Биоиндикация тестирования потока среды пригодности для молодых пресноводных жемчужное мидии с использованием методов экспозиции в Situ
September 5th, 2018
В situ bioindications включить определение пригодности среды для видов, находящихся под угрозой исчезновения мидий. Мы опишем два методы, основанные на несовершеннолетних подверженности пресноводные жемчужины мидии в клетках олиготрофных реки местообитаний. Оба метода реализованы в вариантах для открытой воде и hyporheic водных сред.
Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области сохранения речных экосистем, такие как указание стадий, благоприятных для молодых мидий, которые также увеличиваются, а также прогнозирование того, что я пропажу. Основное преимущество этого метода заключается в том, что мы можем проверить рост и выживание молоди в условиях гипореи, которые представляют естественную среду обитания молоди. Демонстрировать процедуры будут мои коллеги Симона Немчикова, Ян Сванига и Войтех Барак.
При сборке клеток всегда вставляйте сначала одну пластиковую крышку, затем один лист пластикового сита и, наконец, основной корпус сверху. Поместите клетку в пластиковую посуду с речной водой при температуре хранения FWPM. Убедитесь, что камеры заполнены наполовину.
Затем загрузите FWPM в чашку Петри. Используя бутылку для распыления и ситечко, просейте молодь, чтобы очистить ее от мусора. Затем отпидайте одну особь из чашки и перенесите ее в чашку под микроскопом, чтобы проверить ее пригодность.
Выбирайте только FWPM хорошей пригодности. Сделайте две фотографии длины каждого уложенного с увеличением примерно в 80 раз с целью измерения максимальной длины раковины. Приступайте к загрузке всех соответствующих камер клетки выбранными и задокументированными FWPM.
Затем наденьте пластиковое сито на клетку, а затем на пластиковую крышку и закрепите все детали гайками. Чтобы установить сетчатую клетку для установки в гипорейной зоне, пропустите один из концов шланга через одну из камер и зафиксируйте его в таком положении. Затем возьмите сетку против засорения и привяжите ее к нижнему концу шланга.
Временно храните загруженные клетки в речной воде в термобоксе. Для подготовки песчаной клетки соберите речной песок и просейте его через двухмиллиметровое сито. Затем просейте его через сито толщиной в один миллиметр и удерживайте частицы на расстоянии от одного до двух миллиметров.
Поместите пустую клетку в пластиковый ящик, а затем насыпьте нижнюю треть клетки песком. Далее добавляйте речную воду до тех пор, пока вода не окажется на 10 миллиметров выше уровня песка. Загрузите песчаную клетку в резервуар для воды объемом 25 литров и дайте ей уравновеситься до температуры воды в течение 12 часов, прежде чем загружать их FWPM.
Транспортировка молоди FWPM на площадку в полевом термобоксе. На полевом участке сначала погрузите термобокс в реку и снимите клетку с полевого термобокса. Теперь начните планировать расположение клеток.
Выбирайте условия, типичные для FWPM, например, на краю основного потока воды. Не ставьте клетку под прямой поток воды или в стоячую воду. Для установки сетчатых каркасов на открытой воде используйте пару стальных шипов.
Закрепите клетку на дне реки сбоку и вровень с дном реки. Угол 45 градусов к течению реки вниз по течению лицом к центру реки. Нижний горизонтальный край должен быть на 10-15 сантиметров выше дна реки.
Чтобы установить песчаную клетку на открытой воде, закрепите ее на плоском камне с помощью сетки и поставьте клетку на дно реки. Наклоните больший конец против течения под углом 45 градусов. Для установки сепараторов любого типа в гипорейной зоне вкопайте их в речное дно перпендикулярно течению воды так, чтобы верхний горизонтальный край садки был параллелен поверхности речного дна, а камеры имели испытательную глубину в речном дне.
Для сетчатых клеток в гипорейной зоне вытащите резиновый шланг из-под поверхности дна для отбора проб воды во время эксперимента. По истечении запланированного периода воздействия вытащите садки из воды и очистите их от мелкого осадка, а также от дрейфующего материала. Затем загрузите их в полевой термобокс, наполненный речной водой.
Вернувшись в лабораторию, оцените FWPM по фотографии, запечатлев их как и раньше. Описанные методы были использованы для исследования экологической пригодности FWPM в верхнем бассейне реки Влтавы в Чешской Республике в 2014-2015 годах. Продольный профиль реки был представлен основными местностями на участках с А по Е. На участках R и V были испытаны притоки разной степени загрязнения. Эти участки были испытаны с использованием песчаных садков и сетчатых клеток в свободно текущей воде.
Кроме того, гравийная гипорейная зона была проверена на песчаных клетках в пределах пласта в местонахождениях B, C и D. Местонахождения можно было четко различить на основе скорости роста в сетчатых клетках на открытой воде, несмотря на высокую изменчивость внутри клетки даже в разные благоприятные периоды роста. В 2015 году при более благоприятном росте темпов роста темпы роста увеличились на выходе с использованием сетчатых каркасов. Важно отметить, что выживаемость была одинаково высокой в оба сезона.
Напротив, темпы роста песчаных садков в открытой воде в 2014 году варьировались в зависимости от местоположения. Место с наибольшим ростом, C, также было местом наибольшего роста в 2015 году. В то время как общий рост был примерно одинаковым в оба года, смертность была выше в 2014 году.
В сетчатых клетках внутри слоя показано значительное влияние состава субстрата на смертность. Насыщенное кислородом каменистое дно имело выживаемость, близкую к 100%, а плохо насыщенный кислородом песок имел высокую смертность. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как устанавливать экспериментальную молодь мидий на берегу реки, чтобы проверить местные условия в течение дня
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
Это исследование представляет методы оценки пригодности речных сред обитания для исчезающих пресноводных жемчужниц через экспозицию молоди. Техники фокусируются как на открытых водах, так и на гипорейных условиях, обеспечивая понимание роста и выживаемости моллюсков.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Экология
- Биология сохранения
- Экология пресной воды
Предыстория
- Пресноводные жемчужницы являются исчезающими видами.
- Понимание их требований к среде обитания важно для сохранения.
- Молодые жемчужницы требуют специфических условий среды для роста.
- Ин-ситу биоиндикации могут предоставить ценные данные для оценки среды обитания.
Цель исследования
- Оценить пригодность речных сред обитания для молоди жемчужниц.
- Разработать методы оценки роста моллюсков в естественных условиях.
- Внести вклад в сохранение исчезающих видов моллюсков.
Используемые методы
- Молодые жемчужницы размещались в клетках для экспозиции.
- Были протестированы два метода: один для открытых вод и один для гипорейных сред.
- Темпы роста и выживаемости монитировались в контролируемых условиях.
- Процедуры демонстрировались исследователями в полевых условиях.
Основные результаты
- Методы эффективно указывали на пригодность сред обитания для молоди жемчужниц.
- Темпы роста различались между условиями открытых вод и гипорейных сред.
- Темпы выживаемости были выше в средах, имитирующих естественные условия.
- Исследование предоставляет базовый каркас для будущих мер по сохранению.
Выводы
- Ин-ситу биоиндикации ценны для оценки сред обитания моллюсков.
- Молодые жемчужницы процветают в средах, повторяющих их естественные условия.
- Эти методы могут помочь в сохранении исчезающих видов.
Частые вопросы
Executive Industry Relevance
This protocol enables environmental suitability testing of freshwater ecosystems using juvenile freshwater pearl mussels as bioindicators, supporting mechanistic de-risking in ecological risk assessment workflows. The method provides quantitative growth and survival data under controlled in situ conditions, offering predictive value for habitat suitability evaluations in conservation and environmental monitoring programs. By distinguishing site-specific suitability through replicated exposure trials, it informs go/no-go decisions in environmental management and restoration planning.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of environmental hypotheses regarding habitat suitability for sensitive indicator species.
- Operational Value: Supports biological de-risking by testing juvenile growth and survival in hyporheic conditions that mimic natural juvenile environments.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides standardized cage-based systems for quantitative measurement of mussel growth and survival across multiple sites.
- Operational Value: Offers scalable modifications (sandy cage, mesh cage, open water, within-bed) adaptable to different environmental matrices and testing objectives.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Delivers disease-relevant system insights by linking substrate composition and oxygenation to survival outcomes in juvenile mussels.
- Operational Value: Ensures translational continuity from discovery through validation by maintaining organisms in near-natural conditions during exposure.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into environmental assessment workflows from initial habitat screening through mechanistic validation and risk-adjusted decision-making, particularly in freshwater conservation and ecotoxicology applications.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of environmental suitability by isolating variables such as flow conditions, substrate type, and oxygen levels.
- Screening: Enables assay readiness through standardized cage deployment and recovery protocols with measurable endpoints in shell length and survival.
- Analytics: Generates quantitative dependent variable measurements (growth rate, survival rate) that allow cross-site comparison and statistical analysis of environmental suitability.
- Translational Research: Connects mechanistic findings (e.g., oxygenated stony bottoms vs. poorly oxygenated sand) to predictive confidence in habitat restoration outcomes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for longitudinal monitoring across seasons and pollution gradients, as demonstrated in the Vltava River Basin study.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in habitat suitability, reduction of mechanistic ambiguity in juvenile mussel-environment interactions.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability across cage types and exposure modifications.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions in conservation planning, capital efficiency in monitoring programs, reduced risk of misallocated restoration efforts.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization of sites for protection or intervention based on empirical bioindication data.
Implementation Considerations
- Required expertise in freshwater ecology, mussel husbandry, and field deployment techniques.
- Instrumentation needs include cages, sieves, thermal boxes, microscopes for measurement, and water quality monitoring tools.
- Cross-team standardization requires consistent protocols for juvenile selection, cage installation, retrieval, and post-exposure analysis.
- Adaptation considerations include adjustments for different river morphologies, flow rates, and seasonal variability in hyporheic zones.
- Practical limitations include high workload for within-bed modifications and need for increased replication due to environmental variability in hyporheic zones.
