昆虫凭借多种感官线索在环境中导航,能够寻找合适的食物源、交配伙伴或产卵地点。为了深入了解昆虫在多变的嗅觉环境中的飞行行为,我们需要对其在三维空间里的飞行进行详细分析。本研究将着重展示如何在三维环境中追踪Anopheles gambiae sensu lato蚊子的飞行,分析在严格控制的气候条件下,蚊子如何对人类释放的体味和二氧化碳进行宿主寻找。
根据以往的研究,雌性对人类的嗜血蚊子在寻找宿主的远程飞行策略主要是:当蚊子接触到带有气味的空气时,会向上风方向飞行,如果这一气味迹象消失,便会转为横风飞行。在中等距离时,蚊子会受到人类释放的二氧化碳和体味的影响,利用高对比度的视觉特征,并在短距离内感知到的线索(如体温和湿度)附近开始着陆。尽管这些行为特征在寻找宿主的蚊子种类中较为普遍,但感官线索的相对重要性却可能因宿主偏好和日常飞行活动模式而异。
此研究使用的风洞系统通过均衡器对空气进行温度、湿度和速度的稳定处理。预备室内可通过不同的气味源对流向飞行区域的气流进行操控。风洞的温度设置为27°C,相对湿度为70%,风速设定为0.22 m/s。气味刺激则由两个不同的装置提供:一个玻璃环和一个金属袜架。二氧化碳由多个等距开孔的玻璃环产生,而人类体味则通过实验者亲身穿过的袜子提供。这项研究的气味刺激组合包括空气、二氧化碳与人脚气味的不同对照组。
本研究会观察到,在447只样本蚊子中,有161只在打开笼门的3分钟内作出反应,进入拍摄区域。这表明,人类宿主的存在显著影响了蚊子的反应,其中二氧化碳和人脚气味的结合更是显著提升了蚊子的进入比例(约70%)。相较之下,其他处理组之间并无明显差异。当存在人类宿主线索时,蚊子的横风飞行速度显著提升。
在另一项针对二氧化碳浓度的研究中,235只蚊子中有107只进入拍摄区域,然而未观察到二氧化碳浓度对飞行行为的显著影响。总的来看,与其他处理组相比,每个处理之间的蚊子降落比例并无显著差异。
本文的研究为利用风洞系统进行三维轨迹分析提供了新的实验方法。在当人类脚味与二氧化碳结合时,蚊子的飞行速度增快,且更易成功锁定气味源。这些结果支持了以往关于人类宿主相关线索在蚊子寻宿过程中的重要性,并证实了二氧化碳并非独立的宿主寻找线索。未来的研究,可以参考此方法在不同环境中探索昆虫的三维空间飞行行为,为生物医疗领域的相关应用奠定基础。南宫28NG相信品牌力量,将继续推动相关科技的发展与应用。