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Uso di Chironomidae (Ditteri) pupa esuvie come Rapid Bioassessment protocollo per i corpi idrici-galleggiante Surface

doi: 10.3791/52558 Published: July 24, 2015

Abstract

Protocolli bioassessment veloce con assemblaggi di macroinvertebrati bentonici sono stati utilizzati con successo per valutare l'impatto umano sulla qualità dell'acqua. Purtroppo, i metodi di campionamento tradizionali bentonici larvale, come il dip-net, possono essere in termini di tempo e costosa. Un protocollo alternativo prevede la raccolta di Chironomidae pupa esuvie fluttuante superficie (SFPE). Chironomidae è una famiglia ricca di specie di mosche (Ditteri) le cui fasi immature tipicamente si verificano in habitat acquatici. Chironomidi adulti emergono dall'acqua, lasciando la pelle pupa o esuvie, che galleggia sulla superficie dell'acqua. Esuvie spesso si accumulano lungo le sponde o dietro ostruzioni da parte all'azione del vento o l'acqua corrente, dove possono essere raccolti per valutare la diversità chironomidi e ricchezza. Chironomidi possono essere utilizzati come indicatori biologici importanti, poiché alcune specie sono più tolleranti all'inquinamento di altri. Pertanto, l'abbondanza relativa e la composizione delle raccolte SFPE rifletterecambiamenti nella qualità dell'acqua. Qui, metodi associati raccolta sul campo, l'elaborazione in laboratorio, il montaggio scorrevole, e l'identificazione di chironomid SFPE sono descritte in dettaglio. I vantaggi del metodo SFPE includono minimo disturbo in una zona di prelievo, raccolta del campione efficiente ed economico e relativi laboratori, facilità di identificazione, applicabilità in quasi tutti gli ambienti acquatici, e una misura potenzialmente più sensibile di stress dell'ecosistema. Limitazioni includono l'impossibilità di determinare l'uso microhabitat larvale e l'incapacità di individuare esuvie pupa specie se non sono stati associati con i maschi adulti.

Introduction

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Programmi di monitoraggio biologico, che utilizzano organismi viventi per valutare la salute ambientale, sono spesso utilizzati per valutare la qualità dell'acqua o monitorare il successo dei programmi di risanamento degli ecosistemi. Protocolli bioassessment Rapid (RBP) utilizzano assemblaggi di macroinvertebrati bentonici sono stati popolari tra agenzie statali delle risorse idriche dal 1989 1. I metodi tradizionali di campionamento macroinvertebrati bentonici per RBPs, come ad esempio il dip-net, Surber campionatore, e Hess campionatore 2, può essere tempo- , costoso, e può misurare solo assemblaggi da un particolare microhabitat 3. Un efficiente, RBP alternativa per la generazione di informazioni biologiche su un determinato corpo idrico prevede la raccolta di Chironomidae esuvie pupa-galleggiante di superficie (SFPE) 3.

Il Chironomidae (Insecta: Diptera), comunemente noto come moscerini non pungenti, sono le mosche olometaboli che si verificano in genere in ambienti acquatici prima di emergere come adulti 60, sulla superficie dell'acqua. La famiglia chironomidi ricche di specie, con circa 5.000 specie descritte in tutto il mondo; tuttavia, ben 20.000 specie sono stimati a esistere 4. Chironomidi sono utili per documentare la qualità dell'acqua e degli habitat in molti ecosistemi acquatici a causa della loro elevata diversità e variabili livelli di tolleranza inquinamento 5. Inoltre, essi sono spesso i più abbondanti e diffusi macroinvertebrati bentonici in sistemi acquatici, in genere pari al 50% o più delle specie nella comunità 5,6. Dopo emersione dell'adulto terrestre, il esuvie pupa (fuso pelle pupa) rimane che galleggia sulla superficie dell'acqua (Figura 1). Esuvie pupa si accumulano lungo le sponde o dietro gli ostacoli attraverso l'azione della corrente del vento o l'acqua e possono essere facilmente e rapidamente raccolti per dare un campione globale di specie chironomidi che sono emerse durante il precedente 24-48 ore 7.

S copi "> L'abbondanza relativa e la composizione tassonomica di raccolta SFPE riflette la qualità delle acque, considerando che alcune specie sono l'inquinamento molto tolleranti, mentre altri sono molto sensibili 5 Il metodo SFPE ha molti vantaggi rispetto alle tecniche di campionamento chironomidi larvale tradizionali, tra cui:. (1) minima , se del caso, habitat anomalia si verifica in una zona di campionamento; (2) i campioni non si concentrano sulla raccolta di organismi viventi, ma piuttosto il non vivente pelle, in modo che la traiettoria di dinamiche comunitarie non sono interessati, (3) l'identificazione di genere, e spesso le specie, è relativamente facile dato le chiavi e le descrizioni 3 appropriati; (4) la raccolta, l'elaborazione e l'identificazione dei campioni è efficiente ed economico rispetto ai metodi di campionamento tradizionali 3,8,9, (5) esuvie accumulati rappresentano taxa che abbia avuto origine da una vasta gamma di microhabitat 10, (6) il metodo è applicabile in quasi tutti gli ambienti acquatici, compresi i torrenti e fiumi, estuari, lakes, stagni, piscine naturali e delle zone umide; e (7) SFPE forse essere un indicatore più sensibile della salute degli ecosistemi in quanto rappresentano gli individui che hanno completato tutte le fasi immature e emerse con successo da adulti 11.

Il metodo SFPE non è un nuovo approccio per la raccolta di informazioni sulle comunità chironomidi. L'uso di SFPE fu suggerita da Thienemann 12 nei primi anni del 1900. Una serie di studi hanno usato SFPE per le indagini tassonomiche (ad esempio, 13-15), la biodiversità e studi ecologici (ad esempio 7,16-19), e le valutazioni biologiche (ad esempio, 20-22). Inoltre, alcuni studi hanno affrontato diversi aspetti del piano di campionamento, dimensione del campione, e il numero di eventi di campione necessari per il raggiungimento di vari livelli di rilevamento di specie o di generi (ad esempio, 8,9,23). Questi studi indicano che relativamente alte percentuali di specie o di generi possono essere rilevati con moderata effort o spese connessi con l'elaborazione del campione. Ad esempio, Anderson e Ferrington 8 stabilito che sulla base di un sottocampione di 100-conteggio, 1/3 meno tempo è stato necessario per raccogliere campioni SFPE rispetto a tuffo-net campioni. Un altro studio ha determinato che 3-4 i campioni SFPE possono essere ordinati e identificati per ogni campione dip-net e che i campioni SFPE sono più efficienti rispetto ai campioni dip-net a specie di rivelazione come ricchezza di specie è aumentato di 3. Per esempio, in luoghi con ricchezza di specie valori di 15-16 specie, l'efficienza dip-medio netto è stato del 45,7%, mentre i campioni SFPE erano 97,8% efficiente 3.

È importante sottolineare che il metodo SFPE è stato standardizzato nell'Unione europea 24 (conosciuta come tecnica chironomidi pupa esuvie (CPET)) e in Nord America il 25 per valutazione ecologica, ma il metodo non è stato descritto in dettaglio. Una applicazione della metodologia SFPE è stato descritto da Ferrington, et al.

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Protocol

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1. Preparazione del campo di raccolta Supplies

  1. Determinare il numero di campioni SFPE che dovrebbero essere raccolti sulla base del disegno di studio e acquisiscono un vaso campione (ad esempio, 60 ml) per ciascun campione.
  2. Preparare due etichette di data e località per ogni barattolo campione. Posizionare uno all'interno e apporre l'altra all'esterno del vaso. Assicurarsi che ogni etichetta data e località contiene le seguenti informazioni: paese, stato, contea, città, corpo acqua, coordinate GPS, data e nome della persona (s) la raccolta del campione.
  3. Raccogliere altri materiali e attrezzature (vedi Tabella di materiali specifici / Equipment) specifici.

2. Campo Collection

  1. Mantenere un vassoio larvale in una mano e un setaccio nell'altra. Immergere il vassoio larvale in acqua dove SFPE accumulano (ad esempio, accumuli di schiuma, strappi, vegetazione emergente, detriti, indietro vortici, e lungo i bordi delle banche) (Figura 2A), permettono watehm, esuvie, e detriti per accedere al cassetto larvale, e versare questo materiale attraverso il setaccio. Se da un campionamento in un sistema lotico, inizia all'estremità a valle della portata campione e funziona monte (Figura 2B). Se da un campionamento in un sistema lentico, cominciare dalla costa sottovento.
    1. Ripetere il passaggio 2.1 per 10 min (o come altrimenti definito per un regime di campionamento specifico) all'interno di ogni portata campione predefinito (in genere 100-200 m di campioni raccolti dai flussi, ma dipende dalla superficie totale del sito di monitoraggio acquatico); spostarsi tra le aree di accumulo SFPE a seconda dei casi.
  2. Concentrare detriti in una zona del vaglio utilizzando uno spruzzatore riempito con l'acqua del sito campione e trasferire accuratamente campione SFPE pre-etichettato vaso campione con l'ausilio di una pinza e un flusso di etanolo da una spruzzetta. Riempire vaso campione con etanolo.
  3. Ripetere i passaggi 2,1-2,2 per tutti i campioni.

3. Il campione Picking

NOTA: Il resto di questo protocollo riguarda un SFPE sottocampione di 300 e può essere necessario modificare per altre dimensioni sottocampione. Vedere Bouchard e Ferrington di 9 linee guida subsampling e frequenza di campionamento per adattare i metodi SFPE per raggiungere gli obiettivi e le risorse di studio specifici.

  1. Assegnare un flaconcino 1-dram per ogni campione SFPE; preparare una etichetta con la data e località di inserire all'interno di ogni flacone e riempire la fiala ¾ con etanolo.
  2. Togliere il coperchio dal corrispondente barattolo campione e verificare la presenza di allegato esuvie pupa. Lavare delicatamente il contenuto fuori il coperchio su una piastra di Petri con uno spruzzatore pieno di etanolo. Individuare e rimuovere l'etichetta dalla parte interna del vaso campione utilizzando una pinza e delicatamente lavare contenuti fuori l'etichetta sulla piastra di Petri. Mettere da parte l'etichetta.
  3. Trasferire il contenuto del barattolo campione in un vassoio larvale, risciacquo con etanolo per garantire che non SFPE rimangono nel vaso del campione. Trasferire una parte del esuvie pupa, residovuta e etanolo dal vassoio al piatto Petri. Assicurarsi che il campione è coperto in etanolo.
  4. Porre la capsula di Petri in un microscopio stereo. Sistematicamente eseguire la scansione del contenuto della capsula di Petri per esuvie pupa. Scegli tutto exuvie pupa dal piatto con pinze e posto nel flaconcino. Non raccogliere i campioni che sono rotti (ad esempio, non hanno almeno la metà del cefalotorace e addome), secchi, o compresso per evitare problemi di identificazione successive.
    NOTA: Identificazione di specie spesso richiede che l'intero campione è presente, anche se in alcuni casi, l'identificazione-livello di genere può essere possibile con campioni parziali.
    1. Piatto Swirl e scansione di ulteriori esuvie pupa, comprese quelle che potrebbero essere attaccato ai lati del piatto, così come, le piccole e traslucide campioni che potrebbero non essere essere rilevato inizialmente. Ripetere l'operazione fino a quando due scansioni consecutive non rivelano ulteriori esuvie pupa.
  5. Ripetere i punti 3.3 e3.4 fino a quando sono stati raccolti tutti o 300 esuvie pupa. Quando 300 esuvie pupe sono state raccolte, ritorno il residuo della piastra di Petri al vassoio larvale e risciacquare la piastra di Petri con etanolo. Quindi, trasferire il residuo dal vassoio larvale al barattolo campione vuoto, aggiungere l'etichetta data e località, e mettere il coperchio sul vaso. Conservare o smaltire residui secondo protocolli specifici di progetto.

4. Campione Ordinamento

  1. Versare tutto scelto exuviae pupa dal flaconcino etichettato in una capsula di Petri riempite con abbastanza etanolo a coprire solo i campioni.
  2. Sotto un microscopio stereo, campioni separati in gruppi morfologici distinti (cioè, morphotaxa) e mettono ogni morphotaxon in separatamente una fiale etichettate riempiti 3/4 ° pieno con etanolo.
    1. Utilizzare caratteristiche morfologiche esterne per separare chironomidi morphotaxa. Ad esempio, dal cefalotorace, utilizzare differenze nella presenza, dimensione, forma, ecolorazione dei tubercoli cefaliche, verruche frontali, setole frontali e corno toracica. Dalla addome, utilizzare spine, hookrows, shagreen, setole, e contrafforti segmenti addominali, oltre ai lobi anali di separazione morphotaxa (Figura 4A). Vedi Ferrington, et al. 5, Sæther 26, Pinder e Reiss 27 per le descrizioni aggiuntive e le figure di caratteristiche morfologiche.
    2. Utilizzare etanolo supplementare se i campioni cominciano ad asciugare.

5. Far scorrere di montaggio

  1. Riempire un pozzetto di una piastra a più pozzetti per ogni morphotaxon con etanolo al 95%.
    1. Inserite molteplici rappresentazioni (ad esempio, il 25% del totale) di ogni morphotaxon da slitta montato in singoli pozzetti della piastra. Lasciare i campioni di sedersi in bene per almeno 10 minuti a disidratarsi a sufficienza.
  2. Diapositive Label con sito appropriato, di raccolta e di identificazione information (Figura 3).
  3. Porre il vetrino sul microscopio stereo.
    NOTA: Un modello della slitta nastro alla fase è utile per il posizionamento coerente.
  4. Mettere una goccia di Euparal sul vetrino; diffondere la Euparal modo che approssima la dimensione del coprioggetto. Usare una ventilazione adeguata quando si lavora con Euparal.
    NOTA: Utilizzare una ventilazione adeguata quando si lavora con Euparal.
  5. Incorpora un rappresentante della prima morphotaxon nel Euparal con pinze.
    NOTA: per invalidare l'eccesso di etanolo dal campione, utilizzando una pinza, toccare delicatamente campione sul laboratorio salviette prima di incorporarlo in Euparal.
  6. Separare il cefalotorace dall'addome con pinze punta fine e / o sonde dissezione (figura 4a).
    1. Dividere il cefalotorace lungo la sutura ecdysial (Figura 4B) e aprire il cefalotorace modo che i bordi di sutura sono su lati opposti (Figura 4C).
    2. Orientare la cephalothorax modo che il lato ventrale è rivolto verso l'alto (Figura 4C).
    3. Posizionare il lato dorsale addome; posizionare immediatamente sotto il cefalotorace (Figura 4C).
  7. Inserire un coprioggetto sul campione. Tenere vetrino in un angolo, con un bordo di toccare la diapositiva e quindi abbassare lentamente e rilasciare il vetrino per ridurre la formazione di bolle d'aria. Premere leggermente sul vetrino per appiattire il campione.
  8. Ripetere i passaggi da 5.3 tramite 5.7 per tutti i campioni disidratati.

6. Genus Identificazione

  1. Determinare genere di esemplari montati scorrevoli usando un microscopio composto. Identificare i campioni al genere con i tasti e le diagnosi in Wiederholm 28 e Ferrington, et al. 5. Se necessario, confermare l'identificazione a livello di famiglia utilizzando Ferrington, et al. 5. NOTA: Ci sono stati numerosi descrizioni generiche e revisioni da Wiederholm 28 e Ferrington,et al. 5, di conseguenza, questi tasti e diagnosi sono incomplete e devono essere completati con la letteratura primaria.

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Representative Results

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La Figura 1 illustra il ciclo di vita chironomid; stadi immaturi (uovo, larva, pupa) in genere si svolgono in, o strettamente legate, un ambiente acquatico. Al termine della fase di vita larvale, la larva costruisce un riparo tubo-like e si attacca con le secrezioni seta al substrato circostante e verifica impupamento. Una volta che l'adulto in via di sviluppo è maturato, la pupa si libera e nuota alla superficie dell'acqua in cui l'adulto può emergere dalla esuvie pupa. Il esuvie riempie di aria, e in virtù di uno strato ceroso esterno della cuticola, rimane galleggiante sulla superficie dell'acqua fino batteri iniziano a decomporre lo strato di cera.

Correnti d'acqua o concentrato vento pupa galleggianti esuvie in zone di accumulo, come ad esempio dove la vegetazione ripariale o alberi caduti in contatto con la superficie dell'acqua, illustrate nella figura 2A. Un vassoio larvale e setaccio possono essere utilizzati per raccogliere pupa &# 160; da queste zone di accumulo naturale e valutare l'emergere di Chironomidae da un ampio spettro di microhabitat, come mostrato nella Figura 2B. Per alcune applicazioni, è importante raccogliere campioni in modo coerente, standardizzato in modo che possano essere effettuati raffronti tra diversi siti campione o nel tempo in un dato sito di esempio. Periodi di rilevazione di dieci minuti hanno dimostrato di fornire valutazioni adeguate di chironomidi relativa abbondanza 3,25. Ad esempio, Ferrington, et al. 3 ha esaminato le stime emergere delle specie Chironomus riparius e ha scoperto che le stime non variano sostanzialmente dopo 12 tuffi pan sono stati analizzati. Entro un periodo di raccolta di 10 minuti, molti più di 12 tuffi sono in genere ottenuti, quindi siamo sicuri che la maggior parte delle specie abbondanti all'interno di una portata campione sarà rilevato in questo lasso di tempo. 3

Una volta che i campioni SFPE sono stati raccolti, selezionati, e ordinati, specimens sono scivolo montato genere o specie di identificazione e la creazione di campioni di voucher. Etichettare i vetrini con sito appropriato, la raccolta e le informazioni di identificazione è raccomandato, come nella figura 3. In genere, l'etichetta localita visualizza informazioni sul paese, lo stato, il corpo d'acqua, le coordinate GPS, ID sito di studio, la data di raccolta, e il nome di persona che ha raccolto il campione. Inoltre, questa etichetta avrà un numero di diapositiva univoco per ogni campione montato-slide. L'etichetta di identificazione mostra il genere e la specie (se del caso) l'identificazione e il nome della persona che ha identificato il campione.

Esuvie pupa devono essere sezionato in modo corretto e orientato per l'identificazione genere e la preparazione dei campioni buono. La figura 4A mostra il lato dorsale corretto posizionamento fino pupa exuviae sulla diapositiva. Durante il posizionamento sul vetrino, i campioni possono inizialmente non si trovano lato dorsale, perché sono CylindRical in forma e spesso pieni di etanolo e bolle d'aria. Pertanto, usando pinze o una sonda dissezione per comprimere leggermente l'addome in Euparal verso la diapositiva è suggerito. La compressione deve orientare il campione in vista dorsale ed espellere la maggior parte delle etanolo e bolle d'aria. Figura 4B mostra la dissezione che separa il cefalotorace dall'addome. Durante questa dissezione, è tipico per principianti di strappare l'addome tra il primo e secondo segmento addominale. L'attenzione dovrebbe essere posta nel mantenere il primo segmento addominale con il resto dell'addome. La figura 4C mostra la dissezione e l'orientamento della exuviae pupa corretto prima posizionamento del coprioggetto. Per alcuni campioni, può essere difficile aprire il cefalotorace modo che i bordi di sutura sono su lati opposti e cefalotorace è orientata in vista ventrale. Anche in questo caso, una leggera compressione dorsoventrale del cefalotorace per raggiungere questo PlaceMent è raccomandato.

Collezioni di SFPE sono stati utilizzati con successo nei laghi urbani in Minnesota per determinare l'accumulo di specie (Figura 5A) e la ricchezza genere (Figura 5B) e la composizione delle specie cumulativa lungo un gradiente di concentrazione di fosforo media / media profondità del lago (Figura 6) 23. Sulla base di questi risultati, uno studio proof-of-concept è stato implementato per il monitoraggio a lungo termine di Chironomidae in relazione al cambiamento climatico nei laghi sentinella in tutta Minnesota ( http://midge.cfans.umn.edu/research/biodiversity/chironomidae -slice laghi / ). Rufer e Ferrington 23 ha stabilito che quattro campioni SFPE al lago a stagione recuperato la maggioranza della comunità chironomidi e rilevate importanti variazioni stagionali in laghi urbani (Figura 5A, B). In tutti i 16 laghi, campioni aprile contenevano different taxa di maggio attraverso campioni di settembre. Pertanto, nelle regioni nord-temperate, campionamento quattro volte a stagione è raccomandato, con un campione in aprile e tre campioni tra maggio e settembre. Tuttavia, per le diverse aree geografiche e climi, il regime di campionamento deve essere adattato alla regione di massimizzare la porzione della comunità raccolta.

Figura 1
Figura 1. ciclo di vita Chironomide. Ci sono quattro fasi della vita, uovo, larva, pupa e adulto, nel ciclo di vita chironomidi. Adulti femmine depongono le uova sulla superficie dell'acqua. Uova depositano sul fondo e tipicamente schiudono in diversi giorni ad una settimana. Dopo aver lasciato la messa uovo, larva scavano nel fango o costruire piccoli tubi in cui vivono, mangimi, e sviluppare. Le larve si trasformano in pupe mentre ancora nel loro tubi. Dopo pupation, pupe nuotare attivamente alla superficie delacqua e adulti emergono dal esuvie pupa. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2
Figura 2. Esempi di una superficie di SFPE accumulo e di raccolta campo le tecniche in un corso d'acqua. (A) Un esempio di dove SFPE si accumulano a monte di un registro. Il materiale schiumoso bianco è una combinazione di materia organica, come macrofite e alghe, e può contenere centinaia di migliaia di esuvie pupa. (B) Un esempio di come un collezionista avrebbe usato un setaccio e cassetto per la raccolta larvale SFPE dalle rive rivieraschi del torrente. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3. Schema posizioni di data scivolo e l'etichetta di località (a sinistra), l'etichetta di identificazione (a destra), e scivolo montato exuviae pupa sotto coprioggetto (al centro). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4
Figura 4. pupa Step-by-step esuvie dissezione e di orientamento. (A) Undissected pupa esuvie (cefalotorace e l'addome con segmenti numerati in vista dorsale). (B) Dissected esuvie pupa (cefalotorace e l'addome in vista dorsale). (C) Dissected e orientato exuviae pupa (cefalotorace: venvista trale; addome:. vista dorsale) Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 5
Figura 5: Curve accumulo tassonomiche per campioni SFPE raccolti da 16 laghi urbani in Minnesota. Per entrambi i pannelli, ogni linea colorata rappresenta uno dei 16 laghi. Per una descrizione dettagliata delle caratteristiche di ogni lago Vedi Rufer e Ferrington 23. Ogni punto di dati rappresenta un 10-min campione SFPE mensile raccolto lungo la riva sottovento durante i mesi senza ghiaccio del 2005 (aprile-ottobre). A) Curve accumulo Specie per i campioni SFPE. B) Curve accumulo Genus per campioni SFPE. Cliccate qui per vedere una versione più grande di This figura.

Figura 6
Figura 6: specie cumulativi rilevati attraverso un gradiente di chimiche lago da più campioni SFPE in funzione della concentrazione media epilimnetic fosforo (mg / L) sopra media profondità del lago (m) da 16 laghi urbani in Minnesota. Ciascun punto di dati rappresenta uno dei 16 laghi; laghi sono ordinati dal più basso al più alto fosforo medi / profondità media. Per una descrizione dettagliata delle caratteristiche di ogni lago Vedi Rufer e Ferrington 23. Il numero cumulativo di specie aumenta incontrati come il rapporto tra concentrazione di fosforo medio su significa profondità aumenta lago.

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Discussion

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Le fasi più critiche per il successo la raccolta SFPE campione, la raccolta, lo smistamento, il montaggio di diapositive, e l'identificazione sono: (1) individuare le aree di elevato accumulo SFPE all'interno dell'area di studio durante la raccolta di campo (Figura 2A); (2) lentamente la scansione del contenuto della capsula di Petri per il rilevamento di tutti SFPE durante campione raccolta; (3) sviluppare la necessaria manualità per sezionare il cefalotorace dall'addome durante il montaggio (figura 4A) slitta; e (4) il riconoscimento caratteri morfologici chiave di chironomidi pupa esuvie identificare correttamente al genere.

Aree di elevato accumulo SFPE (Figura 2A) Rilevare è il passo più importante in successo la raccolta dei campioni SFPE. Esuvie pupa sono catturati in vegetazione acquatica o strutture umane, come rampe barca, e le onde possono concentrarsi materiale galleggiante in "cumuli" offshore 30. In caso di grandi masse d'acqua,l'individuazione delle aree naturali di accumulazione può richiedere l'individuazione di siti di studio sulla base di modelli di vento o utilizzare moto per aree di accesso dove esuvie pupa sono accumulando. Un campione con un numero sufficiente di SFPE deve essere raccolto per rilevare la presenza di specie emergenti e valutare l'abbondanza relativa delle singole specie con un elevato grado di precisione. Durante campione ordinamento, è necessario scandire lentamente piastra Petri più volte per più piccolo (3-6 mm di lunghezza), campioni leggermente pigmentata. SFPE spesso bastone di alghe, foglie, bastoni, semi e fiori, e, pertanto, non può essere rilevato durante la scansione iniziale. Inoltre, questo protocollo richiede un'attenta dissezione e scivolo montaggio del cefalotorace dall'addome per identificazioni genus (figura 4A). Utilizzare pinze punta fine e / o sonde dissezione di sezionare exuviae tra il cefalotorace e primo segmento addominale. Infine, l'identificazione genere può essere difficile per i nuovi tassonomisti.Prendetevi il tempo per studiare la morfologia e la terminologia di chironomidi pupe prima di iniziare a identificare i campioni di genere. Per le chiavi e le diagnosi di chironomidi generi Vedi Wiederholm 28 e Ferrington, et al. 5. Se le competenze di identificazione sono un problema, tutte le diapositive o un sottoinsieme di esemplari di voucher possono essere inviati ad un laboratorio con le capacità adeguate.

Sulla base di emergenze adulti sfalsati nella maggior parte delle comunità, più eventi di campionamento si consiglia, e per studi a lungo termine, un progetto pilota in grado di determinare i tempi di campionamento più utili prima della finalizzazione metodi. Anche con più, eventi campionari stagionali mirati, una parte della comunità rimarrà inosservato, anche se questi sono spesso rari taxa 31. Per il campionamento raccomandazioni di frequenza, vedere Bouchard e Ferrington 9 per i flussi e Rufer e Ferrington 23 per i laghi. La preoccupazione principale per quanto riguarda la metodologia di campionamento si riferisce a SFDistanza galleggiante PE. In ruscelli, deriva tipico è tra 50-250 m, mentre in grandi fiumi esuvie possono muovere fino a 2 km 30. Campo evidenza suggerisce che il cinquanta per cento o più dei exuviae non spostare più di 100 metri a valle di dove l'adulto emerge 20. Pertanto, se si sta raccogliendo SFPE su una portata campione di 500 metri a valle da una fonte di inquinamento sospetto, è probabile che la maggior parte dei campioni raccolti completato il loro ciclo di vita all'interno della zona di impatto sospetta 25. Nei laghi, stagni, e piscine, esuvie pupa si muoverà con correnti superficiali e spesso raccogliere in gran numero sul lato sottovento del corpo idrico.

Sebbene conveniente, ci sono limitazioni potenziali associati a questo metodo, tra cui: (1) l'impossibilità di determinare microhabitat utilizzati da larve 32; (2) l'incapacità di valutare i principali eventi del ciclo di vita e la durata instar prima di eclosion, dal momento che è spesso voltinismoen sfida per determinare 7; (3) forte variabilità stagionale per assemblaggi rilevato 30; (4) un pregiudizio contro le specie con esuvie leggermente chitinized che abbattere o affondare a un ritmo più 33; (5) non essere in grado di identificare gli esemplari di specie, se pupe e adulti maschi non hanno già stati associati 5; e (6) la difficoltà di stimare la densità areale o biomassa.

Come descritto in precedenza, esuvie pupe sono tra le fasi della vita più utili e convenienti a includere negli studi di biomonitoraggio acquatiche 5. Futuri studi per migliorare il metodo di SFPE comprendono test: (1) le repliche appropriate; (2) sottocampione dimensioni; (3) la frequenza appropriata di fatti di campionamento a seconda della località e corpo idrico di interesse; e (4) affondamento e tassi di degradazione per esuvie in varie condizioni di temperatura, umidità, decompositore inoculazione, e disturbi meccanici. Inoltre, gli studi futuri dovrebbero includere raffinatezzadi tecniche di identificazione molecolare-based, come DNA barcoding, associare esuvie pupa con larve e gli adulti 34-35.

Qui abbiamo descritto collezione chironomid SFPE campione, trattamento di laboratorio, il montaggio di diapositive, e l'identificazione genere in dettaglio. Il metodo SFPE è efficiente per valutare diverse comunità chironomidi diffuse e può aumentare i campioni bentonici negli studi di risposte biologiche per cambiare la qualità delle acque. Questo, RBP alternativa economica offre diversi vantaggi che lo rendono particolarmente adatto per le grandi analisi che includono eventi campionari ripetuti per periodi di tempo prolungati.

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Disclosures

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Acknowledgments

Il finanziamento per la composizione e la pubblicazione di questo documento è stato fornito attraverso molteplici sovvenzioni e contratti al Gruppo Chironomidi Research (LC Ferrington, Jr., PI), presso il Dipartimento di Entomologia presso l'Università del Minnesota. Grazie a Nathan Roberts per la condivisione di fotografie di lavoro sul campo utilizzati come figure nel video associato con questo manoscritto.

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

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Uso di Chironomidae (Ditteri) pupa esuvie come Rapid Bioassessment protocollo per i corpi idrici-galleggiante Surface
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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).

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