摘要:跳虫是土壤中数量和种类极其丰富的一种微节肢动物,几乎存在于所有的 (半) 陆生环境中,因此经常作为模式生物用于系统学、毒理学、生态学及地理学等研究。本文介绍了土壤、凋落物、朽木、石块、灌木、乔木6种生境下,跳虫的标准化采集方法,以及与其相关的采集工具和玻片标本的制作过程。
关键词: 跳虫, 土壤动物, 标本采集, 玻片标本
研究背景
跳虫是弹尾纲 (Collembola) 动物的俗称,与线虫、螨并称为三大土壤动物类群,是一类分布极为广泛且物种多样性十分丰富的微型节肢动物 (通常1-5 mm) (陈建秀等,2007)。它们以凋落物、真菌、花粉、藻类、树叶和根为食,产生的粪便对土壤的形成有着重要作用,同时能够通过扩散作用协助植物和微生物的繁殖 (Hopkin, 1997; Rusek, 1998),在土壤和土壤食物网中起着关键的作用 (Potapov et al., 2020)。此外,跳虫的群落组成和多样性对外界环境变化的响应敏感,因此也是土壤质量和土壤污染的重要指示生物 (陈建秀等,2007)。跳虫栖息的环境非常多样,不仅生活在森林、草地、农田、湿地等生态系统的土壤中,还生活在凋落物、朽木、石块、灌木和乔木的树干和叶片等环境中 (Potapov et al., 2020)。对于不同栖息生境的跳虫,需采用合适的采集方法对其进行样本采集和多样性评估。土壤和凋落物样本的常用采集方法是Berlese-Tullgren漏斗法,灌丛样本常用吸虫器法,朽木和石块样本常使用Berlese-Tullgren漏斗法或吸虫器法,乔木样本常使用白布漏斗法,当需要对土壤样地进行阶段性监测时,可使用陷阱法。本文对跳虫的野外采集方法及其所需要的采集工具分别进行了阐述,同时详细介绍了其玻片标本的制作过程。
材料与试剂
- 自封袋 (10#)
- 塑料收集瓶 (高50 mm,口径35 mm,容量40 ml)
- 胶带
- 滴管头 (90 mm)
- 乳胶管
- 离心管 (1.5 ml, 50 ml)
- 铁丝
- 白布
- 塑料收集杯 (高75 mm,口径70 mm,容量180 ml,如一次性水杯)
- 小木棍 (长150-200 mm,如一次性筷子)
- 载玻片
- 盖玻片
- 载玻片盒
- 标签纸
- 实验记录本
- 劳保手套
- 乳酸
- 指甲油
- 无水乙醇
- 水合三氯乙醛
- 浓盐酸
- 甘油
- 阿拉伯树胶粉
- 杀虫热雾剂
- 饱和氯化钠溶液
- Nesbitt溶液 (见溶液配方)
- Marc André II封固剂 (见溶液配方)
仪器设备
- 土钻 (孔径60 mm)
- 铁丝框 (200 mm × 200 mm)
- 搪瓷解剖盘 (260 mm × 360 mm)
- 不锈钢筛网 (10目,高50 mm,直径200 mm)
- 漏斗 (高190 mm,大口直径220 mm,小口直径25 mm)
- 隔离桶 (高210 mm,口径230 mm)
- 伸缩杆 (600-1350 mm)
- 白炽灯 (40 W,E27螺口)
- 带线陶瓷灯头 (E27螺口)
- 插线板
- 玻璃管
- 橡胶塞
- 捕虫网 (100目)
- 解剖针
- 毛笔
- 挑针
- 卷尺
- 记号笔
- 枝剪
- 头灯
- 军工铲
- 体视显微镜 (model: Nikon SMZ745T,目镜:10x,物镜:0.67x、1x、2x、3x、4x、5x)
- 生物显微镜 (model: Nikon ECLOISE E200,目镜:10x,物镜:4x,10x,40x,100x,其中40x和100x为相差镜头)
- 恒温加热台 (威铁克,model: V-1010,功率300 W,温度范围:室温-400 °C)
- 电热恒温鼓风干燥箱 (上海精宏,model: DHG-9146A,功率:2000 W,温度范围:室温+ 10-300 °C,控温精度:0.1 °C,温度波动:± 1 °C)
- 轻型脉冲式热力烟雾机 (隆瑞,model: TS-35A,药液输出量:10-42 L/h)
采集方法
跳虫常用的采集方法有:Berlese-Tullgren漏斗法、吸虫器法、白布漏斗法、扫网法、手摇网筛法以及陷阱法。Berlese-Tullgren漏斗法应用于土壤和凋落物中跳虫的采集,该方法采集效率高,根据不同的采样设计,Berlese-Tullgren漏斗法采集的跳虫标本可用于系统学、生态学和地理学等研究;吸虫器法主要用于采集灌丛、朽木、石块、树干生境下的跳虫,该方法可以直接在原生环境下对跳虫进行采集,也可以配合扫网法、手摇网筛法一同使用,以提高采集效率,吸虫器法采集的跳虫标本完整性较好,适合作为形态学分类标本,同时使用吸虫器法可采集活虫进行饲养,以用于毒理学等室内控制实验;白布漏斗法用于乔木树冠的跳虫采集;扫网法可用于灌丛上跳虫的采集;手摇网筛法用于土壤和凋落物中跳虫的采集,因该方法所需时间较长,且难以进行定量控制,所以手摇网筛法采集的跳虫标本通常不用做生态学研究;陷阱法适用于对实验样地的长期监测。
- Berlese-Tullgren漏斗法
Berlese-Tullgren漏斗法在Berlese漏斗法的基础上进行了改进,增加了白炽灯作为外置光源,在增加光照的同时,提高漏斗上方的温度,加速土壤和凋落物样品的干燥,利用跳虫的避光性和趋湿性,提高分离效率。如图1,将隔离桶平稳放置,在隔离桶底部中央放置装有25 ml无水乙醇的塑料收集瓶,将漏斗架于隔离桶上方,使得漏斗底部开口对齐塑料收集瓶的瓶口,将伸缩杆固定于漏斗上方,陶瓷灯头缠绕固定于伸缩杆上,调整长度使得白炽灯底部高于筛网200 mm后,使用胶带固定灯头避免松动。处理土壤或凋落物样品时,在筛网下方放置一张A4纸,将土壤或凋落物样品平铺于筛网中,轻轻抖动筛网使样品下部的细小颗粒掉落于A4纸上,在收集瓶中放入相应的标签后,将筛网放置于漏斗上,并将A4纸上的样品倒入筛网中,所有样品处理完成后,打开白炽灯分离样品,分离时间48-72 h,若分离时不使用白炽灯,分离时间5-7 d。样品分离期间,需经常检查收集瓶中无水乙醇的余量,避免其全部挥发后对标本造成损坏。
图1. Berlese-Tullgren漏斗法 A. 组装的漏斗 (不含伸缩杆和白炽灯);B. 不锈钢筛网;C. 塑料收集瓶
- 吸虫器法
如图2,吸虫器由滴管头 (90 mm)、乳胶管、玻璃管、橡胶塞以及离心管 (50 ml)依次连接而成,吸气口所连接的玻璃管开口处需要使用纱布包裹,避免吸入虫子和沙土。采集标本时,在收集口下方放置装有无水乙醇的1.5 ml离心管,将吸虫口 (滴管头) 对准跳虫,从吸气口吸气,使跳虫被吸入离心管中,完成采集。需采集活体标本进行饲养时,无需放置装有无水乙醇的离心管,直接使用吸虫器进行采集。在阴暗处采集时可使用头灯增加照明。
图2. 吸虫器
- 白布漏斗法
将铁丝制成直径一米的圆形框架,使用白布在框架上缝制倒圆锥形漏斗,底部开口方便悬挂收集瓶。如图3,采集时用绳子将白布漏斗悬挂于林冠下,离地面约1.5 m高处,在收集瓶中加入25 ml无水乙醇并投入相应的标签,使用热力烟雾机雾化杀虫热雾剂,对树冠进行喷雾,喷雾完成后等待2-3 h,使得跳虫有充分的时间掉落于白布漏斗的收集瓶中。采集时间应选择晴朗无风的清晨,以避免风和降雨对采集造成影响。
图3. 白布漏斗法. A. 白布漏斗;B. 塑料收集瓶
- 扫网法
挥动捕虫网 (100目) 扫过植物体表面,使得跳虫落入捕虫网中,配合使用吸虫器采集捕虫网上的跳虫。
- 手摇网筛法
将铁丝制作为直径200 mm的框架,使用白布将框架和不锈钢筛网 (10目) 缝制在一起,在筛网下方再缝制可开口的布袋,完成采集筛的制作。如图4,采集时抓取凋落物于采集筛中,在采集筛下方放置搪瓷解剖盘,摇动采集筛,使得跳虫落入搪瓷解剖盘后,使用吸虫器对跳虫进行采集,布袋可以防止跳虫在摇动过程中被风吹散。该过程需要较长的时间,若采样时间不足以在野外使用吸虫器采集,应当直接采集凋落物于自封袋中,同时放入相应标签并用记号笔在自封袋表面做好标记,带回实验室后使用手摇网筛法或Berlese-Tullgren漏斗法进行分离采集。
图4. 手摇网筛法
- 陷阱法
使用土钻在地面挖出一个深约75 mm的洞,将塑料收集杯 (如一次性水杯) 放入其中,使得杯口和地面平齐,加入约2/3体积的饱和氯化钠溶液,使用小木棍 (如一次性筷子) 在杯口上方支撑一张塑料盖板,以防止青蛙、老鼠等大型动物进入陷阱,布置好陷阱后等待一周,取回陷阱,在体视镜下分离出跳虫,并保存于无水乙醇中。
实验步骤
- 样品采集
- 标本制作
- 标本保存
玻片标本存放于载玻片盒,所有标本同向放置,载玻片盒竖立放置,使有标本一面朝上,标本保存环境需保持阴凉干燥。生物体标本使用无水乙醇保存于-20 °C冰箱中,如无需进行分子实验,可使用75%的酒精代替。
溶液配方
- Nesbitt溶液:
蒸馏水 37 ml
水合三氯乙醛 40 g
甘油 1.25 ml
浓盐酸 2.5 ml
- Marc André II封固剂:
蒸馏水 30 ml
水合三氯乙醛 200 g
甘油 30 ml
阿拉伯树胶 20 g
新配制的封固剂较稀,需常温放置6个月以上待其浓稠后方可使用。
致谢
感谢国家自然科学基金项目 (41571052) 的资助。
参考文献
- 陈建秀,麻智春,严海娟,张峰. (2007). 跳虫在土壤生态系统中的作用. 生物多样性 02: 154-161.
- 张峰. (2009). 长角䖴科及爪䖴科 (弹尾纲:长角䖴目) 的系统分类. 博士学位论文.南京大学
- 郑国,李枢强. (2015). 森林冠层节肢动物.科学出版社. 北京.
- Hopkin, S. P. (1997). Biology of the springtails (Insecta: Collembola). Oxford University Press.
- Potapov, A., Bellini, B. C., Chown, S. L., Deharveng, L., Janssens, F., Kováč, Ľ., Kuznetsova, N., Ponge, J. F., Potapov, M., Querner, P., Russell, D., Sun, X., Zhang, F. and Berg, M. P. (2020). Towards a global synthesis of Collembola knowledge: challenges and potential solutions. Soil Organisms 92(3): 161-188.
- Rusek, J. (1998). Biodiversity of Collembola and their functional role in the ecosystem. Biodivers Conserv 7(9): 1207-1219.
Copyright: © 2021 The Authors; exclusive licensee Bio-protocol LLC.
引用格式:鄢麒宝, 乌云嘎, 吴东辉, 孙新. (2021). 跳虫标本的采集、制作与保存.
Bio-101: e1010628. DOI:
10.21769/BioProtoc.1010628.
How to cite: Yan, Q. B., Wu, Y. G., Wu, D. H. and Sun, X. (2021). Collection, Production and Preservation of Collembola Specimen.
Bio-101: e1010628. DOI:
10.21769/BioProtoc.1010628.