Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Environment

Chironomidae (Diptera) kullanılması Yüzey Yüzer Su Organları bir Rapid Bioassessment Protokolü Pupa Exuviae

doi: 10.3791/52558 Published: July 24, 2015

Abstract

Bentik makroinvertebrat toplulukları kullanarak hızlı bioassessment protokolleri başarıyla su kalitesi insan etkileri değerlendirmek için kullanılmaktadır. Ne yazık ki, bu tür dip net olarak geleneksel bentik larva örnekleme yöntemleri, zaman alıcı ve pahalı olabilir. Alternatif bir protokol Chironomidae yüzey yüzen pupa exuviae (SFPE) toplanması içerir. Chironomidae olgunlaşmamış aşamaları genellikle sucul habitatlarda meydana gelen sinekler (Diptera) bir tür zengin bir ailedir. Yetişkin chironomids, sudan çıkan suyun yüzeyinde yüzen, onların pupa derileri, ya da exuviae bırakarak. Exuviae genellikle kıyısında ya da chironomid çeşitlilik ve zenginliği değerlendirmek için toplanabilir rüzgar veya su akımı, eylem tarafından engel arkasında birikir. Bazı türler diğerlerine göre kirlilik daha dayanıklı olduğu için Chironomids, önemli biyolojik göstergeleri olarak kullanılabilir. Bu nedenle, toplanan SFPE göreceli bolluk ve tür kompozisyonu yansıtırSu kalitesi değişir. Burada, alan toplama, laboratuar işleme, sürgünün montajı ve chironomid SFPE tanımlanması ile bağlantılı yöntemler ayrıntılı olarak tarif edilmiştir. SFPE yönteminin avantajları bir örnekleme alanında minimum rahatsızlık, verimli ve ekonomik numune toplama ve laboratuar işlemleri, kimlik kolaylığı, uygulanabilirliği neredeyse tüm sucul ortamlarda, ve ekosistem stres potansiyel olarak daha duyarlı bir ölçü bulunur. Sınırlamalar yetişkin erkekler ile ilişkili değil varsa türlere pupa exuviae tanımlamak için larva microhabitat kullanımı ve yetersizliklerini belirlemek amacıyla yetersizlik sayılabilir.

Introduction

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

Çevre sağlığı değerlendirmek için canlı organizmaları kullanmak biyolojik izleme programları, genellikle su kalitesini değerlendirmek ya da ekosistem restorasyon programlarının başarısını izlemek için kullanılır. Bentik makroinvertebrat toplulukları kullanarak hızlı bioassessment protokolleri (RBP) 1989 yılından bu yana 1 devlet su kaynakları kurumları arasında popüler olmuştur. Bu tür dip-net, Surber örnekleyici ve Hess örnekleyici 2 olarak RBPs için bentik macroinvertebrates örnekleme Geleneksel yöntemler, zamana olabilir, pahalı alıcı ve yalnızca belirli bir microhabitat 3'ten toplulukları ölçebilir. Belirli bir su kütlesi hakkında biyolojik bilgi üretmek için verimli bir alternatif RBP Chironomidae yüzey yüzen pupa exuviae (SFPE) 3 toplanması içerir.

Chironomidae: Yaygın olmayan ısırma tatarcık olarak bilinen (Insecta Diptera), tipik olarak yetişkin olarak ortaya önce sucul ortamlarda meydana gelen holometabolous sinekler vardır 60; su yüzeyinde. chironomid ailesi, dünya çapında açıklanan yaklaşık 5.000 tür ile, türlerin zengin olduğu; Ancak, 20.000 kadar türü 4 varlığını tahmin edilmektedir. Chironomids nedeniyle yüksek çeşitlilik ve değişken kirlilik tolerans seviyelerinin 5 birçok sucul ekosistemlerde su ve habitat kalitesinin belgelenmesi yararlıdır. Bundan başka, tipik haliyle eden 5,6,% 50 veya daha fazla türün muhasebe, çoğu zaman su sistemlerinde en bol ve yaygın bentik macroinvertebrates bulunmaktadır. Karasal yetişkin ortaya çıkması ardından, pupa exuviae (pupa cilt cast) suyun yüzeyinde yüzen kalır (Şekil 1). Pupa exuviae rüzgar veya su akımının hareketiyle kıyısında ya da engel arkasında birikir ve kolayca ve hızlı bir şekilde önceki 24-48 saat 7 sırasında ortaya çıkan chironomid türlerinin kapsamlı bir örneğini vermek için toplanabilir.

Diğerleri 5 oldukça hassas ise ntent "> göreceli bolluk ve toplanan SFPE taksonomik kompozisyonu, bazı türler hoşgörülü çok kirliliği olduğunu düşünüyor, su kalitesini yansıtan SFPE yöntemi de dahil olmak üzere geleneksel larva chironomid örnekleme tekniklerine göre birçok avantajı vardır: (1). minimal (2) numuneleri canlıları toplama odaklanmak değil, cansız cilt, yani toplum dinamiklerinin yörüngesi etkilenmez yoktur;, cinsine (3) kimlik ve varsa, habitat rahatsızlık bir örnekleme alanı oluşur genellikle türler, nispeten kolay, uygun tuşları ve açıklamaları 3 verilir; (4) toplanması, işlenmesi ve örnekleri belirlenmesi geleneksel örnekleme yöntemleri 3,8,9 karşılaştırıldığında verimli ve ekonomik olduğu; (5) birikmiş exuviae kaynaklanmış takson temsil microhabitats 10 geniş bir yelpazede; (6) yöntemi dere ve nehirler, nehir ağızları, lak dahil, neredeyse tüm sucul ortamlarda uygulanabilires, göletler, kaya havuzları ve sulak; hepsi olgunlaşmamış aşamaları tamamlanmış ve başarılı yetişkinler 11 olarak ortaya çıkmıştır bireyleri temsil beri (7) SFPE belki ekosistem sağlığının daha hassas bir göstergesi.

SFPE yöntemi chironomid topluluklar hakkında bilgi toplamak için yeni bir yaklaşım değildir. SFPE kullanımı ilk olarak 1900'lü yılların başlarında Thienemann 12 tarafından önerildi. Çalışmaların çeşitli (örneğin 7,16-19) Taksonomik araştırmalara (örneğin, 13-15), biyolojik çeşitlilik ve ekolojik çalışmalar için SFPE kullanılan ve sahip biyolojik değerlendirmeler (örn 20-22). Ayrıca, bazı çalışmalarda örneklem tasarımı, örneklem büyüklüğü ve türler veya cins (örn 8,9,23) çeşitli algılama düzeylerini elde etmek için gerekli örneklem olaylarının sayısının farklı yönlerini ele alınmıştır. Bu çalışmalar, türler veya cins nispeten yüksek yüzdeler, orta effor ile tespit edilebileceğini göstermektedirt veya gider numune işleme ile ilişkili. Örneğin, Anderson ve Ferrington 8 100 sayım alt örnek dayalı, 1/3 rd az zaman örnekleri net daldırma ile karşılaştırıldığında SFPE örnekleri almak için gerekli olduğunu belirledi. Başka bir çalışmada 3-4 SFPE örnekleri sıralanır ve her dip-net numune için ve tür zenginliği 3. arttıkça SFPE örnekleri tespit türler de dip-net örneklerinden daha verimli olduğu tespit edilebilir olduğunu belirledi. SFPE örnekleri% 97.8 3 verimli Örneğin, türler ile sitelerde 15-16 türün değerlerini zenginliği, ortalama dip-net verimlilik% 45,7 idi.

Önemli olarak, SFPE yöntemi, Avrupa Birliği 24 standardize edilmiş ve çevre açısından değerlendirildiklerinde, Kuzey Amerika 25 (chironomid pupa exuviae tekniği (KPET) olarak da bilinir), ancak yöntem ayrıntılı olarak tarif edilmemiştir. SFPE metodolojinin bir uygulaması ve diğ Ferrington'ın, tarafından tarif edilmiştir.

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

Alan Toplama Malzemeleri 1. Hazırlık

  1. Çalışma tasarım dayalı toplanmış ve her bir örnek için bir numune kavanozu (örneğin, 60 ml) elde edilmelidir SFPE örneklerin sayısını belirleyin.
  2. Her örnek kavanoz için iki tarih ve yerellik etiketleri hazırlayın. Iç tane koyun ve kavanozun dışında diğer yapıştırmayın. Örnek toplama ülkeyi, devleti, ilçe, şehir, su vücudu, GPS koordinatlarını, tarih ve kişi (ler) adını: Her tarih ve yerellik etiketi aşağıdaki bilgileri içerir emin olun.
  3. Diğer özel malzeme ve teçhizat (Belirli Malzemeleri / Ekipman bkz: İçindekiler) toplayın.

2. Alan Koleksiyonu

  1. Bir elinde bir larva tepsi ve diğer bir elek tutun. SFPE birikir suya larva tepsiyi batırın (örneğin, köpük birikimleri, kırılmaların, acil bitki örtüsü, geri enkaz, girdaplar ve banka kenarları boyunca) (Şekil 2A), wat iziner, exuviae ve enkaz larva tepsiyi girin ve elekten bu malzemeyi dökmek için. Bir lotik sistemde örnekleme, örnek erişemeyeceği aşağı ucunda başlar ve (Şekil 2B) yukarı çalışıyorsanız. Bir durgun sistemde örnekleme ise, rüzgar kıyı başlar.
    1. Yineleyin her önceden tanımlanmış örnek ulaşılabilecek 10 dakika boyunca adım 2.1 (ya da aksi belirli bir örnekleme rejimi için tanımlanan) (derelerden toplanan numuneler için genellikle 100-200 m, ama sucul izleme sitenin genel alana bağlıdır); uygun şekilde SFPE birikim alanları arasında hareket.
  2. Örnek sitesinden su ile dolu bir püskürtme şişesi kullanılarak elek bir alanda çöpleri konsantre edin ve dikkatli bir şekilde forseps yardım ve püskürtmeli bir şişe ile ilgili etanol akımı ile SFPE örnek önceden etiketlenmiş bir numune kavanozu aktarın. Etanol ile Örnek kavanoz doldurun.
  3. Tekrarlayın 2.1 tüm örnekler için 2.2 adımları.

3. Numune Toplama

NOT: Bu protokolün kalan 300 SFPE alt örnek ilgilidir ve diğer alt örnek boyutları için modifiye edilmesi gerekebilir. Çalışma özgü hedefleri ve kaynakları karşılamak için SFPE yöntemleri dikme için Bouchard ve Ferrington'ın en 9 subsampling ve örnekleme frekansı yönergelerine bakın.

  1. Her SFPE örnek için 1-gramlık bir şişeye tahsis; Her flakon içine yerleştirin ve etanol ile tam flakon ¾ doldurmak için tarih ve yerellik etiketi hazırlar.
  2. İlgili örnek kavanoz kapağını kaldırın ve bağlı pupa exuviae kontrol edin. Yavaşça etanol ile dolu bir bücür şişe kullanılarak Petri kabı üzerine kapağın kapalı içeriğini durulayın. Bulup Petri kabı üzerine etiket kapalı içeriğini durulayın hafifçe forseps kullanarak örnek kavanoz içinden etiketi kaldırmak ve. Kenara etiketi ayarlayın.
  3. Resim SFPE Örnek kavanoz içinde kalmasını sağlamak üzere, etanol ile durulanır, larva tepsiye numune kavanoz içeriğini aktarın. Pupa exuviae, bahçe bir bölümünü transferPetri kabı tepsiden bağlı ve etanol. Numune etanol kaplı olduğundan emin olun.
  4. Stereo mikroskop altında Petri kabı yerleştirin. Sistematik pupa exuviae için Petri kabı içeriğini tarayabilir. Şişenin içine forseps ve yer kullanarak çanak tüm pupa exuviae seçin. Kırık örnekleri almak yok, kurutulmuş veya daha sonra kimlik sorunları önlemek için sıkıştırılmış (yani cephalothoraksın ve karın en az yarısını yok).
    NOT: türe belirlenmesi genellikle, bazı durumlarda, genus seviyesi tanımlama kısmi numuneler ile mümkün olsa, tüm numune mevcut olmasını gerektirir.
    1. Girdaplı çanak ve ilk tespit olmayabilir çanak kenarlarına yapışmış olabilir herhangi bir de dahil olmak üzere ek bir pupa exuviae, yanı sıra, herhangi bir küçük ve yarı saydam numuneler için tarar. Iki ardışık taramalar ek pupa exuviae ortaya kadar tekrarlayın.
  5. Adımları yineleyin 3.3 ve3.4 tamamını veya 300 pupa exuviae aldı edilene kadar. 300 pupa exuviae aldı edildiğinde, larva tepsiye Petri kabı kalıntı dönmek ve etanol ile Petri kabı durulayın. Sonra, boş örnek kavanoza larva tepsiden kalıntı aktarmak tarih ve yerellik etiketini ekleyin ve kavanozun kapağı koydu. Koru veya projeye özgü protokollere göre kalıntı atmayın.

Sıralama 4. Numune

  1. Hepsi sadece örnekleri karşılamak için yeterli etanol ile dolu bir Petri kabı içine etiketli viyalden pupa exuviae aldı dökün.
  2. Stereo bir mikroskop altında ayrı ayrı morfolojik grupları (yani, morphotaxa) içine numuneler ayrı ayrı etiketlenmiş bir şişeler etanol ile inci 3/4 dolu dolu her bir morphotaxon yerleştirin.
    1. Chironomid morphotaxa ayırmak için dış morfolojik özelliklerini kullanmaktadır. Örneğin, cephalothoraks arasında, durum, boy, şekil farklılıkları kullanın vesefalik tüberküllerin frontal siğiller, frontal kıl ve göğüs boynuz renklenmesi. Karından, morphotaxa ayırma (Şekil 4A) için hesaplanan lob ilave olarak, karın segmentlerinin dikenler, hookrows, shagreen, kıllı ve mahmuzlar kullanın. Ferrington'ın görün, vd. 5, Sæther 26 Pinder ve ek açıklamalar ve morfolojik özelliklerinin rakamlar için Reiss 27.
    2. Örnekler kurumaya başlar, ek etanol kullanın.

Montaj 5. kaydırın

  1. % 95 etanol ile, her morphotaxon için bir çok-yuvalı plakanın bir dolgunun.
    1. Çok sayıda gösterim gerekir (örneğin, toplam% 25), her morphotaxon kayıcı plakasının ayrı ayrı oyuklanndan içine monte edilebilir. Örnekler yeterince kurutmak için en az 10 dakika süreyle iyice oturup bekleyin.
  2. Uygun bir sitede, koleksiyon ve kimlik informati ile Etiket slaytlar(Şekil 3) üzerinde.
  3. Stereo mikroskop yerleştirin slayt.
    NOT: aşama bantlanmış sürgünün bir şablon tutarlı bir yerleşim için yararlıdır.
  4. Slayt Euparal bir damla yerleştirin; bu lameller büyüklüğü yaklaşık olarak böylece Euparal yayıldı. Euparal ile çalışırken uygun havalandırma kullanın.
    NOT: Euparal ile çalışırken uygun havalandırma kullanın.
  5. Forseps kullanarak Euparal içine ilk morphotaxon bir temsilciye göm.
    NOT: Laboratuvar Euparal katıştırma önce mendil hafifçe numune dokunun bir forseps kullanarak, numunenin aşırı etanol geçersiz belirleyin.
  6. Ince uçlu forseps ve / veya diseksiyon probları (Şekil 4A) kullanarak karından cephalothoraksın ayırın.
    1. Ecdysial sütür (Şekil 4B) boyunca cephalothoraksın bölünmüş ve dikiş kenarları karşıt taraflarında (Şekil 4C) üzerinde olacak şekilde cephalothoraksın açın.
    2. C yönlendirmekephalothorax böylece ventral yüzü (Şekil 4C) yukarı bakacak.
    3. Karın dorsal yüzü yukarı yerleştirin; Hemen cephalothoraksın (Şekil 4C) altında yerleştirin.
  7. Numune üzerinde bir lamel yerleştirin. Bir kenar sonra yavaş yavaş alt slayt dokunmadan, ile, bir açıda lamel tutun ve hava kabarcığı oluşumunu azaltmak için lamel bırakın. Hafifçe lamel Basın örneği düzleştirmek için.
  8. Tekrarlayın tüm kurutulmuş örnekler için 5.7 ile 5.3 arasındaki adımları.

6. Genus Kimlik

  1. Bileşik mikroskop kullanılarak slayt monte numunelerin cins belirleyin. Ark Wiederholm 28 ve Ferrington'ın, tuşları ve teşhisleri kullanarak cinsine örnekleri belirleyin. 5. Gerekirse, vd, Ferrington'ın kullanarak aile düzeyinde kimlik onaylayın. 5. NOT: Wiederholm 28 ve Ferrington'ın beri sayısız jenerik açıklamaları ve revizyon olmuştur,ve ark., 5, bu nedenle, bu tuşlar ve tanılar eksik ve birincil literatüre ile takviye edilmesi gerekir.

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

Şekil 1, chironomid ömrünü göstermektedir; Olgunlaşmamış aşamaları (yumurta, larva, pupa), genellikle gerçekleşecek, ya da yakın bir sucul ortamda, ilişkili. Larva yaşam aşamasının tamamlanmasından sonra, larva bir tüp benzeri barınak inşa ve çevresindeki alt tabakaya ipek salgıları ile tutunur ve pupa devresi oluşur. Gelişmekte olan yetişkin olgunlaştı sonra, pupa kendini kurtarır ve erişkin pupa exuviae ortaya suyun yüzeyine yüzer. exuviae hava ile doldurur ve manikür bir dış mumsu bir tabaka sayesinde, bakteri mum tabakası ayrıştırmak başlayana kadar su yüzeyinde yüzen kalır.

Şekil 2A gösterilen gibi nehir kıyısı bitki örtüsü ya da düşmüş ağaçlar, su yüzeyi ile temas kurmaya nerede olduğu birikim, alanları içine exuviae pupa yüzen su akıntıları ve rüzgar konsantresi. Bir larva tepsisi ve elek ve pupa toplamak için kullanılabilir# 160; bu doğal birikimi alanlardan ve Şekil 2B'de gösterildiği gibi, microhabitats arasında geniş bir yelpaze içinde Chironomidae ortaya değerlendirir. Bazı uygulamalar için, bu karşılaştırmalar, belirli bir örnek yerinde birçok örnek siteleri arasında ya da zaman içinde yapılabilir, böylece, tutarlı, standart bir şekilde numune toplamak için önemlidir. On dakikalık bir toplama dönemleri chironomid göreceli bolluk 3,25 yeterli değerlendirmeler sağlamak gösterilmiştir. Örneğin, Ferrington, ve ark., 3 tür Chironomus riparius ortaya çıkması tahminleri incelenmiş ve 12 yassı eğimler analiz edildi tahminleri esas itibarıyla değişmemiş olduğu bulunmuştur. Bir 10 dakika toplama süre içinde, pek fazla 12 dips genellikle elde edilir, böylece biz örnek ulaşılabilecek bol türlerin çoğunluğu bu süre içinde tespit edilecektir emin hissediyorum. 3

SFPE örnekleri toplanmıştır sonra, aldı ve, sp sıralanmışecimens cins veya tür tanımlama ve kupon örneklerinin oluşturulması için monte slayt bulunmaktadır. Uygun bir sitede, koleksiyon ve kimlik bilgileri ile slaytlar Etiketleme Şekil 3'te olduğu gibi, tavsiye edilir. Tipik olarak, yerellik etiket ülke, devlet, su kütlesi, GPS koordinatları, çalışma sitesi kimliği, koleksiyonu tarih ve isim hakkında bilgi görüntüler örnek toplanan kişi. Ayrıca, bu etiketin her slayt monte numune için benzersiz bir slayt numarası olacak. kimlik etiketi gösteren cins ve tür (varsa) tanımlanması ve numune tespit kişinin adı.

Pupa exuviae doğru disseke ve cins tanımlanması ve kupon numune hazırlama odaklı gerekir. Şekil 4A slayt pupa exuviae yerleştirme doğru dorsal yüzü gösterir. Onlar cylind çünkü slayt üzerine yerleştirilmesi sırasında, numuneler başlangıçta yukarı dorsal yüzü yalan olmayabilirşekil rical ve genellikle etanol ve hava kabarcıksız doldurulur. Slayt önerilmektedir doğru Dolayısıyla, forseps veya bir diseksiyon prob kullanılarak hafif Euparal içine karın sıkıştırmak için. Sıkıştırma dorsal görünümünde numune yönlendirmeye ve etanol ve hava kabarcıkları en sınırdışı. 4B karın cephalothoraksın ayıran diseksiyonu gösteren Şekil gerekir. Yeni başlayanlar, birinci ve ikinci karın segment arasındaki karın gözyaşı için bu diseksiyon sırasında, tipik bir örneğidir. Dikkat karın geri kalanı ile ilk karın segmenti muhafaza konulmalıdır. Şekil 4C lamel konumlandırma önce doğru diseksiyon ve pupa exuviae yönünü gösterir. Bazı örneklerde, bu dikiş kenarlarının ters tarafta ve cephalothoraks ventral görünümde yönlendirilmiştir, böylece cephalothoraksın açmak için zor olabilir. Yine, cephalothoraksın hafif dorsoventral sıkıştırma bu PlaceMe ulaşmak içinnt önerilir.

SFPE takımları olan (Şekil 6) 23 lake derinliği / ortalama ortalama fosfor konsantrasyonu gradyanı boyunca türün birikimi (Şekil 5A) ve cinsi zenginliği (Şekil 5B) ve kümülatif türleri bileşimini belirlemek için Minnesota kentsel göllerde kullanılmıştır. Bu sonuçlara dayanarak, bir proof-of-concept çalışması Minnesota karşısında nöbetçi göllerde iklim değişikliği (ilgili Chironomidae uzun vadeli izlenmesi için uygulamaya konmuştur http://midge.cfans.umn.edu/research/biodiversity/chironomidae /-gölleri -slice ). Rufer ve Ferrington 23 sezon başına göl başına dört SFPE örnekleri chironomid toplumun çoğunluğunu geri kazanılmış ve (Şekil 5A, B) Kentsel göllerde önemli mevsimsel değişim tespit belirlendi. 16 Göllerde Nisan örnekleri differe içeriyorduEylül örnekler üzerinden Mayıs'ta daha nt takson. Bu nedenle, kuzey-ılıman bölgelerde, sezon başına dört kez örnekleme Nisan ayında bir numune ve mayıs ve eylül ayları arasında üç örnekleri ile tavsiye edilir. Ancak, farklı coğrafi bölgelerde ve iklimler için, örnekleme rejimi toplanan topluluğun kısmını üst düzeye çıkarmak için bölgeye uygun olmalıdır.

Figür 1
Chironomid yaşam döngüsü dört yaşam evreleri, yumurta, larva, pupa ve ergin, Şekil 1. chironomid yaşam döngüsü. Vardır. Kadın yetişkinler suyun yüzeyinde yumurtalarını. Yumurta dibe batar ve tipik bir hafta birkaç gün içinde yumurtadan. Yumurta kütlesini ayrıldıktan sonra, larvalar çamurun içine yuva veya yaşadıkları küçük tüpleri, yem inşa ve gelişir. Larvalar kendi tüplerde ise hala pupa haline dönüştürmek. Pupa devresi sonra pupa aktif yüzeyine yüzmekSu ve yetişkinler pupa exuviae ortaya çıkar. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2,
Şekil akımında SFPE birikimi ve alan toplama teknikleri bir alanın 2. Örnek (A). SFPE bir kütüğün kaynak tarafı biriken burada bir örnek. beyaz köpüklü malzeme, makrofitlerin ve yosun gibi organik bir madde kombinasyonu,, ve pupa exuviae yüzlerce ile binlerce arasında içerebilir. (B) bir koleksiyoncu, bir elek ve akarsuyun kıyıdaş bankalardan SFPE toplamak için larva tepsisini kullanın nasıl bir örnek. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
Şekil slayt tarih ve yerellik etiketi (solda), kimlik etiketi (sağda) ve slayt konumlarını gösteren 3. Diyagram lamel (merkez) kapsamında pupa exuviae monte edilebilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Diseksiyon ve yönlendirme exuviae Şekil 4. Adım-adım pupa. (A) Undissected pupa exuviae (sefalotoraks ve dorsal görünümünde numaralı kesimleri ile karın). (Dorsal görünümünde cephalothoraksın ve karın) pupa exuviae Dissected (B). (C) Dissected ve yönlendirilmiş pupa exuviae (cephalothoraks: ventral görünümü; karın:. dorsal görünümü) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 5,
Şekil 5: Minnesota 16 kentsel göllerden toplanan SFPE örnekleri için taksonomik birikim eğrileri. Her iki paneller için, her renkli çizgi 16 göller birini temsil eder. Her gölün özelliklerinin ayrıntılı bilgi için Rufer ve Ferrington'ın 23 Bkz. Her bir veri noktası 2005 buz ücretsiz ay (Nisan-Ekim) döneminde downwind kıyısında toplanan aylık 10 dakika SFPE örneğini temsil etmektedir. A) SFPE örnekleri için Türlere birikimi eğrileri. B) SFPE örnekleri için Genus birikim eğrileri. Thi büyük halini görmek için tıklayınızs rakam.

Şekil 6,
Şekil 6: Minnesota 16 kent göl elde edilen ortalama epilimnetic fosfor konsantrasyonu (ug / L) boyunca ortalama lake derinliği (m) 'in bir fonksiyonu olarak birden SFPE örneklerinden lake kimyaları gradyanı boyunca tespit toplu türleri. Her bir veri noktası 16 göllerinden biri temsil eder; Göller derinliği ortalama / en yüksek ortalama fosfor düşük sıralanır. Her gölün özelliklerinin ayrıntılı bilgi için Rufer ve Ferrington'ın 23 Bkz. Ortalama fosfor konsantrasyonu oranı olarak artar karşılaşılan türler kümülatif sayısı üzerinde göl derinliği artar anlamına gelir.

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

Başarılı SFPE örnek toplama, slayt montaj, toplama ayırma ve tanımlama için en kritik adımlar şunlardır: (1) Tarla koleksiyonu (Şekil 2A) sırasında çalışma alanı içinde yüksek SFPE birikim alanlarını bulmak; (2) yavaş yavaş Örnek toplama sırasında tüm SFPE saptanması için Petri kabı içeriğini taranması; (3) (Şekil 4A) montaj slayt sırasında karından cephalothoraksın incelemek için gerekli el becerisi geliştirme; ve (4) doğru cinsine tanımlamak için chironomid pupa exuviae anahtar morfolojik karakterler tanımak.

Yüksek SFPE birikimi (Şekil 2A) alanları algılama başarılı SFPE örnek koleksiyonun en önemli adımdır. Pupa exuviae sucul bitki örtüsü ya da tekne rampaları gibi insan yapılarda yakalanmış ve dalgalar deniz "yığınlar", 30 içine malzemeyi yüzen konsantre olabilirsiniz. Suyun büyük organları için,birikimin doğal alanların belirlenmesi rüzgar desen veya pupa exuviae yığılıyor nerede erişim alanlarına su aracı kullanma dayalı çalışma siteleri bulmak gerekebilir. SFPE yeterli sayıda bir numune ortaya çıkan türlerinin varlığını tespit etmek ve yüksek doğruluk derecesi ile tek tek türlerin nispi bolluk tahmin etmek için toplanması gerekmektedir. Örnek sıralama sırasında, yavaş yavaş daha az (uzunluğu 3-6 mm), hafifçe pigmente örnekler için Petri kabı birden çok kez tarama gereklidir. SFPE genellikle yosun, yaprak, sopa, tohumlar ve çiçekçilik sopa ve bu nedenle, ilk tarama sırasında tespit edilemeyebilir. Ayrıca, bu protokol cins kimlikleri (Şekil 4A) için karın cephalothoraksın montaj dikkatli diseksiyon ve slayt gerektirir. Cephalothoraksın ve ilk karın segment arasındaki exuviae incelemek için ince uçlu forseps ve / veya diseksiyon probları kullanın. Son olarak, cins kimlik yeni taksonomistlere zor olabilir.Cinsine örnekleri belirlemek başlamadan önce morfoloji ve chironomid pupa terminolojisini incelemek için zaman ayırın. Tuşları ve chironomid cins tanılar için Wiederholm 28 ve Ferrington'ın, vd. 5 Bkz. Kimlik becerileri endişe varsa, tüm slaytlar veya kupon örneklerinin bir alt, uygun yeteneklere sahip bir laboratuvara gönderilebilir.

En toplumlarda zikzaklı yetişkin çıkıştan dayanarak, çoklu örnekleme olayları tavsiye edilir, ve uzun vadeli çalışmalar için bir pilot proje yöntemleri sonuçlandırılması önce en kullanışlı örnekleme süreleri belirleyebilirsiniz. Bunlar genellikle nadir takson 31 olmasına rağmen hatta birden fazla, mevsimsel hedeflenen örneklem olaylar, toplumun bir kısmının, belirlenemeyen kalacaktır. Frekans tavsiyeler örnekleme için Bouchard ve akışları için Ferrington'ın 9 ve Rufer ve göller için Ferrington'ın 23 bkz. örnekleme metodolojisi ile ilgili ana endişe SF ile ilgilidirPE kayan mesafe. Büyük nehirler exuviae 2 km 30 kadar hareket edebilir, oysa akışları, tipik sürüklenme, m 50-250 arasındadır. Saha delil exuviae yüzde elli veya daha fazla yetişkin 20 ortaya nerede aşağı 100 metreden fazla yerinden olmadığını göstermektedir. Biri şüpheli kirlilik kaynağından aşağı 500 metre örnek ulaşamayacağı üzerinde SFPE toplama, bu nedenle, toplanan örneklerin büyük çoğunluğu şüpheli etki bölgesi 25 içinde kendi yaşam döngüsünü tamamlamış olması muhtemeldir. Göl, gölet ve havuzlarda, pupa exuviae yüzey akımları ile hareket edecek ve sık sık su kütlesinin rüzgaraltı tarafında çok sayıda toplamak.

Dahil olmak üzere bu yöntemle ilgili potansiyel sınırlamalar vardır, maliyet-etkin olmasına rağmen: larvalar 32 tarafından kullanılan microhabitats belirlemek için (1) yetersizlik; (2) voltinism sık sık olduğundan yetersizlik, eclosion öncesinde önemli yaşam döngüsü olayları ve evre süresini değerlendirmek içintr 7 belirlemek için zorlu; (3) toplulukları güçlü mevsimsel değişkenlik 30 algılandı; (4) yıkmak veya daha hızlı bir oranda 33 ile lavabo hafifçe chitinized exuviae ile türlere karşı bir önyargı; (5) pupa ve erişkin erkeklerin daha önce 5 ilişkili değil varsa türlere örnekleri tespit etmek mümkün değil varlık; ve (6) alansal yoğunluğu ya da biyokütle tahmin zorluğu.

Yukarıda tarif edildiği gibi, pupa exuviae suda biyolojik izleme çalışmalarında 5 dahil edilecek en faydalı ve maliyet-etkin yaşam evrelerinde arasındadır. SFPE yöntemi geliştirmek için Gelecek çalışmalar test şunlardır: (1) Uygun tekrarlamalı; (2) alt örnek boyutları; Yerellik ve ilgi su kütlesinin bağlı örnekleme olaylar (3) uygun frekans; ve (4) sıcaklık, nem, decomposer aşılamadan ve mekanik bozukluklar çeşitli koşullar altında exuviae için batan ve arıza oranları. Buna ek olarak, gelecekteki çalışmalarda arıtma içermelidirBöyle DNA barkodu gibi moleküler temelli kimlik teknikleri,, larva ve yetişkinler 34-35 ile pupa exuviae ilişkilendirmek için.

Burada tarif ettiğim chironomid SFPE numune toplama, laboratuvar işleme, slayt montaj ve detaylı cins tanımlama. SFPE yöntemi farklı, yaygın chironomid toplulukları değerlendirmek için verimli ve su kalitesini değişen biyolojik yanıtların çalışmalarda bentik örnekler artırabilir. Bu maliyet-etkin, alternatif RBP büyük ölçekli için çok uygundur yapmak birkaç farklı avantajları uzun süre tekrarlanan örnekleme olayları içerdiğini analizler sunuyor.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarını olduğunu beyan ederim.

Acknowledgments

Beste ve bu kağıdı yayınlanması için Finansman Minnesota Üniversitesi Entomoloji Bölümü Chironomidae Araştırma Grubu (LC Ferrington'ın, Jr., PI) için birden fazla hibe ve sözleşmeleri yoluyla sağlanmıştır. Teşekkürler Nathan Roberts rakamlar olarak kullanılan saha fotoğrafları paylaşmak için video Bu yazının ile ilişkili.

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).
Chironomidae (Diptera) kullanılması Yüzey Yüzer Su Organları bir Rapid Bioassessment Protokolü Pupa Exuviae
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