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Chironomidae (파리목)의 사용 표면 부동 물 기관에 대한 신속한 생물학적 평가 프로토콜로 번데기 Exuviae을

doi: 10.3791/52558 Published: July 24, 2015

Abstract

저서 대형 무척추 동물 군집을 사용하여 신속한 생물학적 평가 프로토콜이 성공적 수질에 인간의 영향을 평가하기 위해 사용되어왔다. 불행하게도, 그러한 딥 그물 같은 전통적인 저서 유생 샘플링 방법은, 시간 소모적이고 고가 일 수있다. 다른 프로토콜은 Chironomidae 표면 부동 번데기의 exuviae (SFPE)의 컬렉션을 포함한다. Chironomidae은 미성숙 단​​계 일반적으로 수생 서식지에서 발생 파리 (파리목)의 종 풍부한 제품군입니다. 성인 chironomids는, 물에서 나오는 물 표면에 떠있는, 자신의 번데기 스킨, 또는 exuviae를 떠나. Exuviae 종종 제방을 따라하거나이 chironomid 다양성과 풍요 로움을 평가하기 위해 수집 할 수있는 바람이나 물 전류의 작용에 의해 장애물 뒤에 축적된다. 어떤 종은 다른 사람보다 오염에 더 관대하기 때문에 Chironomids는 중요한 생물학적 지표로 사용할 수 있습니다. 따라서, 수집 된 SFPE의 상대 풍부 종 구성 반영수질의 변화. 여기서, 필드의 수집, 처리 실험, 슬라이드 마운팅 및 chironomid SFPE의 식별과 관련된 방법이 상세히 설명된다. SFPE 방법의 장점은 샘플링 영역에서 최소한의 방해, 효율적이고 경제적 인 시료 채취 및 실험실 처리, 식별의 용이성, 적용 거의 모든 수중 환경 및 생태계 스트레스를 잠재적으로 더 민감한 측정을 포함한다. 제한들이 성인 남성과 연관되지 않은 경우에 종 exuviae 번데기를 식별 유생 microhabitat 사용과 무능력을 판별 할 수없는 점 등이있다.

Introduction

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환경 상태를 평가하는 생물체를 사용하여 생물학적 모니터링 프로그램은 종종 수질을 평가 또는 생태계를 복원 프로그램의 성공을 모니터링하는 데 사용된다. 저서 성 대형 무척추 동물 군집을 사용하여 빠른 생물학적 평가 프로토콜 (RBP)은 1989 1 일부터 국가 수자원 기관 사이에 인기가있다. 예를 들면 딥-NET, Surber 샘플러, 헤스 샘플러 2와 RBPs에 대한 저서 성 대형 무척추 동물을 샘플링의 전통적인 방법, 시간 - 일 수있다 고가의 소비, 단지 특정 microhabitat 3에서 군집을 측정 할 수있다. 특정 수역에 대한 생물학적 정보를 생성하는 효율적인 대안 RBP는 Chironomidae 표면 부동 번데기 exuviae (SFPE) 3의 컬렉션을 포함한다.

Chironomidae : 일반적으로 비 무는 작은 벌레로 알려진 (곤충강 파리목)는, 일반적으로 성인으로 부상하기 전에 수생 환경에서 발생 holometabolous 파리 있습니다 60, 물 표면에. chironomid 제품군은 전 세계적으로 기술 된 약 5,000 종, 종 풍부하다; 그러나, 많은 20,000 종 4 존재하는 것으로 추정된다. Chironomids 때문에 높은 다양성과 변수 오염 허용 레벨 5의 많은 수중 생태계에 물과 서식지의 질을 문서화에 유용하다. 또한, 그들은 일반적으로 사회 5, 6에서 50 % 종 이상을 차지 자주 수생 시스템에서 가장 풍부하고 광범위한 저서 성 대형 무척추 동물이다. 지상파 성인의 출현에 따라, 번데기 exuviae (번데기 피부 캐스트) 물 표면에 떠 남아있다 (그림 1). 번데기 exuviae 바람 또는 물 전류의 작용을 통해 함께 은행이나 장애물 뒤에 축적 쉽고 빠르게 이전 24-48 시간 동안 7 등장 chironomid 종의 광범위한 샘플을 제공하기 위해 수집 될 수있다.

다른 사람이 5 매우 민감한 반면 ntent "> 상대 풍부하고 수집 된 SFPE의 분류 학적 조성물은 어떤 종은 허용 매우 오염되어 있음을 고려하여, 수질을 반영 SFPE 방법을 포함하여 기존의 애벌레 chironomid 샘플링 기술에 비해 많은 장점이 있습니다. (1) 최소 (2) 시료는 생물 수집에 초점을 맞출 것이 아니라 살아 있지 않은 피부, 그래서 지역 사회 역학의 궤도는 영향을받지 않는다; 속으로 (3) 식별 및있는 경우, 서식지 교란 샘플링 영역에서 발생 종종 종은, 상대적으로 쉽게 해당 키 및 설명 (3) 주어진 (4) 수집, 처리 및 샘플을 식별하는 기존의 샘플링 방법 3,8,9에 비해 효율적이고 경제적이다 (5) 축적 exuviae 유래 한 분류군을 나타냅니다 microhabitats (10)의 넓은 범위는 (6)에있어서 스트림 및 하천 하구, 락 비롯한 거의 모든 수중 환경에 적용 할 수있다ES, 연못, 바위 웅덩이, 습지, 그들은 모두 미성숙 단계를 완료하고 성공적으로 성인 (11)으로 부상 한 개인을 대표하기 때문에과 (7) SFPE 어쩌면 생태계 건강의 더 민감한 지표.

SFPE 방법은 chironomid 지역 사회에 대한 정보를 수집하기위한 새로운 접근 방식이 아니다. SFPE의 사용은 먼저 1900 년대 초 Thienemann (12)에 의해 제안되었다. 연구의 다양한 (예 : 7,16-19) 분류 학적 조사 (예를 들어, 13 ~ 15), 생물 다양성 및 생태 학적 연구에 SFPE를 사용하고, 한 생물학적 평가 (예를 들어, 20 ~ 22). 또한, 일부 연구들은 표본 설계, 샘플 크기 및 종 또는 장군 (예, 8,9,23)의 다양한 검출 레벨을 달성하기 위해 필요한 샘플 이벤트 수의 다양한 측면을 다루었 다. 이러한 연구들은 종 또는 속의 비교적 높은 비율이 적당한 effor 검출 할 수 있음을 나타내t 또는 비용은 시료 처리와 연관된. 예를 들어, 앤더슨과 Ferrington 8은 100 카운트 표본을 기준으로 1/3 번째 적은 시간이 샘플 그물을 찍어 비교 SFPE 샘플을 선택하는 데 필요한 것을 결정했다. 또 다른 연구는 3-4 SFPE 샘플 분류 모든 DIP-NET 샘플 및 종 풍부가 3 증가로 SFPE 샘플 검출 종에서 딥-NET 샘플보다 더 효율적이라고 식별 할 수 있다고 결정했다. SFPE 샘플은 97.8 % (3) 효율적인 동안 예를 들어, 종 사이트에서 15 ~ 16 종의 값을 풍요 로움 평균 딥-NET 효율은 45.7 %이었다.

중요한 SFPE 방법은 유럽 연합 (EU) (24)에 규격화 된 생태 평가 북아메리카 25 (chironomid의 번데기의 exuviae 기법 (CPET)라고도 함), 그러나 본 방법은 상세하게 설명되지 않았다. SFPE 방법 중 하나는 응용 프로그램 Ferrington에 의해 설명되었다.

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Protocol

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필드 컬렉션 용품 1. 준비

  1. 연구 설계에 기초하여 수집하고, 각 샘플에 대한 하나의 샘플 병 (예를 들어, 60 ml)에 취득한다 SFPE 샘플들의 수를 결정한다.
  2. 각 샘플 항아리 두 개의 날짜와 지역 레이블을 준비합니다. 내부에 하나 배치하고 병의 외부로의 다른 부착. 샘플을 수집, 국가, 주, 카운티, 도시, 물, 몸, GPS 좌표, 날짜, 사람 (들)의 이름 : 각 날짜와 지역 레이블이 다음과 같은 정보가 포함되어 있는지 확인합니다.
  3. 다른 특정 재료 및 장비 (특정 재료 / 장비의 표 참조)를 수집합니다.

2. 필드 컬렉션

  1. 한 손으로 애벌레 트레이 및 다른 체를 잡으십시오. SFPE 축적 물에 애벌레 트레이를 찍어 (예를 들면, 거품 축적, 그루터기, 긴급 식물, 다시 파편, 소용돌이, 은행 가장자리를 따라) (그림 2A)는 와트를 허용어, exuviae, 이물질은 애벌레 트레이를 입력하고 체를 통해이 물질을 부어합니다. lotic 시스템의 샘플링, 샘플 범위의 하류 끝에서 시작하고 (그림 2B)를 상류 작업하는 경우. lentic 시스템의 샘플링하면, 바람 부는쪽으로 해안선에 시작합니다.
    1. 반복 각 미리 정의 된 샘플 범위 내에서 10 분 동안 2.1 단계 (또는 달리 특정 샘플링 정권에 대해 정의) (스트림에서 수집 한 샘플에 대한 일반적으로 100~200m,하지만 수중 모니터링 사이트의 전체 지역에 따라 다름); 적절한 SFPE 축적 영역 사이 이동합니다.
  2. 샘플 사이트에서 물이 가득 물총 병을 사용하여 체의 한 영역에서 이물질을 집중 조심스럽게 집게의 도움과 물총 병에서 에탄올의 흐름과 함께 SFPE 샘플에 사전 표지 샘플 항아리를 전송합니다. 에탄올 샘플 항아리를 채우십시오.
  3. 반복 2.1 모든 시료 2.2 단계를.

3. 샘플 따기

참고 :이 프로토콜의 나머지 300 SFPE의 표본에 관한 다른 표본 크기에 맞게 수정해야 할 수도 있습니다. 연구 별 목표와 자원을 충족 SFPE 방법을 조정하는 보우 차드와 Ferrington의 9 서브 샘플링과 샘플링 주파수 지침을 참조하십시오.

  1. 각 SFPE 샘플에 대한 1-DRAM 용 유리 병을 할당; 각각의 유리 병 내부에 배치하고 에탄올로 가득 찬 유리 병을 ¾ 채우기 위해 날짜와 장소 레이블을 준비합니다.
  2. 해당 샘플 항아리 뚜껑을 제거하고 부착 번데기 exuviae 확인합니다. 조심스럽게 에탄올로 가득 물총 병을 사용하여 페트리 접시에 뚜껑 내용을 씻어. 찾아 페트리 접시에 라벨 오프 내용을 씻어 부드럽게 집게를 사용하여 샘​​플 항아리의 내부에서 라벨을 제거하고. 따로 라벨을 설정합니다.
  3. 더 SFPE 샘플 항아리에 남아 있도록 에탄올로 세척, 애벌레 트레이에 샘플 항아리의 내용을 전송합니다. 번데기 exuviae, RESI의 일부를 이동페트리 접시에 트레이에서 때문에, 에탄올. 샘플이 에탄올에 포함되어 있는지 확인합니다.
  4. 스테레오 현미경 페트리 접시를 놓습니다. 체계적으로 번데기 exuviae의 페트리 접시의 내용을 검사합니다. 유리 병에 핀셋과 장소를 사용하여 요리의 모든 번데기 exuviae을 선택합니다. 부러 표본을 선택하지 마십시오, 건조, 이상 식별 문제를 방지하기 위해 압축 된 (즉, 두흉부와 복부의 절반 이상이 없습니다).
    주 : 종 식별은 종종 어떤 경우에는, 속 레벨 식별 부분 표본으로 가능하다하더라도, 전체 시료가 존재하는 것을 필요로한다.
    1. 소용돌이 요리와 초기에 감지되지 않았을 수 있습니다 접시의 측면에 붙어있을 수있는 어떤 포함한 추가 번데기 exuviae뿐만 아니라, 어떤 작은 반투명 표본 검사. 두 개의 연속 스캔이 추가 번데기 exuviae을 공개하지 않을 때까지 반복합니다.
  5. 단계를 반복 3.33.4 전부 또는 300 번데기 exuviae가 포착 될 때까지. 300 번데기 exuviae이 포착되었을 때, 애벌레 트레이에 페트리 접시에서 잔류 물을 반환하고 에탄올로 페트리 접시를 씻어. 그런 다음, 빈 샘플 병에 애벌레 트레이에서 잔류 물을 전송 날짜와 지역 레이블을 추가하고, 항아리에 뚜껑을 넣어. 보관 또는 프로젝트 별 프로토콜에 따라 잔류 폐기하십시오.

정렬 4. 샘플

  1. 모든 단지 표본을 커버하기에 충분한 에탄올로 가득 페트리 접시에 표시된 유리 병에서 번데기 exuviae 고른 따르십시오.
  2. 스테레오 현미경, 분리 된 별개의 형태 학적 그룹 (즉, morphotaxa)으로 표본과는 별도로 표시 튜브가 에탄올로 3/4 완전 충전에 각 morphotaxon 놓습니다.
    1. chironomid의 morphotaxa 별도의 외부 형태 학적 특성을 활용합니다. 예를 들어, 두흉부에서, 존재, 크기, 형상의 차이를 이용하고,두부 결핵, 정면 사마귀, 정면의 세타, 흉부 뿔의 착색. 복부에서 morphotaxa 분리 (그림 4A)의 항문 로브뿐만 아니라, 복부 세그먼트의 등뼈, hookrows, 샤 그린, 세타, 그리고 박차를 사용합니다. Ferrington를 참조, 등. 5, Sæther 26 PINDER 추가 설명 및 형태 학적 특성의 수치에 대한 라이스 (27).
    2. 표본은 건조하기 시작하면 추가로 에탄올을 사용합니다.

설치 5. 슬라이드

  1. 95 % 에탄올로 각각 morphotaxon 위해 멀티 웰 플레이트의 한 웰을 채운다.
    1. 여러 표현을 배치 (예를 들어, 전체의 25 %) 각 morphotaxon의 슬라이드 플레이트의 각 웰에 장착합니다. 표본이 충분히 탈수 적어도 10 분 동안 잘 앉을 수 있습니다.
  2. 해당 사이트, 수집 및 식별 많은 informati 레이블 슬라이드(그림 3)에.
  3. 스테레오 현미경에 놓고 슬라이드.
    참고 : 단계로 녹화 슬라이드 템플릿 일관된 배치하는 데 유용합니다.
  4. 슬라이드에 Euparal 한 방울을 배치; 그것을 커버 슬립의 크기에 근사하도록 Euparal 확산. Euparal 작업시 적절한 환기를 사용합니다.
    참고 : Euparal 작업시 적절한 환기를 사용합니다.
  5. 집게를 사용 Euparal에 첫 번째 morphotaxon의 대표를 포함시킵니다.
    참고 : 실험실 Euparal에서 그것을 포함하기 전에 잎사귀에 부드럽게 표본을 살짝 집게를 사용하여, 표본에서 초과 에탄올을 무효로합니다.
  6. 뾰족한 집게 및 / 또는 해부 프로브 (그림 4A)를 사용하여 복부에서 두흉부를 분리합니다.
    1. ecdysial 봉합 (그림 4B)을 따라 두흉부를 분할하고 봉합 가장자리가 반대편 (그림 4C)에 있도록 두흉부를 엽니 다.
    2. C의 방향ephalothorax이되도록 복부 측면 (그림 4C)를 직면하고있다.
    3. 복부 지느러미 측면을 배치; 즉시 두흉부 (그림 4C) 아래에 배치합니다.
  7. 시편에 커버 슬립을 놓습니다. 하나의 에지가 천천히 아래 슬라이드를 감동과 함께, 각도로 커버 슬립을 잡고 공기 방울 형성​​을 줄이기 위해 커버 슬립을 놓습니다. 가볍게 커버 슬립에 눌러 시편을 평평하게합니다.
  8. 반복 모든 탈수 표본 5.7을 통해 5.3 단계를 반복합니다.

6. 속 식별

  1. 복합 현미경을 사용하여 슬라이드에 장착 된 표본의 속을 결정합니다. Wiederholm 28 Ferrington에 키와 진단을 사용하여 속에 표본을 확인합니다. 5. 필요한 경우 등, Ferrington를 사용 가족 - 레벨 ID를 확인한다. (5). 참고 : Wiederholm 28 Ferrington 이후 다수의 일반적인 설명 및 개정이 계속있다,등. (5)는, 따라서, 이러한 키 및 진단은 불완전 일차 문헌으로 보충 될 필요가있다.

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Representative Results

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도 1은 chironomid 기간을 나타낸다 미성숙 단​​계 (계란, 애벌레, 번데기는) 일반적으로 발생하는, 또는 밀접하게 수생 환경과 관련된. 애벌레 삶의 단계가 완료되면, 유충은 튜브 같은 피난처를 구성하고 주변의 기판에 비단 분비물과 붙어서 번데기가 발생합니다. 현상 성인 성숙되면 번데기 자체를 해제하고 성인 번데기 exuviae으로부터 나올 수 물의 표면에 아무것도. exuviae 공기로 채우고 표피의 외부 왁시 층 덕분에, 그 세균 왁스층을 분해하기 시작 전까지 물 표면에 떠있는 상태로 남아있다.

그림 2a에 도시 등의 수변 식물이나 쓰러진 나무가 물 표면과 접촉을 할 경우 같은 축적의 영역으로 exuviae 번데기 부동 물의 흐름이나 바람 농축. 애벌레 트레이 자체는 & 번데기를 수집하는 데 사용할 수 있습니다# 160; 이러한 천연 축적 영역에서,도 2b에 도시 된 바와 같이, microhabitats의 넓은 스펙트럼에서 Chironomidae의 출현을 평가한다. 특정 용도의 경우, 비교가 주어진 샘플 사이트 여러 샘플 사이트간에 또는 시간이 지남에 따라 이루어질 수 있도록 일관된 표준화 방식으로 샘플을 수집하는 것이 중요하다. 10 분 수집 기간은 chironomid 상대적으로 풍부 3,25의 적절한 평가를 제공하는 것으로 나타났다. 예를 들어, Ferrington는 등. 3 종의 Chironomus riparius의 출현 견적을 검사하고 12 팬 딥 분석 하였다 이후 추정치가 크게 변화하지 않은 것으로 나타났다. 10 분 수집 기간 내에 많은 12 개 이상의 강하는 일반적으로 얻을 수있다, 따라서 우리는 샘플 범위 내에서 풍부한 종의 대부분이이 기간에서 검출 될 것으로 확신합니다. (3)

SFPE 샘플을 수집 한 후, 픽업하고, SP 정렬ecimens는 속 또는 종 식별 및 확증 표본의 생성에 장착 된 슬라이드입니다. 적절한 위치, 수집, 및 식별 정보와 슬라이드 레이블링도 3에서와 같이 권장한다. 전형적으로, 지방 라벨 국가, 주, 수역, GPS 좌표, 학습 ​​사이트 ID, 컬렉션 날짜, 이름에 대한 정보를 표시 샘플을 수집 사람. 또한이 레이블은 각 슬라이드에 장착 된 표본에 대한 고유 슬라이드 수있을 것이다. 식별 라벨을 보여줍니다 속과 종 (해당되는 경우) 식별 및 표본을 식별하는 사람의 이름.

번데기 exuviae 제대로 해부하고 속 식별 및 바우처 표본 준비를 위해 지향해야합니다. 그림 4a는 슬라이드에 번데기의 exuviae 배치를 올바른 지느러미 측면을 보여줍니다. 그들이 cylind 때문에 슬라이드에 배치하는 동안, 표본은 초기에 등의 측면 거짓말을하지 않을 수 있습니다모양 RICAL 종종 에탄올과 공기 거품으로 가득합니다. 슬라이드 제안을 향해 따라서, 집게 또는 해부 프로브를 사용하여 약간 Euparal에 복부를 압축합니다. 압축 등의보기에서 시편의 방향 및 에탄올과 기포의 대부분을 추방. 4b는 복부에서 두흉부를 분리하는 절개를 보여줍니다도한다. 초보자는 제 1 및 제 2 세그먼트 사이의 복부 복부 찢어이 절개 동안, 전형적이다. 주의 복부의 나머지 부분과 첫 번째 복부 세그먼트를 유지에 배치해야합니다. 그림 4c는 커버 슬립의 위치 전에 올바른 해부 및 번데기 exuviae의 방향을 보여줍니다. 일부 시료의 경우, 봉합 가장자리 양측에 있으며 두흉부가 ventral보기 배향되도록 두흉부을 열 어려울 수있다. 다시, 두흉부 약간 dorsoventral 압축이 placeme을 달성NT는 것이 좋습니다.

SFPE의 컬렉션을 성공적으로 (그림 6) (23) 호수의 깊이를 의미 / 평균 인 농도 구배를 따라 종의 축적 (그림 5A)과 속 풍요 로움 (그림 5B) 및 누적 종 구성을 결정하기 위해 미네소타에서 도시 호수에 사용되어왔다. 이러한 결과에 기초하여, 개념 증명 연구는 미네소타 걸쳐 감시 호수 기후 변화 (관련 Chironomidae 장기간 모니터링을 위해 구현 된 http://midge.cfans.umn.edu/research/biodiversity/chironomidae / - 호수 -slice ). Rufer과 Ferrington (23)는 시즌 당 호수 당 네 개의 SFPE 샘플 chironomid 커뮤니티의 대부분을 회수 (그림 5A, B)에 도시 호수에 중요한 계절의 변화를 감지 것으로 판단. 16 호수 월 샘플 differe 포함9 월 샘플을 통해 월보다 NT의 분류군. 따라서, 북부 온대 지역에, 시즌 당 네 번을 샘플링하는 것은 4 월에 하나의 샘플 월과 9 월 사이에 세 개의 샘플 좋습니다. 그러나, 서로 다른 지리적 지역과 기후에 대해, 샘플링 정권 수집 지역의 부분을 극대화하는 영역에 맞게 조정되어야한다.

그림 1
chironomid 수명주기에 네 삶의 단계, 계란, 애벌레, 번데기 및 성인은, 그림 1 Chironomid 수명주기.이 있습니다. 여성 성인 물 표면에 산란. 계란은 바닥에 가라 일반적으로 일주에 몇 일에 부화. 계란 질량을 떠난 후, 유충은 진흙에 파고 또는 그들이 살고있는 작은 튜브, 피드를 구축하고 개발한다. 애벌레는 튜브에있는 동안 아직 번데기로 변신. 번데기 후 번데기 적극적의 표면에 수영물과 성인 번데기 exuviae에서 등장. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2
그림 스트림에 SFPE 축적 및 현장 수집 기술의 영역 2. 예. (A) SFPE는 로그의 상류를 축적 할 경우의 예. 흰색, 거품 재료는 해조류, 조류와 같은 유기 물질의 조합이며, 번데기 exuviae 수천 수백을 포함 할 수 있습니다. (B) 콜렉터가 체 및 스트림의 강기슭 은행에서 SFPE를 수집하는 애벌레 트레이를 사용하는 방법의 예. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3
그림 슬라이드 날짜 및 지역 라벨 (왼쪽), 식별 라벨 (오른쪽)과 슬라이드의 위치를 보여주는 3. 다이어그램 커버 슬립 (센터)에서 번데기 exuviae를 장착. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4
해부 및 방향 exuviae 그림 4. 단계별 번데기. () Undissected의 번데기의 exuviae (두흉부와 지느러미보기에서 번호 세그먼트와 복부). (지느러미보기에서 두흉부와 복부) 번데기 exuviae 해부 (B). (C) 해부 및 지향 번데기 exuviae (두흉부 : 벤TRAL보기; 복부 :. 지느러미보기) 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5
그림 5 : 미네소타에서 16 도시 호수에서 수집 SFPE 샘플에 대한 분류 학적 축적 곡선. 두 패널의 경우, 각 컬러 라인은 16 호수 중 하나를 나타냅니다. 각 호수의 특성에 대한 자세한 설명은 Rufer과 Ferrington (23)을 참조하십시오. 각각의 데이터 포인트는 2005 년 얼음없는 개월 (4월부터 10월까지) 동안 바람 부는쪽으로 해안을 따라 수집 매달 10 분 SFPE 샘플을 나타냅니다. ) SFPE 샘플에 대한 종 누적 곡선. B) SFPE 샘플에 대한 속 축적 곡선. 생의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오의 그림입니다.

그림 6
그림 6 : 미네소타에서 16 도시 호수에서 평균 epilimnetic 인 농도 (μg의 / L) 이상 평균 호수의 깊이 (m)의 함수로 여러 SFPE 샘플에서 호수 화학의 기울기를 통해 감지 누적 종. 각각의 데이터 포인트는 16 호수 중 하나를 나타냅니다; 호수는 깊이를 의미하는 / 가장 높은 평균 인에 가장 낮은에서 분류되어 있습니다. 각 호수의 특성에 대한 자세한 설명은 Rufer과 Ferrington (23)을 참조하십시오. 평균 인 농도의 비율로 증가 조우 종의 누적 개수 이상 Lake 깊이 증가를 의미한다.

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Discussion

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성공적인 SFPE 샘플 수집, 슬라이드 장착, 따기 분류 및 식별을위한 가장 중요한 단계는 다음과 같습니다 (1) 필드 컬렉션 (그림 2A) 동안 연구 지역 내에서 높은 SFPE 축적의 영역을 위치; (2)을 천천히 시료 채취시 모든 SFPE의 검출을위한 배양 접시의 내용을 주사; (3) (그림 4A)를 장착 슬라이드 동안 복부에서 두흉부를 해부하는 데 필요한 손재주를 개발; (4) 제대로 속에 식별 할 수 chironomid의 번데기의 exuviae의 키 형태의 문자를 인식.

높은 SFPE 축적 (그림 2A)의 영역을 검출하는 것은 성공적인 SFPE 샘플 컬렉션에서 가장 중요한 단계입니다. 번데기 exuviae 수생 식물 또는 보트 램프와 같은 인간의 구조에 걸려 있으며, 파도가 해안 "을 windrows"(30)에 자료를 부동 집중할 수 있습니다. 물 큰 몸을 위해,축적의 자연 지역의 식별은 바람의 패턴이나 번데기 exuviae가 축적하는 곳 접근 지역에 선박 사용에 대한 기반 연구 사이트의 위치를​​ 요구할 수있다. SFPE의 충분한 수의 샘플은 새로운 종의 존재를 검출하고 고정밀 도로 개인 종의 상대적인 풍부함을 추정하기 위해 수집 할 필요가있다. 샘플 정렬 동안, 서서히 작아 (길이 3-6 mM)을 가볍게 착색 시험편 페트리 접시를 여러 번 스캔 할 필요가있다. SFPE는 종종 조류, 잎, 스틱, 씨앗, 꽃에 충실, 따라서, 초기 검색시 검색되지 않을 수 있습니다. 또한,이 프로토콜은 속 식별 (그림 4A)의 복부에서 두흉부 장착주의 해부 및 슬라이드가 필요합니다. 두흉부 먼저 복부 세그먼트 사이 exuviae을 해부 뾰족한 집게 및 / 또는 해부 프로브를 사용합니다. 마지막으로, 속 식별 새로운 분류 학자에 대한 어려울 수 있습니다.속으로 표본을 식별하기 위해 시작하기 전에 형태와 chironomid의 번데기의 용어를 공부하는 시간을 가지십시오. 키와 chironomid 장군의 진단을 위해 Wiederholm 28 Ferrington, 등. (5)를 참조하십시오. 식별 능력이 중요한 경우, 모든 슬라이드 또는 확증 표본의 일부는 적절한 능력을 가진 실험실로 보낼 수 있습니다.

대부분의 지역에서 엇갈린 성인 emergences에 기초하여, 복수의 샘플링 이벤트를 의뢰하고, 장기간의 연구를 위해, 파일럿 프로젝트 방법을 마무리하기 전에는 가장 유용한 샘플링 시간을 결정할 수있다. 이 종종 희귀 생물 군 (31) 있지만에도 여러 계절 대상으로 샘플링 이벤트와 지역 사회의 비율은 발견되지 않은 유지됩니다. 주파수 권고를 샘플링, 보우 차드 및 스트림에 대한 Ferrington 9 Rufer 호수에 대한 Ferrington (23)을 참조하십시오. 샘플링 방법에 관한 주요 관심사는 SF에 관한PE 부동 거리. 큰 강에 exuviae가 2km (30)까지 이동하는 반면 스트림에서 전형적인 드리프트는 50~250m 사이에있다. 이 필드를 증거 exuviae의 50 % 이상이 성인 20 나오는 곳의 하류에 100 개 이상의 미터 대체하지 않는 것이 좋습니다. 하나 의심 오염원으로부터 하류 500m의 시료 도달 위에 SFPE 수집되는 경우, 따라서, 그 수집 된 표본의 대다수는 의심 임팩트 존 (25) 내에서 그들의 수명을 완료하는 것이 쉽다. 호수, 연못, 그리고 수영장에서 번데기 exuviae 표면 전류로 이동합니다 자주 물 본체의 풍하 측에 많은 수에서 수집합니다.

를 포함하여이 방법과 관련된 잠재적 인 한계가 있으며, 비용 효율적인 비록 : 유충 (32)에 의해 사용 microhabitats을 결정하기 (1) 무능력; (2) voltinism가 자주 있기 때문에 무능력, 우화하기 전에 주요 라이프 사이클 이벤트와 령 기간을 평가하기 위해EN 7을 결정하는 도전; (3) 군집에 강한 계절의 변화는 30 감지; (4) 고장 또는 빠른 속도로 (33)에서 싱크 가볍게 chitinized exuviae와 종에 대한 편견; (5) 번데기 성인 남성 5는 이전에 관련되지 않은 경우 종 시험편을 식별 할 수없는; 및 (6) 또는 바이오 매스 면적 밀도를 추정 어려움.

상술 한 바와 같이, 번데기 exuviae 수생 생물 모니터링 연구 5에 포함 가장 유용하고 비용 효율적인 생활 단계들이다. SFPE 방법을 개선하기위한 연구가 향후 테스트를 포함한다 : (1) 적절한 복제; (2) 표본은 크기; 지역과 관심의 수체에 따라 샘플링 이벤트 (3) 적절한 주파수; 및 (4)의 온도, 습도, 분해기 접종 및 기계적 교란의 다양한 조건에 대한 exuviae 싱킹 및 파괴 율. 또한, 미래의 연구는 정제를 포함해야등의 DNA 바 코딩과 같은 분자 기반의 식별 기술,의, 애벌레와 어른 34 ~ 35과 번데기 exuviae를 연결합니다.

여기에 우리가 설명했다 chironomid의 SFPE의 시료 채취, 실험실 처리, 슬라이드 설치 및 세부 사항에 속 식별. SFPE 방법은 다양하고 광범위한 chironomid 커뮤니티를 평가하기위한 효율적인 수질 변화에 생물학적 반응의 연구 저서 샘플을 보강 할 수 있습니다. 이 비용 효율적인 대안 RBP 대규모 것이 적합 할 몇 가지 뚜렷한 장점은 오랜 기간 동안 반복 샘플링 이벤트를 포함하는 분석을 제공합니다.

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Disclosures

저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

Acknowledgments

구성 및이 문서를 게시하기위한 자금 조달은 미네소타 대학에서 곤충학의학과 Chironomidae 연구 그룹 (LC Ferrington, 주니어, PI)에 다수의 보조금과 계약을 통해 제공되었습니다. 감사합니다 나단 로버츠에 수치로 사용 현장 사진을 공유 비디오에서이 원고와 관련.

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

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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).
Chironomidae (파리목)의 사용 표면 부동 물 기관에 대한 신속한 생물학적 평가 프로토콜로 번데기 Exuviae을
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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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