Schwimmen Performance Assessment in Fische

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, die Fähigkeit von Fischen zu untersuchen, energetisch anspruchsvolle Schwimmverhalten zu zeigen. Dies wird erreicht, indem Fische in ein Schwimmkanal-Respirometer platziert und einer schrittweisen Erhöhung der Wasserströmungsgeschwindigkeit ausgesetzt werden. Während dieses Zeitraums sollte der Sauerstoffverbrauch aufgezeichnet werden, um daraus Änderungen der Stoffwechselrate bestimmen zu können.

Aufgrund der körperlichen Betätigung kann eine Videoanalyse-Software verwendet werden, um Informationen zum Schwimmverhalten zu erhalten. Es werden Ergebnisse erzielt, die Unterschiede in der Schwimmleistung aufzeigen, basierend auf der Höchstgeschwindigkeit, die der Fisch erreichen konnte, und der Zeitdauer, über die er diese Geschwindigkeit aufrechterhalten konnte. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen der physiologischen Ökologie bezüglich des energetischen Aufwands des Schwimmens und dessen Steuerungsmechanismen zu beantworten; die Durchführung des Verfahrens gemeinsam mit mir wird ein herausragender Student sein.

Dies kann von meinem Labor mithilfe eines knotenlosen Netzes durchgeführt werden, um einzelne Fische aus ihrem Aufzuchtbehälter zu sammeln. Minimieren Sie die Fangdauer. Vermeiden Sie das Sammeln mehrerer Fische und halten Sie die Fische nicht länger als einige Sekunden im Netz.

Da diese Faktoren den Stress erhöhen können und Stress die Schwimmleistung beeinträchtigen kann, sollten die Fische in einen Süßwasser-Transferbehälter mit Trica-Methansulfonat-Anästhetikum, das mit Natriumbicarbonat gepuffert ist, gebracht werden. Anschließend werden die anästhesierten Fische nach Geschlecht bestimmt, hinsichtlich Masse und Länge vermessen und einer kurzen externen Untersuchung ihres Zustands unterzogen; dabei wird die Gesamtlänge, die Gabelhöhe oder die Körperlänge gemessen.

Bringen Sie die Fische so schnell wie möglich in den Schwimmkanal ein, um die Erholung zu unterstützen. Stellen Sie die Strömungsgeschwindigkeit so ein, dass die Fische am Boden ruhen können, während sie kaum schwimmen. Eine Beispielgeschwindigkeit für adulte Sockeyelachse beträgt 0,3 Körperlängen pro Sekunde.

Platzieren Sie eine Sauerstoffsonde im Respirometer. Überwachen Sie die Sauerstoffkonzentration im Schwimmkanal während der Messung. Die Akklimatisierungszeiten variieren zwischen den Fischen.

Hier wird eine juvenile Regenbogenforelle 30 Minuten lang akklimatisiert, um den Sauerstoffgehalt wiederherzustellen, Abfallstoffe abzubauen und die Wassertemperatur konstant zu halten. Spülen Sie den Tunnel regelmäßig durch. Die gebräuchlichste Methode zur Charakterisierung der Schwimmleistung von Fischen in einem Schwimmkanal ist die Dauer, über die eine bestimmte Leistung aufrechterhalten werden kann.

Je langsamer die Geschwindigkeit, desto länger kann der Fisch schwimmen, und umgekehrt. Geschwindigkeiten werden üblicherweise als Spreng-, Dauer- oder Langzeitschwimmen bezeichnet, die Zeiträumen von Sekunden, Minuten bis Stunden sowie mehreren Stunden und darüber hinaus entsprechen. Um diese Geschwindigkeiten zu bestimmen, werden Fische schrittweisen, benutzerdefinierten Stufen ausgesetzt, die aus festgelegter Höhe, d. h. Wasserfluss, Geschwindigkeitszunahmen und Länge, d. h. Stufendauer, bestehen.

Die maximale Schritthöhe und minimale Schrittlänge führen zur Erfassung der höchsten Spurtgeschwindigkeit, während umgekehrte Bedingungen die höchste Dauergeschwindigkeit erfassen. Als Nächstes richten Sie ein Videoanalysesystem ein, um das Schwimmverhalten während der Studie aufzuzeichnen. Die Videoanalyse kann auch nach den Versuchen anhand aufgezeichneter Videos erfolgen, nachdem die Akklimatisierung abgeschlossen, die Strömungsgeschwindigkeit entsprechend der Schrittgröße erhöht und gegebenenfalls die Dauer des Schwimmens aufgezeichnet wurde.

Eine kleine Ladung, die über ein Stromgitter an der Rückseite des Schwimmkanals abgegeben wird, kann verwendet werden, um das Schwimmen zu fördern, sobald der Fisch mit dem Schwimmen aufhört. Beenden Sie den Test und gewähren Sie eine Erholungsphase von 30 Minuten, um das Kurzzeitschwimmen oder die Sprintfähigkeit zu erfassen. Stellen Sie die Strömungsgeschwindigkeit auf einen geschätzten Maximalwert ein.

Die Fische sollten sich am hinteren Ende der Kammer ausruhen, während die Strömungsgeschwindigkeit schnell erhöht wird. Sobald die Fische ermüdet sind, sollten sie entweder zur Erholung freigegeben oder unmittelbar zur Gewebeprobenentnahme entfernt werden, um den Ruhe- und den maximalen Stoffwechselumsatz, abgekürzt als RMR und MMR, durch Berechnung des Sauerstoffvolumens oder der Sauerstoffmasse pro Masseneinheit pro Zeiteinheit zu bestimmen. In diesem Beispiel betrug der RMR 198 und der MMR 961 Milligramm Sauerstoff pro Kilogramm pro Stunde.

Beim Stufentest ist die traditionelle Methode, die erreichte maximale Geschwindigkeit anzugeben, die Berechnung der Geschwindigkeit der letzten vollständig abgeschlossenen Stufe zuzüglich des zeitlichen Anteils der letzten, unvollständigen Stufe. Die hier dargestellte Gleichung dient zur Abschätzung der ausdauernden oder anhaltenden Schwimmfähigkeit, auch als kritische Schwimmleistung oder „critical swimming speed“ (Ucrit) bezeichnet. Das Kreuz markiert den Punkt, an dem der Fisch weigerte, weiterzuschwimmen, und an dem Ucrit berechnet wurde. Mit Hilfe von Videoanalyse-Software können Schwimmverhaltensweisen ermittelt werden, wie beispielsweise die Anzahl der Burschs und deren Dauer.

Die Frequenz und Amplitude der Schwanzbewegungen können ebenfalls wie gezeigt berechnet werden. Hier können nach der Prüfung Proben gesammelt werden, um Hämatokritwerte, Konzentrationen von Stresshormonen, Muskelenergiespeicher, Enzymaktivitäten oder andere physiologische Parameter zu bestimmen.