A flow‐through respirometer for leaf chewing insects
Authors: van Loon J. J. A. 
Published: April 2011

AbstractA respirometer is described that operates with a flowing gas stream. The respirometer is based on the use of two differential gas analyzers in series, a paramagnetic oxygen analyzer and a diaferometer that can be applied with low rates of airflow (1500–3000 ml/h). Techniques for drying the gas stream and calibration and the consecutive steps in calculating the respiration rate are given in detail. The respirometer makes it possible to measure continuously the respiration rate of undisturbed, actively feeding caterpillars of Pieris brassicae L. (Pieridae: Lepidoptera) during their complete final instar, involving a net growth from 100 to 400 mg fresh body weights in a 90 h period. Caterpillar respiration (μl O2/individual/h) showed a certain time pattern in the course of the final instar, which differed from the pattern in the weight‐specific rate μl O2/mg fresh weight/h). Maximum rates were considerably lower on an artificial diet than on leaf material of a host plant, Brassica oleracea L. Both an alternative artificial diet containing a lower protein level and an alternative host plant affected both the time pattern in respiration rate and total respiration over the instar. The coefficient of variation in rate of carbon dioxide production between individuals varied between 1.8 and 6.3%. Intra‐individual variation was less than 3%. Differences between closed‐vessel respirometry and the flow‐through system presented are discussed.RésuméUn respiromètre à écoulement pour insectes phyllophagesLa respiration des insectes a généralement été mesurée dans des systèmes à récipient clos comme l'appareil de Gilson, parfois équipés pour un apport électronique d'oxygène. Le respiromètre décrit dans cet article fonctionne avec un écoulement de gaz. Il est basé sur l'utilisation de 2 analyseurs différentiels de gaz montés en série et d'un diaféromètre qui peut être employé avec des flux faibles (1.500–3.000 ml/h). Des détails sont fournis sur les techniques utilisées pour assécher le courant de gaz et le calibrer, et impliquées par les étapes ultérieures du calcul du taux de respiration. Le respiromètre rend possible la mesure en continu de la respiration de chenilles de Pieris brassicae (Lep.: Pieridae), pendant l'alimentation et sans les perturber. La respiration des derniers stades a été enregistrée pendant 90 heures, pendant lesquelles la croissance nette s'est traduite par une augmentation du poids frais de 100 mg à 400 mg. La respiration des chenilles (μl O2/individu/h) présente une structuration temporelle au cours du dernier stade, montrant une croissance régulière pendant les 50 premières heures du stade, suivie d'une stabilisation pendant 10–15 h, avec ensuite une rapide diminution jusqu'à la nymphose.Le respiromètre a été utilisé pour examiner les effets éventuels de l'alimentation sur la respiration. Les taux maximaux sont nettement plus bas sur alimentation artificielle que sur feuilles de Brassica oleracea L. Le temps nécessaire pour obtenir la nymphose était plus long en alimentation artificielle. Dans des expériences particulières, un régime alimentaire artificiel alterné contenant une faible teneur en protéines et une plante différente ont été fournis à un groupe de chenilles, et comparé aux résultats d'un groupe témoin ayant eu accès au régimé artificiel examiné pendant leur développement jusqu'au dernier stade. Le régime alterné affecte aussi bien la structure temporelle de la respiration que la respiration totale pendant le stade. Le quotient respiratoire a oscillé entre 0,90 et 1,15 et a été fortement affecté par le type de régime alimentaire. Le taux de respiration en fonction du poids (μl O2/mg poids frais/h) a atteint un maximum (2,15 fois la valeur initiale) après 15 h dans les groupes alimentés sur plante, tandis qu'avec le régime artificiel standard, le maximum (1,45) n'a été atteint qu'après 53 h. Après obtention du maximum, la biomasse est devenue, en considération du poids, métaboliquement moins active.Le coefficient de variation du taux de production de CO2 entre individus s'est situé entre 1,8 et 6,3%. La variation intraindividuelle était inférieure à 3%. En associant les observations de comportement aux mesures individuelles de respiration des chenilles, on a constaté que le taux maximal de respiration était invariablement précédé par une prise d'aliment ayant cessé 5 à 6 minutes avant. La discussion a porté sur la comparaison du système à écoulement avec la respirométrie en récipient clos.