Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

Ein einfacher Ansatz zur Manipulation von gelöstem Sauerstoff für Tierverhaltensbeobachtungen

Published: June 28, 2016 doi: 10.3791/54430

Summary

Dieser Artikel beschreibt eine einfache und reproduzierbare Protokoll gelösten Sauerstoffbedingungen im Labor für Tierverhaltensstudien zu manipulieren. Dieses Protokoll kann in Lehre und Forschung Labor-Einstellungen verwendet werden, um organismal Antwort von Makrozoobenthos, Fische oder Amphibien zu Veränderungen in der Konzentration des gelösten Sauerstoffs zu bewerten.

Abstract

Die Fähigkeit, gelösten Sauerstoff zu manipulieren (DO) in einer Laborumgebung hat bedeutende Anwendung eine Reihe von ökologischen und organismischen Verhalten Fragen zu untersuchen. Das hier beschriebene Protokoll bietet eine einfache, reproduzierbare und kontrollierte Methode zur Manipulation Verhaltensreaktion in Wasserorganismen zu untersuchen DO aus hypoxischen und anoxischen Bedingungen. Während Entgasung von Wasser durchführt mit Stickstoff häufig in Laborumgebungen, keine explizite Methode für ökologische (Wasser) Anwendung besteht in der Literatur verwendet wird, und dieses Protokoll ist das erste, ein Protokoll zu entgasen Wasser zu beobachten organismal Antwort zu beschreiben. Diese Technik und das Protokoll wurden für die direkte Anwendung für Wasser macroinvertebrates entwickelt; jedoch, kleine Fische, Amphibien und andere im Wasser lebende Wirbel leicht ersetzt werden könnte. Es ermöglicht die einfache Handhabung der Ebenen DO im Bereich von 2 mg / L bis 11 mg / L mit Stabilität für bis zu 5 min Tierbeobachtungszeitraum.Neben einer 5-minütigen Beobachtungsperiode begann Wassertemperaturen steigen und bei 10 min Ebenen zu instabil DO wurde zu halten. Das Protokoll ist skalierbar auf die Studie Organismus, reproduzierbar und zuverlässig, so dass für eine schnelle Umsetzung in Einführungslehrlabors und High-Level-Forschungsanwendungen. Die zu erwartenden Ergebnisse dieser Technik sollte Sauerstoff Änderungen Verhaltensreaktionen von Organismen betreffen, gelöst.

Introduction

Gelöster Sauerstoff (DO) ist ein wichtiger physikalisch-chemischen Parameter wichtig, in eine Reihe von biologischen und ökologischen Prozesse in aquatischen Ökosystemen zu vermitteln. Exposures zu akuten und chronischen subletalen Hypoxie Wachstumsraten in bestimmten im Wasser lebenden Insekten zu verringern und das Überleben der Insekten reduzieren 1 ausgesetzt. Dieses Protokoll wurde entwickelt, um eine kontrollierte Verfahren zu schaffen, DO Ebenen im Strom Wasser zu beobachten, die Auswirkungen auf das Verhalten der Tiere zu manipulieren. Da alle aeroben Wasserorganismen "Überleben auf der Sauerstoffkonzentration reflektiert, um zu leben und zu reproduzieren abhängt, sind Veränderungen in der Konzentration von DO oft in Verhaltensänderungen von Organismen. Mehr mobilen wirbellosen Wassertieren und Fischen beobachtet wurden zu niedrige Sauerstoffkonzentrationen (Hypoxie) von der Suche nach Schauplätzen mit höheren DO 2,3 zu reagieren. Für weniger mobile Wasserorganismen, zu Verhaltensanpassungen Aufnahme von DO erhöhen die einzig gangbare Option sein. Die Wasser Makroinvertebraten Reihenfolge der PlecOPTera (stonefly) wurde festgestellt , "Push-up" Bewegungen auszuführen , um die Strömung des Wassers zu erhöhen, und die Aufnahme von Sauerstoff, über ihre äußere Kiemen 4 - 6. Diese adaptive Verhalten wurden in natürlichen Umgebungen und in Laborexperimenten beobachtet.

Labor Manipulation von DO in Wasser eröffnet bedeutende Möglichkeiten für Tierverhaltensstudien, aber erhebliche Lücken in methodischen Einsatz existieren. Zum Beispiel verwendet eine Studie große Aquarien , die physiologische Reaktionszeit von Forellenbarsch (Micropterus salmoides) zu hypoxischen Umgebungen mit Stickstoff folgende Vergasung zu bewerten, aber kaum Detail ist für die Methodik 7 gegeben. Eine weitere Studie durchgeführt , auf Zebrafisch (Danio rerio) beschrieben Stickstoffgas und einen porösen Stein Gas zu Wasser zu liefern und die DO des Wassers 8 zu reduzieren. Für die Chemie-basierte Anwendungen, Verfahren zur Entgasung von Lösungsmitteln verwenden spezialisierteGerät 9. - 11. Sauerstoff aus Lösungsmittel zu entfernen, würde aber für den tierischen Verhaltensforschung nicht geeignet sein. Während diese Studien Methoden verwenden Sauerstoff aus Wasser zu entfernen, konnte keine beschreibenden Verfahren identifiziert werden, die für die Beurteilung des Verhaltens von Tieren in Reaktion erlauben würde, Veränderungen zu tun.

Dieses Verfahren im folgenden beschrieben ist der Versuch, vollständig ein Protokoll für die Manipulation von DO Wasser beschreiben durch Stickstoffgas. Ferner wurde diese Methode zu beobachten Beziehungen zwischen stonefly Verhalten (pushups) entwickelt und tun, dass in Freshman-Ebene biologischen Labor eingesetzt wurde. Einer der wichtigsten Vorteile dieser Methode ist, dass es leicht in einem Labor mit gemeinsamen Glaswaren und Materialien zugänglich für die meisten sekundären und Hochschulen durchgeführt werden kann. Das Protokoll ist auch leicht anpassbar, so dass für den Einzelnen, das Verfahren zu skalieren, die Ziele für die Forschung oder Lehre Anwendungen dargelegt zu erfüllen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Hinweis: Dieses Experiment nicht Wirbeltiere verwendet haben und deshalb keine Genehmigung erforderlich war von Juniata College Institut für Animal Care und Verwenden Committee. Doch für den Einzelnen diese Methode für die Verwendung mit Wirbeltiere Anpassung sollte IACUC Genehmigung beantragt werden.

1. Gebiet Probenentnahme

  1. Ermittlung und Bewertung von Potentialfeldstellen für die Fähigkeit, zu speichern zu sammeln und Transport Steinfliegen schnell mit einer maximal empfohlenen Zeit bei dem Transport von 1 Stunde Zeit bei dem Transport zu minimieren.
  2. Führen Sie Kick-net Sampling auf dem ausgewählten Feld Website folgende Standard Kick-net Verfahren genug mal 12 mindestens 35 Steinfliegen zu sammeln.
  3. Sammeln Sie 50 l Strom Wasser und Felsen mit einem maximalen Durchmesser von 2 cm aus Strömen.
  4. Platzieren Sie Aquarien in einem Kühlschrank auf die Temperatur des Stroms Website eingestellt. Verteilen Sie an den Strom-Site in Aquarien und füllen mit 4 l Strom Wasser pro Aquarium gesammelt Felsen. Platzieren Sie 20-30 Gesammelt Steinfliegen pro Aquarium und legen Sie einen sprudelnden Stein in ein Aquarium Sprudler in jedem Tank angebracht und schalten Sie bubblers kontinuierlich an das Wasser Raumluft hinzuzufügen.
  5. Lassen Sie die Steinfliegen an die neue Umgebung in den Aquarien für eine 48 Stunden-Zeitraum einzustellen.

Abbildung 1
Abbildung 1 für gelösten Sauerstoff Manipulation ein. (A) 1) Montage für Kupferrohr zu männlichen -Schlaucholive 2) Position der Stopper Dichtung zu prüfen , um sicherzustellen , gut Dichtkolben. (B) 1) 2 L Seitearm Kolben mit 1,9 l Wasser 2) Gasrohr und Luftsprudler (blau) für den Einsatz in Einblasen von Stickstoff und Raumluft sprudelnden gefüllt bzw. 3) Stickstofftank und geeicht Werte 4) 2 - l - Kolben gefüllt mit 0,4 l Wasser mit Vakuumröhre unter Wasser 5) Oxi - Meter. Bitte klicken Sie hier , um diesehen eine größere Version dieser Figur.

2. Versuchsanordnung

  1. Auf einer Tischplatte, eine Verbindung zu dem Seitenarm eines 2 L Seitearm Kolben mit einem Standard - walled Vakuumröhre als (1 in Abbildung 1B) dargestellt ist.
  2. Füllen Sie den Kolben, der mit 1,9 l von Strom Wasser aus 3 l Kunststoff-Behältnissen mit einem gesammelten Strom Wasser im Kühlschrank bis 12 ° C eingestellt.
  3. Der Kolben und Schläuche auf einem Tablett groß genug, um ein Eisbad um den Seitenarm-Kolben zu halten, ohne den Blick auf den Kolben Innen verdunkeln und das Tablett mit Eis füllen.
  4. Bohren zwei 3 mm Löcher mit einem Durchmesser in einem Gummistopfen den Durchgang von 1) ein Kupferrohr zu ermöglichen , das Gas in das Gefäß und 2) die Sonde eines DO - Meter in das 2 L Seitenarm-Kolben (1 in Figur 1B zu liefern) .
  5. Bilden einen seitlichen Einschnitt von der Kante des Stopfens zu einem der Löcher Aufsitzen des Drahts der DO-Sonde in den Stopfen zu erlauben.
  6. Schließen Sie einen Koppler mit einem 3 mm männlichen Schlauchbarb zu einem Stück von 2 mm Durchmesser Kupferrohr (1 in 1A). Sicherzustellen, dass dieses Rohr lang genug ist, innerhalb von 10 cm von dem Boden des Kolbens zu erreichen, um, während sie durch den Anschlag erreicht.
  7. Setzen Sie das Rohr mit Kupplers obwohl das zweite Loch in dem Stopfen, bis die Länge von der Unterseite des Stopfens genug ist, zu erreichen, um innerhalb von 10 cm von dem Boden des Kolbens.
  8. Schließen Sie eine 0,75 m Länge, dünnwandige Polyethylen Gasrohr mit einem Durchmesser von 3 mm an den Koppler auf dem Rohr.
  9. Schieben Sie sowohl die DO-Sonde und Kupferrohr in den Kolben und Dichtung den Kolben mit dem Stopfen.
  10. Check für eine sichere Abdichtung zwischen dem Stopfen und dem Kolben sowie eine eng anliegende Passung zwischen dem Rohr und dem Sondendraht innerhalb des Stopfens.
  11. Füllen Sie einen 1-Liter-Kolben mit 0,4 l Leitungswasser und setzen neben dem Tablett mit dem Eisbad und Vakuumflasche.
  12. Tauchen Sie die Polyethylenrohr aus dem großen Vakuumflasche in das Wasser des Kolbens 1 L kommt. Sichern Sie dieRohr mit einem Band, so dass es durch das Experiment untergetaucht bleiben.
  13. Schließen Sie den 3 mm Durchmesser Gasleitung von der Vakuumflasche in ein Aquarium Raum-Luftsprudler. Beginnen Sie mit dem Wasser in der 2-Liter-Kolben auf Blase, die durch im Aquarium Sprudler Verstopfung, die Raumluft und Sauerstoff zum Wasser führt.
  14. Überwachen Sie die DO-Konzentration und Temperatur des Wassers mit dem DO-Meter für 5 Minuten oder bis ein Gleichgewicht von DO ist innerhalb der Kammer so eingestellt, dass eine geringe Änderung in DO auftritt.

3. Prüfung der Stabilität des Versuchsanordnung

  1. Testen Sie jede Einrichtung für DO Stabilität vor der Zugabe von Steinfliegen.
  2. In drei oder vier Steine ​​in die 2-Liter-Kolben, so dass Steinfliegen Substrat für pushups förderlich sind.
  3. Beginnen Sie eine Probe Manipulation von DO durch das Gasrohr aus Wäscher zu trennen und es an das Stickstoffgasleitung anzubringen.
  4. Beginnen Stickstoff bei 20 Kubikfuß pro Stunde sprudeln (CFH) für etwa 40sec bis 1 min.
  5. Sobald die DO innerhalb von 0,5 mg / L der Zielkonzentration abgesunken ist, reduzieren die Strömung zu 15 CFH und damit die Konzentration auf das Ziel zu verringern.
  6. Cease Stickstoffstrom, sobald die Zielkonzentration erreicht ist.
  7. Verwenden Sie das Aquarium Raum-Luftsprudler, die Konzentration auf die Zielkonzentration zurückzukehren, wenn die DO unter dem Ziel ab.
  8. Wenn die DO während der Prüfung eines Set-up dann prüfen, das Wasservolumen noch bei 1,9 L und kein Wasser hat sprudelte heraus, Wassertemperatur stabil ist und sich nicht ändert, und Dichtungen an allen Armaturen zu sein scheinen, dicht und verschlossen instabil ist.
  9. Sobald drei Versuche durchgeführt wurden, und der Experimentator hat das Vertrauen in die Fähigkeit DO zu kontrollieren, heften sich an der Sprudler und Blase die Gasleitung wieder ins Gleichgewicht.
  10. Blase zum Gleichgewicht durch die 3 mm Durchmesser Gasleitung in das Aquarium Bubbler Anbringen und Starten der Zugabe von Raumluft, um das Wasser, bis die Konzentration vonSauerstoff im Wasser nicht erhöht oder nicht für 3 Minuten ändern.
  11. Einmal im Gleichgewicht zu stoppen sprudeln und die Kolben entsiegeln.

4. Stonefly Push-up-Experiment

  1. Teilen die Gesamtzahl der Steinfliegen durch die Anzahl der Beobachter die Anzahl der Versuche zu bestimmen, durchzuführen.
  2. Bestimmen verschiedene DO Niveaus zwischen 2 und 10 mg / L der Verhaltensreaktion von Steinfliegen (Anzahl der pushups) zu bewerten.
  3. Richten Sie einen Kolben pro Versuch und fügen Sie eine gleiche Anzahl von Steinfliegen, da es Beobachter in den Kolben (4 Steinfliegen in diesem Entwurf), legen Sie die Sonde und Rohr zurück in den Kolben, dann wieder verschließen die Flasche mit dem Gummistopfen.
    Hinweis: Eine anfängliche Sauerstoffkonzentration von 10 mg / l wurde als der erste Beobachtungspunkt gewählt, da es die DO-Konzentration des Stromes aus war, wo die Steinfliegen abgetastet wurden.
  4. Sobald das Wasser bei 10 mg / l ist durch folgende Schritte sprudelnden 2,10-2,11, notieren Sie die Startwassertemperatur und damit dieSteinfliegen zum Gesteinssubstrat in dem Kolben zu befestigen.
  5. Stellen Sie immer nur ein Beobachter einen einzelnen stonefly zu sehen genaues Zählen von Push-up-Verhalten zu gewährleisten, die die Auf- und Abwärtskörperbewegung durch die stonefly ausgestellt ist.
  6. Zählen und notieren Sie die Anzahl der Push-ups beobachtet über den Verlauf einer 3-minütigen Beobachtungsperiode.
  7. Manipulieren auf die nächste experimentelle DO Ebene DO und wiederholen 3 min Beobachtungszeitraum für die zusätzlichen experimentellen Ebenen.
    Hinweis: In diesem experimentellen Design wurden drei verschiedene DO Stufen bewertet.

5. Statistische Analyse

  1. Verwendung der statistischen Analyse durchschnittliche Anzahl der Push-ups über die vier Steinfliegen über eine Gruppe für eine bestimmte DO-Studie durchzuführen.
  2. Nutzen Sie die kostenlose R statistische Berechnungen Software 12 eine Varianzanalyse (ANOVA) auf die Anzahl der Push-ups und die DO - Konzentrationen mit der Reihenfolge der einzelnen Versuchs auszuführen (DO - Ebene) und Temperatur als covariates. Analysiert DO als diskrete Pegel eines einzelnen Faktors.
  3. Verwenden Sie einen Anderson-Darling - Normalitätstest auf Residuen für 13 Normalität zu überprüfen.
  4. Führen Sie eine lineare Regression auf die Daten, die durch die mittlere Anzahl von Push-ups gegen DO-Konzentrationen aufgetragen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Sechs Versuche der beschriebenen Einrichtung wurden von 24 Studenten im ersten Jahr Studenten in einem Lehrlaborbedingungen ausgeführt, um die Anzahl der Push-ups Steinfliegen in Reaktion auf unterschiedliche Sauerstoffkonzentration in Wasser durchführen zu quantifizieren. Die durchschnittliche Anzahl der Push-ups innerhalb einer DO - Ebene durchgeführt und innerhalb jeder Studie wurde gepoolt plotten Push-ups gegen den DO - Ebene in Abbildung 2. Eine ANOVA wurde zunächst Reihenfolge der Versuche, die Temperatur, als auch die Verwendung Konzentration DO durchgeführt, wie die Interaktionen zwischen allen Variablen. Die Ergebnisse legen nahe , dass von Steinfliegen nur durchgeführt , signifikant die Anzahl der Push-ups beeinflusst Sauerstoffkonzentration (R 2 adj. = 0,322, p = 0,004) und keine andere Variable oder Interaktion war ein signifikanter Prädiktor für pushups. Alle Daten in dieser Analyse verwendet wurde, für Normalität unter Verwendung eines Anderson-Darling-Test bestätigt.

Inhalt "fo: keep-together.within-page =" 1 "> Figur 2
Abbildung 2. Mittlere Anzahl von Push-ups von Steinfliegen durch Versuch gruppiert ausgeführt , aufgetragen gegen die Konzentration an gelöstem Sauerstoff. Dies zeigt eine signifikante negative Beziehung (R 2 adj. = 0,322, p = 0,004) zwischen Push-ups und Konzentration an gelöstem Sauerstoff (Steigung von -6,063). Rote Zahlen zeigen Wassertemperatur (in ° C) für eine Studie. Die Temperaturen waren stabil über 3 min Probezeiten, aber abwechslungsreich über das Experiment. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Ergänzenden Code Datei:. R - Code für die statistischen Analysen Bitte klicken diese hier zum DownloadDatei.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Kritische Schritte
Dieses Verfahren stellt eine einfache und effiziente Art und Weise müssen in einer Laborumgebung zu manipulieren Verhaltensstudien auf Wasserorganismen durchzuführen. Wir fanden es mehrere wichtige Schritte / Positionen zu sein, bewusst zu sein, wenn dieses Experiment durchführen, die auf die Ergebnisse in direktem Zusammenhang. In einem Versuch, ist es entscheidend, den Kammerdruck zu vermeiden Änderungen des Partialdruckes von Gasen über dem Wasser, und anschließende DO Schwankungen aufrechtzuerhalten. Im Anschluss an die Schritte, die in der "Prüfung der Stabilität des Versuchsaufbaus" Unterabschnitt des Protokolls ist es von entscheidender Bedeutung. Prüfen Sie die Dichtung des Anschlags mit dem Kolben und stellt die komplette Überflutung des Vakuumschlauch in die 1-l-Kolben von Wasser (Rückfluss von Raumluft zu verhindern), und die Gasleitung Sitz und Kabeldichtung mit dem Stopper DO kann eine stabile helfen pflegen Kammerumgebung. Zusätzlich wird das Volumen des Wassers in der Kammer maximiert notwendige Stabilität von DO zu verbessern innerhalbein Versuch, wie wir, dass zu wenig Volumen führt zu unberechenbar und instabil DO Manipulationen gefunden haben.

Wassertemperatur in der Kammer zu erhalten ist unerlässlich für eine gute Kontrolle der internen DO Ebenen. Während wir in der Lage waren Kaltwassertemperaturen in den einzelnen Gruppenexperimenten zu halten, war eine minimale Veränderung der Temperatur in den verschiedenen Studien ersichtlich (Abbildung 2). Da unsere gesamte Temperaturbereich war gering (11.8-13.5˚C) und im typischen Bereich für Steinfliegen, es erwies sich nicht als ein signifikanter Prädiktor in unserem Modell für stonefly pushups zu sein. Jedoch ist die Wassertemperatur bekannt , dass die Sauerstoffsättigung Potential des Wassers 14,15, zu bewirken , und andernfalls Kammer Wassertemperatur zu halten würde direkte Auswirkungen auf die DO Ebenen haben. Mit einer guten Dichtung, eine ausreichende Wassermenge und eine stabile Wassertemperatur, Innenraumdruck und DO wird leicht während des Experiments und Kontrolle von DO zwischen Studien gehalten ist sTisch und reproduzierbar.

Einschränkungen und Änderungen
Zwei potentielle Einschränkungen dieses Experiments sind die Größe der Kammer und die Länge des Beobachtungszeitraums. Das Volumen von Wasser (~ 2 L) und kleine Öffnung in dem Hals der Kammer begrenzt die Größe der Organismus in der Lage verwendet zu werden. Bei dieser Größenordnung würde das Protokoll für eine einfache Substitution von Steinfliegen für andere macroinvertebrates, Amphibien und kleinere Fische erlauben, würde aber nicht für größere Organismen (dh Raubfische, Tintenfische) anwendbar sein. Allerdings wäre es möglich sein, dieses Experiment zu skalieren durch größere Glaswaren verwenden und die Anpassung des Gesamt Protokoll unterschiedliche Lern ​​/ Forschungsziele mit größeren Organismen zu erfüllen. Zusätzlich wird in der Kammer ein beliebiges Substrat für größere Organismen erforderlich ist, sollte berücksichtigt werden, wenn Glas aufgrund der geringen Größe des Halses auf der 2-Liter-Kolben wählen. In unserem Experiment kleinen Fluss-Steine ​​wurden mit Steinfliegen gesammelt und ausreichend Kammer s zur Verfügung gestellt ubstrate für die Steinfliegen pushups auszuführen.

Interne Kammerbedingungen über kurze Zeitbeobachtungsperioden wurden mit minimalen Schwankungen aufrechterhalten bleiben jedoch Unsicherheiten über längere Beobachtungszeiträume. Unter Verwendung der 3-minütigen Beobachtungsperiode skizziert in dem Protokoll, Kammerwassertemperatur und DO-Spiegel wurden bei konstanten Werten gehalten. Wir konnten DO und Wassertemperatur zu halten bis zu einem 5-minütigen Beobachtungszeitraum, aber bei einer 10 Minuten langen Beobachtungszeitraum, Wassertemperaturen in der Kammer zu steigen begann. In dem aktuellen Protokoll ist es nicht möglich, die Beobachtungsdauer über 5 min zu verlängern. Jedoch Anpassungen an die aktuellen Protokoll (wie zum Beispiel ein klimatisierter Raum verwendet wird) kann für eine erhöhte Langzeitstabilität von Wassertemperaturen ermöglichen. Weiterhin würde eine robustere und detaillierte Analyse der Beobachtungszeit im Vergleich zu Umgebungswasserbedingungen (Temperatur, DO, Partialdruck) helfen limitierenden Faktoren bestimmen.

content "> Dieses Protokoll die Fähigkeit hat, modifiziert werden (wie oben erwähnt) eine Reihe von verschiedenen Bedürfnisse und Ziele zu erreichen. Eine weitere Modifikation des bestehenden Protokolls würde eine Modifikation der Bubbling-System sein. Obwohl wir nur eine kleine Kupferrohr verwendet das Wasser zu sprudeln, wir bemerkt haben, dass die Zugabe der großen Stickstoffgasblasen oft die Steinfliegen von ihren Einfluss auf den Flusssteinen verdrängt und sie rund um die Kammer schwimmend geschickt. wir haben versucht, für mehr sogar einen sprudelnden Stein zu verwenden Verbreitung von Stickstoffgas aber gefunden, dass die Kammer Wasser nicht genug gerührt wurde, um gleichmäßig das Stickstoffgas zu dispergieren, was zu einer Säule von hypoxischen Bedingungen innerhalb der Kammer. eine weitere Verfeinerung des Stickstoffgaszuführungssystem zur Verfügung stellen kann nützlichen Einblick, und entfernen Sie das Potenzial confound Steinfliegen von verdrängen von Substrat zwischen DO Studien.

Bedeutung und zukünftige Anwendungen
Dieses Experiment war das erste seiner Art inClude Entwicklung ein detailliertes Protokoll DO Ebenen für Tierverhaltensbeobachtung in einer Laborumgebung zu manipulieren. Während andere veröffentlichten Arbeiten die Verwendung von Stickstoffgas vorgeschlagen zu manipulieren DO Ebenen 7,8,16, unzureichende methodische Detail gegeben für die Replikation zu ermöglichen. Das Interesse an dieser Protokollentwicklung resultiert aus unserem Wunsch DO Ebenen zu manipulieren und das Verhalten der Tiere für den Einsatz in einem College-Niveau Einführung Ökologie Labor am Juniata Hochschule beobachten. Innerhalb der Klasse von 24 Studenten, erwies sich dieses Protokoll reproduzierbar über Versuche mit unterschiedlichen DO Ebenen und in Gruppen von Studenten. Darüber hinaus bietet dieses Protokoll eine leicht zugängliche und kostengünstige Weise DO Ebenen für Laborversuche zu manipulieren.

Während dieses Protokoll speziell zur Verwendung mit Steinfliegen in einem Lehr Labor entwickelt wurde, konnte sie leicht für andere Ziele angepasst werden. Genauer gesagt, könnte dieses Protokoll leicht mit anderen kleinen Gewässern verwendet werden,Makrozoobenthos, Fische und je auch Amphibien von der Spezies von Interesse. Zum Beispiel Mitglieder der Ordnung Amphipodia , die 17 als Reaktion auf Hypoxie ihre motorische Aktivität zu erhöhen verwendet werden könnte, oder Goldfisch (Carassius auratus) , die Ausstellung ein "schluckt" Verhalten an der Wasseroberfläche während der hypoxischen Bedingungen 16. Zusätzlich könnten verschiedene Lebensstadien von Wasserorganismen auch mit diesem Protokoll verwendet werden, um unser Verständnis von organismal Sauerstoffbedarf während der Entwicklung helfen weiter. Dieses Protokoll könnte auch durch das Experimentieren mit Amphibien wie mudpuppies (Necturus maculosus) 18 zu studieren biochemische Reaktionen auf Hypoxie genutzt werden. Ferner kann dieses Protokoll in der Größe vergrößert oder verkleinert werden, um die Bedürfnisse von größeren oder kleineren Organismen und Lehr- oder Forschungsanwendungen zu erfüllen. Während wir das Gefühl, dass das Protokoll und die spezifische Anwendung selbst von breiten ökologischen Interesse ist, die größte Stärke dieses Protocol ist, dass es eine großartige Grundlage Entwicklung in taxonomischen Gruppen und experimentelle Ziele zur Verfügung stellt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Filter flask 2 L Pyrex 5340
Rubber Stopper size 6 Sigma-Aldrich Z164534
Nalgene 180 Clear Plastic Tubing Thermo Scienfitic 8001-1216
Whisper 60 air pump Tetra
Standard flexible Air line tubing Penn Plax ST25
0.25 inch Copper tubing Lowes Home Improvement 23050
Male hose barb Grainger 5LWH1
Female Connector Grainger 20YZ22
Heavy Duty Dissolved Oxygen Meter Extech 407510
Nitrogen gas Matheson TRIGAS
Radnor AF150-580 Regulator Airgas RAD64003036

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hoback, W., Stanley, D. Insects in hypoxia. J. Insect Physiol. 47 (6), 533-542 (2001).
  2. Craig, J., Crowder, L. Hypoxia-induced habitat shifts and energetic consequences in Atlantic croaker and brown shrimp on the Gulf of Mexico shelf. Mar Ecol-Prog Ser. 294, 79-94 (2005).
  3. Gaulke, G., Wolfe, J., Bradley, D., Moskus, P., Wahl, D., Suski, C. Behavioral and Physiological Responses of Largemouth Bass to Rain-Induced Reductions in Dissolved Oxygen in an Urban System. T Am Fish Soc. 144 (5), 927-941 (2015).
  4. Genkai-Kato, M., Nozaki, K., Mitsuhashi, H., Kohmatsu, Y., Miyasaka, H., Nakanishi, M. Push-up response of stonefly larvae in low-oxygen conditions. Ecol Res. 15 (2), 175-179 (2000).
  5. McCafferty, W. Aquatic Entomology: The Fishermen's and Ecologists' Illustrated Guide to Insects and Their Relatives. , Jones and Bartlett. (1983).
  6. Chapman, L., Schneider, K., Apodaca, C., Chapman, C. Respiratory ecology of macroinvertebrates in a swamp-river system of east Africa. Biotropica. 36 (4), 572-585 (2004).
  7. Suski, C., Killen, S., Kieffer, J., Tufts, B. The influence of environmental temperature and oxygen concentration on the recovery of largemouth bass from exercise implications for live - release angling tournaments. J Fish Biol. 68, 120-136 (2006).
  8. Abdallah, S., Thomas, B., Jonz, M. Aquatic surface respiration and swimming behaviour in adult and developing zebrafish exposed to hypoxia. J Exp Biol. 218 (11), 1777-1786 (2015).
  9. Ciba Geigy Ag. Method and apparatus for degassing viscous liquids and removing gas bubbles suspended therein. US patent. Gassmann, H., Chen, C., Vermot, M. , 3,853,500 (1974).
  10. Hewlett-Packard Company. Apparatus for degassing liquids. US patent. Berndt, M., Schomburg, W., Rummler, Z., Peters, R., Hempel, M. , 6,258,154 (2001).
  11. Sims, C., Gerner, Y., Hamberg, K. Systec inc.,. Vacuum degassing. US patent. , 6494938 (2002).
  12. Barbour, M., Gerritsen, J., Snyder, B., Stribling, J. Report number EPA 841-B-99-002. Rapid bioassessment protocols for use in streams and wadeable rivers. , USEPA. Washington. (1999).
  13. Anderson, T., Darling, D. A Test of Goodness of Fit. J Am Stat Assoc. 49 (268), 765-769 (1954).
  14. Rounds, S., Wilde, F., Ritz, G. Chapter A6 Field Measurements. Section 6.2 DISSOLVED OXYGEN. National Field Manual for the Collection of Water-Quality Data. , U.S. Geological Survery. Virginia, U.S. (2013).
  15. Hem, J. Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural. , U.S. Geological Survery. (1985).
  16. Burggren, W. 34;Air Gulping" Improves Blood Oxygen Transport during Aquatic Hypoxia in the Goldfish Carassius auratus. Physiol Zool. 55 (4), 327-334 (2015).
  17. Frederic, H., Mathieu, J., Garlin, D., Freminet, A. Behavioral, Ventilatory, and Metabolic Responses to Severe Hypoxia and Subsequent Recovery of the Hypogean Niphargus rhenorhodanensis and the Epigean Gammarus fossarum (Crustacea: Amphipoda). Physiol Zool. 68 (2), 223-244 (2015).
  18. Ultsch, G., Duke, J. Gas Exchange and Habitat Selection in the Aquatic Salamanders Necturus maculosus and Cryptobranchus alleganiensis. Oecologia. 83 (2), 250-258 (1990).

Tags

Umweltwissenschaften Heft 112 Ökologie Umweltwissenschaften Stickstoff Entgasen gelösten Sauerstoff Steinfliegen Gewässerökologie
Ein einfacher Ansatz zur Manipulation von gelöstem Sauerstoff für Tierverhaltensbeobachtungen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Grant, C. J., McLimans, C. J. AMore

Grant, C. J., McLimans, C. J. A Simple Approach to Manipulate Dissolved Oxygen for Animal Behavior Observations. J. Vis. Exp. (112), e54430, doi:10.3791/54430 (2016).

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