Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Environment

استخدام الوامئات (ذوات الجناحين) العذراء سلخ بمثابة بروتوكول Bioassessment السريع لالمسطحات المائية العائمة السطحية

doi: 10.3791/52558 Published: July 24, 2015

Abstract

بروتوكولات bioassessment السريعة باستخدام تجمعات macroinvertebrate القاعية استخدمت بنجاح لتقييم التأثيرات البشرية على نوعية المياه. للأسف، وأساليب أخذ العينات اليرقات القاعية التقليدية، مثل تراجع صافي، يمكن أن يكون مضيعة للوقت ومكلفة. بروتوكول بديل ينطوي على مجموعة من الوامئات العائمة سطح العذراء سلخ (SFPE). الوامئات هي عائلة الأنواع الغنية من الذباب (ذوات الجناحين) والتي تحدث عادة في الموائل المائية مراحل غير ناضجة. chironomids الكبار على الخروج من الماء، وتركهم جلود العذراء، أو سلخ، تطفو على سطح الماء. سلخ غالبا ما تتراكم على طول البنوك أو خلف العوائق من خلال العمل من الرياح أو المياه الجارية، حيث يمكن جمعها لتقييم التنوع chironomid وثراء. Chironomids يمكن استخدامها كمؤشرات البيولوجية الهامة، حيث أن بعض الأنواع أكثر تسامحا للتلوث من غيرها. ولذلك، فإن النسبي وفرة الأنواع وتكوين تم جمعها SFPE تعكسالتغيرات في نوعية المياه. هنا، يتم وصف الطرق المرتبطة الجمع الميداني، وتجهيز المختبرات، وشريحة متزايدة، وتحديد chironomid SFPE في التفاصيل. وتشمل مزايا طريقة SFPE الحد الأدنى من اضطراب في منطقة أخذ العينات والفعالية والاقتصاد جمع العينات وتجهيز المختبرات، وسهولة تحديد وتطبيق في البيئات المائية كلها تقريبا، وتدبير يحتمل أن تكون أكثر حساسية للإجهاد البيئي. وتشمل القيود عدم القدرة على تحديد استخدام موئل دقيق اليرقات وعدم القدرة على تحديد سلخ العذراء إلى الأنواع إن لم تكن قد ارتبطت مع الذكور البالغين.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

برامج الرصد البيولوجية، والتي تستخدم الكائنات الحية لتقييم صحة البيئة، وغالبا ما تستخدم لتقييم نوعية المياه أو مراقبة نجاح برامج استعادة النظام الإيكولوجي. وكانت البروتوكولات bioassessment السريعة (RBP) باستخدام تجمعات macroinvertebrate القاعية شعبية بين الوكالات للموارد المائية دولة منذ عام 1989 1. طرق التقليدية لأخذ العينات macroinvertebrates القاعية لالممارسات التجارية التقييدية، مثل تراجع صافي، Surber العينات، وهيس العينات يمكن أن يكون زمنيا المستهلكة، ومكلفة، ويمكن قياس فقط تجمعات من معين موئل دقيق 3. و، RBP بديلة فعالة لتوليد المعلومات البيولوجية عن هيئة مياه خاص يتضمن مجموعة من الوامئات العائمة سطح سلخ العذراء (SFPE) 3.

والوامئات (الحشرات: ذوات الجناحين)، والمعروف باسم البراغيش غير العض، هي الذباب كاملة الانسلاخ التي تحدث عادة في البيئات المائية قبل الناشئة مثل البالغين 60؛ على سطح الماء. الأسرة chironomid هي الأنواع الغنية، مع ما يقرب من 5000 نوع وصفها في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، يقدر أن ما يصل إلى 20000 الأنواع في الوجود 4. Chironomids هي مفيدة في توثيق المياه ونوعية الموائل في العديد من النظم البيئية المائية بسبب تنوعها وارتفاع مستويات التلوث التسامح متغيرة 5. وعلاوة على ذلك، فإنها غالبا ما تكون macroinvertebrates القاعية الأكثر وفرة واسعة النطاق في النظم المائية، وهو ما يمثل عادة 50٪ أو أكثر من الأنواع في المجتمع 5،6. بعد ظهور الكبار الأرضي، وسلخ العذراء (يلقي الجلد العذراء) لا تزال تطفو على سطح الماء (الشكل 1). تتراكم سلخ العذراء على ضفاف أو خلف العوائق من خلال العمل من الرياح أو المياه الجارية، ويمكن بسهولة وبسرعة جمعت لإعطاء عينة شاملة من الأنواع chironomid التي ظهرت خلال ساعة 24-48 السابقة 7.

ntent "> والوفرة النسبية والتكوين التصنيفي للتم جمعها SFPE يعكس جودة المياه، معتبرا أن بعض الأنواع التلوث جدا متسامح، في حين أن البعض الآخر حساس جدا 5 أسلوب SFPE لديه العديد من المزايا أكثر من التقنيات التقليدية اليرقات أخذ العينات chironomid بما في ذلك: (1) الحد الأدنى ، إن وجدت، يحدث اضطراب الموائل في منطقة أخذ العينات؛ (2) عينات لا تركز على جمع الكائنات الحية، وإنما الجلد غير الحية، لذلك لا يتأثر مسار ديناميات المجتمع؛ (3) تحديد لجنس، و في كثير من الأحيان الأنواع، هو نسبيا سهلة نظرا مفاتيح وأوصاف 3 المناسبة؛ (4) جمع وتجهيز وتحديد العينات غير فعالة واقتصادية بالمقارنة مع الطرق التقليدية لأخذ العينات 3،8،9؛ (5) سلخ المتراكمة تمثل الأنواع التي نشأت من مجموعة واسعة من بلوغ الموائل الصغيرة 10؛ (6) طريقة قابلة للتطبيق في البيئات المائية كلها تقريبا، بما في ذلك الجداول والأنهار ومصبات الأنهار ولاكوفاق، البرك، برك الصخور، والأراضي الرطبة؛ و(7) SFPE ربما يكون مؤشرا أكثر حساسية من صحة النظام الإيكولوجي حيث أنها تمثل الأفراد الذين قد أكملت جميع مراحل غير ناضجة وظهرت بنجاح مثل البالغين 11.

طريقة SFPE ليس نهجا جديدا لجمع المعلومات عن المجتمعات chironomid. واقترح استخدام SFPE أول مرة من قبل Thienemann 12 في وقت مبكر 1900s في وقت. مجموعة متنوعة من الدراسات قد استخدمت SFPE لمسوحات التصنيفية (على سبيل المثال، 13-15)، والتنوع البيولوجي والدراسات البيئية (مثل 7،16-19)، والتقييمات البيولوجية (على سبيل المثال، 20-22). بالإضافة إلى ذلك، تناولت بعض الدراسات الجوانب المختلفة لتصميم العينة، حجم العينة، وعدد من الفعاليات العينة المطلوبة لتحقيق مستويات الكشف عن مختلف الأنواع أو الأجناس (على سبيل المثال، 8،9،23). وتشير هذه الدراسات إلى أن نسبة عالية نسبيا من الأنواع أو الأجناس يمكن الكشف مع جهد! المعتدلتي أو حساب ترتبط مع تجهيز العينات. على سبيل المثال، وأندرسون وFerrington 8 قرر أن يعتمد على عينة فرعية 100 العد، ويتطلب وقتا 1/3 الثالثة أقل لاختيار العينات SFPE مقابل تراجع صافي العينات. حددت دراسة أخرى أن 3-4 عينات SFPE يمكن فرزها وتحديد لكل عينة وتراجع صافي وان كانت عينات SFPE أكثر كفاءة من العينات وتراجع صافي في الكشف عن الأنواع كما زاد ثراء الأنواع 3. على سبيل المثال، في مواقع مع ثراء الأنواع قيم 15-16 الأنواع، بلغ متوسط ​​تراجع صافي كفاءة 45.7٪، في حين كانت عينات SFPE 97.8٪ كفاءة 3.

الأهم من ذلك، تم توحيد طريقة SFPE في الاتحاد الأوروبي 24 (المعروفة باسم تقنية chironomid العذراء سلخ (CPET)) وأمريكا الشمالية (25) لتقييم البيئي، ولكن لم يتم وصف طريقة بالتفصيل. وقد وصفت تطبيق واحد لمنهجية SFPE التي كتبها Ferrington، وآخرون.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. إعداد اللوازم الجمع الميداني

  1. تحديد عدد العينات SFPE التي ينبغي جمعها على أساس تصميم الدراسة والحصول على واحد جرة عينة (على سبيل المثال، 60 مل) لكل عينة.
  2. إعداد اثنين من التاريخ والمكان التسميات لكل جرة العينة. مكان واحد في الداخل ويضعوا الآخر إلى خارج الجرة. تأكد من أن كل تسمية تاريخ ومكان وتشمل المعلومات التالية: بلد أو دولة أو مقاطعة أو مدينة أو المسطحات المائية، الإحداثيات GPS والتاريخ واسم الشخص (الأشخاص) جمع العينة.
  3. جمع المواد والمعدات (انظر الجدول مواد محددة / معدات) محددة أخرى.

2. الجمع الميداني

  1. عقد علبة اليرقات في يد واحدة وغربال في الآخر. تراجع علبة اليرقات في الماء حيث تتراكم SFPE (على سبيل المثال، تراكمات رغوة، عقبات، والغطاء النباتي طارئة، والحطام، والعودة الدوامات، وعلى طول حواف البنك) (الشكل 2A)، والسماح واتإيه، سلخ، والحطام لدخول علبة اليرقات، وتصب هذه المواد من خلال غربال. إذا أخذ العينات في نظام lotic، تبدأ في نهاية المصب عن متناول عينة والعمل المنبع (الشكل 2B). إذا أخذ العينات في نظام lentic، والبدء في الشاطئ الريح.
    1. كرر الخطوة 2.1 لمدة 10 دقيقة (أو كما ينص على خلاف ذلك لنظام معين أخذ العينات) في كل عينة متناول محدد مسبقا (عادة 100-200 م للعينات التي تم جمعها من تيارات، ولكن تعتمد على المساحة الكلية للموقع الرصد المائي)؛ تنقل بين مناطق تراكم SFPE حسب الاقتضاء.
  2. التركيز الحطام في منطقة واحدة من غربال باستخدام زجاجة بخ مملوءة بالماء من موقع العينة ونقل بعناية عينة SFPE المسمى قبل أن جرة عينة بمساعدة ملقط وتيار من الايثانول من زجاجة بخ. ملء نموذج جرة مع الايثانول.
  3. كرر الخطوات من 2،1-2،2 لجميع العينات.

3. عينة قطف

ملاحظة: بقية من هذا البروتوكول تنتمي إلى 300 SFPE عينة فرعية، وربما تحتاج إلى تعديل لأحجام عينة فرعية أخرى. الاطلاع على 9 الاختزال وتردد أخذ العينات المبادئ التوجيهية بوشار وFerrington للخياطة طرق SFPE لتلبية الأهداف والموارد دراسة محددة.

  1. تخصيص قارورة 1-درهم لكل عينة SFPE. إعداد تسمية تاريخ ومكان إلى مكان داخل كل قارورة وملء قارورة ¾ كاملة مع الايثانول.
  2. إزالة غطاء من العينة جرة المقابلة والتحقق من وجود تعلق سلخ العذراء. شطف بلطف محتويات قبالة غطاء على طبق بيتري باستخدام زجاجة بخ مليئة الايثانول. تحديد وإزالة التسمية من داخل الجرة العينة باستخدام ملقط وبلطف شطف محتويات قبالة التسمية على طبق بيتري. تعيين التسمية جانبا.
  3. نقل محتويات الجرة العينة إلى علبة اليرقات، الشطف مع الإيثانول لضمان البقاء لا SFPE في جرة العينة. نقل جزء من العذراء سلخ، ريسيالمناسب، والإيثانول من درج على طبق بيتري. ضمان تغطية العينة في الإيثانول.
  4. وضع طبق بتري تحت المجهر ستيريو. مسح منهجي محتويات طبق بيتري لسلخ العذراء. تأخذ كل سلخ العذراء من الطبق باستخدام الملقط ومكان في قارورة. لا اختيار العينات التي يتم تقسيم (أي لم يكن لديك ما لا يقل عن نصف مقدمة الرأس والبطن)، المجففة، أو ضغط لتجنب مشاكل تحديد لاحقة.
    ملاحظة: تحديد لنوع وغالبا ما يتطلب أن العينة كلها موجودة، وإن كان في بعض الحالات، قد يكون تحديد المستوى جنس ممكن مع عينات جزئية.
    1. طبق الدوامة والمسح الضوئي لسلخ إضافية العذراء، بما في ذلك أي التي قد تكون عالقة على جوانب الطبق، وكذلك، أي العينات الصغيرة وشفافة التي قد لا تكون يتم الكشف في البداية. كرر حتى تكشف عن اثنين من مسح متتالية لا سلخ العذراء إضافية.
  5. كرر الخطوات من 3.3 و3.4 حتى يتم القبض على جميع أو 300 سلخ العذراء. عندما تم التقاطها 300 سلخ العذراء، تعود بقايا من طبق بيتري إلى علبة اليرقات وشطف طبق بيتري مع الإيثانول. ثم، ونقل بقايا من علبة اليرقات على عينة جرة فارغة، إضافة التسمية التاريخ والمكان، ووضع غطاء على الجرة. الاحتفاظ أو التخلص من بقايا وفقا لبروتوكولات مشاريع محددة.

4. عينة الفرز

  1. صب كل التقطت سلخ العذراء من القارورة وصفت في طبق بتري مليئة الايثانول يكفي فقط لتغطية العينات.
  2. تحت المجهر ستيريو عينات مختلفة إلى مجموعات المورفولوجية متميزة (أي morphotaxa) وتضع كل morphotaxon إلى انفراد قارورة المسمى تملأ 3/4 عشر كاملة مع الايثانول.
    1. الاستفادة من الخصائص المورفولوجية الخارجية لفصل chironomid morphotaxa. على سبيل المثال، من مقدمة الرأس، استخدم الاختلافات في وجود والحجم والشكل، وتلوين للدرنات الرأسية، والثآليل الأمامية، setae أمامي، والقرن الصدري. من البطن، استخدم العمود الفقري، hookrows، جلد خشن، setae، وتوتنهام من شرائح البطن، بالإضافة إلى فصوص الشرج للانفصال morphotaxa (الشكل 4A). رؤية Ferrington، وآخرون. Sæther 26، بيندر وريس 27 للأوصاف وشخصيات من الخصائص المورفولوجية إضافية.
    2. استخدام الإيثانول إضافية إذا بدأت عينات لتجف.

5. الشريحة تركيب

  1. سد بئر واحدة من لوحة متعددة جيدا لكل morphotaxon مع 95٪ من الإيثانول.
    1. وضع تمثيلات متعددة (على سبيل المثال، 25٪ من المجموع الكلي) من كل morphotaxon إلى أن الشريحة التي شنت في الآبار الفردية من لوحة. السماح العينات على الجلوس بشكل جيد لمدة 10 دقيقة على الأقل إلى يذوى بما فيه الكفاية.
  2. الشرائح التسمية مع الموقع المناسب، وجمع، و نظم المعلومات هويةعلى (الشكل 3).
  3. مكان الشريحة على المجهر ستيريو.
    ملاحظة: قالب من الشريحة مسجلة لمرحلة مفيد لوضع ثابت.
  4. وضع قطرة من Euparal على الشريحة. نشر Euparal بحيث يقترب من حجم ساترة. استخدام التهوية المناسبة عند التعامل مع Euparal.
    ملاحظة: استخدام التهوية المناسبة عند التعامل مع Euparal.
  5. تضمين ممثل عن morphotaxon لأول مرة في Euparal باستخدام ملقط.
    ملاحظة: لإفراغ الايثانول الزائدة من العينة، وذلك باستخدام ملقط، اضغط بلطف العينة على مختبر مناديل قبل تضمين ذلك في Euparal.
  6. فصل مقدمة الرأس من البطن باستخدام ملقط غرامة ذات الرؤوس و / أو تحقيقات تشريح (الشكل 4A).
    1. تقسيم مقدمة الرأس على طول الدرز ecdysial (الشكل 4B) وفتح مقدمة الرأس بحيث حواف خياطة هي على طرفي نقيض (الشكل 4C).
    2. توجيه جephalothorax بحيث الجانب البطني يكون مواجها لها (الشكل 4C).
    3. وضع الجانب الظهري البطن فوق؛ وضع مباشرة أسفل مقدمة الرأس (الشكل 4C).
  7. وضع ساترة على العينة. عقد ساترة في زاوية، مع حافة واحدة لمس الشريحة، ومن ثم انخفاض ببطء وإسقاط ساترة للحد من تشكيل فقاعة الهواء. اضغط برفق على ساترة لشد العينة.
  8. كرر الخطوات من خلال 5.3 5.7 لجميع العينات المجففة.

6. تحديد جنس

  1. تحديد جنس العينات محمولة على الشرائح باستخدام المجهر المركب. تحديد العينات إلى جنس باستخدام مفاتيح والتشخيص في Wiederholm 28 و Ferrington، وآخرون. 5. إذا لزم الأمر، تأكيد الهوية على مستوى العائلة باستخدام Ferrington، وآخرون. 5. ملاحظة: كانت هناك العديد من الأوصاف العامة والمراجعات منذ Wiederholm 28 و Ferrington،وآخرون. لذلك، هذه المفاتيح والتشخيصات غير مكتملة وتحتاج إلى أن تستكمل مع الأدب الابتدائي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

ويوضح الشكل 1 دورة حياة chironomid. المراحل غير ناضجة (بيضة، يرقة، خادرة) عادة ما تجري في أو مرتبطة ارتباطا وثيقا، وهي البيئة المائية. عند الانتهاء من مرحلة اليرقات الحياة، اليرقة يبني ملجأ أنبوب يشبه وتعلق نفسها مع إفرازات حريري إلى الركيزة المحيطة بها، ويحدث التشرنق. مرة واحدة قد نضجت الكبار النامية، خادرة يحرر نفسه وتسبح على سطح الماء حيث الكبار يمكن أن تنشأ من سلخ العذراء. وسلخ يملأ بالهواء، وبحكم وجود طبقة شمعية الخارجية للبشرة، وأنها لا تزال تطفو على سطح الماء حتى تبدأ البكتيريا لتتحلل طبقة الشمع.

التيارات المائية أو التركيز الرياح العذراء العائمة سلخ في مناطق تراكم، مثل فيها النباتات النهرية أو الأشجار الساقطة اجراء اتصالات مع سطح الماء، هو موضح في الشكل 2A. صينية اليرقات وغربال يمكن استخدامها لجمع العذراء و# 160؛ من هذه المناطق تراكم الطبيعي وتقييم ظهور الوامئات من مجموعة واسعة من بلوغ الموائل الصغيرة، كما هو مبين في الشكل 2B. بالنسبة لبعض التطبيقات، فمن المهم لجمع العينات في متسقة، بطريقة موحدة بحيث يمكن إجراء المقارنات بين عدة مواقع عينة أو أكثر من الوقت في موقع نموذج معين. وقد تبين أن فترات جمع عشر دقائق لتقديم تقييمات كافية من chironomid الوفرة النسبية 3،25. على سبيل المثال، Ferrington، وآخرون. 3 فحص تقديرات ظهور الأنواع الوامئة riparius وجدت أن التقديرات لم تختلف بشكل كبير بعد أن تم تحليل 12 الانخفاضات عموم. خلال فترة جمع 10 دقيقة، ويتم الحصول على أكثر من ذلك بكثير من 12 الانخفاضات عادة، وبالتالي نحن على ثقة أن الغالبية العظمى من الأنواع وفيرة ضمن نطاق العينة سوف يتم الكشف في هذا الإطار الزمني. 3

مرة واحدة وقد تم جمع عينات SFPE، التقطت، وفرزها، سecimens هي الشريحة التي شنت لجنس أو الأنواع تحديد وإنشاء العينات قسيمة. وصفها الشرائح مع الموقع المناسب، وجمع، وتحديد المعلومات ويوصى، كما في الشكل (3). وعادة ما يعرض التسمية محلة معلومات عن البلد، والدولة، هيئة المياه، الإحداثيات GPS، ID موقع الدراسة، وتاريخ جمع، واسم الشخص الذي جمع العينة. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه التسمية لديها عدد الشرائح فريد لكل عينة محمولة على الشرائح. تظهر علامة تحديد جنس والأنواع (عند الاقتضاء) تحديد واسم الشخص الذي حددت العينة.

تحتاج سلخ العذراء إلى أن تشريح بشكل صحيح والموجهة لتحديد جنس وإعداد قسيمة العينة. ويبين الشكل 4A الجانب الظهري الصحيح حتى وضع العذراء سلخ على الشريحة. خلال التنسيب على الشريحة، العينات قد لا تكمن في البداية الجانب الظهري لأنهم هم cylindrical في الشكل وغالبا مليئة الايثانول وفقاعات الهواء. لذلك، وذلك باستخدام ملقط أو التحقيق تشريح لضغط قليلا البطن في Euparal نحو يقترح الشريحة. ضغط ينبغي أن توجه العينة في ضوء ظهري وطرد أكثر من الإيثانول وفقاعات الهواء. الشكل 4B يدل على تشريح الذي يفصل بين مقدمة الرأس من البطن. خلال هذا التشريح، وذلك هو الحال بالنسبة للمبتدئين لتمزيق البطن بين شريحة البطن الأول والثاني. يجب أن توضع بحذر في الحفاظ على أول شريحة البطن مع بقية البطن. ويبين الشكل 4C تشريح الصحيح والتوجه للسلخ العذراء قبل وضع ساترة. بالنسبة لبعض العينات، ويمكن أن يكون من الصعب فتح مقدمة الرأس بحيث حواف خياطة هي على طرفي نقيض، وموجهة مقدمة الرأس نظرا بطني. مرة أخرى، ضغط ظهري بطني طفيف في مقدمة الرأس لتحقيق هذا placemeيوصى الإقليم الشمالي.

وقد استخدمت مجموعة من SFPE بنجاح في البحيرات في المناطق الحضرية في ولاية مينيسوتا لتحديد تراكم الأنواع (الشكل 5A) وثراء جنس (الشكل 5B) وتكوين الأنواع التراكمي على طول الانحدار من متوسط ​​تركيز الفوسفور / يعني عمق البحيرة (الشكل 6) 23. وبناء على هذه النتائج، فقد تم تنفيذ الدراسة إثبات صحة مفهوم لرصد طويل الأجل لالوامئات فيما يتعلق بتغير المناخ في البحيرات الحارس عبر مينيسوتا ( http://midge.cfans.umn.edu/research/biodiversity/chironomidae -slice-البحيرات / ). Rufer وFerrington 23 قرر أن أربع عينات SFPE في البحيرة في موسم انتعشت غالبية المجتمع chironomid والكشف عن التغيرات الموسمية مهما في البحيرات في المناطق الحضرية (الشكل 5A، B). في كل البحيرات 16، وقد اشتملت عينات أبريل احالإقليم الشمالي أصناف من مايو من خلال عينات سبتمبر. لذلك، في المناطق الشمالية المعتدلة، وأخذ العينات أربع مرات في الموسم الواحد ويوصى، مع عينة واحدة في أبريل وثلاث عينات ما بين مايو وسبتمبر. ومع ذلك، بالنسبة للمناطق ومناخات جغرافية مختلفة، وينبغي تكييف النظام أخذ العينات إلى المنطقة لتحقيق أقصى قدر من جزء من المجتمع التي تم جمعها.

الشكل 1
الشكل 1. دورة حياة Chironomid. وهناك أربع مراحل الحياة، والبيض، اليرقة، الشرنقة، والكبار، في دورة حياة chironomid. الإناث البالغين تضع بيضها على سطح الماء. البيض تنزل الى القاع ويفقس عادة في عدة أيام إلى أسبوع واحد. بعد خروجه من كتلة البيض ويرقات تحفر في الطين أو إنشاء أنابيب صغيرة التي يعيشون فيها، والأعلاف، وتتطور. يرقات تتحول إلى الشرانق في حين لا يزال في الأنابيب الخاصة بهم. بعد التشرنق، الشرانق السباحة بنشاط في سطحالمياه والكبار على الخروج من سلخ العذراء. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
الشكل 2. أمثلة على مساحة SFPE تراكم وجمع حقل التقنيات في دفق. (A) مثال من حيث SFPE سوف تتراكم المنبع من السجل. البيضاء، المواد رغوي هو مزيج من المواد العضوية، مثل النباتات ذات الأوراق الكبيرة والطحالب، ويمكن أن تحتوي على مئات الآلاف من سلخ العذراء. (B) مثال على كيفية جامع سوف تستخدم غربال وصينية اليرقات لجمع SFPE من البنوك المشاطئة للتيار. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. رسم بياني مواقع تاريخ الشرائح وتسمية محلة (يسار)، والتسمية تعريف (الحق)، والشريحة التي شنت سلخ العذراء تحت ساترة (وسط). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4
الرقم 4. الخطوة بخطوة العذراء سلخ تشريح والتوجه. (A) Undissected العذراء سلخ (cephalothorax والبطن مع قطاعات مرقمة من وجهة ظهري). (B) تشريح سلخ العذراء (cephalothorax والبطن نظرا ظهري). (C) تشريح وموجهة نحو سلخ العذراء (cephalothorax: فينعرض ترال. البطن: عرض الظهرية) الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الشكل 5: منحنيات تراكم تصنيفية للعينات التي تم جمعها من 16 SFPE البحيرات في المناطق الحضرية في ولاية مينيسوتا. للفريقين، كل سطر بلون يمثل واحدة من 16 البحيرات. رؤية Rufer وFerrington 23 للحصول على وصف مفصل لخصائص كل البحيرة. تمثل كل نقطة بيانات شهرية 10 دقيقة عينة SFPE التي جمعت على طول الشاطئ اتجاه الريح خلال الأشهر الخالية من الجليد لعام 2005 (أبريل-أكتوبر). A) منحنيات تراكم الأنواع للحصول على عينات SFPE. B) منحنيات تراكم جنس لعينات SFPE. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من ثيالصورة الرقم.

الشكل (6)
الشكل 6: الأنواع التراكمي الذي تم اكتشافه عبر التدرج من كيمياء البحيرة من عدة عينات SFPE بوصفها وظيفة من متوسط ​​تركيز epilimnetic الفوسفور (ميكروغرام / لتر) على متوسط ​​عمق البحيرة (م) من 16 البحيرات في المناطق الحضرية في ولاية مينيسوتا. كل نقطة بيانات تمثل واحدة من 16 البحيرات. يتم فرز البحيرات من الأقل إلى الأعلى الفوسفور متوسط ​​/ يعني العمق. رؤية Rufer وFerrington 23 للحصول على وصف مفصل لخصائص كل البحيرة. العدد التراكمي للأنواع اجه زيادات كنسبة من متوسط ​​تركيز الفوسفور يعني أكثر من زيادات عمق البحيرة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

أهم الخطوات لنجاح جمع SFPE العينة، واختيار، والفرز، والشريحة المتزايدة، وتحديد ما يلي: (1) تحديد مجالات تراكم عالية SFPE داخل منطقة الدراسة خلال الجمع الميداني (الشكل 2A). (2) مسح ببطء محتويات طبق بيتري للكشف عن كافة SFPE خلال عينة قطف. (3) وضع ما يلزم من البراعة اليدوية لتشريح مقدمة الرأس من البطن خلال الشريحة تركيب (الشكل 4A)؛ و (4) الاعتراف الصفات المورفولوجية الرئيسية chironomid العذراء سلخ لتحديد بشكل صحيح لجنس.

الكشف عن المناطق عالية تراكم SFPE (الشكل 2A) هي الخطوة الأكثر أهمية في نجاح جمع العينات SFPE. واشتعلت سلخ العذراء في النباتات المائية أو الهياكل البشرية مثل سلالم القارب، ويمكن أن الموجات تركز المواد الطافية في "windrows" في الخارج (30). لهيئات أكبر من المياه،تحديد المناطق الطبيعية من تراكم قد تتطلب تحديد مواقع الدراسة استنادا إلى أنماط الرياح أو باستخدام الزوارق إلى مناطق الوصول حيث سلخ العذراء ويجمعون. تحتاج عينة مع عدد كاف من SFPE التي سيتم جمعها للكشف عن وجود أنواع الناشئة وتقدير الوفرة النسبية للأنواع الفردية مع وجود درجة عالية من الدقة. خلال عينة الفرز، فمن الضروري أن تفحص ببطء طبق بيتري عدة مرات لأصغر (3-6 ملم في الطول)، عينات مصطبغة على محمل الجد. SFPE غالبا ما تتمسك الطحالب، والأوراق، والعصي، والبذور، والزهور، وبالتالي، قد لا يتم الكشف أثناء الفحص الأولي. أيضا، هذا البروتوكول يتطلب تشريح دقيق وشريحة متزايدة من مقدمة الرأس من البطن لهوية جنس (الشكل 4A). استخدام ملقط يميل غرامة و / أو تحقيقات تشريح تشريح سلخ بين مقدمة الرأس والجزء الأول في منطقة البطن. أخيرا، يمكن تحديد جنس يكون من الصعب على خبراء التصنيف جديدة.تأخذ من الوقت لدراسة مورفولوجية ومصطلحات chironomid الشرانق قبل البدء في تحديد العينات للجنس. رؤية Wiederholm 28 و Ferrington، وآخرون. (5) لمفاتيح وتشخيص chironomid جنسا. إذا مهارات تحديد مصدر قلق، كافة الشرائح أو مجموعة فرعية من العينات قسيمة يمكن إرسالها إلى المختبر مع قدرات مناسبة.

بناء على emergences الكبار متداخلة في معظم المجتمعات، وينصح الأحداث أخذ العينات متعددة، وللدراسات على المدى الطويل، يمكن لمشروع تجريبي تحدد أوقات لأخذ العينات مفيدة للغاية قبل وضع الصيغة النهائية الأساليب. حتى مع متعددة، أحداث أخذ العينات المستهدفة موسميا، فإن نسبة من المجتمع لا تزال غير مكتشفة، على الرغم من أن هذه غالبا ما تكون الأنواع النادرة 31. لأخذ عينات توصيات تردد، انظر بوشار وFerrington 9 لتيارات وRufer وFerrington 23 للبحيرات. مصدر القلق الرئيسي فيما يتعلق منهجية أخذ العينات يتعلق SFPE مسافة العائمة. في مجاري المياه، والانحراف النموذجي هو بين 50-250 متر، في حين أنه في الأنهار الكبيرة سلخ قد نقل ما يصل إلى 2 كم 30. وتشير الأدلة الميدانية أن خمسين في المائة أو أكثر من سلخ لا تحل أكثر من 100 متر المصب حيث يظهر الكبار 20. لذلك، إذا واحد هو جمع SFPE على الوصول إلى عينة من 500 متر المصب من مصدر التلوث المشتبه بهم، فمن المرجح أن معظم العينات التي تم جمعها انتهت دورة حياتها داخل يشتبه في منطقة تأثير 25. في البحيرات والبرك، وحمامات، وسلخ العذراء تتحرك مع التيارات السطحية وغالبا ما تجمع بأعداد كبيرة على الجانب الريح من الجسم الماء.

على الرغم من أن تكلفة كفاءة، وهناك قيود المحتملة المرتبطة مع هذا الأسلوب، بما في ذلك: (1) عدم القدرة على تحديد بلوغ الموائل الصغيرة المستخدمة من قبل يرقات 32؛ (2) عدم القدرة على تقييم الأحداث دورة الحياة الرئيسية ومدة الطور قبل eclosion، منذ voltinism هو الغفور الرحيمأون تحديا لتحديد (3) التغير الموسمي القوي لتجمعات الكشف عن 30؛ (4) وجود تحيز ضد الأنواع مع سلخ chitinized بخفة أن تنهار أو تغرق بمعدل أسرع 33؛ (5) عدم التمكن من تحديد العينات إلى الأنواع إذا لم يسبق المرتبطة الشرانق والكبار من الذكور و(6) صعوبة تقدير الكثافة المساحية أو الكتلة الحيوية.

كما هو موضح أعلاه، سلخ العذراء من بين مراحل الحياة الأكثر فائدة وفعالية من حيث التكلفة أن تدرج في الدراسات المائية الرصد البيولوجي 5. وتشمل الدراسات المستقبلية لتحسين طريقة SFPE الاختبار: (1) مكررات المناسبة؛ (2) أحجام عينة فرعية. (3) التردد المناسب للأحداث أخذ العينات حسب المكان وهيئة المياه في المصالح؛ و (4) غرق وانهيار أسعار لسلخ تحت ظروف مختلفة من درجات الحرارة والرطوبة والتحلل التلقيح، والاضطرابات الميكانيكية. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن تشمل الدراسات المستقبلية الصقلتقنيات التعرف أساس الجزيئية، مثل شريط التشفير DNA، لربط سلخ العذراء مع اليرقات والبالغين 34-35.

هنا وصفناها chironomid SFPE جمع العينات، وتجهيز المختبرات، وشريحة متزايدة، وتحديد جنس في التفاصيل. طريقة SFPE فعال لتقييم متنوعة والمجتمعات chironomid على نطاق واسع، ويمكن أن تزيد العينات القاعية في دراسات الاستجابات البيولوجية لتغيير نوعية المياه. توفر هذه RBP بديلة فعالة من حيث التكلفة العديد من المزايا المتميزة التي تجعل من جيدا مناسبة على نطاق واسع وتحلل والتي تشمل الأحداث أخذ العينات المتكررة على مدى فترات طويلة من الزمن.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

تعلن الكتاب أنه ليس لديهم المصالح المالية المتنافسة.

Acknowledgments

وقدمت التمويل لتأليف ونشر هذه الورقة من خلال المنح المتعددة وعقود لمجموعة الوامئات البحوث (LC Ferrington الابن، PI) في قسم علم الحشرات في جامعة مينيسوتا. وبفضل ناثان روبرتس لتبادل الصور الميداني تستخدم أرقام في الفيديو المرتبطة مع هذه المخطوطة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ethanol Fisher Scientific S25309B  70-95%
Plastic wash bottles Fisher Scientific 0340923B
Sample jar Fisher Scientific 0333510B Glass or plastic, 60-mL recommended
Testing sieve Advantech 120SS12F 125-micron mesh size
Larval tray BioQuip 5524 White
Stereo microscope
Glass shell vials Fisher Scientific 0333926B 1-dram size
Plastic dropper Thermo Scientific 1371110 30 to 35 drops/mL
Fine forceps BioQuip 4524 #5
Petri dish Carolina 741158 Glass or plastic
Multi-well plate Thermo Scientific 144530 Glass or plastic
Glass microslides Thermo Scientific 3010002 3 x 1 in.
Glass cover slips Thermo Scientific 12-519-21G Circular or square
Euparal mounting medium  BioQuip 6372B
Pigma pen BioQuip 1154F Black
Probe BioQuip 4751
Kimwipes Kimberly-Clark Professional™ 34120

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Southerland, M. T., Stribling, J. B. Biological Assessment and Criteria: Tools for Water Resource Planning and Decision Making. Davis, W. S., Simon, T. P. Lewis Publishers. 81-96 (1995).
  2. Merritt, R. W., Cummins, K. W., Resh, V. H., Batzer, D. P. An Introduction to the Aquatic Insects of North America. Merritt, R. W., Cummins, K. W., Berg, M. B. 4th edition, Kendall/Hunt Publishing Company. 15-37 (2008).
  3. Ferrington, L. C., et al. Sediment and Stream Water Quality in a Changing Environment: Trends and Explanation. International Association of Hydrological Sciences Press. 181-190 (1991).
  4. Ferrington, L. C. Freshwater Animal Diversity Assessment in Hydrobiology. Balian, E. V., Lévêque, C., Segers, H., Martens, K. Springer. Netherlands. 447-455 (2008).
  5. Ferrington, L. C., Berg, M. B., Coffman, W. P. An Introduction to the Aquatic Insects of North America. Merritt, R. W., Cummins, K. W., Berg, M. B. 4th ed, Kendall/Hunt Publishing Company. 847-989 (2008).
  6. Armitage, P. D., Cranston, P. S., Pinder, L. C. V. The Chironomidae: Biology and Ecology of Non-Biting Midges. 572, Chapman & Hall. (1995).
  7. Coffman, W. P. Energy Flow in a Woodland Stream Ecosystem: II. The Taxonomic Composition of the Chironomidae as Determined by the Collection of Pupal Exuviae. Archiv fur Hydrobiologie. 71, 281-322 (1973).
  8. Anderson, A. M., Ferrington, L. C. Proceedings of 18th International Symposium on Chironomidae on Fauna norvegica. Ekrem, T., Stur, E., Aagaard, K. 31, (2011).
  9. Bouchard, R. W., Ferrington, L. C. The Effects of Subsampling and Sampling Frequency on the Use of Surface-Floating Pupal Exuviae to Measure Chironomidae (Diptera) Communities in Wadeable Temperate Streams. Environmental Monitoring and Assessment. 181, 205-223 (2011).
  10. Wilson, R. S. Monitoring the Effect of Sewage Effluent on the Oxford Canal Using Chironomid Pupal Exuviae. Water and Environment Journal. 8, 171-182 (1994).
  11. Wentsel, R., McIntosh, A., McCafferty, W. P. Emergence of the Midge Chironomus tentans when Exposed to Heavy Metal Contaminated Sediment. Hydrobiologia. 57, 195-196 (1978).
  12. Thienemann, A. Das Sammeln von Puppenhäuten der Chironomiden. Eine Bitte um Mitarbeit. Archiv fur Hydrobiologie. 6, 213-214 (1910).
  13. Anderson, A. M., Kranzfelder, P., Egan, A. T., Ferrington, L. C. Survey of Neotropical Chironomidae (Diptera) on San Salvador Island, Bahamas. Florida Entomologist. 97, 304-308 (2014).
  14. Coffman, W. P., de la Rosa, C. Taxonomic Composition and Temporal Organization of Tropical and Temperate Assemblages of Lotic Chironomidae. Journal of the Kansas Entomological Society. 71, 388-406 (1998).
  15. Brundin, L. Transantarctic Relationships and their Significance, as Evidenced by Chironomid Midges. With a Monograph of the Subfamilies Podonominae and Aphroteniinae and the Austral Heptagyiae. Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar. 11, 1-472 (1966).
  16. Anderson, A. M., Ferrington, L. C. Resistance and Resilience of Winter-Emerging Chironomidae (Diptera) to a Flood Event: Implications for Minnesota Trout Streams. Hydrobiologia. 707, 59-71 (2012).
  17. Anderson, T. Contributions to the Systematics and Ecology of Aquatic Diptera-A Tribute to Ole A. Saether. Caddis Press. 99-105 (2007).
  18. Bouchard, R. W., Ferrington, L. C. Winter Growth, Development, and Emergence of Diamesa mendotae (Diptera: Chironomidae) in Minnesota Streams. Environmental Entomology. 38, 250-259 (2009).
  19. Hardwick, R. A., Cooper, P. D., Cranston, P. S., Humphrey, C. L., Dostine, P. L. Spatial and Temporal Distribution Pattens of Drifting Pupal Exuviae of Chironomidae (Diptera) in Streams of Tropical Northern Australia. Freshwater Biology. 34, 569-578 (1995).
  20. Wilson, R. S., Bright, P. L. The Use of Chironomid Pupal Exuviae for Characterizing Streams. Freshwater Biology. 3, 283-302 (1973).
  21. Raunio, J., Paavola, R., Muotka, T. Effects of Emergence Phenology, Taxa Tolerances and Taxonomic Resolution on the Use of the Chironomid Pupal Exuvial Technique in River Biomonitoring. Freshwater Biology. 52, 165-176 (2007).
  22. Ruse, L. Lake Acidification Assessed using Chironomid Pupal Exuviae. Fundamental and Applied Limnology. 178, 267-286 (2011).
  23. Rufer, M. R., Ferrington, L. C. Sampling Frequency Required for Chironomid Community Resolution in Urban Lakes with Contrasting Trophic States. Boletim do Museu Municipal do Funchal (História Natural) Supplement. 13, 77-84 (2008).
  24. CEN. 15196, European Committee for Standardization. Brussels. 1-13 (2006).
  25. Ferrington, L. C. Collection and Identification of Surface Floating Pupal Exuviae of Chironomidae for Use in Studies of Surface Water Quality. Standard Operating Procedure No. FW 130A. (1987).
  26. Saither, O. A. Glossary of Chironomid Morphology Terminology (Chironomidae Diptera). Entomologica Scandinavica Supplement. 14, 51 (1980).
  27. Pinder, L. C. V., Reiss, F. Chironomidae of the Holarctic region. Keys and Diagnoses Part 2. Pupa. Wiederholm, T. 28, Entomologica Scandinavica Supplement. 299-456 (1986).
  28. Wiederholm, T. Chironomidae of the Holarctic region - Keys and Diagnoses, Part 2, Pupae. 28, Entomologica Scandinavica Supplement. (1989).
  29. Merritt, R. W., Webb, D. W. An Introduction to the Aquatic Insects of North America. 4th edition, Kendall/Hunt Publishing Company. (2008).
  30. Wilson, R. S., Ruse, L. P., Sutcliffe, D. W. A Guide to the Identification of Genera of Chironomid Pupal Exuviae Occurring in Britain and Ireland (including Common Genera from Northern Europe) and Their Use in Monitoring Lotic and Lentic Fresh Waters. Freshwater Biological Association. (2005).
  31. Egan, A. T. Communities in Freshwater Coastal Rock Pools of Lake Superior, with a Focus on Chironomidae (Diptera). University of Minnesota. (2014).
  32. Raunio, J., Heino, J., Paasivirta, L. Non-Biting Midges in Biodiversity Conservation and Environmental Assessment: Findings from Boreal Freshwater Ecosystems. Ecological Indicators. 11, 1057-1064 (2011).
  33. Kavanaugh, R. G., Egan, A. T., Ferrington, L. C. Factors affecting decomposition rates of chironomid (Diptera) pupal exuviae. Chironomus: Newsletter on Chironomidae Research. 27, 16-24 (2014).
  34. Anderson, A. M., Stur, E., Ekrem, T. Molecular and Morphological Methods Reveal Cryptic Diversity and Three New Species of Nearctic Micropsectra (Diptera: Chironomidae). Freshwater Science. 32, 892-921 (2013).
  35. Ekrem, T., Willassen, E. Exploring Tanytarsini Relationships (Diptera: Chironomidae) using Mitochondrial COII Gene Sequences. Insect Systematics & Evolution. 35, 263-276 (2004).
  36. Ekrem, T., Willassen, E., Stur, E. A Comprehensive DNA Sequence Library is Essential for Identification with DNA Barcodes. Molecular Phylogenetics and Evolution. 43, 530-542 (2007).
استخدام الوامئات (ذوات الجناحين) العذراء سلخ بمثابة بروتوكول Bioassessment السريع لالمسطحات المائية العائمة السطحية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kranzfelder, P., Anderson, A. M., Egan, A. T., Mazack, J. E., Bouchard, Jr., R. W., Rufer, M. M., Ferrington, Jr., L. C. Use of Chironomidae (Diptera) Surface-Floating Pupal Exuviae as a Rapid Bioassessment Protocol for Water Bodies. J. Vis. Exp. (101), e52558, doi:10.3791/52558 (2015).More

Kranzfelder, P., Anderson, A. M., Egan, A. T., Mazack, J. E., Bouchard, Jr., R. W., Rufer, M. M., Ferrington, Jr., L. C. Use of Chironomidae (Diptera) Surface-Floating Pupal Exuviae as a Rapid Bioassessment Protocol for Water Bodies. J. Vis. Exp. (101), e52558, doi:10.3791/52558 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter