Summary
Balık çoğunluğunun yaşamlarını yüzme esas alınır. Bu protokol bir dizi bireysel ve okullaşma balık için kullanılabilir modları yüzme yakalama teknikleri açıklar ve yüzme fizyolojisi ve davranışları ile ilgili ölçümler şunlardır.
Abstract
Balık Yüzme performans testleri, yüzme mekaniği, gaz değişimi, kardiyak fizyoloji, hastalık, kirlilik, hipoksi ve sıcaklık kas enerji çalışmalarının ayrılmaz bir parçası olmuştur. Bu kağıt, su hızı kontrol edilebilir olan ekipman kullanarak balık yüzme performansını değerlendirmek için esnek bir protokol tanımlamaktadır. Protokol balık yorgunluğa neden amaçlanan akış hızı birkaç basamaklı artışlar tek içerir. Adım hızları ve süreleri farklı fizyolojik ve ekolojik önemi yüzme yeteneklerini yakalamak için ayarlanabilir. En sık adım büyüklüğü maksimum sürekli yüzme yeteneği yakalamak için tasarlanmıştır kritik yüzme hızı (U crit) belirlemek için ayarlanır. Geleneksel olarak bu test yaklaşık 20 dakika süresi her on adım oluşmuştur. Ancak, kısa bir süre (örneğin 1 dakika) adımlarla giderek ivme yeteneği ya da patlama yüzme performansı yakalamak için kullanılmaktadır. Adım boyutu ne olursa olsun, yüzme testleri, bireysel farklılıklar ve kurtarma yeteneği ölçmek için zaman içinde tekrar edilebilir. Metabolizma hızı, fin kullanımı, havalandırma oranı ve okul arasındaki mesafe balık gibi davranışları, önlemleri gibi yüzme ile ilgili uç nokta, yüzme testleri sırasında ve sonrasında sık sık, daha önce yer almaktadır. Balık türlerinin çeşitliliği göz önüne alındığında, keşfedilmemiş araştırma soruları ve küresel ekoloji ve ekonomik sağlığı için pek çok türün önemini sayısı, balık yüzme performans çalışmaları yakın gelecekte popüler ve değerli olmaya devam edecektir.
Protocol
1. Yakalama ve aklimasyonundan
- Düğümsüz ağ kullanımı, onların pis su tankı tek tek balık toplamak. Zaman yakalama en aza indirmek, birden fazla balık toplama önlemek ve bu faktörler, stres artışı gibi net bir kaç saniye daha fazla balık tutmayın. Stres yüzme performansını etkileyebilir.
- Anestezi veya doğrudan yüzme tüneli respirometredeki ('yüzmeye tünel') ile bir transfer tankı ya Yeri balık. Balık, tricaine methanesulfonate (MS222) veya karanfil yağı kullanılabilir ya narkoz iseniz. Kabul edilebilir konsantrasyonları tür hassasiyet ve sıcaklık gibi birçok faktöre bağlıdır, ancak genellikle aralığı 10-100 mg / L ya da anestezi 1,2. Anestezik konsantrasyonu evre 3 anestezi (yani dış uyaranlara tepkisiz) ve hızlı kurtarma (yani saniye) neden izin vermelidir. Tatlı suda MS222 kullanırken, sodyum bikarbonat, bir tampon olarak eşit parçaya (kütle) kullanılması gerekir. Tampon olmadan, MS222 büyük ölçüde pH değerini düşürür, ve düşük pH solungaç dokusu zarar verebilir. Yeterli tamponlama kapasitesi içeren Tamponlama deniz suyu gerekli değildir.
- Anestezi altında balık cinsiyetli, kütle ve uzunluk için ölçülen ve durumlarının üstünkörü bir dış sınavı olabilir. Uzunluğu toplam uzunluğu (TL), çatal boy (FL) veya vücut uzunluğu (BL) olarak alınabilir. Bu farklı ölçümler genellikle standart uygulamalara göre uygulanır, türlerin morfolojisi (herhangi bir çatallı yüzgeç gibi) ya da balık durumu (örneğin, kuyruk yüzgeci aşınmış).
- Her iki anestezi ve anestezi olmayan balık ve bu kurtarma kolaylaştıracaktır akan suyun içine mümkün olduğunca hızla yüzerek tünel getirilmelidir. Akış hızı, genellikle, balık, ancak yüzme sırasında alt dinlenmek için mümkün olacaktır. Yetişkin Sockeye somon için bir örnek oranı 0.3 BL / s
- Balık sol gelmesini yüzme tünel içinde olması gerekir. Aklimasyonundan dönemde geleneksel bir süre (örneğin 12 saat), ya da 30 dakika kadar kısa olabilir, en güncel çalışmalarda kullanılan ayarlanabilir. Için ideal bir aklimasyonundan süre belirli bir balık, istikrarlı, ideal düşük metabolizma hızı (ayrıntılı bir sonraki bölümde) kullanılabilir ulaşmak için alınan süreyi belirlemek için.
2. Ölçüm Metabolik Oranları
- Yüzme tünel içinde oksijen değişiklikler yüzme testi (ler) in süresi boyunca kayıt altına alınmalıdır. Oksijen sondaları doğrudan yüzme tünel içine kapatılmış; ancak ilk probu üzerinde su akış prob işlevi etkileyip etkilemediğini tespit edilmelidir. Prob testi sırasında meydana gelebilecek su hızları etkilenmesi durumunda, tünel dışında kendi odasında prob yerleştirilir ve bir pompa ile tünel su ile temin edilecek gerekir.
- Oksijen doldurmak ve atık birikimi azaltmak için, yüzme tüneli muhtemelen periyodik kızarmış gerekecektir. Yüzme performansı düşebilir veya anaerobik metabolizmayı bir kayma olabilir, oksijen doygunluğu, çoğu türler için% 70'den düşük düşmesine izin verilmemelidir. Flushing tünel su da su sıcaklığı herhangi bir artış azaltmaya yardımcı olabilir, ancak, bir soğutucu yüzme tünel kaplin su sıcaklığı sabit tutulur olmalıdır. Sıcaklık değişiklikleri, metabolik hızı etkileyecektir.
- Rutin ve maksimum metabolik oranları, kısaltılmış 'RMR' ve 'KKK', tipik olarak belirlenmiştir (Şekil 1A). Bu oranlar hacmi (V o 2) ya da birim kütle başına oksijen kütle (M o 2) ifade edilebilir, birim zamanda, örneğin mg O 2 / kg / saat. Iki oranları arasındaki fark faaliyet kapsamı 'almak için alınabilir. 'Oksijen borç', 'aşırı egzersiz sonrası oksijen tüketimi (EPOC) olarak adlandırılır aşağıdaki egzersiz, aynı zamanda kararlı ve RMR için egzersiz sonrası dönüş sırasında gerekli oksijen eşittir.
- Not: çok oksijen sondaları ve çıkış otomatik olarak çözünmüş oksijen, sıcaklık düzeltilmiş değişiklikler sağlayacaktır. Olmayanları düzeltilmesi gerekir. Ayrıca, bazı değerleri ölçümleri tuzlu koşullar yapılmıştır düzeltilmesi gerekir.
Yüzme performans ölçümü
Yüzme performans yeteneklerini çeşitli yüzme tünelinde değerlendirilebilir. Yüzme performansını karakterize etmek için en yaygın yolu, 3 muhafaza edilebileceği süresi ile . Hızı yavaş, o kadar uzun korunur ve tam tersi olabilir. Hızları genellikle sırasıyla saniye süreleri, saat (max = 200 dk) dakika ve saat ve ötesinde (> 200 dk) karşılık, 'uzun süreli' veya 'sürekli', 'patlama' olarak adlandırılır. Bu hızlarını belirlemek için, balık kullanıcı tanımlı 'set' yüksekliği ', yani su akış hızı artışı ve' uzunluk ', yani adım süresi oluşan adımları', tabi tutulmaktadır. Basamak yüksekliği en üst düzeye çıkarma ve ters yaparken adım uzunluğu en aza indirmek, büyük patlama hızı yakalamak sürekli büyük hız yakalayacaktır. Adımdatestleri, geleneksel yolla elde edilen maksimum hız rapor, en son tam olarak tamamlanmış bir adım artı son, bitmemiş bir adım (Şekil 1A) temporal kısmı hızına eşit.
Burst yüzme performans değerlendirmesi
- (Aşağıya bakın örneğin iki kez U crit) ve balık yüzmek için motive aklimasyonundan aşağıdaki patlama yüzme veya sürat yeteneği yakalamak için, tahmini maksimum akış hızı getirmek. Akış hızı hızla arttıkça Balık odasının arka kısmında istirahat edilmelidir. Balık yüzmek için motive olması gerekir. Motivasyon mekanik (örn. dokunma) veya elektrik (örneğin yüzme tünelin arka kısmında bir şok ızgara uygulanan küçük bir ücret) olabilir.
Özellikle patlama yeteneği test rağmen, balık 4,5 kısa süreli birkaç adım (örneğin 1 dakika) oluşan bir 'sabit ivmeli test' (CAT veya U ΔV) olabilir. - Yüzme süresi kaydedin. Bireysel patlama ve aralarındaki mesafeyi sayısı da 6 olarak kaydedilebilir. Hız maksimum Şekil 1A denkleme göre elde veya hesaplanan olarak verilebilir.
Uzun süreli ve sürekli yüzme performans değerlendirmesi
Uzun süreli veya devamlı yüzme yeteneği tahmin etmek için en sık kullanılan ölçü 'kritik yüzme performansı' (U crit) olarak adlandırılır. U crit Adım uzunluğu 10 dakika gibi kısa sürelerde de kullanılmış olmasına rağmen, geleneksel olarak 20 dakika oldu. Genel bir kural uzun testler, örneğin> 3 saat / balık neden olabilir yorgunluk, en az on adım önce alınması gerektiği. U crit testi kısaltmak için, ilk yedi adım 5 dakika (test sonra 'rampa U crit' denir) olarak kısaltılır.
- Aklimasyonundan ve / veya bir uygulama yüzmeye sonra boyutu adıma göre akış hızı artar.
- U crit için uygun adım yüksekliğini ayarlamak için, büyük olasılıkla bir örnek için test edilecek balık U crit tahmin etmek için gerekli olacaktır . Bu literatür değerleri kullanılarak yapılabilir. Alternatif olarak, tünel giriş sonra balık 'uygulama yüzmeye' olabilir. Bunun için, yorgunluk kadar balık kısa, kullanıcı tanımlı adımları verir. U crit erken bir tahmin olarak ulaştığı son hız kullanın. Her balık için adım boyutu (yükseklik ve uzunluk) ayarlayın.
- Kurtarma yeteneği test veya bireysel performans değişimi belirlemek için, balık, bir iyileşme dönemi 7-9 izleyen ikinci bir yüzme testi verilebilir .
- Balık aynı zamanda balık tünel çıkardıktan için sorunlu ve oksijen alımını ölçme yeteneği ortadan kaldırabilir testler sırasında farklı zamanlarda yorgunluk eğiliminde olmasına rağmen, okullarda test edilebilir.
- Bir kez yorgun, balık kurtarmak için izin veya doku örneklemesi için derhal çıkarılmalıdır.
Yüzme ile ilgili çeşitli performans ölçütleri (Şekil 1 C, D) testleri sırasında veya video analiz kullandıktan sonra toplanabilir. - Havalandırma oranı ve kuyruk yendi frekans, kuyruk vuruş opercular pompalama oranı ve sayı ölçmek için birkaç saniye dönemleri (Şekil 1B) 10,11 üzerinden numune olmalıdır.
- Kuyruk yendi genlik ölçmek için, kuyruk yüzgeci maksimum sapma (Şekil 1B) 12 ölçülen olabilir.
- Aşağıdaki test, balık, bir post-mortem sınav ve hematokrit (paketlenmiş kırmızı hücre hacmi), stres hormon düzeyleri, kas enerji depolayan (örn. phosphocreatine, glikojen), enzim aktiviteleri (örneğin laktat dehidrogenaz, asetilkolin esteraz belirlemek için toplanan dokulara verilen ötenazi olabilir ) veya diğer fizyolojik parametreler.
3. Temsilcisi Sonuçlar
Şekil 1 bir çocuk salmonid için verilen A) Bir örnek rampa U crit testi, kuluçkahane, gökkuşağı alabalığı (Oncorhynchus mykiss), kitle 6.3 cm, vücut uzunluğu (BL) ve 3.5 g kaldırdı. Test modifiye Brett-tipi respirometredeki (Loligo Sistemleri, Danimarka, 12 L gerçekleştirildi www.loligosystems.com ). Rutin ve maksimum metabolik oranları eğimi (mg / saat) × hacmi (L) / balık kütlesi (kg) olarak hesaplanır ve sırasıyla 198 ve 961 mg O 2 / kg / saat, (faaliyet kapsamı = 4.84) idi. Bu oranlar, juvenil Sockeye somon (O. nerka) 13 Brett tarafından bildirilen bu tutarak . Not: oksijen alımını hesaplamalar için, su hacmi respirometredeki hacmi daha az balık hacmi eşit. Çapraz balıklar yüzmek için reddetti ve U crit hesaplandı noktasını belirtir. B) altı kez 10 sn içinde Kuyruk yendi frekans değerleri kaydedildi; kuyruk yendi genlik değerleri üç kez kaydedildi değerleri gösterilirortalama ± SEM. C) genişlemiş bir yan görünüm ve D) yüzme odasının içinde yüzen balıklar üstten görünüm. D) EthoVision yazılımı (Noldus, Hollanda tarafından izlenen balık gösterir www.noldus.com ). Kısaltmalar: U crit = kritik yüzme hızı; U f = tam doldurulmuş son adım hız, U = adım hız, t f = zaman son adım harcanan, t s = adım zamanı.
Discussion
Doğal bir ortamda, bu tür yırtıcı kaçış ve göç gibi davranışları farklı zamanlarda belirli yoğunluklarda yüzebilme bağlıdır. Bir laboratuar ayarı, tünel respirometers yüzmek ve hızı adım artar, çok sayıda davranışları gerçekleştirmek için balık yeteneğini tahmin etmek için kullanılabilir. Farklı yüzme modları altında yatan fizyolojik mekanizmaların belirlenmesi yardımcı yüzmeye testleri ile metabolik hızı ve diğer doku düzeyinde değerlendirmeler (laktat üretimi gibi) tedbirler dahil edilebilir.
Swim tünel tasarımı yüzme performansı büyük ölçüde etkileyebilir. Veya Blazka 14-türleri yüzmeye tüneller yüzme performansını belirlemek için kullanılan çeşitli türleri vardır, en Brett 13 ya olarak karakterize edilirler. Ya da tasarım için, su akışı 'düzgünlüğü' (nasıl dörtgen), maksimum akım hızı ve yüzme odasının uzunluğu önemli hususlar şunlardır. Balık içgüdüsel bulmak ve en aza indirmek için çaba düşük akım alanlarında yüzme çünkü düzlük önemlidir. Yüksek potansiyel akış hızı patlama yüzme yeteneği veya hızlı yüzme türleri (örneğin orkinos) test etmek için gerekli olabilir. Odasının uzunluğu odaları küçük bir uzunluk, yani balık uzunluğu> odasının uzunluğu% 10 gibi çok anlamlı olabilir yüzün, balık tüm yüzme modları kullanmak mümkün olabilir. Özellikle, küçük tüpler patlama ve sahil yüzme yani sürekli bir geçiş için yüzme kapısı dengesiz balık yeteneğini sınırlayabilir. Bu nedenle, balık ne olursa olsun, adım uzunluğu ve U crit 'kapı geçiş hızı 15 benzer olabilir, yaklaşık olarak aynı hızda yüzme durabilir.
Tüm yüzmeye tüneller akış sondaları veya parçacık görüntüleme velosimetri (PIV) ekipman gibi cihazlar kullanılarak kalibre edilmesi gerekir. İdeal tüneller doğrusal akışı olacak yüzmek, ancak bir bölgede balık lehine tespit edilmesi halinde, kendi yüzmeye hızı akış yerel farklılıklar dayalı olarak ayarlanabilir.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
Yazar Barbara Berli örnek verileri ve Kanada Yaban Hayatı Federasyonu nazik finansman sağlamak için teşekkür ederim.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| tricaine methanesulfonate (MS222) |  Argent Labs |
Optional | |
| Clove oil | Sigma-Aldrich |
Optional | |
| Swim tunnel respirometer | Loligo Systems |
Required | |
| High speed cameras | Multiple Suppliers | optional | |
| Video capture card | Multiple Suppliers | optional | |
| Behaviour analysis software | Noldus |
optional |
References
- Anderson, W. G., McKinley, R. S., Colavecchia, M. The use of clove oil as an anesthetic for rainbow trout and its effects on swimming performance. North Am. J. Fish Manage. 17, 301-307 (1997).
- Cho, G. K., Heath, D. D. Comparison of tricaine methanesulphonate (MS222) and clove oil anaesthesia effects on the physiology of juvenile chinook salmon Oncorhynchus tshawytscha (Walbaum). Aquacult. Res. 31, 537-546 (2000).
- Beamish, F. W. H. Swimming capacity in Fish Physiology. Hoar, W. S., Randall, D. J. , Academic Press Inc. New York. Vol. 7 101-187 (1978).
- Farrell, A. P. Comparisons of swimming performance in rainbow trout using constant acceleration and critical swimming speed tests. J. Fish Biol. 72, 693-710 (2008).
- Tierney, K. B., Casselman, M., Takeda, S., Farrell, A. P., Kennedy, C. J. The relationship between cholinesterase inhibition and two types of swimming performance in chlorpyrifos-exposed coho salmon (Oncorhynchus kisutch). Environ. Toxicol. Chem. 26, 998-1004 (2007).
- Martinez, M., Bedard, M., Dutil, J. -D., Guderley, H. Does condition of Atlantic cod (Gadus morhua) have a greater impact upon swimming performance at Ucrit or sprint speeds. J. Exp. Biol. 207, 2979-2990 (2004).
- Marras, S., Claireaux, G., McKenzie, D. J., Nelson, J. A. Individual variation and repeatability in aerobic and anaerobic swimming performance of European sea bass, Dicentrarchus labrax. J. Exp. Biol. 213, 26-32 (2010).
- Kolok, A. S., Plaisance, E. P., Abdelghani, A. Individual variation in the swimming performance of fishes: an overlooked source of variation in toxicity studies. Environ. Toxicol. Chem. 17, 282-285 (1998).
- Tierney, K. B., Farrell, A. P. The relationships between fish health, metabolic rate, swimming performance and recovery in return-run sockeye salmon, Oncorhynchus nerka (Walbaum). J. Fish Dis. 27, 663-671 (2004).
- Webber, J. D. Upstream swimming performance of adult white sturgeon: Effects of partial baffles and a ramp. Trans. Am. Fish. Soc. 136, 402-408 (2007).
- Farrell, A. P., Gamperl, A. K., Birtwell, I. K. Prolonged swimming, recovery and repeat swimming performance of mature sockeye salmon Oncorhynchus nerka exposed to moderate hypoxia and pentachlorophenol. J. Exp. Biol. 201, 2183-2193 (1998).
- Flammang, B. E., Lauder, G. V. Speed-dependent intrinsic caudal fin muscle recruitment during steady swimming in bluegill sunfish, Lepomis macrochirus. J. Exp. Biol. 211, 587-598 (2008).
- Brett, J. R. The respiratory metabolism and swimming performance of young sockeye. J. Fish. Res. Board Can. 21, 1183-1226 (1964).
- Blažka, P., Volf, M., Čepela, M. A new type of respirometer for the determination of the metabolism of fish in an active state. Physiol. Bohemoslov. 9, 553-558 (1960).
- Peake, S. J., Farrell, A. P. Fatigue is a behavioural response in respirometer confined smallmouth bass. J. Fish Biol. 68, 1742-1755 (2006).
