動物の行動観察のための溶存酸素を操作するための単純なアプローチ

本手法の全体的な目的は、研究室環境において溶存酸素（DO）条件を効果的かつ段階的に操作することです。これにより、水生動物の行動反応の観察が可能になります。この手法の優れた点は、多くの動物行動実験に応用できることです。

脊椎動物および無脊椎動物の両方に適用可能です。この手法の主な利点は、教室での教育および研究目的の両方で実施できることです。研究室から1時間以内に移動可能な選定したフィールドサイトにおいて、標準的なキックネット法を用いて、少なくとも35匹のカワゲラを採集しました。

川から、水槽1つにつき4リットルの川水を採取します。さらに、実験1回につき3リットルを追加で採取します。また、最大直径2cmの石を数個採取します。

研究室に戻り、冷蔵庫内に設置した水槽に岩を分配し、河川採取地の温度に設定します。次に、各水槽に河川水を4 L加えます。その後、各水槽にカワゲラを20〜30匹入れてください。

水槽それぞれに、アクアリウム用バブラーに取り付けられたエアストーンを設置し、室内の空気を継続的に水中に供給します。2日後、2Lのサイドアームフラスコのサイドアームに標準的な壁付け真空管を接続します。そして、フラスコに12 °Cの流水を1.9 L満たします。

サイドアームフラスコの内部が見えなくならないように注意しながら、氷浴を収容するのに十分な大きさのトレイにフラスコとチューブを置きます。そして、トレイに氷を詰めます。特注のゴムストッパーにある3 mmの穴のひとつに、DOプローブを挿入します。

直径2 mmの銅管を用意し、3 mmの穴を通して3 mmのオスホースニップルカプラーを取り付けます。ストッパーの底部から管の長さがフラスコの底部から10 cm以内になるまで調整してください。次に、長さ0.7 m、直径3 mmの薄壁ポリエチレン製ガス管をカプラーに接続します。

ストッパーとフラスコの間の密閉状態、およびストッパー内部のパイプとプローブワイヤがしっかりと固定されているかを確認してください。実験全体を通して容器内の圧力を等しく保ち、容器からの窒素漏れを防ぐため、ストッパーとチューブを密に密閉することが極めて重要です。0.4 Lの水道水を入れた1 Lのフラスコにポリエチレンチューブを挿入し、実験の間、チューブの端が常に浸漬された状態になるようテープで固定してください。

次に、真空フラスコからの直径3mmのガスラインをアクアリウム用ルームエアバブラーに接続します。バブラーを起動し、2Lフラスコ内の水に周囲の酸素を供給して酸素化させます。DOプローブを用いて、水温とDO濃度を約5分間モニタリングします。

チャンバー内でDO（溶存酸素）の平衡が確立するまで待ちます。カワゲラを加える前に、昆虫が登るための基質となるよう、2Lフラスコに3〜4個の石を入れます。次に、ガスチューブをバブラーから切り離し、窒素ガスラインに接続して、DOの試験的な操作を開始しました。

窒素を20 cubic feet per hourの流量で約40〜60秒間バブリングします。目標濃度に達した直後に窒素の流れを停止してください。DODが目標値を下回った場合は、アクアリウム用ルームエアバブラーを使用して目標濃度に戻してください。

試験中にDOが不安定な場合は、水量がいまだ1.9 Lであること、および水が泡立って外に漏れていないことを確認してください。水温が安定しており、すべての継手のシールがしっかりと閉まっていることを確認します。装置を再平衡化した後、観察者の数と同数のカワゲラをフラスコに加えてください。

その後、ゴムストッパーでフラスコを密閉します。先ほど示した方法で、目標濃度である 10 milligrams per liter に達するまで水にバブリングさせます。次に、開始時の水温を記録してください。

そして、カワゲラがフラスコ内の岩の基質に付着するまで待ちます。その後、各観察者は、個々のカワゲラが3分間に見せるプッシュアップの回数を数え、記録します。次に、DO（溶存酸素量）を次の実験レベルに操作し、同様に3分間の観察を繰り返します。

この図では、DOレベル内および6回の各試行において行われた腕立て伏せ（プッシュアップ）の平均回数を抽出し、DOレベルに対する腕立て伏せの回数をプロットしました。これらの実験において、ストーンフライが行った腕立て伏せの回数に有意な影響を与えたのはDO濃度のみでした。他の変数や相互作用はなく、DO濃度が腕立て伏せの回数の有意な予測因子であることが証明されました。

この手法を習得すれば、研究者が設定した特定の目的に合わせて再現することが可能です。この手順を行う際は、DO（溶存酸素量）に変動が生じる可能性があるため、温度変化を避けることが重要です。本手順に加え、pHを変化させるなどの他の手法を用いることで、水生生物におけるpHおよびDOの変化に関するさらなる疑問を解消することができます。このビデオを視聴することで、多くの動物行動実験に向けて、研究室環境で溶存酸素量を操作する能力を身につけることができます。