Ein einfacher Ansatz zur Manipulation von gelöstem Sauerstoff für Tierverhaltensbeobachtungen

Das übergeordnete Ziel dieser Methode besteht darin, die Bedingungen des gelösten Sauerstoffs (DO) in einer Laborumgebung effektiv und schrittweise zu manipulieren, um das Beobachten von Verhaltensreaktionen aquatischer Tiere zu ermöglichen. Das Besondere an dieser Methode ist, dass sie Anwendung in einer Vielzahl von Verhaltensexperimenten an Tieren finden kann.

Sowohl für Wirbeltiere als auch für Wirbellose. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie sowohl für den Unterricht im Klassenzimmer als auch für Forschungszwecke eingesetzt werden kann. An einem ausgewählten Untersuchungsort, der innerhalb einer Stunde Fahrtzeit vom Labor entfernt liegt, werden mit der etablierten Kicknetz-Methode mindestens 35 Steinfliegen gesammelt.

Sammeln Sie aus dem Bach vier Liter Bachwasser pro Aquarium sowie zusätzlich drei Liter pro Experiment. Sammeln Sie außerdem mehrere Steine mit einem maximalen Durchmesser von zwei Zentimetern.

Zurück im Labor verteilen Sie die Steine auf Aquarien, die in einem Kühlschrank platziert werden, der auf die Temperatur des Bachstandorts eingestellt ist. Geben Sie dann vier Liter Bachwasser in jedes Aquarium. Anschließend fügen Sie jedem Aquarium 20 bis 30 Steinfliegen hinzu.

Und geben Sie einen mit einem Aquarium-Luftsprudler verbundenen Sprudelstein in jeden Behälter, um kontinuierlich Raumluft ins Wasser einzubringen. Nach zwei Tagen verbinden Sie einen handelsüblichen Wand-Vakuumschlauch mit dem Seitenhals eines Zwei-Liter-Kolben mit Seitenhals und füllen den Kolben mit 1,9 Litern 12 °C kaltem Bachwasser.

Stellen Sie den Kolben und die Schläuche auf ein Tablett, das groß genug ist, um ein Eisbad aufzunehmen, ohne die Sicht auf das Innere des Seitenhalskolbens zu verdecken. Füllen Sie das Tablett mit Eis. Führen Sie eine Sauerstoffsonde in eine der drei Millimeter großen Bohrungen eines speziell vorbereiteten Gummistopfens ein.

Und ein Kupferrohr mit zwei Millimeter Durchmesser, das mit einem dreimillimeterigen männlichen Schlauchstutzenverbinder über ein weiteres dreimillimeteriges Loch ausgestattet ist, sodass die Länge des Rohrs vom unteren Ende des Stopfens bis auf 10 Zentimeter an den Boden des Kolbens heranreicht. Verbinden Sie ein 0,7 Meter langes, dünnwandiges Polyethylen-Gasrohr mit drei Millimetern Durchmesser mit dem Verbinder.

Überprüfen Sie die dichte Verbindung zwischen dem Stopfen und dem Kolben sowie die feste Passform zwischen dem Schlauch und dem Sondendraht innerhalb des Stopfens. Es ist entscheidend, dass die Stopfen und Schläuche fest verschlossen sind, um während des gesamten Experiments ein gleichmäßiges Druckniveau im Gefäß aufrechtzuerhalten und ein Austreten von Stickstoff aus dem Gefäß zu verhindern. Stecken Sie den Polyethylen-Schlauch in einen Ein-Liter-Kolben, der 0,4 Liter Leitungswasser enthält, und befestigen Sie den Schlauch mit Klebeband, um sicherzustellen, dass die Enden während des gesamten Experiments unter Wasser bleiben.

Verbinden Sie dann die drei Millimeter durchmessende Gasleitung vom Vakuumkolben mit einem Luftsprudler für Aquarien. Schalten Sie den Sprudler ein, um das Wasser im Zwei-Liter-Kolben mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft zu oxygenieren. Überwachen Sie mithilfe der DO-Sonde etwa fünf Minuten lang die Wassertemperatur und die DO-Konzentration.

Bis ein Gleichgewicht des gelösten Sauerstoffs (DO) in der Kammer erreicht ist. Bevor Sie die Steinfliegen hinzufügen, geben Sie drei bis vier Steine in den Zwei-Liter-Kolben, damit die Insekten einen geeigneten Untergrund für Liegestützen haben. Beginnen Sie dann mit einer experimentellen Manipulation des DO, indem Sie das Gasschlauch vom Bubbler abtrennen und an die Stickstoffgasleitung anschließen.

Beginnen Sie damit, Stickstoff mit 20 Kubikfuß pro Stunde für etwa 40 bis 60 Sekunden einzublasen. Stoppen Sie den Stickstofffluss unmittelbar, sobald die Zielkonzentration erreicht ist. Verwenden Sie den Luftsprudler aus dem Aquariumraum, um die Zielkonzentration wiederherzustellen, falls der DOD unter das Ziel fällt.

Falls der DO während der Prüfung instabil ist, überprüfen Sie, ob sich das Wasser noch auf 1,9 Liter befindet und ob kein Wasser herausgeblubbert ist. Die Wassertemperatur ist stabil, und die Dichtungen an allen Anschlüssen sind fest geschlossen. Nachdem der Versuchsaufbau erneut im Gleichgewicht ist, geben Sie eine gleiche Anzahl von Steinfliegen wie Beobachter zum Kolben hinzu.

Und verschließen Sie den Kolben erneut mit einem Gummistopfen. Durchlüften Sie das Wasser wie gerade gezeigt, bis eine Zielkonzentration von 10 Milligramm pro Liter erreicht ist. Notieren Sie dann die Ausgangswassertemperatur.

Und lassen Sie die Steinfliegen zu, sich an dem im Kolben befindlichen Untergrund anzulagern. Jeder Beobachter zählt dann die Anzahl der von einer einzelnen Steinfliege innerhalb von drei Minuten gezeigten „Push-ups“ und notiert diese. Danach wird der Sauerstoffgehalt (DO) auf die nächste experimentelle Stufe eingestellt und die dreiminütige Beobachtung wiederholt.

In dieser Abbildung wurde die durchschnittliche Anzahl von Liegestützen innerhalb jedes DO-Werts und innerhalb der sechs Versuchsdurchläufe ermittelt, um die Anzahl der Liegestützen in Abhängigkeit vom DO-Wert darzustellen. Bei diesen Experimenten beeinflusste ausschließlich die DO-Konzentration signifikant die von Steinfliegen ausgeführte Anzahl an Liegestützen. Keine andere Variable oder Wechselwirkung erwies sich als signifikanter Prädiktor für die Anzahl der Liegestützen.

Wenn diese Technik einmal beherrscht ist, kann sie reproduziert werden, um die spezifischen Forschungsziele des Wissenschaftlers zu erreichen. Während des Durchführens dieses Verfahrens ist es wichtig, Temperaturänderungen zu vermeiden, da dies zu Veränderungen des gelösten Sauerstoffs (DO) führen könnte. Mit diesem Verfahren können auch andere Methoden, wie beispielsweise solche, die den pH-Wert verändern, eingesetzt werden, um zusätzliche Fragen zu den Auswirkungen von pH- und DO-Änderungen auf aquatische Organismen zu beantworten. Nach dem Ansehen dieses Videos sollten Sie in der Lage sein, die Manipulation des gelösten Sauerstoffs im Labor für eine Vielzahl von Verhaltensexperimenten an Tieren durchzuführen.