20 اكسيژن خالص و بقيه گازهاي تشكيل دهنده آن نيتروژن مي باشد. يك اگزوز نيز جهت خروج جريان وارد شده به محفظه نيز با قطر 4 اينچ در نظر گرفته شده است.
7- آناليز آماري: معمولا از آناليز آماري two-way ANOVA جهت مقايسه معني دار بودن اختلاف شاهد و محرك استفاده مي شود. و همچنين براي تعيين معني دار بودن اختلاف بين غلظتهاي مختلف Co2 از آزمون two sample t-tests استفاده مي شود.
8- پروتكل انجام آزمايش(Testing protocol): بر اساس نوع ماده محرك و نوع گونه حشره مي تواند متفاوت باشد.
9- اسكن ميكروسكوپ الكتروني(Scanning Electron Microscopy): جهت شناخت بهتر ساختار مورفولوژيكي سنسيلا ها بكار مي رود كه بايستي ابتدا نمونه زنده را توسط بخار اسميوم ثابت نمود و در گام بعدي توسط طلا پوشيده مي گردد(palladium ≈20 nm) و نهايتا وكيوم شده تا زماني كه مورد بررسي قرار گيرد.
نتايج بدست آمده از اين آزمايشات شامل:
- پاسخ حشره نسبت به غلظت هاي متفاوت Co2
- ارتباط بين غلظت محرك دريافت شده و ايجاد پتانسيل عمل عصبي در حشره
- بررسي الگوي موقتي پاسخهاي حشره نسبت به محرك ها (Temporal pattern)
- پاسخ حشره نسبت به محركها با وجود دريافت غلظت هاي متفاوت پيش زمينه اي(Background)
- واكنش حشره در مقابل دريافت محركهاي متناوب از Co2
- پاسخهاي گونه هاي مختلف يك حشره نسبت به محركهاي Co2
- واكنش حشره نسبت به ساير محركها غير از Co2
- برررسي مشخصات دقيق سنسيلا هاي حشره مورد نظر
- تعيين سن ماده پشه ها با استفاده از دتكت Co2 v
v در سال 2007 Grant و O'Connell آزمايشاتي را بر روي Aedes aegypti اجرا كردند. آنها پشه ها را به دو دسته جوان(0 تا2 روز پس از خروج) و مسن(4 تا 7 روز پس از خروج) تقسيم بندي نمودند و با هدايت جريان محرك Co2 با غلظت هاي متفاوت به سنسيلاهاي ماگزيلاري پالپ آنها(basiconic sensilla)، دريافتند كه اختلاف معني داري بيت دتكشن اين دو گروه سني وجود دارد و مي توان بر اساس الگوي موقتي پاسخ و ميانگين پاسخهاي توليد شده توسط غلظت هاي مختلف Co2 ، سن پشه هاي ماده را تشخيص داد.
نتيجه گيري: داشتن اطلاعات درباره مشخصات و محدوديتهاي سيستم حسي حشرات، يكي از پيش زمينه هاي درك و شناخت رفتار حشرات مي باشد. همچنين داشتن دانش در اين زمينه مي تواند بسيارمفيد وموثر باشد در طراحي و بكارگيري استراتژي هاي مناسب جهت كنترل گونه هاي آفت و در نهايت كاهش انتقال بيماري هاي ناقل زاد.