Name: 렌틱 해역의 페리피톤 군집의 현장 1차 생산성을 측정하는 저비용 방법 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-12-16T13:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 2 s
Description: 배우세요 렌틱 해역 페리피톤 군집의 현장 1차 생산성을 측정하는 저비용 비침습적 방법을 사용하여 다양한 환경 조건에서 동시 측정이 가능합니다. 이 기법은 생태 연구에 필수적인 데이터 수집을 개선합니다.

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이 연구는 체코 과학 재단 (GACR 19-05791S), RVO 67985939 및 전략 AV 21, 토지 절약 및 복구 프로그램 내에서 CAS의 지원을 받았습니다. 현장에서 촬영을 해준 Ondřej Sihelský에게 많은 감사를 드립니다 - 그가 없었다면 촬영은 완전히 지옥이었을 것입니다. 이 프로젝트는 연구 된 지역에 대한 액세스를 제공 한 Palivový Kombinát Ústí s.p. 및 Sokolovská Uhelná와의 긴밀한 협력 없이는 불가능했을 것입니다.

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<li>Nielsen, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+production+of+organic+matter+in+the+sea+by+means+of+carbon-14%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Measurement of the production of organic matter in the sea by means of carbon-14.</a> Nature. 167 (4252), 684-685 (1951).</li>
<li>Jönsson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+14C-incubation+technique+for+measuring+microphytobenthic+primary+productivity+in+intact+sediment+cores%5BTitle%5D)+AND+%22Limnology+and+Oceanography%22%5BJournal%5D)">A 14C-incubation technique for measuring microphytobenthic primary productivity in intact sediment cores.</a> Limnology and Oceanography. 36 (7), 1485-1492 (1991).</li>
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</ol>

저자는 공개 할 이해 상충이 없음을 확인합니다.

이 백서에 설명 된 방법론은 광학 산소 센서를 사용하여 O2 농도를 측정하는 비 침습적 기술과 결합 된 밝고 어두운 병 산소 기술의 원리를 기반으로합니다. 이 시스템은O2 측정을 위한 광섬유를 병에서 병으로 빠르게 이동할 수 있으므로 다양한 배양 설정을 병렬로 측정할 수 있습니다. 다양한 깊이의 저서 공동체는 분류 학적 구성과 생산성이 다를 수 있습니다. 병렬로 동시에 측정하면 시간을 절약하고 결과를보다 정확하게 만들 수 있으므로 periphyton이 자라는 전체 깊이 프로파일을 계산할 수 있습니다. 쉐이크 플라스크에 통합된 비침습적 산소 센서는 실시간 산소 플럭스 모니터링을 가능하게 합니다.
설계된 실험 설정을 통해 군집이 자연적으로 발생하는 각 깊이에서 미생물 군집의 1차 생산성을 측정할 수 있으며, 이는 실험실에서 시뮬레이션하기 어렵습니다(적절한 압력, 일주 과정의 온도 및 현장 광도 변화 추적, 다양한 영양소 가용성)...

1 차 생산성은 전체 시스템 먹이 그물을 형성하는 수생 시스템으로 자동 탄소가 들어가는 유일한 항목입니다1. 따라서 1 차 생산성의 정확한 추정은 수생 생태계의 기능을 이해하는 데 필수적인 단계입니다. 연안 지역은 1 차 생산성과 생물 다양성이 높은 지역입니다. 식물성 플랑크톤 외에도 페리피톤(이하 미생물 매트라고 함)과 거대조류는 연안 지역2의 1차 생산성에 크게 기여하는 것으로 추정됩니다. 그들의 정착 생활 방식과 상당한 공간적 이질성으로 인해 1 차 생산성의 정량화는 쉽지 않습니다. 
1 차 생산성은 주로 광도, 온도, 영양소의 가용성 및 유포 영역 3,4의 각 깊이에서 탄산염 시스템의 이온 종의 분포에 의해 주도됩니다. 깊이는 미생물 매트의 공간 분포에 현저한 영향을 미칩니다. 미생물 군집은 얕은 깊이에서 높은 조사와 뚜렷한 계절적 온도 변화의 부작용에 대처하고 더 깊은 깊이에서 더 낮은 광도에 대처해야 합니다. 깊이 구배 외에도 동적 영양 상호 작용은 서로 다른 스케일5에서 여러 개의 복잡한 공간 패턴을 생성합니다. 이 복잡한 시스템은 실험실에서 시뮬레이션하기가 복잡합니다. 연안 지역에서 개별 1 차 생산자의 대사 활동을 추론하는 가장 정확한 방법은 현장 실험을 설정하는 것입니다.
이 백서에 소개된 방법론은 기존의 챔버 방법 2,6,7과 운송 가능하고 건설하기 쉬운 저비용 부유식 바지선을 기반으로 합니다. 이를 통해 자연광 스펙트럼, 온도 및 깊이에 따른 탄산염 시스템의 이온 종의 상이한 분포 하에서 상이한 깊이에서의 1차 생산성의 측정이 가능해진다. 이 방법은 식물성 플랑크톤 광합성6을 측정하기 위해 처음 사용되었으며 여전히 일반적으로 사용되는 6,7인 밝은 병 대 어두운 병 산소의 원리를 기반으로 합니다. 빛 속에 보관된 병의 산소 변화율(1차 생산성 및 호흡의 영향 포함)과 어둠 속에 보관된 병(호흡만 해당)을 비교합니다.8. 이 방법은 산소 발생 (광합성)을 1 차 생산성의 대용으로 사용합니다. 측정 된 변수는 순 생태계 생산성 (NEP, 조명 조건에서 시간에 따른 O 2 농도의 변화) 및 생태계 호흡 (RE, 어둠 속에서 시간에 따른 O2 농도의 변화)입니다. 총 생태계 생산성 (GEP)은 둘 사이의 차이를 계산 한 것입니다 (표 1). 여기서 "생태계"라는 용어는 페리피톤이 독립 영양 및 종속 영양 유기체로 구성되어 있음을 나타내는 데 사용됩니다. 이 전통적인 챔버 방법의 가장 중요한 개선은 비침습적 산소 광학 센서를 사용하고 주변 1차 생산성을 측정하기 위해 주로 플랑크톤 방법을 최적화하는 것입니다.
이 기술은 체코-밀라다, 모스트, 메다르에서 새로 등장한 광산 후 호수의 연안 지역에서 미생물 매트를 측정하는 예에 설명되어 있습니다. 미생물 매트의 대사 활성은 연구 된 군집이 자연적으로 발생하는 특정 깊이에서 직접 수행되는 O2 플럭스의 직접 현장 측정을 사용하여 결정됩니다. 종속영양 및 광영양 활동은 비침습적 광학 산소 센서가 장착된 밀폐된 유리병에서 측정됩니다. 이 센서는 빛에 민감한 염료의 형광을 사용하여 산소 분압을 감지합니다. 미생물 매트가있는 병은 적절한 깊이의 부유 장치에 매달려 배양됩니다. 병 내부의 산소 농도는 작은 보트에서 낮 기간 동안 지속적으로 측정되었습니다.
온전한 미생물 매트의 샘플을 수집하여 스쿠버 다이버가 지정된 깊이의 기밀 배양 병에 넣습니다. 각 병에는 시간 경과에 따른 O2 생산성 / 소비를 모니터링하는 비 침습적 광학 산소 마이크로 센서가 장착되어 있습니다. 모든 측정은 각 깊이에서 5개의 반복 어두운/밝은 쌍으로 수행됩니다. 온도 및 광합성 활성 방사선(PHAR) 강도는 배양 전반에 걸쳐 각각의 깊이에서 측정됩니다. 6시간의 계내 배양(일광 시간) 후, 미생물 매트를 병으로부터 수확하고 건조시킨다. O2 플럭스는 미생물 바이오매스로 정규화된다. 대조군으로서, 플럭스는 미생물 매트 바이오 매스가없는 호수 물을 포함하는 별도의 밝고 어두운 가스 밀폐 병 (블랭크 컨트롤)에서 O2 농도의 변화에 대해 보정됩니다. 다음은 플로팅 바지선을 만들고 전체 실험을 단계별로 수행하기위한 자세한 지침입니다. 이 논문은 또한 두 개의 깊이(1m 및 2m)에서 미생물 매트를 측정한 대표적인 결과를 제시하며 각 깊이에서 5번의 반복을 수행합니다. 실제 온도와 광도는 데이터 로거를 사용하여 전체 실험 중에 측정되었습니다.

<table><tbody><tr><td>알루미늄 각도 L 프로파일 40 x 40 mm x 3 mm, 길이 2,000 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>알루미늄 플랫 바 40 x 3 x 350 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>버킷 15 L 콘크리트 충전재&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>나사 잠금이 있는 카라빈 후크 50 x 5 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>전기 테이프 검정</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>압출 폴리스티렌 (XPS) 재료 500 x 200 x 150 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fibox 3 LCD 추적</td><td>PreSens Precision Sensing GmbH</td><td></td><td>독립형 광섬유 산소 측정기</td></tr><tr><td>Hondex PS-7 휴대용 깊이 사운더</td><td>Hondex&nbsp; - Honda </td> 물을 통한 거리를 측정하는 전자 제품 <td></td><td>- 바닥에서 깊이까지 측정; https://www.honda-el.net/industry/ps-7e</td></tr><tr><td>KORKEN - 유리 밀폐 항아리 0.5 L</td><td>IKEA</td><td></td><td>인큐베이션 병; https://www.ikea.com/cz/en/p/korken-jar-with-lid-clear-glass-70213545/</td></tr> <tr><td>금속 후크&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>산소 센서 스폿 SP-PSt3-NAU-D5</td><td>PreSens Precision Sensing GmbH</td><td></td><td>실제 조건에서 측정을 위한 비침습적 광학 산소 센서</td></tr><tr><td>SCOUT 유아용 카누</td><td>GUMOTEX</td><td></td><td>https://www.gumotexboats.com/en/scout-standard#0000-044667-021-13/11C</td></tr><tr><td>육각 너트가 있는 나사 10 x 170mm</td> 육각 너트<td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>가 있는 나사 4 x 15mm </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>너트 날개 너트</td><td></td><td></td><td></td>가 있는 나사 4 x 15mm</tr><tr><td>스냅 후크 50 x 5mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>스틸 카라빈 후크 50 x 5mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>와이어 직경 3mm의 스틸 체인, 내부 링크 5.5 x 26mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>스틸 체인, 5m</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>칫솔</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>핀셋</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>와셔 10 x 50 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>와셔 4 x 10 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>와셔 4 x 10 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

렌틱 해역의 페리피톤 군집의 현장 1차 생산성을 측정하는 저비용 방법

A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters

성장기 구배 동안 페리피톤의 현장 1차 생산성을 측정하면 환경 동인(주로 인 농도 및 광도)과 종 구성이 1차 생산성에 미치는 정량적 효과를 설명할 수 있습니다. 1 차 생산성은 주로 광도, 온도, 영양소의 가용성 및 유포 영역의 각 깊이에서 탄산염 시스템의 이온 종의 분포에 의해 좌우됩니다. 실험실에서 시뮬레이션하기가 매우 어려운 복잡한 시스템입니다. 이 저렴하고 운송 가능하며 건조하기 쉬운 플로팅 바지선을 사용하면 실제 자연 조건에서 직접 1차 생산성을 정확하게 측정할 수 있습니다. 이 방법론은 단단히 밀봉된 유리병에 통합된 비침습적 산소 센서를 사용하여 실시간으로 1차 생산성을 측정하여 온라인 산소 플럭스 모니터링을 가능하게 하고 대사 활동에 대한 새로운 통찰력을 제공하는 것을 기반으로 합니다. 미생물 매트(또는 기타 저서 생물)의 총 1차 생산성에 대한 상세한 계절적 현장 측정은 렌틱 수역에서 1차 생산성 역학을 제어하는 공정에 대한 현재 지식을 향상시킬 수 있습니다.

<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64078/64078fig05.jpg"> 그림 5: 낮 동안 미생물 매트의 순 및 총 생태계 생산성. (A) 가벼운 병-순 생태계 생산성 : 가벼운 병에서 미생물 매트의 순 산소 생산성의 시간 과정 데이터. 배양 병의 산소 농도 변화는 낮 동안 1 시간 후에 측정되었습니다. 회색 원: 미생물 매트 샘플이 있는 병. 흰색 원: 호수 물만 담긴 빈 병. (B) 어두운 병 호흡: 어두운 병의 독립 영양 및 종속 영양 호흡의 합. 배양 병의 산소 농도 변화는 일광 기간 동안 1 시간 후에 측정되었습니다. 회색 원: 미생물 매트 샘플이 있는 병. 흰색...

여기에 제시된 것은 실제 현장 환경 온도 및 조명 조건에서 미생물 매트의 1차 생산성을 측정하기 위한 비용 효율적이고 운송 가능한 방법/시설입니다. 실험 설정은 널리 사용 가능한 재료를 기반으로하며 실험실 기반 모델의 장점을 제공하면서 다양한 조건에서 사용할 수 있습니다.

Measuring the in situ primary productivity of periphyton during the growing season gradient can elucidate the quantitative effect of environmental drivers ...

적절한 현장에서 페리피톤 또는 모든 물 미생물의 총 생산성에 대한 상세한 현장 측정은 렌틱 수역에서 1차 생산성 역학을 제어하는 공정에 대한 최신 지식을 향상시킬 수 있습니다. 제안 된 방법의 주요 개선 사항은 비 침습성, 비용 효율성 및 다양한 위치에서 동시 측정 가능성입니다. 또한 추가 비용 없이 대규모 데이터 자산을 수집할 수 있습니다.바지선을 교체하여 실험을 수행할 때 쉽게 운반할 수 있으므로 풍선 카약을 사용하십시오. 플로트를 고정하기에 이상적인 깊이의 장소를 선택하십시오. 그런 다음 조립 된 바지선을 보트의 선미 뒤에 부착하고 보트 측면을 따라 앵커를 조심스럽게 내립니다.앵커를 수면 약간 아래에 매달아 정렬하여 플로트를 앵커와 함께 필요한 깊이의 지점으로 쉽게 견인할 수 있도록 합니다. 지점에 도착한 후 보트에서 앵커를 풀고 바닥으로 내린 다음 바지선을 앵커 체인에 고정하고 인큐베이션 병을 바지선에 부착하기위한 체인을 고정합니다. 배양 병을 준비하려면 가스 밀폐 씰이있는 투명하고 넓은 목 0.5 리터 병의 내벽에 산소 광학 센서 스폿을 부착 한 다음 검은 색 전기 테이프로 싸서 어두운 처리 병을위한 불투명 층을 만듭니다.배치 된 광학 센서의 지점에 작은 구멍을 뚫고 절단 구멍이 센서 직경보다 약간 작아서 빛이 병에 들어 가지 않도록하십시오. 인큐베이션 병을 휴대용 상자에 넣고 주변 물의 침전물을 방해하지 않고 상자와 함께 각각의 깊이로 다이빙하십시오. 다음으로, 긴 핀셋을 사용하여 샘플의 바이오 매스를 너무 많이 방해하지 않도록주의하면서 샘플을 배양 병에 조심스럽게 채 웁니다.미생물 매트가 작은 돌과 같은 단단한 표면에서 자라면 손상되지 않은 바이오 매스가있는 돌 전체를 조심스럽게 병에 옮깁니다. 한 쌍의 밝고 어두운 병에 침전물없이 각각의 깊이에서 깨끗한 물을 채워 빈 컨트롤 역할을합니다. 모든 배양 병의 물이 깨끗하고 방해가되는 침전물이 없는지 확인한 후 닫힌 병을 떠 다니는 바지선에 고정 된 보트로 가져옵니다.처음 두 쌍의 배양 병을 첫 번째 체인의 스냅 후크에 부착 한 다음 광섬유 산소 측정기를 사용하여 각 병의 초기 산소 농도를 측정합니다. 미터의 광 케이블을 병 내부에 장착 된 산소 센서에 연결하고 몇 초 안에 미터의 산소 농도를 읽고 측정 된 값을 기록합니다. 측정 직후, 부착 된 병이있는 체인을 조심스럽게 다시 물 속으로 내려 배양 병이 그 안에 놓인 바이오 매스가 샘플링 된 깊이와 동

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미생물 planktonic 커뮤니티에서 신진 대사 추출을위한 방법을 설명하고있다. 전체 지역 사회의 샘플링 특별히 준비 필터로 여과에 의해 이루어진다. lyophilization 후 수성 - 용해 metabolites가 추출됩니다. 이 접근법은 자연이나 실험적인 미생물 커뮤니티의 횡단 omics 조사에 환경 metabolomics의 적용을 허용합니다.

핵 자기 공명 분광학을 사용하여 환경 Metabolomics를위한 낮은 밀도 Planktonic 커뮤니티에서 Metabolites의 농도

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우리는 predation 위험이 상승 스트레스의 요구를 충족하기 위해식이 변경 사항을 유도하여 herbivore의 먹이의 화학 품질을 변경할 수있는 방법을 평가하기위한 방법을 제시하는 방법이 스트레스 herbivores에서 시체의 분해는 토양 미생물에 의해 후속 식물 쓰레기 분해 속도가 느려집니다.

Predation 위험, Herbivore 생리적 스트레스와 식물 돼지 미생물 분해를 연결

표면 재생은 에너지 플럭스를 결정하는 데 점점 더 많이 사용되는 미기상학적 방법이지만 기술적 복잡성으로 인해 광범위한 청중이 접근할 수 없습니다. 표면 재생 필드 스테이션을 설정 및 보정하고, 데이터를 수집 및 처리하고, 결과를 올바르게 해석하는 데 필요한 단계를 설명합니다.

표면 갱신 : 밀도 데이터를 측정하고 처리 현장 규모 에너지 유출에 대한 고급 미기상 방법

토양 세포 외 효소 활성의 잠재적 인 속도를 측정하기 위해 형광 염료에 바인딩 된 합성 기판은 토양 샘플에 추가됩니다. 형광 염료는 높은 형광 이상의 기판을 나타내는 분해 효소 - 촉매 반응에 의해 기판으로부터 방출 될 때 효소 활성을 측정한다.

잠재적 인 토양 세포 외 효소 활동의 높은 처리량 형광 측정 측정

필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 연구원은 토양과 설립 식물에 적용되는 화학 물질의 운명을 평가할 수 있습니다. 이 프로토콜의 목적은 필요한 장비를 설치하고 통합 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 실험에서 화학적 분석을위한 샘플을 수집하는 방법을 설명하는 것입니다.

통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

이 절차의 목표는 미세조류 스크리닝을 위해 마이크로타이터 플레이트 형식을 사용하는 재현성과 적응성을 입증하는 것입니다. 이 신속한 스크린은 WATER-PAM(Pulse-Amplitude-Modulated) 형광 측정법을 결합하여 소량의 박테리아-조류 공동 배양과 함께 Photosystem II(PSII) 건강 지표로 광합성 수율을 측정합니다.

작은 볼륨 생물 검정은 물 - 펄스 진폭 변조 (WATER-PAM) 형광 측정을 사용하여 세균 / 식물 플랑크톤의 공동 문화를 평가하는

우리는 깨끗하고 정확한 물 샘플링을 위한 간단하고 비침습적이며 신뢰할 수 있는 방법인 VacuSIP를 소개합니다. 이 시스템은 미립자 및 용해된 화합물의 제거 및 배설을 깨끗하게 측정하기 위해 저서 현탁액 공급기가 현장에서 흡입 및 내쉬는 물을 동시에 수집하기 위해 개발 및 평가되었습니다.

VacuSIP, 개선 INEX 방법에 대한<em&gt; 현장에서</em&gt; 미립자의 측정 및 용존 화합물은 액티브 서스펜션 피더에 의해 처리

우리는 환경 온도 및 습도 nonvascular 남겨둔의 전도도 측정 하는 오픈 소스 데이터로 거를 구축 하는 간단 하 고 비용 효율적인 방법 제시. 우리 datalogger의 하드웨어 디자인을 설명 하 고 단계별 어셈블리 지침, 필요한 오픈 소스 로깅 소프트웨어의 목록, 코드 데이터로 거, 그리고 교정 프로토콜 실행을 제공 합니다.

BtM, 저가 오픈 소스 Datalogger Nonvascular 남겨둔의 함량을 추정 하

저온권의 탄소 플럭스는 아직 거의 평가되지 않지만 기후 변화와 관련하여 매우 중요합니다. 여기서 우리는 레이저 유도 형광 방출 (L.I.F.E.) 기술에서 높은 스펙트럼 및 공간 해상도 데이터를 제공하는 초위 환경에서 광영양 잠재력을 포착하는 새로운 프로토 타입 장치를 보여줍니다.

극저온 서식지에서 바이오마커의 시내 측정을 위한 새로운 비침습적 도구로 서 레이저 유도 형광 방출(L.I.F.E.)

빠른 반복률 형광계 (FRRf)는 광계 II 광생리학 및 일차 생산성을 측정하는 유익한 방법입니다. 여기서 우리는 큐벳 타입 FRRf를 사용하여 기질 동물 플랑크톤에 대한 후생대 조류, Colacium sp.의 PSII 광생리학을 측정하는 프로토콜을 설명한다.

Cuvette-type Fast Repetition Rate Fluorometer에 의한 Colacium sp.의 부착 단계의 광생리학 측정

배우세요 렌틱 해역 페리피톤 군집의 현장 1차 생산성을 측정하는 저비용 비침습적 방법을 사용하여 다양한 환경 조건에서 동시 측정이 가능합니다. 이 기법은 생태 연구에 필수적인 데이터 수집을 개선합니다.

렌틱 해역의 페리피톤 군집의 현장 1차 생산성을 측정하는 저비용 방법

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