Summary
Fischerei-induzierten Veränderungen zu nutzen Krustentier Fischerei, wie das amerikanische Hummer-Fischerei, könnte möglicherweise ihre Reproduktionsdynamik beeinflussen, was zu einer Verringerung der Paarungserfolg. Ziel der Studie war es, eine nichtinvasive Methode zur Ermittlung der Paarungserfolg der weiblichen Hummer, die physiologisch oder funktional ausgereift sein kann, zu entwickeln.
Abstract
Obwohl er einer der produktivsten Fischerei im Nordwestatlantik, bleibt noch viel Unbekanntes über den natürlichen Fortpflanzungsdynamik der amerikanischen Hummer. Neuere Arbeiten genutzt Krustentier-Populationen (Krabben und Hummer) legt nahe, dass es Umstände gibt, wo reife Frauen sind nicht in der Lage, ihre volle Reproduktionspotenzial durch Spermien Begrenzung erreichen. Um diese Möglichkeit in verschiedenen Regionen der amerikanischen Hummer Fischerei zu untersuchen, wurde ein zuverlässiges und nichtinvasive Verfahren zum Abtasten einer großen Anzahl von weiblichen Hummer auf See entwickelt. Dieses Verfahren beinhaltet das Einführen einer stumpfen Kanüle in Samen Aufnahme der Frau, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Steckers Spermien zu bestimmen und eine Probe, die auf das Vorhandensein von Spermien untersucht werden können, zu widerrufen. Eine Reihe von Kontroll-Studien wurden an der Anlegestelle und im Labor durchgeführt, um die Zuverlässigkeit dieser Technik testen. Diese Anstrengungen verbundenen Stichproben 294 weibliche Hummer, um zu bestätigen, dass die Anwesenheit ofa Spermien Stecker war ein verlässlicher Indikator für die Spermien innerhalb der Aufnahme und damit der Paarung. Dieses Papier beschreibt die Methodik und die aus einer Teilmenge der gesamten Stichprobe Frauen erzielten Ergebnisse. Von den 230 weiblichen Hummer aus George Bank und Cape Ann, MA abgetastet (Größenbereich von 71 bis 145 mm = Panzerlänge), waren 90,3% positiv für Spermien. Mögliche Erklärungen für das Fehlen von Spermien in einigen Weibchen sind: Unreife (mangelnde physiologische Reife), Ausfall der Spermien nach dem Stecker verwendet, um ein Gelege zu befruchten, und der Mangel an passenden Aktivität. Die Umfragen zeigen, dass diese Technik für die Untersuchung der Paarungserfolg der weiblichen Hummer ist ein zuverlässiger Proxy, der auf dem Gebiet verwendet werden, um Fortpflanzungsaktivität in natürlichen Populationen dokumentiert werden kann.
Introduction
Amerikanische Hummer (Homarus americanus) ist einer der produktivsten Fischerei im Nordatlantik (~ 56.000 mt im Jahr 2011 über 390 Millionen US-Dollar) ein. Allerdings gibt es einen allgemeinen Mangel an Verständnis über die Fortpflanzungsdynamik dieser Art in Wildpopulationen. Generieren genauere Schätzungen der Reproduktionsleistung, einschließlich der Anzahl und Größen von Einzelpersonen aktiv in der Reproduktion beteiligt, könnte die Bestandsabschätzung zu verbessern. Langusten 2, 3 blaue Krabben, Königskrabben 4, Steinkrabben 5, Krabben und Schnee: Zum Beispiel haben Frauen, die von der Erreichung ihrer vollen Reproduktionspotenzial durch Spermien Begrenzung verhindert werden als ein Problem für einige kommerziell genutzten marinen Krebstieren einschließlich identifiziert 6. Das übergeordnete Ziel ist es, festzustellen, ob Spermien Einschränkung könnte ein Faktor in bestimmten Regionen der amerikanische Hummer-Fischerei als gut.
nt "> Die ersten Anzeichen einer möglichen Einschränkung Spermien Problem in Hummer wurden beobachtet, während der Durchführung einer unabhängigen Tagging-Studie mit ovigerous weibliche Hummer (mit sichtbar intakt, vor kurzem extrudiert Eier). Eroberung Berichte von Fischer darauf hin, dass etwa 15% dieser Tiere hatte fallen lassen ihre Eigelege nach nur 1-2 Monate. Die Arbeitshypothese war, dass einige Hummer trugen Eier, die nicht befruchtet worden war, und als Ergebnis, "fiel" 7. Vorläufige Daten aus einer Folgestudie haben die Tatsache bestätigt, dass Hummer wird extrudieren, Eier, auch wenn sie nicht erfolgreich gepaart und diese unbefruchteten Eiern werden nur für ~ 1 Monat 8 durchgeführt. daher, angesichts der Beobachtung der Durchführung unbefruchteten Eiern Weibchen in natürlichen Populationen haben wir versucht, das Ausmaß, in dem Sperma Einschränkung vielleicht beitragen bestimmen eine submaximale Niveau der Wiedergabe durch geschlechtsreif Hummer. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine Technik entwickelt, um die spermato erkennenphore während der Paarung vom Männchen hinterlegt.Dieses Papier-und Video beschreiben eine zur Ermittlung der Paarungserfolg der weiblichen Hummer entwickelt nicht-invasive, einfache Methode. Die Technik kann schnell und zuverlässig auf dem Meer, an Bord entweder Forschung oder kommerzielle Fischereifahrzeugen genutzt werden. Die Einzelheiten dieses Abtastverfahren sowie einige repräsentative Ergebnisse werden dargestellt, um die Anwendung der Technik veranschaulichen.
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Protocol
Teil A: Feldprobenahmetechnik
1. Weiblich Messungen
- Für jede weibliche Hummer, messen die Panzerlänge (CL) und der Breite des zweiten Bauchsegment auf die nächsten 1,0 mm mit einem Paar von Bremssätteln.
HINWEIS: Der zweite Bauch Segment gemessen, da die Breite der Bauch (wo Weibchen tragen ihre Eier) ist ein Indikator für die Geschlechtsreife. Darüber hinaus könnte es vorteilhaft sein, um die Häutung Stadium festzustellen, um später diese Daten mit der reproduktiven Phase übereinstimmen (siehe Schritt 1.2). - Clip einen kleinen distalen Teil von einem der Bauch pleopods (ein Standard-Protokoll in methodischen Hummer) und speichern Sie die Pleopoden in sauberem Meerwasser für die spätere Ansicht mit einem Binokular 9.
HINWEIS: Dieser Schritt könnte auch zeigen das Vorhandensein von Zement Drüsen an den Pleopoden, die ein Indiz, dass Frauen bereiten, um ihre Eier 10 extrudieren sind.
2. Needle Insertion
- Legen Sie die Spritzennadel (18 G, siehe Tabelle 1) ~ 1 cm in die Samenbehälter, gewinkelt in Richtung der Schwanz bei ~ 45 ° (Abbildung 1).
HINWEIS: In Hummer mit intakten Spermien Stecker, kann die Nadel einen Widerstand beim Einsetzen zu erfüllen, wie sie durch die Spermien Stecker vor dem Erreichen der höchsten Konzentration von Spermien an der Unterseite der Samenbehälter (1) geschoben.
HINWEIS: Die Anwesenheit der Stecker, in sich selbst, ist ein zuverlässiger Indikator dafür, dass Hummer haben gepaart. Bei einigen Tieren kann es zu wenig Widerstand, möglicherweise, weil kein Spermatophore vorhanden ist, ist die Spermatophore klein, hat es nicht in einen Stecker noch gehärtet, oder es kann bereits verwendet wurden, um eine oder mehrere Gelege zu befruchten.
Fig. 1 ist. Nadeleinführung und Blick Hummer Samenbehälter. Einsetzen der stumpfen Nadel in den Samenbehälter des Hummers, um eine Spermaprobe zu extrahieren. Der Winkel und die Tiefe der Nadel beide kritisch, um konsistente Proben. Rechts: Blick in eine Samenbehälter, die seziert hat und vertikal teilen. Die Spermien Stecker belegt den oberen oder äußeren Abschnitt des Behälters, während die Spermien am Boden (tiefste Stelle) des Behälters befindet. Es ist wichtig zu beachten, dass die Abtastung unterhalb dieser Tiefe kann das Gefäß platzen und führen zu einer Blut kontaminierte Probe. Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .
3. Eindringen in die Sperma-Stecker
- Nach der ersten Insertion, steiler der Winkel der Nadel fast senkrecht (senkrecht zur Körperachse) und sehr langsam beginnen, es zu arbeitennach unten in den Behälter.
- Halten der Nadel in einem Winkel geneigt, so daß die Spitze leicht in Richtung des Schwanzes hingewiesen. In diesem Fall wird die Nadelspitze Komprimieren der Oberseite des Steckers, bis sie schließlich in die Matrix eindringt.
- Fahren Sie langsam schieben die Nadel nach unten, bis ein Widerstand noch einmal gefühlt - das ist der Boden des Behälters und wo die Probe entnommen wird.
4. Sperma-Entfernung
- Entfernen einer Probe (oft feste Verschlussmaterial, flüssiges Sperma und andere Flüssigkeit) aus dem Boden des Behälters und die Hinterlegung der Probe in ein beschriftetes 2,0 ml Kunststoffrohr.
- Spülen Sie den Behälter mit ~ 0,1-0,5 ml kaltem Meerwasser.
- Im gleichen Röhrchen zu entfernen ungefähr 0,3 ml Flüssigkeit und Ort.
- Shop Spermaproben auf Eis, bis sie im Labor untersucht werden.
Teil B: Untersuchung von Spermaproben im Labor
HINWEIS: Die Proben aus den Samen Aufnahmen der einzelnen l entfernt obsters zu prüfen, um festzustellen, ob Spermien vorhanden oder nicht vorhanden waren werden. - Entfernen ~ 50 ul von Flüssigkeit aus jedem Kunststoffrohr, auf ein Glasobjektträger mit einem Deckglas und Blick auf 100X mit einer Verbindung Mikroskop.
- Note Proben als: Sperma knapp, zahlreiche, oder nicht vorhanden (diese Studie nicht quantifizieren tatsächlichen Spermienzahlen, Abbildung 2).
2. Lobster Spermaprobe Bilder. Bilder von Hummer Spermaproben aus Samen Aufnahme einer Frau getroffen, wie mit einer Verbindung Mikroskop bei 40-facher Vergrößerung betrachtet. Bild links zeigt ein Beispiel, die zahlreiche Samen enthalten, während die andere (rechts) zeigt eine spärlich Probe (Maßstab = 10 um).. Jpg "target =" _blank "> Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.
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Representative Results
Die hier angegebenen Daten wurden für eine Teilmenge der weiblichen Hummer, die von beiden Near-und Offshore-Standorten entstanden. Die Nearshore-Gruppe bestand aus 44 Hummer, die in den Küstengewässern in der Nähe von Cape Ann, Massachusetts gefangen genommen und in Kühlboxen ins Labor zur Untersuchung transportiert wurden. Insgesamt 186 Offshore-Hummer wurden auf George Bank gefangen genommen und in einem kommerziellen Betrieb Anlage in New Hampshire abgetastet.
Spermaproben wurden von allen Tieren nach den oben beschriebenen Verfahren erhalten und unmittelbar auf das Vorhandensein oder Fehlen von Spermien untersucht. Insgesamt 90,3% aller Frauen in dieser Untergruppe hatte Spermien in ihrer wegweisenden Aufnahmen. Überraschenderweise diejenigen, die Spermien fehlte waren nicht unbedingt am kleineren Ende der Größenbereich (Abbildung 3).
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3. Ergebnisse der Probenahme auf das Vorhandensein von Spermien im Hummer. Prozent der weiblichen Hummer in 5 mm Größe CL-Klasse bins, die Spermien in ihrer Samen Behälter hatte (Prozent positiv) als Indikator der Paarung. Frauen wurden von Gewässern in der Nähe von Cape Ann, MA (71-83 mm CL) und von George Bank (89-154 mm CL) eingefangen. Zahlen in Bars, die den Gesamtstichprobengröße für dieses Fach. Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .
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Discussion
Dieses Video-und Papier Umriss und zeigen ein Verfahren zur Feststellung, ob weibliche Hummer erfolgreich gepaart. Dieser Ansatz ist einfach genug, daß sie für große Probennahme von Hummern auf See durch eine Vielzahl von Benutzern verwendet werden. Die Methode basiert auf dem Nachweis der Anwesenheit einer Spermatophore in der Samenbehälter, die von männlichen zu weiblichen Hummer während der Paarung übergeben wird, basiert. Diese Spermatophoren teilweise in einer Samen Stecker härten, kurz nachdem sie in den Behälter aufgebracht, so ist auch die Anwesenheit von einem Samensteckerpaarungserfolg anzeigt. In dieser Studie, sowie einer anschließenden größeren Studie wurde festgestellt, dass die meisten der Spermien hatte Stecker Spermien mit ihnen 11 verbunden. , Während die Anwesenheit von einem Stecker ist ein verlässlicher Indikator für die Paarungsaktivität, nicht aber seine Abwesenheit.
Obwohl wir nicht ganz sicher sein, wenn diese Stichprobenmethodik verursacht einen negativen Effekt auf die Fähigkeit der weiblichen Hummer ein laichend ihre Gelege erfolgreich befruchten, gibt es Aspekte dieser Spermien Probenahmeprotokoll, die darauf hindeuten, dass ein Schaden minimal wäre entweder der Spermatophore oder der Aufnahme. Es gibt Daten (aus dem laufenden Laborstudien), die einige Hummer, Post-Sperma Probenahme, noch extrudieren befruchteten Gelege (n = 3) und sind in der Lage mehr als eine Dünge Gelege mit der gleichen Spermatophore anzuzeigen. Diese Eier entwickeln und schlüpfen ähnlich wie Hummer, die nicht abgetastet wurden. Darüber hinaus sind nur diese Abtasttechnik dient dazu, einen kleinen Bruchteil der Gesamtspermienprobe. Es ist nicht beabsichtigt, den gesamten Inhalt eines Behälters quantitativ zu probieren. Aufgrund der komplexen physikalischen Architektur des Behälters 12,13 würde ein anderes Verfahren (z. B. Dissektion) benötigt, um diese Arten von Ergebnissen erhalten.
Sperma wurde in einer Reihe von Tieren, die ein abgetastet Spermien Stecker fehlte gefunden, möglicherweise, weil die Spermatophore war relativ new, und noch nicht in einem Stecker gehärtet, oder die Spermatophore hatte zuvor verwendet worden, um eine oder mehrere Gelege zu befruchten und verschlechtert hatte. Deshalb, um die genaueste Index der Paarungserfolg zu erhalten, ist es wichtig, sowohl Check für eine Samen Plug-and-Probe für Spermien.
Genaue Ausrichtung der Nadel während des Stichprobenverfahren ist aus mehreren Gründen wichtig. Erstens gewährleistet, dass die Nadel parallel zu der seitlichen Körperebene verhindert das Durchdringen der dünnen Seite der Samenbehälter. Wenn die Technik richtig durchgeführt wird, verursacht es keine Mortalität, während die Nadel dringt nie in die Körperhöhle. Zweitens, die 45 ° Eingriffswinkel, gefolgt von einer Versteilerung der Nadel, hilft sicherzustellen, dass die Nadel den Boden des Behälters, wo die Spermien ohne Durchdringung der Wand des spermatophore und in die benachbarten Körper Sinus konzentriert (Fig. 1) erreicht, .
13. Sobald die Spermien reagiert haben, beginnen sie, in der Probe brechen und zu schwer zu identifizieren. Aus diesem Grund sollte die Bewegung der Probenfläschchen auf einem Minimum gehalten werden. Halten Sie die Proben kühl erscheint auch zur Erhaltung der Integrität der Spermien. Schließlich wird vorgeschlagen, sterile Meerwasser zu verwenden, wenn Probenverarbeitung. Dies kann dazu dienen, das Wachstum von Bakterien und anderen Mikroorganismen (über 36-48 h), die das Sperma schädigen können, zu minimieren.
Die meisten (90,3%) der weiblichen Hummer abgetastet hatte erfolgreich gepaart, basierend auf dem Vorhandensein von Spermien in ihrem Samengefäße. Der Rest der Tiere, die nicht hätte sein können Spermien positiv, weil sie entweder sexuell unreif waren, ihr Sperma Stecker hatte über die Zeit oder verschlechtert hatte seinen vollständig verwendet werden, um ein oder mehrere Gelege zu befruchten, oder sie noch nie gedeckt, möglicherweise, weil sie noch nie begegnet eine entsprechende männlichen zur richtigen Zeit in ihrer Häutung Zyklus 11. Weibliche Hummer in der Region George Bank eine relativ große Größe bei Fälligkeit, wobei nur 50% der Frauen reifen bei 100 mm 14. Cape Ann reifen Frauen mit einer etwas kleineren Größe als es die Offshore-Hummer, mit 50% der Frauen reifen bei 90 mm CL 15. Deshalb, da die kleinsten Weibchen 71 mm CL, ist es nicht unvernünftig zu vermuten, dass einige der Frauen fehlt Spermien Stecker wahrscheinlich waren unreif und daher nicht gedeckt haben. Viele große weibliche Hummer, wie sie in unserer Offshore-Teilmenge abgetastet, kann in aufeinander folgenden Jahren ohne Häutung und remating 16 laichen.
Mehrere Befruchtungen mit dem gleichen Spermatophore kann schließlich zu einem Zusammenbruch des Steckers Material führen und verwenden die in der recept enthaltenen Spermienacle und ergab ein negatives Ergebnis. Doch die mechanischen Ausfall der Spermien Stecker über die Zeit nicht, um unser Wissen, beschrieben worden. Schließlich ist es möglich, dass diese Frauen ohne Sperma in ihren Aufnahmen waren nicht in der Lage, einen Partner zu finden. Schiefe weiblichen Geschlechterverhältnisse in der George Bank Hummer Lager 17 dokumentiert worden, und die Möglichkeit, dass dies zu Spermien Einschränkung verdient weitere Aufmerksamkeit wegen der möglichen Folgen für die Reproduktionsleistung der Hummer Bevölkerung.
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Disclosures
Die Autoren erklären, keine Interessenkonflikte.
Acknowledgments
Die Autoren möchten all die New England kommerziellen Hummerfischer, deren Boote durften wir aus probieren danken - ihre Zusammenarbeit wird sehr geschätzt. Außerdem bedanken wir uns bei Little Bay Lobster Company (Newington, NH) und Champlin Seafood (Point Judith, RI), die uns die Probenahme an ihren Standorten zu führen erlaubt. Die folgenden UNH Studenten unschätzbare Unterstützung während dieser Studie: Haley Weiß, Françoise Morrison, Sarah Havener, Audra Chaput und Mai Grose. Dieses Projekt wurde durch Zuschüsse aus NH SeaGrant zu WHW (Projekt # R/CFR-11) und eine UNH Marine Programm Grant JSG unterstützt.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Calipers | Mitutoyo Digimatic | 500-196-20 | http://www.globalindustrial.com |
| 3 ml Luer-Lok syringe | Beckton-Dickinson | 309585 | www.bd.com |
| Monoject aluminum hub blunt needles, 18 G x 1 | Webster Veterinary | 8881202348 | www.mywebstervet.com |
| 2.0 ml Plastic storage tubes | Eppendorf | wu-06333-72 | http://www.coleparmer.com |
| Styrofoam cooler with ice | |||
| Compound light microscope | Olympus | BH System | http://www.olympusamerica.com |
| Glass sides with cover slip | 75 mm x 25 mm, ~1 mm thickness | ||
| Pipettor with disposable tips |
References
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