Summary and Application of Active and Passive Sampling Method in Collecting Beetles

一、概述

鞘翅目昆虫 (Coleoptera，亦被称为甲虫) 是现生动物界中最大的目级阶元，全球已记 载种类约186科，约40万种，已描记种类占全球已知动物种类的近四分之一 (Ślipiński et al., 2011; Bouchard et al., 2011)。尽管已有大量物种被描记，全球仍有大量鞘翅目 种类仍未被发现。造成这一问题的原因较为复杂，其中之一即是野外采集工作不够充分，未彻底地调查所有可能的生境。一些特殊的生境，例如热带雨林的树冠层，由于常规采集困难，尚有许多未知的甲虫栖息于林冠之内，需要甲虫学者开发针对性的新型采集方法。本文意在从主动式与被动式采集方法两个角度出发，总结现今常用的鞘翅目采集方法，希望未来能在此基础上，阅读本文的学者可以发展出新型的采集方法，从而更高效地获取到未知甲虫的样本。

二、主动式采集法

该方法指代采集者借助工具辅助采集的方式，采集过程需要采集者亲自进行。依据采集工具可分为以下几种类型：

1. 网捕法 (图1A)
   
   1.1

   所需设备：捕虫网：圈 (变量：口径大小；形状：圆形，倒三角形)，网 (变量：柔性材料，硬质材料)，杆 (变量：长短；材质)。
   1.2

   操作方法与优劣：利用捕虫网的采集方式，根据捕捉对象可分为三种：活跃的飞行对象 (所用设备多具大圆形网圈，柔性网布材料，较长的杆)、常停留在 植物上的对象 (所用设备亦称为扫网：具有相对小的网圈，较硬质网布)、水 中的对象 (所用设备亦称为水网或抄网：具有倒三角形网圈，硬质网布)。
   

   1)

   活跃的飞行对象型：一般用于采集飞行速度较快的蝴蝶或者蜻蜓，对于甲虫，一般采用长杆 (6-10 m) 的捕虫网用于捕捉飞舞在高树花从间的访花 甲虫，也适合于捕捉花金龟、吉丁等具有近似于蝴蝶飞行通道的甲虫或者 在山顶迎风面捕捉快速飞行的甲虫。长杆，大网圈这些特点适合捕捉快速 飞行过程中的甲虫，但缺点是杆一般较长，不易携带；捕虫网柔软，容易被刮破；使用较长长度时，操作困难。

   2)

   长停留在植物上的对象：一般使用称为扫网的采集工具，使用网圈直接快速扫过植物的枝条以捕捉植物上的甲虫的方法，需要使用强度高的网圈、杆，需要较为硬质的捕虫网材料以防被植物刮破。也可用于飞行对象，但效率不及上者。

   3)

   水中的对象：一般使用称为水网或抄网的采集工具。网圈一般三角形，其前缘适合于贴合河床 (前缘使用弹性材料可更有利于贴合地面)，防止甲虫 从下方逃逸；硬质材料的捕虫网防止网布随水流飘起，使得甲虫无法进入其中；杆长由环境决定。具体运用的方法依据环境而改变：小溪流、水膜环境可使用短柄，网圈前缘贴住岩石，用手扰动网前的水草或碎石，惊扰甲虫离开躲藏地，顺水流进入网中；对于深水区域，如果采集类似豉甲的甲虫 (水面活动)，可继续采用短柄 (甚至可以采用密网漏勺，金属等刚性 材料有助于减少水的影响，加快捕捞速度，防止逃逸)，目视找到甲虫后，快速捞起甲虫；对于水底或水草中的甲虫，就需要使用长杆，采用硬质前缘扫过水草或河底淤泥、碎石，将甲虫与其躲藏的环境物一同捞起后在其中寻找甲虫。
2. 搜索法 (图1B)
   
   2.1

   所需设备：无。
   2.2

   操作方法与优劣：主要指用目视观察寻找甲虫的方法，可分为随机搜索和定向搜索。
   

   1)

   随机搜索较为简单，采集时注意观察即可，着重注意有着伪装色的甲虫。

   2)

   定向搜索需要采集者了解采集对象的生活环境，依据其习性针对性的搜索其寄主：例如，粪食性甲虫 (粪金龟、蜣螂等) 需要寻找粪便或尸体，且 根据其的取食行为的不同，有些直接在粪便中，可以直接在其中寻找，有些在粪便下或远离粪便的位置向下打洞，找到洞穴后需要向内灌水，使甲虫从洞中跑出；又或是朽木中的甲虫 (锹甲、天牛等)，需要寻找朽木来进 行采集。此外，定向搜索还需注意采集对象的活跃时间，例如：一些大型金龟 (绒毛金龟、粪金龟等) 在清晨会向高海拔飞去，且飞行高度一般较低，此时在临近山顶的空旷处可以直接采集到这些甲虫；又或是一些鳃金龟和丽金龟在傍晚，落日前后，较为活跃，会在相应寄主上集中取食，而其他时候躲藏在一些阴暗处，难以采集。

   3)

   针对性采集夜间活动的甲虫的定向搜索法一般称作夜采。许多步甲都是夜间活动，在夜间沿路或在水边寻找，可以采集到一定数量的步甲科甲虫，又或是大多数菌食性甲虫，这些甲虫也是夜间才出现在菌类上进行取食，在白天较难遇见。需要注意的是，夜间光线昏暗，容易迷路或踩空，同时，夜间也是蛇类、野猪等对人类具威胁性的动物的活跃时间。因此，夜采需要格外注意安全，最好两人以上结伴活动，且不要到悬崖等危险区域进行采集，进入林中或水边，需要格外注意是否有其他动物。
   注：搜索法也可以是网捕法和振布法的补充，应对网捕或振布无法触及的区域 (水 下较大的石块、较硬且密的树丛等)。
   
3. 振布法 (图1A)
   
   3.1

   所需设备：硬质杆 (敲击使用)，白色硬质布面，两根木质或塑料质杆 (用于撑 开布面)。
   3.2

   操作方法与优劣：利用了部分甲虫具有假死性的现象，不适用于花金龟等假死后掉落途中快速飞走的类型。直接使用杆敲击植物，用振布在下方接取掉落的甲虫。相比较于网捕法，振布法可以方便快速的看到采到的甲虫，有助于获取甲虫的生境信息；此外，扫网一般网圈较小，对于假死型的甲虫，往往由于掉落速度过快而错过了将其捕捉的机会，扫网的另一劣势在于树干、具刺的植物，扫网难以扫动或容易被刮坏，使用振布法可以避免这一问题。振布的主要缺点在于无法阻止甲虫飞走，对于活跃善飞的种类并不合适，对此的改进可以是将下方的振布改为大口径的捕虫网，但此时难以立刻检查敲下来的甲虫。
   
   
   图1. (A) 网捕法与振布法 (左右为扫网，中间为振布)，(B) 通过搜索法寻找牛粪便中的甲虫
   
   
4. 筛网法 (图2)
   
   4.1

   所需设备：滤网 (变量：网眼的孔径)，布漏斗 (需三类漏斗：具把手的漏斗-Winkler-Wagner eclector；布氏漏斗-Berlese funnel；穆氏漏斗-Moczarski eclectors)，灯具或热风机。
   4.2

   操作方法与优劣：利用筛网的采集方法，根据采集对象可分为利用筛网留下甲虫或筛出落叶、木屑中的甲虫。
   

   1)

   用筛网留下甲虫的方式 (Eymann et al., 2010)：水网的一种变形。通过抽 出河流等水域中的水，通过滤网保留下抽出水中的固体物质，继而寻找其中甲虫的方法。

   2)

   用筛网筛出甲虫的方式 (图2A)：筛网的常规用法。将收集来的落叶、苔 藓、木屑等放入带滤网的布漏斗中，猛烈快速地晃动漏斗，将放入物体中躲藏的甲虫振入下方的收集区域。此时，收集区域往往仍有部分的砂土、落叶、木屑。之后，配合布氏漏斗 (也可称为烤灯，将收集区域的物体放 在带滤网的漏斗上，上方挂置白炽灯或热风机，通过干燥、升温的方式迫使甲虫向漏斗下方温度较低的收集装置移动，图2B) 或穆氏漏斗 (将收集 到的物体放入较大口径的网布带中，将网布袋悬挂于收口的布漏斗内，等待甲虫主动爬出碎屑，掉落入下方的收集装置，相对于烤灯法，收集周期长，难以完全获得筛出的甲虫，优点为不需要电源，不会因温度过高而起火) 进一步去除所需甲虫周围的大块碎屑。这种筛网法一般适合于小型或 微型甲虫，对于落叶、朽木内的大型甲虫，一般配合搜索法，在收集落叶、朽木碎块时捕捉其内的中大型甲虫。
   
   
   

   图2. (A) 通过筛网筛出躲藏的甲虫 (徐思远摄)，(B) 通过烤灯进一步去除获取样品中的大块碎屑
   
   
   
5. 喷雾法
   
   5.1

   所需设备：喷雾器，杀虫剂，大面积振布。
   5.2

   操作方法与优劣：振布法的一种衍生方式，通过喷洒杀虫剂大面积杀死植物上的甲虫 (可以事先用布包住喷洒区域，防止甲虫逃脱)，然后通过地面上放置 的白色振布收集昏迷或死亡后掉落的甲虫，是一种非常彻底的采集方式，不用担心普通振布法甲虫逃离的缺点。问题在于对环境伤害较大，不适合在自然保护区核心区域使用；此外，大型喷雾器较重，难以携带。
6. 吸虫法
   
   6.1

   所需设备：近似吸尘器的吸虫工具。
   6.2

   操作方法与优劣：与吸尘器原理类似，通过真空机制造负压将野外环境中的碎屑 (近似于使用吸尘器吸取植物、落叶等上面的甲虫和碎屑) 吸入收集装置， 收集装置可通过不同孔径的滤网初步将获得的碎屑、甲虫按照大小分开。后续可以使用布氏漏斗或穆氏漏斗将碎屑和甲虫分开。一般为大型设备，需要背 负，携带不便，且需要能源，续航不便。对于水生甲虫，可以改为抽水泵和筛网法中提及的方法结合的装置，滤出水中的甲虫。

三、被动式采集法

该方法指采集者通过长期布设的陷阱装置进行采集的方法，采集者往往不需要参与采集过程，仅需要布设陷阱以及收样。根据陷阱的类型，可分为拦截法与诱集法。

1. 拦截法
   通过布设的陷阱阻碍甲虫活动，从而引导其进入收集装置的采集方法，主要的采集装置如下：
   
   1.1

   埋罐 (图3)
   

   1)

   所需设备：塑料盒或杯，铲子，保存液 (盐水、肥皂水或丙二醇)。

   2)

   操作方法与优劣：将塑料盒或杯埋入地中，开口处与地面齐平 (如果使用 塑料杯，往往塑料杯与地面间存在一定的倾斜角度)。在容器中放入盐水、肥皂水或丙二醇杀死并保存掉入其中的甲虫。如果在雨季中进行，可以使用铁片和大铁钉制作一个防雨设备 (图3C)。埋罐有一常见的改进装置， 一般称为诱罐 (图3A) 。诱罐通过将保存液换成酒精或糖醋液 (放入1:1 的酒和醋，放入适量白砂糖，也可放入适量蚯蚓粉，倒入适量的水进行稀释到一定的浓度) 或悬挂腐肉或腐肉和具臭味的芝士的混合物以起到引诱 取食这些的甲虫的目的，是一种结合拦截法和诱集法的采集装置。

   
   
   图3. (A) 带有腐肉与芝士混合物的诱罐，(B) 诱罐采集到的甲虫，(C) 诱罐 (红框内，带有厚卡纸的防雨措施，上方放置落叶进行遮掩) 布设示意
   
   
   1.2

   土壤陷阱
   

   1)

   所需设备：塑料杯，铁丝，钻洞机，pvc管，保存液 (盐水、丙二醇等)。

   2)

   操作方法与优劣：埋罐的一种变形，装置一般由管壁上带小孔的pvc管和收集装置组成。使用时将装置埋入土中，等待土壤中的昆虫在运动过程中通过小孔掉入到收集装置中来采集土壤昆虫。还有一类简单的土壤陷阱，即是在土壤中挖掘一个隧道，在隧道尽头放置一个埋罐收集土壤昆虫。
   1.3

   马氏网 (图4A)
   

   1)

   所需设备：网布，尼龙线，广口瓶，保存液 (纯酒精)。

   2)

   操作方法与优劣：利用屏幕等材料阻碍飞行中的昆虫使其飞向上方的收集装置的一种采集装置。部分具有飞行能力的昆虫在飞行时遇到阻碍的时候往往会选择向上飞绕过障碍物，这又称为向上性。马氏网利用这一特性，布设障碍物使得飞行中的昆虫向上飞，而障碍物上方往往是伞形的顶棚，进入其中的昆虫往往只能顺着顶部的斜坡进入到收集装置中。阻碍物如果固定在地面时，也可以采集到顺着地面爬行到收集装置中的昆虫。

   
   
   1.4

   飞行阻隔器 (图4B、4C和视频1)
   

   1)

   所需设备：屏幕 (变量：透明或纯色；塑料材质或网布材质)，收集槽 (广 口瓶或pvc水槽等；变量：槽的颜色)，保存液。

   2)

   操作方法与优劣：简称飞阻，由屏幕、收集装置等构成。近似于马氏网，但不同于马氏网的是飞阻通过屏幕收集撞晕或假死的飞行昆虫。相比于马 氏网，飞阻更适合采集甲虫。大多数甲虫具有假死的特性，因此马氏网采集甲虫的效率常低于飞阻 (聂瑞娥等，2017；一些特殊的类群除外)。飞阻 根据屏幕的不同可以分为十字型飞阻 (图4C) 和平板型飞阻 (图4B)。十 字型飞阻屏幕由两块平板构成，可以收集多方向的昆虫，但一般为小型装置，便于携带，但采集效率不高。平板型飞阻仅有一块屏幕，但屏幕面积 往往较大，采集效率高，但不便于携带，适合于长期监测项目。此外，飞阻布设的高低亦是一项需要在布设时考虑的因素，不同飞行能力的甲虫飞行高度不同，因此不同布设高度的飞阻采集到的类群可能会不同。

   注：近年来，飞阻与马氏网组合形成的上下放置收集装置的采集装置逐渐进入 昆虫学者的视野，一体化的结构提高了采集效率，能同时捕捉向上或向下的昆虫。
   
   
   图4. (A) 马氏网示例 (杨海东摄)，(B) 大型平板型飞阻示例 (杨海东摄)，(C) 十字型飞阻示例
   

   
   

   

   视频1. 大型飞阻制作流程

   
   
   1.5

   包围陷阱 (Emergence trap)
   

   1)

   所需设备：细孔网布，广口瓶。

   2)

   操作方法与优劣：一种通过将昆虫寄主封闭起来，待寄主上成体昆虫出现，飞离寄主寻找配偶、食物时落入收集装置中来收集昆虫的采集装置。昆虫的成虫阶段往往较为短暂，且发生期往往集中在一年中的某些月份。此外，某些寄主 (朽木、特定植物) 上可能栖息着不同种类的昆虫。它们的 发生期可能并不相同，如果需要全部采集这些昆虫，普通方法需要在一年中多次造访该生境进行采集，有时物候变化使得某种目标昆虫的发生期发生了变化，一次采集可能无法恰好遇到目标种类的发生期。这类陷阱非常 适合这种状况。一种常见的形式近似于马氏网，将朽木等包入马氏网下部阻碍物所处的空间中，将寄主放置在野外，可以每隔一段时间收集马氏网的收集瓶，查看采集到的昆虫种类。还有一类采集海滩甲虫的装置，将海带放入塑料杯中，埋入沙滩，一段时间后取出塑料杯，封闭塑料杯开口仅 留出一个小口连接带有保存液的收集装置中，再放置一段时间收集爬出到收集器中的甲虫。
2. 诱集法
   通过针对昆虫的某些趋性吸引昆虫到收集装置内的一种采集方式。根据趋性的类型可以大致分为如下：

   
   

   2.1

   灯诱法 (图5A和图5B)
   

   1)

   所需设备：灯 (高压汞灯或卤素灯、黑光灯、红光灯)，白色幕布，灯架， 幕布支架，十字型飞阻。

   2)

   操作方法与优劣：利用昆虫的趋光性的采集方法。部分夜晚活动的昆虫具有明显的趋光性，这些大部分对紫外光部分较为敏感。高压汞灯或卤素灯虽然是白光灯 (图5A)，但光强强，采集效率更高，但耗电量大，需要专 门的发电机或电源；黑光灯需要的电量少 (图5B)，可以仅适用干电池供 电，可与十字型飞阻结合，布设在森林中，可以用于采集弱趋光的昆虫；有些昆虫 (如某些萤火虫) 对于红色光源有着更为敏感的趋性，对于这些 昆虫改用红光灯更为合适。
   2.2

   信息素法
   

   1)

   所需设备：具有聚集类信息素的诱芯，十字型飞阻。

   2)

   操作方法与优劣：昆虫往往具有复杂的信息素用于交流，部分信息素能起到聚集同类的作用，例如雌性会分泌的性信息素，能够很好地诱集雄性成体。一些信息素不单单会对同种的起作用，有时还能吸引到很多其他的昆 虫，因此可以起到广谱采集昆虫的作用。将诱芯置于十字型飞阻屏幕的中央，能起到很好地诱集作用。这个方法的缺点主要是信息素能起作用的种 类较少，其次是，有时仅能诱到单一的性别。
   2.3

   食物法
   

   1)

   所需设备：目标昆虫所需的食物，收集装置。

   2)

   操作方法与优劣：昆虫需要通过进食来维持日常生活所需，因此大多数昆虫会聚集到自己所需的食物周围。利用这一特点布置陷阱即可高效地采集某一类甲虫。这类装置在除了需要食物外，还需要和具有单向阀特点的陷阱配合，例如前文提到的诱罐、飞阻等，通过食物将昆虫吸引到陷阱内，再通过收集装置进行采集。
   2.4

   颜色法 (图5D)
   

   1)

   所需设备：黄盘，黄色粘板。

   2)

   操作方法与优劣：昆虫对某些颜色有着特殊的趋性，对于甲虫而言，访花甲虫对黄色的事物较为敏感，利用放置有保存液 (一般为肥皂水) 的黄色 盘子或黄色的粘板能很好地进行采集。也可对飞阻的收集槽进行改造，将其涂改成黄色，来提高对访花甲虫的吸引力。不过需要注意的是粘板上的甲虫难以取下，即使能够取下也往往会断掉一些结构，因此粘板仅推荐用于检测而非用于采集。
   2.5

   形状法 (图5C)
   

   1)

   所需设备：黑色漏斗，大广口瓶，酒精。

   2)

   操作方法与优劣：某些昆虫对某些形状有着特殊的趋性。最为常见的这类装置是多层漏斗陷阱。多个组合叠加的黑色漏斗对于某些蛀木的象甲总科甲虫来说非常类似其寄主形态。这些甲虫经过这些陷阱时会被其吸引，从缝隙间进入试图寻找合适的栖息位置，然后从漏斗中间掉入放有酒精的广口瓶中。

   
   
   图5. (A) 灯诱示例 (高压汞灯)，(B) 黑光灯灯诱示例 (下置水槽收集灯诱来的昆虫)，(C) 多层漏斗陷阱示例，(D) 黄盘示例 (袁峰摄)
   
   
   2.6

   其他
   一些甲虫对某些事物有着特殊的趋性，例如一种澳洲的吉丁雄性对棕色啤酒瓶 (颜色、形状近似于其雌性) 有着特殊的趋性，还有某种长扁甲对消毒水有特别 的趋性，又如一些蚁形甲会被斑蛰素所吸引。这些特殊的习性可以用于设计诱集法的采集装置，可以用于对某些甲虫的针对性采集。
   

致谢

本文受到了国家科技基础资源调查专项（项目编号：2019FY101800），国家自然科学基金委国际（地区）合作研究项目“NSFC与PSF（中巴）合作研究项目”(31961143002)，中国科学院国际合作局“一带一路”项目，广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金项目（2020GDASYL-20200102021，2020GDASYL-20200301003）等项目的资助。本文也得到了如下专家及同行的指导及帮助，在此一并感谢：捷克查尔斯大学David Kral、中科院动物所杨星科、张润志、聂瑞娥、河北大学任国栋、宁夏大学赵宇晨、广东动物所杨海东等。

参考文献

1. 聂瑞娥，杨美霞，薛怀君，杨御儒，佟一杰，邱腾飞，白明，杨星科. (2017). 飞行阻隔器在昆虫采集中的应用探究. 应用昆虫学报 54(3): 530-535.
2. Bouchard, P., Bousquet, Y., Davies, A. E., Alonso-Zarazaga, M. A., Lawrence, J. F., Lyal, C. H., Newton, A. F., Reid, C. A., Schmitt, M. and Ślipiński, S. A. (2011). Family-group names in Coleoptera (Insecta). ZooKeys (88): 1.
3. Eymann, J., Degreef, J., Häuser, C., Monje, J., Samyn, Y. and VandenSpiegel, D. (2010). Manual on field recording techniques and protocols for all Taxa Biodiversity Inventories and Monitoring. Abc Taxa.
4. Slipinski, S., Leschen, R. and Lawrence, J. (2011). Order Coleoptera Linnaeus, 1758. In: Zhang, Z. Q. (Ed.). In: Animal biodiversity: an outline of higher-level classification and survey of taxonomic richness. Zootaxa, 3148(1): 203-208.