Waiting
Login processing...

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

Environment

Sürekli Vana Gape ölçümlerde Toxinler yumuşakçalar laboratuvar indüklenen Diel Bisiklete binme hipoksi ve pH yanıt için Ağırlık ölçme esneklik detektörler monitör (SGM)

Published: August 1, 2018 doi: 10.3791/57404
Automatic Translation
1, 2
1Yale Gordon College of Arts & Sciences, University of Baltimore, 2Goddard Space Flight Center, NASA

Summary

Kabuklu süspansiyon-beslemek davranış yanıt çözünmüş oksijen gibi ortam değişkenleri için anlama bazı ekosistem süreçleri açıklayabilir. Bir ucuz, laboratuvar tabanlı, ağırlık ölçme esneklik detektörler monitör (SGM) Vana esnemek yanıt istiridye, Crassostrea virginica, ve ölçmek için diel Bisiklete binme hipoksi ve döngüsel pH için geliştirdik.

Abstract

Bir ucuz, laboratuvar tabanlı, ağırlık ölçme esneklik detektörler Vana esnemek monitör (SGM) yanıt diel Bisiklete binme hipoksi olarak kabuklu yumuşakçalar Vana esnemek davranışını izlemek için geliştirilmiştir. Wheatstone Köprüsü (Crassostrea virginica) istiridye kabukları için bağlı olduğunu gerginlik ölçme bağlı. Kaydedilen sinyalleri üzerinde sürekli olarak kaydedilecek açılış ve kapanış bivalvia için izin iki günlük süreler deneysel kaynaklı hipoksi diel Bisiklete binme ve pH değişiklikleri diel Bisiklete binme. Burada, bir ucuz ağırlık ölçme esneklik detektörler monitör geliştirmek için bir iletişim kuralı tanımlamak ve açıklamak, bir örnek Laboratuvar deney, vana esnemek davranışını ölçmek için kullandığımız nasıl Doğu yanıt olarak diel Bisiklete binme hipoksi (C. virginica), istiridye ve pH döngüsel değişiklikler. Vana esnemek döngüsel şiddetli hipoksik (0.6 mg/L) tabi istiridye üzerinde ölçülen çözünmüş oksijen koşulları ve pH, döngüsel hafif hipoksik (1.7 mg/L) koşulları ve normoxic (7,3 mg/L) koşulları döngüsel değişiklikler olmadan. Biz istiridye tekrarlanan diel döngüleri karşılaştığınızda, onlar hızla kabuklarından yanıt ağır hipoksi olarak kapatın ve hafif hipoksi için gecikme süresi ile yakın olduğunu göstermek. Normoxia geri yüklendiğinde, onlar hızla yeniden açın. İstiridye döngüsel pH koşulları ağır hipoksi Bisiklete binme diel üzerinde üst üste yanıt vermedi. Düşük oksijen koşulları, istiridye üçte biri aynı anda kapalı. Biz istiridye otelde bivalvia için davranışını değerlendirme çözünmüş oksijen dikkate alınması gerekir diel Bisiklete binme hipoksi için tepki göstermek. Vana SGM kabuklu yumuşakçalar yanıt çözünmüş oksijen veya kirletici değişiklikleri için değerlendirmek için kullanılabilir. Teknikleri daha iyi mühür için mühürleme Vana esnemek gerilim ölçerler deniz su sensörleri uzun ömürlü artırmak için daha fazla gelişme gerekir.

Introduction

Hipoksi, çözünmüş Yani, oksijen konsantrasyonları yeterince düşük olumsuz yönde etkileyecek biyolojik ve ekolojik süreçleri ama sık sık işlevsel olarak tanımlanır [< 2 mg / L1ve kanda oksijen azlığı mı] ([DO] olarak işlevsel olarak tanımlanmış 0.0-0.2 mg/L) daha sık ve ciddi bir şekilde dünyanın kıyı sularında, haliçler ve derin okyanus2,3 görülür ve genellikle Ötrofikasyon4,5artırarak şiddetlenir. Artan bir alansal ölçüde hipoksi ve kanda oksijen azlığı ile macrofauna olumsuz etkilenir ve habitat ölçüde ve yaşam kalitesi kaybetmek. İklim değişikliği hipoksi ve kanda oksijen azlığı6daha da kötüye tahmin edilmektedir.

Chesapeake Körfezi, ABD gibi pek çok tabakalı, besin zenginleştirilmiş haliçler mevsimsel kalıcı hipoksi hakim olabilir ve2yıl sonra oluşabilir. Buna ek olarak, diel Bisiklete binme hipoksi, haliçler Chesapeake Körfezi ve başka yerlerde gibi sık biridir ve geç gece veya sabah erken saatlerde yaz7,8sırasında ortaya çıkar.

Çoğu çalışmalar etkisi [DO] düşük organizmaların sürekli maruz kalma ve onların hoşgörü hipoksi ve kanda oksijen azlığı9,10,11,12,13,14 odaklanmıştır . Ayrıca, çalışmalar baktı türler dağılımları, zenginliği ve tür kompozisyonu genişletilmiş düşük [DO]4,15yanıt olarak büyük ölçekli vardiyada. Düşük kitleler, DO ölmeyi çok hassas olan kez türler üzerinde Louisiana-Texas raf ekosistem4bulundu kalan türler olarak, örneğin, bir genç, daha küçük boyutlu, kısa ömürlü fauna için değişen16 .

Davranış değişiklikleri genellikle toplum Daralt17 koyun ve çalışmalar üzerinde genişletilmiş düşük [DO]4,16,17,18,19 organizmaların davranışsal yanıt bildirdin ,20,21,22,23,24,25. Bu çalışmalar, organizmalar diel Bisiklete binme pozlama, hipoksi ve haliçler [DO] durumu dalgalanan doğası için yanıt ancak, odaklanmak değil.

Çalışmalar [daha fazlasını] monitör olarak Diel Bisiklete binme hipoksi sığ nehir içinde artan farkındalık sık haliçler16,26sondes ile gün boyunca aldı. Su kalır hipoksik saat gecenin sonunda veya sabah erken saatlerde yaz aylarında olduğunda hiç oksijen üreten fotosentez gece ama yüksek oksijen tüketen sırasında aerobik solunum7,16. Bu da gelgit diel etkilenen bulundu en aşırı minima ile düşük koşullardan Bisiklete binme gözlenen ne zaman düşük gelgit gece27sonu ile aynı zamana denk geldi. [DO] hipoksi, birkaç saat sonra geri gelmek için normoxia7,16,28 günlük döngüsünde.

C. virginica davranışsal yanıt biz izlenen açýlýþ ve kapanýþ laboratuvara maruz istiridye kapakların diel Bisiklete binme hipoksi ve pH olarak belirlemek için diel [do] Bisiklete binme ve döngüsel indüklenen pH. Esnemek yanıt bivalvia bir olumsuz çevre koşulları algılamak için kullanılmaktadır. Vana kilitler bivalvia kirletici madde29,30,31, toksik yosun32,33,34, termal kirlilik35,36 yanıt olarak , 37, gıda miktarı azaltırsanız beslenme rejimi39,41, emersion37,42, photoperiod43 38,39,40, , 44, pH45,46ve kombine pH ve çözünmüş oksijen47 ölçülen var. Esnemek teknikleri Örneğin, doğrudan gözlem48,49,13, reed anahtarları ve mıknatıslar (Dreissena İzleyicisi)50veya fiber optik sensörleri kullanarak sürekli ölçüleri eklemiş temiz su gerektiren 51 . Buna ek olarak, mıknatıs ve manyetik alan gücü Hall sensörleri midye esnemek açı52,53,54,55ve yüksek frekanslı elektromanyetik indüksiyon sistemi çalışmaya kullanılmıştır ölçü vanaları yapıştırılmış iki elektrik bobinleri arasında değişen mesafe olmuştur56,57,58,59kullanılır. Elektromanyetik indüksiyon sistemi için gerekli bir yüksek gerilim kaynağıdır ve güç Kabuk52iki tarafa da teslim edilecek. Bu sistem aynı zamanda "MOSSELMONITOR" (http://mosselmonitor.nl/) ticari olarak kullanılabilir.

Sıkı araştırma bütçe üzerinde Laboratuvar kaynaklı diel üzerinde bir ucuz ağırlık ölçme esneklik detektörler monitör (SGM) sürekli istiridye esnemek ölçmek için inşa [DO] bisiklet ve pH, düşük görünürlük koşullar altında. Sistemimiz de çok rakip sistemleri, birçok hayvan deney sırasında Enstrümante izin daha kolaydır. C. virginica davranışsal yanıt diel şiddetli Bisiklete binme için belirlemek istedim (= 0.6 mg/L) hipoksi denetim pH ile (pH 7.8 =) ve Bisiklete binme pH (pH 7.8-7.0 =), sırasıyla ve hafif esnemek yanıt (= 1.7 mg/L) hipoksi. Ayrıca, istiridye hızla diel döngüsü ve normoxia hipoksik bir olaydan sonra döndüğünde nasıl yanıt değişikliklere yanıt veremiyoruz olup olmadığını belirlemek istedim. Belki de istiridye yaşadıkları en iyi şekilde birçok haliçler16,27 ' bulundu hızla dalgalanan çevreye adapte olmuşlardır. Daha karmaşık Vana esnemek monitörler mevcut olmakla birlikte, SGM Vana esnemek sularda sürekli ölçümleri sağlayan düşük görünürlük koşullarda bile ucuz bir teknik sunar.

Figure 1
Şekil 1. Vana esnemek aygıtı Wheatstone Köprüsü. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Kabuklu esnemek izlemek için kullanılan ağırlık ölçme esneklik detektörler sensörler üzerinde yedekleme polimid menderes desende rezistif filmleri vardır. Küçük miktarlarda büyük yük sensörü dayanıklılığını modüle. Ne zaman bir değişiklik Sensör direnci neden gapes Toxinler strain gage şişiriyor. Kabuklu her kanal için geçersiz, dengeli, Wheatstone Köprüsü değişikliği Sensör direnci ölçmek için Şekil 1 ' de gösterildiği gibi çalıştırmaya başladık. Wheatstone Köprüsü datalogger tarafından istihdam edilecek oldukça yüksek bir kazanç sağlayan potansiyometre tarafından nulled. Wheatstone Köprüsü doğru bir oranı bilinen direniş standart ve bir voltmetre kullanarak bilinmeyen bir direnci ölçmek için standart bir yöntemdir. Bu çok eski teknik tarihinin Ekelof (2001)60içinde ele alınmıştır. Ağırlık ölçme esneklik detektörler monitör (SGM) birim içine 12 kanal, her biri kendi Wheatstone Köprüsü ve geçersiz potansiyometre ile entegre.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. kapak Gape aygıtı Wheatstone Köprüsü İnşaatı

Not: Ağırlık ölçme esneklik detektörler sözde 1000 Ω, bu yüzden tam olarak denge ve köprü null, tüm bileşenleri 1000 Ω olmalı.

  1. Şekil 1de olduğu gibi lehim iki 1 kΩ hassas dirençler birbirine ve sonra ~ 976 Ω direnç ve 100 Ω 10 için potansiyometre açın. Tipik ağırlık ölçme esneklik detektörler 1000 Ω nominal, kapalı bir kaç Ω sadece bu direnç eşlenmesi gereken aralığıdır. Bir sabit 976 Ω direnç ve ayarlanabilir bir direnç (10 dönüş potansiyometre) bu amaç için kullanın.
  2. Şekil 1' de gösterildiği gibi kabuklu germe detektörler eklemek için bir bağlayıcı bir tarafı değişken kol ve 1 kΩ direnç bir tarafı getirmek.
  3. Üst ve alt köprünün önyargı geçerli Şekil 1' de gösterildiği gibi köprü sağlamak için bir güç kaynağı iliştirin.
  4. Köprü degradelerin pre amplifikatör ve veri-kaydedici, Şekil 1' de gösterildiği gibi ekleyin. Ağırlık ölçme esneklik detektörler dayanıklılığını esnemek hareketini modüle gibi bu kabuklu yanıt kaydeder.
  5. Kabuklu ağırlık ölçme esneklik detektörler bağlı sonra boş 10 ayarlayarak köprü açın Potansiyometre, veri kaydedici giriş voltajı sıfır olana. Ayrı bir kullanın BNC Konnektör ve bir el düzenlenen voltmetre bu amaç için.
    Not: çıkış geçersiz ölçülecek çok hassas voltaj (gape yanıt) sağlayan giriş doyurarak olmadan çok yüksek kazançları veri kaydedici ile kullanılabilir anlamına gelir.
    Not: Bizim çok kanallı Kur ayrı bileşenleri el elektronik "perf Pansiyon" standart bir parçası üzerinde lehimli kullanır. Bu kolayca küçük bir ek çaba ile çok ucuz bir devre kartı üzerinde resmi.

2. genel ayarı Diel Bisiklete binme hipoksi ve Cyclical pH için

  1. İstiridye ile bilinen düşük hastalığın yaygınlık61 75-L aquaria 14 h ışık altında tutmak: 10 h karanlık photoperiod, 7 gün başına hafta48ve döngüsel değişiklikler [DO] diel Bisiklete binme hipoksi olarak taklit gördüm doğa7', maruz 8. ışık 14 h sırasında ışık düzeylerini Rhode nehir, Maryland612-m derinlikte güneşli bir taklit.
  2. Burrell ve ark. ayrıntılı açıklandığı gibi uzun süreli deneyler için laboratuvarda Diel Bisiklete binme hipoksi ve döngüsel pH ayarlama (2015) 49. Değiştir [DO] ve pH her akvaryum ve her zaman, önceden belirlenmiş düzeyde tutun. Vana kapatma gıda sınırlaması nedeniyle önlemek için Akvaryumlar fitoplankton62 ekleyin. Yosun ayrışma üzerinden herhangi bir potansiyel alımı için [DO] her akvaryumda düzenleyen tarafından telafi.

3. kabuklu calıştıkları

  1. Yaklaşık bir hafta önce esnemek deneyler yapmak için istiridye hipoksi diel Bisiklete binme için alışmana.

4. hipoksi Yaylası Diel Bisiklete binme aşamaları kurma

Figure 2
Resim 2 . [DO] deneysel olarak her gün diel Bisiklete binme hipoksi oluşturmak için manipüle edildi. Burada 2 ardışık diel döngüleri hangi esnemek üzerinde ölçüm. çekildi gösterilir Her diel döngüsü dört [DO] aşama içerir: bir supersaturation (SS), = b normoxia supersaturation sonra c = düşük Yaylası (LP), d = normoxia = sonra düşük Yaylası. İçin düşük Yaylası, ağır hipoksi (= 0.6 mg/L) denetim veya Bisiklete binme pH ile kalın siyah bir çizgi ile hafif hipoksi belirtilir (= 1.7 mg/L) pH bir ince gri çizgi ve normoxia (= 7.3 mg/L) ile tirelerden oluşan bir çizgiyle Bisiklet ile. Gri kutuları iki gün içinde 10-h karanlık aralıklarla gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

  1. Diel Bisiklete binme hipoksi oluşturmak için [DO] bir günde dört ardışık aşamaları boyunca ayarlamak nerede [DO] sabit tutulur: 2 h supersaturation, supersaturation, 4 h düşük Yaylası (denetimler söz konusu olduğunda normoxia) ve 2 h normoxia düşük sonra sonra 6 h normoxia Plato aşamaları.
  2. Düşük Yaylası aşamasında normoxic tedavi 7.3 mg/L, hafif hipoksik tedavi sabit 1.7 mg/L [DO], ve ağır hipoksi tedaviler sabit 0.6 mg/l [DO], [DO], sabit tutmak
  3. Ağır hipoksi için iki pH tedavisi sırasında düşük Yaylası, Yani, ağır hipoksi ile denetim pH pH 7.8 tuttuğu ve döngüsel pH ile ağır hipoksi nerede pH 7.8 7.0 için düşük Yaylası sırasında yeniden sağlanıncaya çalıştırın. Hafif hipoksik tedavi nerede pH 7.8 7.0 için sağlanıncaya döngüsel pH ile çalıştırın. İkinci bir hafif hipoksik tedavi ile sabit pH istenirse çalıştırın.

5. yayla aşamaları arasında [DO] / yukarı ramping

  1. Rampa yukarı veya aşağı [do] 3 h. sık sık alır, düşük Yaylası aşamasına gelen normoxia supersaturation sonra rampa için hipoksi geç gece veya erken sabah saat içinde oluşacak şekilde bulunamadı dışında 2 h her, almak için dört sabit aşamalar arasına zamanlama Yaz7,8; Böylece, düşük Yaylası faz içinde karanlık yanı sıra o kadar ramping dönemleri ya da yukarıya--dan o, karanlık 10 h toplam uzunluğu için.
  2. Hipoksi Diel Bisiklete binme bir hafta614-5 gün tekrarlayın.
  3. İstiridye sensörleri ile supersaturation önce pisti yukarı aşamasında ekleyip onları, iki tam diel döngüsü (Şekil 2) yaşadıkları bu yüzden onları, iki gün sonra bağlı sensörler ile kapattıktan sonra.

6. Sensör kablo yapma

Figure 3
Şekil 3 . Kabuklu SGM ağırlık ölçme esneklik detektörler kapak sensörü. Her iki Subaplar, (c) ağırlık ölçme esneklik detektörler sensör üzerinde istiridye monte arasında (a) ağırlık ölçme esneklik detektörler sensör, (b) ağırlık ölçme esneklik detektörler bir döngü büyük yük gösterilen bir istiridye bağlı ölçmek. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

  1. Vana esnemek Sensör kablo iki 32 büküm tarafından inşa AWG (bkz. Tablo reçetesi) (7/40) telleri istenilen renk (Şekil 3bir). Tel uzunluğu iki kez istenen esnemek Sensör kablo uzunluğu, Yani, iki kez uzunluğu akvaryum üzerinden SGM artı biraz daha kesin.
  2. İki kişi birbirine karşısında her kablosunun bir ucunu tutarak ayağa var.
  3. Böylece kablo ortasında makas kablo ile düzenlenmektedir makas tanıtıcısı kablo üzerinden kaydırın. Kablonun her zaman (o bolluk gidemem) gerilim altında tutun.
  4. Kablo kablo gerilim altında tutmak ters yönde twist her iki kişi var. Kablonun twist Başlarken, makas (ağırlık sağlayan) orta çift lavabo olacak ve kablosunun her iki ucunu birbirine büküm.
  5. Kablonun iki ucunu bir araya ve yere temas veya gevşek kablo makasla izin vermiyor, yüksek tut. Kablonun tamamlandıktan sonra büküm, böylece 4 kablo kablonun diğer ucunda kesilmiş toplam, her ucunda iki yol açar.
  6. Alternatif olarak, bu adım hızlandırmak için bir ucunda klempe telleri ile bir tatbikat tutun, gerilim kabloları tutmak ve matkap çevirerek teller twist bir kişi olması.
  7. Yalıtım bükülü tel çifti her ucundaki teller üzerinden 2 cm şerit.

7. sensör lehimleme

  1. Maruz kablo kalay.
  2. DSUB bağlayıcı erkek kıvrım iğneleri sensör kablosunun bir ucunu üzerinde iki yol pimleri pretinning ve kabloları ekleme lehim.
  3. Sonra müşteriler üzerinde her yol boru küçültme koyarak izole etmek. Bu boru küçültme kablo müşteri adayları çapı daha büyük değil seçin. Isı shrink ısı silahla küçültmek. Boru küçültme şimdi sıkıca yol alınmış.
    Not: Bu iki yol deneyler sırasında Wheatstone Köprüsü takılı.
  4. Kalan iki ilgili kişilere büyük bir 1000 Ω yük sensörü kablosunu sonuna ölçmek boyutları üzerinde kalan iki 13.5 mm * 5.5 mm ızgaraları ile lehim (Şekil 3bir) yol açar.
  5. Etiket sensörü kablosu (Şekil 3bir) tanımlayan bir sensör ekleyin.

8. mühürleme sensör

Not: Gerilim ölçme aygıtlar deniz suyu içinde hızlı bir şekilde zarar ve böylece çok iyi korumalı getirilmelidir. Sensör ömrü mühür kalitesini etkiler.

  1. Gerilim ölçerler 15 mm uzun sonunda ve 2 mm bant sensör (Şekil 3bir) tarafında bırakarak PCT-2A teybe takarak kapatın. PCT-2A bant germe detektörler alt ekledikten sonra hızlı jel sensör müşteri adayları ve kabloların bağlı açık biter ekleyin.
  2. PCT-2A bant alt parça aynı büyüklükte ikinci bir parçası sensör üst tarafına takın ve iki adet orta ağırlık ölçme esneklik detektörler kasetle birlikte ekleyiniz. Akışı hızlı jöleye daha her yerde diğer müşteriler ve algılayıcı kablolar üzerinden izin vermez.
  3. Mühür artırmak için ince şeritler PCT-2A bant iki adet sensör çevreleyen bant buluştuğu kenarlar ekleyin. Sensörler maruz kalan üç kenarlarını bunu.
  4. Adımları 6,1 8,4 12 algılayıcı kablolar ile duyumsal, Wheatstone Köprüsü'nde her kanal için bir oluşturmak için on bir kez yineleyin.
    Not: Gerilim ölçerler başarılı mühürleme kabuklu esnemek sensör hayatta kalma deniz suyu ve ara sıra "atlar" sensör çıktı en aza indirmek için etkileyen anahtar değişken oldu. Erken sensör korozyon ve sonraki başarısızlık veya ölçüm aralığı ötesinde hızlı drift önceki denemeler yukarıda açıklanan mühürleme tekniği olmadan sonuçlandı. Gelecekteki iyileştirmeler mühür geliştirmek için teknikler içermelidir.

9. bir Toxinler (Şekil 3b, c) Vana Gape sensör ekleme

  1. İstiridye diel Bisiklete binme kaldırmak hipoksi akvaryum daha önce düşük plato evresi.
  2. Tırnak cilası ile her C. virginicatemiz, Kuru kabuk tanıtıcı bir numarası yazın.
  3. Kapalı yük göstergeleri çalıştırdıktan sonra kaldırılacak sensör izin vermek için akvaryum mastik kullanarak temiz ve kuru valfleri canlı C. virginica (Şekil 3b, c) takın. İstiridye kabuğu (Şekil 3c) orta yolda hakkında sağ (düz) Vana üzerinde yol esnemek sensörlü iliştirin ve ağırlık ölçme esneklik detektörler (Şekil 3b) döngüsü ( kapakların açılması engel değil için vanalar bırakın Şekil 3b). Serbest kalan sol Vana sensörüne sonuna Yapıştır.
    Not: Gözlemler yer sensörler ile istiridye onların vanaları açık normalde onaylayın.
  4. Sensör hangi yoldan yapıştırılmış önemli değil bazı neden sol Vana ve bazı sağ kapak üzerinde yapıştırılmış eğer, ancak, sinyal yönünü değiştirilecek. Açık bir çalışma sonunda Toxinler zorla kapanış üzerinden sinyal yönünü olur. Tüm bivalvia için Ağırlık ölçme esneklik detektörler bölüm sensör ile yapıştırma esnemek yanıt sinyal değişikliği tutarlı bir yönüyle için aynı vana yan yol açar.
  5. Sensörler mühürleme ve onlara için istiridye bağlama işleminin her adımında Sensör direnci düzenli olarak okuma elektronik aralığı içinde kalır emin olmak için ve işleme sırasında olası sensörü hasar kontrolü için kontrol edin.
  6. 12 istiridye SGM tüm 12 kanallarını doldurmak için 12 sensörler iliştirin.
  7. İstiridye farklı akvaryumlar için sadece supersaturation Yaylası dönem önce ekleyin.

10. Kur Datalogger ve Multiplexer Vana Gape aygıtı

  1. Toxinler için bir sensör ekleyin ve sonra her sensör (12 köprüler toplam) bireysel Wheatstone köprü (Şekil 1) ile SGM kablosunu ve bir datalogger bağlı.
  2. Veri logger örnek süre bir kez her 2.5 okumak için küme s ve 15 için Ortalama olarak s.
    Not: Burada kullanılan datalogger 62 k örnek hafõzasõnda 12 h katılımsız çalışma izin. Daha büyük dataloggers ve daha hızlı örneklendirme oranı, istenirse seçilebilir.
  3. Sensör potansiyometre kullanarak bir Toxinler bağlama SGM üzerinde çevirir sonra esnemek sinyal her bireysel sensör için sıfır.
  4. Sensör SGM aralıkta kalması gerektiğinde, daha yüksek salinities olduğu gibi her algılayıcı sensör yanıt drift için düzenli olarak düzeltmek (-25 + 25 için mV) Wheatstone Köprüsü'nün çıktı. SGM aralığı Wheatstone Köprüsü ve datalogger giriş arasında maksimum hassasiyet için seçildi.

11. bivalvia Diel Bisiklete binme hipoksi Gape sensörler ile dağıtımını

  1. Akvaryum sonra dolgu macunu tedavi vardır (ca 30 dk) bivalvia oksijenli holding kova ile su submersion deneyinde önce leach akvaryum dolgu macunu izin vermek en az 5 h için akış yoluyla geri dönün.
  2. İstiridye akvaryumlarda supersaturation (SS) Yaylası (Şekil 2) için pisti yukarı aşamasında yerleştirin.

12. bivalvia Gape sensörleri ile kurtarılması

  1. İstiridye akvaryum diel Bisiklete binme hypoxiaat iki günlük süre sonu ile iyileşme zaman kapatmak ve bir kapanış sinyal algılayıcı gerilim içinde üretmek için istiridye tetiklemek için parmaklarınızı kullanın. Bu şekilde yönünü ve kapanış sinyal büyüklüğü kaydedilebilir.
  2. Sensör değer kapalı değer ½ büyükse, istiridye açık olarak tanımlayın. Sensör değer ½ küçükse, kapalı olarak istiridye kapanış değeri tanımlar.
    Not: Doğu istiridye çok orta mesafeden açmayın.

13. ham Vana Gape veri doğrusallaştırma

Figure 4
Şekil 4. Doğrusallaştırma istiridye ham esnemek veri. (a) 14 h ışık: 10 h karanlık aşamaları, (b) [DO] bir iki günlük süre ağır hipoksi dönemleri ile (c) ham esnemek veri bir istiridye dizi zaman DO 0.6 mg/L. Veri doğrusal drift tarafından sensörün korozyona neden olur ve son işlem, (d) esnemek veri saat serisi sonra post-işleme, (e) yaklaşık gerçek zamanlı olarak kaldırılması gerekir. Büyüklüğü ve kapanış spike yönünü belirlemek için bir çalışma sonunda kapatmak için istiridye tetiklenir. Büyüklükleri farklı sensörler arasında değişir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

  1. Görsel olarak istiridye esnemek etkinlik, tanımlamak ve kapalı kullanmak (veya açık, hangisi daha uzunsa) enstrüman drift belirlemek için bivalvia aşamaları. If deyimleri bir kapalı değerleri işaretlemek ve açmak için elektronik tablo yazılımı kullanın sıfır değerleri (örneğin, = ise (> 5, 1 (doğru), 0 (yanlış) hücre)).
  2. En kısa aşamalarına kaldırmak ve bir doğrusal regresyon kalan ham veriler üzerinde çalıştırın. Regresyon denklemi deneysel veriler (Şekil 4) linearize için kullanın. Doğrusallaştırma her sensör için ayrı ayrı yapılması gerekiyor.
    Not: Kısa (dakika) ve uzun (gün) zaman içinde sensör drift doğrusal ölçek ve drift miktarı değişir algılayıcı sensör. Drift içinde sadece zaman zaman doğrusal drift kaydetti vardır bir saat gibi kısa süre açıklıklı üzerinde genellikle ihmal edilebilir düzeydedir. Sensör drift Kalibrasyonlar Vana gape ve sensör gape her sensör için ayrı ayrı yapılması gerekiyor ve bir doğrusallaştırma her sensör verileri sonrası işleme için yapılması gerekiyor gerektirir.

14. Kalibrasyon sensörlerin: sensör mV karşı gerçek Gape genişliği

Yan deneyde, sensör gerilimi istiridye gerçek esnemek genişliğini kalibre edilmesi.

  1. Bir akvaryumda bir istiridye kadar esnemek sensörü ile ayarlayın. Esnemek kaydı başlatın. Bu dokunarak kapatmak için istiridye tetikler. Kısa bir süre sonra istiridye tekrar açılacaktır.
  2. İstiridye açıyor, fotoğraf çekmek ve esnemek aparatı sensör gerilim her zaman bir fotoğraf almak yazmak. Hangi fotoğraf ile hangi esnemek aparatı okuma gider takip edin. Bir başvuru ölçek vanaları aynı düzeyde fotoğraf yerleştirin.
  3. Mesafe analiz istiridye gibi ImageJ bir açık kaynak görüntü işleme programı kullanarak her fotoğraf (mm)'da açıktır.
  4. Gerçek esnemek genişliği sensör gerilim için karşılaştırın ve regresyon analizi yap. Bu gerçek açılış durumu için kalibrasyon verir ve daha fazla sensör ölçümleri sonra gerçek esnemek Toxinler genişliğiyle ilgili olabilir.
    Not: Bu aslında, esnemek genişlik doğrusal sensör gerilim için ilgili gösterirken bu işlemi çok uzun sürüyor ve hipoksi esnemek deneyler için gerçekleştirilmedi. Hipoksi esnemek deneyler için zaman gerekli sensörleri ile onlara donatmak ve onları akvaryumlar için dönmek için onların Akvaryumlar dan az miktarda için istiridye kaldırmak önemliydi. Bazı deneyler için esnemek genişlik ölçüm önemli olabilir ve kalibrasyon teknikleri yukarıdaki takip edilmelidir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Kesintisiz normoxic nehir ağzı su (günlük döngüsü düşük Yaylası aşamasında hiçbir hipoksi) maruz istiridye çoğu zaman açıktı ve seyrek olarak sadece kısa bir süre kapalı (Şekil 5). Otelde çeşitli istiridye istiridye kapattılar. Bu desen, aynı zamanda Loosanoff ve Nomejko 194644 ve Higgins 198039tarafından bulundu. İstiridye de karanlık ve aydınlık aşamasında fark yanıt vermedi.

Figure 5
Şekil 5 . (a-g) Esnemek yanıt yedi istiridye (h) iki gün normoxia maruz bir alt kümesini (= 7.3 mg/L) zaman zaman, farklı bir desen ile her istiridye kapatın. Simüle gece gündüz beyaz çubuklarla simüle siyah çubuklar gösterilir. Bu rakam Porter ve Breitburg 201663değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Çoğu istiridye maruz için ağır hipoksi (= 0.6 mg/L) sırasında düşük Yaylası diel Bisiklete binme hipoksi aşamasında kapalı sonra yakında hedef [DO] ulaşıldı ve hedef [DO] ulaştı ve kaldı önce bile kapalı biraz istiridye çoğu zaman kapalı bu ağır hipoksi (Şekil 6) devam etti. Denetim ve döngüsel pH esnemek etkilemedi.

Figure 6
Şekil 6. (a-g) Yedi istiridyelerin diel Bisiklete binme hipoksi ağır hipoksi ile iki gün (h) maruz esnemek yanıt-e doğru alt kümesini (= 0.6 mg/L) düşük Yaylası aşamasında. Simüle gece gündüz beyaz çubuklarla simüle siyah çubuklar gösterilir. Bu rakam Porter ve Breitburg 201663değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Birlikte hafif hipoksi (1.7 mg/L =), kapanışlar kez oluştu daha sonra aşamasında düşük Plato yerine nokta hedef [DO] (Şekil 7) ulaşıldığında.

Figure 7
Şekil 7. (a-g) Yedi istiridyelerin diel Bisiklete binme hipoksi ile hafif hipoksi, iki gün (h) maruz esnemek yanıt-e doğru alt kümesini (= 1.7 mg/L) düşük Yaylası aşamasında. Simüle gece gündüz beyaz çubuklarla simüle siyah çubuklar gösterilir. Güç c, e, g ("veri") kesildi. Bu rakam Porter ve Breitburg 201663değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Çeşitli [DO] ile düşük Yaylası aşamasında ciddi altında istiridye (= 0.6 mg/L) diel Bisiklete binme hipoksi denetim pH ile (pH 7,8 =) yanı sıra döngüsel pH (pH 7.8-= 7.0) istiridye normoxia altında daha önemli ölçüde uzun kapalıydı (7,3 mg / L). Denetim altında ağır hipoksi döngüsel pH arasında kilitler miktarı önemli farklılıkları yok edildi. İstiridye hafif altında (= 1.7 mg/L) diel Bisiklete binme hipoksi istiridye denetim pH veya döngüsel pH ile ağır hipoksi altında olarak zaman sırasında düşük Yaylası benzer miktarda kapandı. Buna ek olarak, istiridye hafif hipoksi diel Bisiklete binme altında düşük Yaylası aşamasında normoxia altında istiridye olarak zaman benzer bir miktar kapalıydı. Aşamaları hiçbirinde denetim altında ağır hipoksi döngüsel pH arasında kilitler miktarı önemli farklılıkları yok edildi.

Düşük Plato sonra normoxia aşamasında, ağır hipoksi sırasında düşük Yaylası deneyimli istiridye çoğu zaman (Şekil 8) açık olan ve normoxia Yaylası bile ulaşmıştı önce ([DO] düzeyleri, ramping iken kez açtılar Şekil 6). Sırasıyla, supersaturation ve normoxia sonra supersaturation aşamaları sırasında istiridye tüm tedavilerin çoğu zaman açıktı. İstiridye bu kalıpları tekrarlanan diel üzerinden iki gün zaman span üzerinden devir gösterdi.

Figure 8
Şekil 8. Yüzde zaman istiridye kapandı (a) düşük Yaylası, (b) normoxia sırasında düşük Yaylası, supersaturation (c) ve (d) normoxia sonra diel aşamalarında suspersaturation sonra [DO] bisiklet. (A)içinde düşük Yaylası aşamasında: "0,6, döngüsel" [DO] = 0.6 mg/l (ağır hipoksi), döngüsel pH (pH 7.8-= 7.0) (n = 4); "0.6, kontrol" [DO] = 0.6 mg/L (ağır hipoksi), pH kontrol (pH 7.8 =) (n = 4); "1.7, döngüsel" [DO] = 1.7 mg/l (hafif hipoksi), döngüsel pH (pH 7.8-= 7.0) (n = 4); "kontrol," [DO] = 7.3 mg (normoxia), pH kontrol (pH 7.8 =) (n = 4). İstatistiksel farklar barlar (ANOVA, iç içe p≤ 0,05) yukarıda farklı harfler gösterilir. Hata çubukları ortalamaya standart hatalardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Düşük Yaylası aşamasında ağır hipoksi, döngüsel pH üzerinden 1/3 veya daha fazla istiridye vardı kapalı % 70'i zaman ve istiridye ağır hipoksi, pH kontrol edildi (Şekil 9) zaman kapalı %49. Buna ek olarak, düşük Yaylası aşamasında 1/3 veya daha fazla istiridye hafif hipoksik döngüsel pH üzerinden kapalı %29 zaman ve zaman normoxic kontrol pH tedavi % 12 idi. Aynı anda düşük Yaylası aşamasında istiridye ve %67 82 ve ağır hipoksi, döngüsel pH ve ağır hipoksi, kapandı çoğu istiridye sırasıyla pH tedavi, kontrol. Hafif hipoksik, döngüsel pH tedavi, en fazla %45 düşük Yaylası ve istiridye sırasında kapalı istiridye ve sadece kısa bir süre aynı anda en fazla %42 kapalı normoxia maruz. Düşük Yaylası, supersaturation ve supersaturation sonra normoxia sonra normoxia içinde nadiren fazla 1/3 istiridye ve herhangi bir anda kapalı.

Figure 9
Şekil 9 . Yüzde istiridye ve kapalı aynı zamanda düşük Yaylası, normoxia sırasında düşük Yaylası, supersaturation ve normoxia sonra supersaturation aşamaları tasvir sonraŞekil 2. (A)için düşük Yaylası ciddi hipoksik (= 0.6 mg/L) ve döngüsel pH vardı (pH 7.8-= 7.0) (n = 13 istiridye). (B)için düşük Yaylası hafif hipoksik (= 1.7 mg/L) ve döngüsel pH vardı (pH 7.8-= 7.0) (n = 11 istiridye). (C)için düşük Yaylası ciddi hipoksik (= 0.6 mg/L) ve denetim pH vardı (pH 7.8 =) (n = 11 istiridye). (D)için düşük Yaylası faz normoxic oldu (= 7.3 mg/L) (n = 11 istiridye). Yatay çizgi gösteriyor nerede üçte bir istiridye aynı anda kapatıldı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. 

Esnemek genişlik doğrusal sensör mV (Şekil 10) ilgili. Sensör üzerinde Vana yapıştırılmış olan yönü işaret yönünü belirler.

Figure 10
Şekil 10 . Esnemek sensör gerilim istiridye genişliğine gerçek esnemek Kalibrasyonlar. (a, b) Esnemek sensör yapıştırılmış için istiridye ve Vana doğru yol açar, (c, d) esnemek sensörü Sol kapak için yapıştırılmış yol açar. Yanıt yönünde tutarlılık sağlamak için sensörler her istiridye aynı vana yönde yapıştırılmış. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Tipik çalışmalar odak sürekli, düşük oksijen koşulları, süreler ve çoğu zaman hayvanlar hayatta kalma ifade yanıt, genişletilmiş. Ancak, şu anda, bizim hayvan davranış yanıt hipoksi diel Bisiklete binme için en az63anlaşılmasıdır. Böylece, daha fazla çalışmaları birçok haliçler7,8yaz boyunca düzenli olarak gerçekleşen diel Bisiklete binme hipoksi yanıt organizmalarda davranışları üzerinde odaklanmalıdır.

Burada, sürekli bivalvia davranışsal yanıt için diel Bisiklete binme hipoksi ve döngüsel pH ölçme yöntemi mevcut. İstiridye diel-Bisiklete binme için pH davranışsal yanıt vermedi. Ancak, istiridye şiddetle düşük oksijen koşulları için kabuk esnemek büyük ölçüde azaltarak karşılık verdi. Ayrıca, istiridye üçte biri aynı anda hipoksik tedavi altında uzun süreler için kapalı ama en tekrar takip normoxic faz altında açtı. Esnemek artan ve genişletilmiş için telafi etmek için vana kapatma azaltarak kez Vana kapatma sırasında ağır hipoksi istiridye kendilerini diel Bisiklete binme hipoksi etkilerini azaltabilir ve onlar üzerinde fitoplankton filtre. Böylece, bu tür davranış tazminat gıda web veya ekosistem etkileri en aza indirmek.

Önemli bir adım bu SGM yöntemi başarıyla esnemek sensör mühür etmektir. Sensör düzgün mühürlü değil, deniz suyu almak için germe detektörler, drift artırmak ve sonunda çalışmaz hale. 29 sensörler Bergeron (2005)64 mesocosm deneyde seyri konuşlandırılmış ve onlar görev süresini değerlendirildi. Ne zaman deneme sona erdirildi en uzun çalışan sensörler için birden fazla 16 d, görev. Bir sensör sürdü en kısa süreyi 0.5 d oldu. Ortalama uzunluğu, başarılı sensör dağıtım 4.9 ± 3,0, erken sonlandırılmış sensörler içeren gündü. Çoğu algılayıcılar çalıştı diel Bisiklete binme iki günlük dağıtımında üzerinde hipoksi deney.

Geçerli aygıt birçok uygulama için uygun olmasına rağmen sensörler ömrünü geliştirmek. Akvaryum dolgu macunu sensörler de korozyon artırabilir asetik asit içerir. Gelecekte, asidik sigara elektronik sınıf RTV Silikon kullanılmalıdır. Bu da bulundu ve bu post-processing olarak kaldırılması gerekiyordu doğrusal drift önlemek. Şu anda, bu yeni bir sensör çalıştırmak her esnemek için oluşturmak için tavsiye edilir.

Mevcut bir sınırlama SGM sadece bir laboratuar ortamında kullanılan ve sensör kabloları çeşitli aquaria ulaşmak için yeterince uzun yapılacak ihtiyaç vardır. Analizleri otomatik olarak bitmiş değildir ve el ile gerçekleştirilecek ve doğrusal drift tek tek düzeltilmesi gereken yöntem başka bir kısıtlamadır. Toxinler gerçek esnemek alanı ölçülecek ise, her Sensör Sensör Sensör sinyal büyüklüğü değişir gibi tek tek, ayarlanması gerekiyor. Yakın büyüklüğü ve kapanış spike yönünü elde etmek için Toxinler tetiklemek için bir çalışma sonunda önemlidir. Esnemek alanında ölçülür, düşük oksijen koşulları dönemleri gibi olumsuz çevre koşulları SGM kullanarak bivalvia izleyerek algılanabilir ve ne zaman tespit fazla üçte kapatın aynı anda.

Önce Porter ve Breitburg (2016)63, vana esnemek değil ölçülen diel Bisiklete binme hipoksi maruz bivalvia üzerinde. Ancak, vana esnemek ölçmek için çeşitli teknikler vardır. Bir avantajdır Bu tekniğin çok ucuzdur ve does değil istemek yolu tarif etmek görüş Toxinler için. Yinelenen maliyeti sadece gerilim ölçü aygıtları için maliyetlerdir. Sistem ayrıca Wheatstone Köprüsü ve periyodik olarak veri yüklemek için kaldırılması için su geçirmez bir muhafaza içinde datalogger konut alan konuşlandırılabilir hale getirilebilir. Bivalvia ıslak bir bölümünde yer alır.

Önemli Vana esnemek istiridye ve yanıt-e doğru diel Bisiklete binme hipoksi göstermek ve istiridye pH döngüsel değişikliklere yanıt vermeyen olduğunu göstermektedir. Geleceğin iş daha iyi daha fazla erken algılayıcı hatası azaltmak ve muhtemelen esnek ısı-melt yapışkan bant Jou vd gibi kullanarak kayması için sensör mühürleme üzerinde odaklanmalıdır (2013) 57 ve asidik sigara elektronik sınıf RTV Silikon kullanarak. Gelecekteki çalışmaları diel Bisiklete binme hipoksi Vana esnemek cevaben diğer kabuklu türlerin ölçmek ve ayrıca diel Bisiklete binme hipoksi ve gıda sınırlama Vana esnemek davranışı üzerinde etkisini sınayın. Bu yanıt olarak düşük gıda konsantrasyonları bivalvia kapatın ama diel Bisiklete binme hipoksi ve gıda konsantrasyonu arasındaki etkileşimi inceledi değil bilinmektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

İfşa etmek bir şey yok.

Acknowledgments

İstiridye ve fotoğraf çekmek ve ImageJ onların esnemek genişlik ölçme için Melinda Forseth teşekkür ederiz. Biz bisiklet hipoksi ve döngüsel pH koşulları diel ile erişim akvaryumlar için Denise Breitburg teşekkür. Smithsonian çevre Araştırma Merkezi, Edgewater, Maryland, deneyler için alan için teşekkür ediyoruz. Hipoksi deneyler bir Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi - sponsorluğunda kıyı okyanus araştırma bursu için Merkezi No finanse edilmiştir NA10NOS4780138 ve Denise Breitburg Smithsonian Hunterdon Fonu'na. Vana gape ölçümler sırasında hipoksi deneyler bir öğretim geliştirme hibe Elka T. Porter üniversiteye Washington tarafından finanse edilmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Campbell CR 10x data logger Campbell Scientific, Logan, Utah Or other data logger. At Campbell the CR 10X has been replaced with the CR 1000
Campbell CR 10x multiplexer Campbell Scientific, Logan, Utah Data logger needs to have space for 12 channels
Dsub connector male crimp pins TE Connectivity 205089-1 pins for gape sensor leads
PCA tape Micro Measurements Corp, NC To seal the strain gauge
Duro Quick Gel Ace Hardware Superglue
SG13/1000-LY43 or LY41 Omega Engineering Inc., Stanford, CT Strain gauges
32 AWG (7/40) teflon Alpha wires AlphaWire, Elizabeth, NJ 2840/7 Sensor cables, different colors are available
1/16" heat shrink tubing Qualtek B01A3QKKO6 To seal the leads of the sensor cable
Weller WES51 Analog Soldering Station Amazon Lots of soldering, need a good soldering iron. https://www.amazon.com/Weller-WES51-Analog-Soldering-Station/dp/B000BRC2XU/ref=sr_1_23?s=hi&ie=UTF8&qid=1505654295
&sr=1-23&keywords=soldering+iron
Rosin Soldering Flux Paste Amazon Needed for soldering
60-40 Tin Lead Rosin Core Solder Wire Amazon Needed for soldering
Aquarium sealant Home Depot Attach sensors to bivalve
PC Laptop Any old PC to run Campbell gape program
heat gun Amazon shrink shrink tubing
Drill Hardware store, Amazon for twisting wires to make sensor cables
AC to DC power module Acopian DB15-30 Wheatstone bridge power supply
Poteniometer Clarostat 733A Wheatsone bridge nulling
isolating BNC connector Sterren Electronics "200-148 Wheatstone bridge output for multimeter
Fused AC receptical panel module Adam technologies IEC-GS-1-200 Wheatstone bridge power supply connector
976 ohm 1% resistor Vishay Dale CMF50976R00FHEB Wheatstone bridge resistor
1 kohm 1% resistor Vishay Dale CMF501K0000FHEB Wheatstone bridge resistor
Potentiometer scale dial Kilo International 462 10 turn dial for nulling potentiometer
DB25 male panel connector TE connectivity 1757819-8 Data logger connector on Wheatstone bridge
DB25 female panel connector TE connectivity 1757819-8 Sensor connector to Wheatstone bridge
perforated circuit board Vector electronics 64P44WE circuit board for mounting of bridge components
enclosure Hammond Manufacturing 1444-29 Enclosure for sensor readout electronics

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Vaquer-Sunyer, R., Duarte, C. M. Thresholds of hypoxia for marine biodiversity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (40), 15452-15457 (2008).
  2. Diaz, R. J., Rosenberg, R. Spreading dead zones and consequences for marine ecosystems. Science. 321, 926-929 (2008).
  3. Levin, L. A., Breitburg, D. L. Linking coasts and seas to address ocean deoxygenation. Nature Climate Change. 5, 401-403 (2015).
  4. Diaz, R. J., Rosenberg, R. Marine benthic hypoxia: A review of its ecological effects and the behavioural responses of benthic macrofauna. Oceanography and Marine Biology: An annual Review. 33, 245-303 (1995).
  5. Patterson, H. K., Boettcher, A., Carmichael, R. H. Biomarkers of dissolved oxygen stress in oysters: a tool for restoration and management efforts. PLoS One. 9 (8), 104440 (2014).
  6. Altieri, A. H., Gedan, K. B. Climate change and dead zones. Global Change Biology. 21 (4), 1395-1406 (2015).
  7. Tyler, R. M., Brady, D. C., Targett, T. E. Temporal and spatial dynamics of diel-cycling hypoxia in estuarine tributaries. Estuaries and Coasts. 32 (1), 123-145 (2009).
  8. Breitburg, D. L., et al. Landscape-level variation in disease susceptibility related to shallow-water hypoxia. PLoS One. 10 (2), 0116223 (2015).
  9. Stickle, W. B., Kapper, M. A., Liu, L. -L., Gnaiger, E., Wang, S. Y. Metabolic adaptations of several species of crustaceans and molluscs to hypoxia: toterance and microcalometric studies. Biological Bulletin. 177 (2), 303-312 (1989).
  10. Gamenick, I., Jahn, A., Vopel, K., Guiere, O. Hypoxia and sulphide as structuring factors in a macrozoobenthic community on the Baltic Sea shore: colonization studies and tolerance experiments. Marine Ecology Progress Series. , 73-85 (1996).
  11. Modig, H., Olafsson, E. Responses of Baltic benthic invertebrates to hypoxic events. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 229 (1), 133-148 (1998).
  12. Riedel, B., Zuschin, M., Stachowitsch, M. Tolerance of benthic macrofauna to hypoxia and anoxia in shallow coastal seas: a realistic scenario. Marine Ecology Progress Series. 458, 39-52 (2012).
  13. Lombardi, S. A., Harlan, N. P., Paynter, K. T. Survival, acid-base balance, and gaping responses of the Asian Oyster C. ariakensis and the Eastern Oyster C. virginica during clamped emersion and hypoxic immersion. Journal of Shellfish Research. 32 (2), 409-415 (2013).
  14. Jansson, A., Norkko, J., Dupont, S., Norkko, A. Growth and survival in a changing environment: Combined effects of moderate hypoxia and low pH on juvenile bivalve Macoma balthica. Journal of Sea Research. 102, 41-47 (2015).
  15. Gooday, A. J., et al. Faunal responses to oxygen gradients on the Pakistan margin: A comparison of foraminiferans, macrofauna and megafauna. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 56 (6-7), 488-502 (2009).
  16. Montagna, P. A., Ritter, C. Direct and indirect effects of hypoxia on benthos in Corpus Christi Bay, Texas, U.S.A. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 330 (1), 119-131 (2006).
  17. Villnas, A., Norkko, J., Lukkari, K., Hewitt, J., Norkko, A. Consequences of increasing hypoxic disturbance on benthic communities and ecosystem functioning. PLoS One. 7 (10), 44920 (2012).
  18. Breitburg, D. Effects of hypoxia, and the balance between hypoxia and enrichment on coastal fishes and fisheries. Estuaries. 25 (4), 767-781 (2002).
  19. Costantini, M., et al. Effect of hypoxia on habitat quality of striped bass (Morone saxatilis) in Chesapeake Bay. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 65 (5), 989-1002 (2008).
  20. Ludsin, S. A., et al. Hypoxia-avoidance by planktivorous fish in Chesapeake Bay: Implications for food web interactions and fish recruitment. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 381, 121-131 (2009).
  21. Zhang, H., et al. Hypoxia-driven changes in the behavior and spatial distribution of pelagic fish and mesozooplankton in the northern Gulf of Mexico. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 381, 80-91 (2009).
  22. Sparks, B. L., Strayer, D. L. Effects of low dissolved oxygen on juvenile Elliptio complanata (Bivalvia:Unionidae). Journal of the Norther American Benthological Society. 17, 129-134 (1998).
  23. Llanso, R. J. Effects of hypoxia on estuarine benthos: the lower Rappahannock River (Chesapeake Bay), a case study. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 35 (5), 491-515 (1992).
  24. Riedel, B., Zuschin, M., Haselmair, A., Stachowitsch, M. Oxygen depletion under glass: Behavioural responses of benthic macrofauna to induced anoxia in the Northern Adriatic. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 367 (1), 17-27 (2008).
  25. Riedel, B., et al. Effect of hypoxia and anoxia on invertebrate behaviour: Ecological perspectives from species to community level. Biogeosciences. 11 (6), 1491-1518 (2014).
  26. Breitburg, D. L. Near-shore hypoxia in the Chesapeake Bay: Patterns and relationships among physical factors. Estuarine Coastal and Shelf Science. 30, 593-609 (1990).
  27. Baumann, H., Wallace, R. B., Tagliaferri, T., Gobler, C. J. Large natural pH, CO2 and O2 fluctuations in a temperate tidal salt marsh on diel, seasonal, and interannual time scales. Estuaries and Coasts. 38, 220-231 (2015).
  28. Breitburg, D. L., et al. Landscape-level variation in disease susceptibility related to shallow-water hypoxia. PLoS One. 10 (2), 0116223 (2015).
  29. de Zwart, D., Kramer, J. M., Jenner, H. A. Practical experiences with the biological early warning system "mosselmonitor". Environmental Toxicology and Water Quality. 10 (4), 237-247 (1995).
  30. Kadar, E., et al. Avoidance responses to aluminum in the freshwater bivalve Anodonta cygnea. Aquatic Toxicology. 55, 137-148 (2001).
  31. Soliman, M. F. M., El-Shenawy, N. S., Tadros, M. M., Abd El-Azeez, A. A. Impaired behavior and changes in some biochemical markers of bivalve (Ruditapes decussatus) due to zinc toxicity. Toxicological & Environmental Chemistry. 97 (5), 674-686 (2015).
  32. Shumway, S. E., Cucci, T. L. The effects of the toxic dinoflagellate Protogonyaulax tamarensis on the feeding and behaviour of bivalve molluscs. Aquatic Toxicology. 10, 9-27 (1987).
  33. Basti, L., et al. Effects of the toxic dinoflagellate Heterocapsa circularisquama on the valve movement behaviour of the Manila clam Ruditapes philippinarum. Aquaculture. 291 (1-2), 41-47 (2009).
  34. Tran, D., Haberkorn, H., Soudant, P., Ciret, P., Massabuau, J. -C. Behavioral responses of Crassostrea gigas exposed to the harmful algae Alexandrium minutum. Aquaculture. 298 (3-4), 338-345 (2010).
  35. Shumway, S. E., Koehn, R. K. Oxygen consumption in the American oyster Crassostrea virginica. Marine Ecology Progress Series. 9, 59-68 (1982).
  36. Nicastro, K. R., Zardi, G. I., McQuaid, C. D., Pearson, G. A., Serrao, E. A. Love thy neighbour: group properties of gaping behaviour in mussel aggregations. PLoS One. 7 (10), (2012).
  37. Dowd, W. W., Somero, G. N. Behavior and survival of Mytilus. congeners following episodes of elevated body temperature in air and seawater. Journal of Experimental Biology. 216 (3), 502-514 (2013).
  38. Higgins, P. J. Effects of food availability on the valve movements and feeding behavior of juvenile Crassostrea virginica (Gmelin). I. Valve movements and periodic activity. Journal of Experimental and Experimental Marine Biology and Ecology. 45, 229-244 (1980).
  39. Riisgård, H. U., Lassen, J., Kittner, C. Valve-gape response times in mussels (Mytilus edulis)-Effects of laboratory preceding-feeding conditions and in situ tidally induced variation in phytoplankton biomass. Journal of Shellfish Research. 25, 901-911 (2006).
  40. Robson, A. A., De Leaniz, C. G., Wilson, R. P., Halsey, L. G. Behavioural adaptations of mussels to varying levels of food availability and predation risk. Journal of Molluscan Studies. 76, 348-353 (2010).
  41. Robson, A. A., de Leaniz, C. G., Wilson, R. P., Halsey, L. G. Effect of anthropogenic feeding regimes on activity rhythms of laboratory mussels exposed to natural light. Hydrobiologia. 655, 197-204 (2010).
  42. Nicastro, K. R., Zardi, G. I., McQuaid, C. D., Stephens, L., Radloff, S., Blatch, G. L. The role of gaping behaviour in habitat partitioning between coexisting intertidal mussels. BMC Ecology. 10, 17 (2010).
  43. Loosanoff, V. S., Nomejko, C. A. Feeding of oysters in relation to tidal stages and to periods of light and darkness. Biological Bulletin. 90 (3), 244-264 (1946).
  44. Comeau, L. A., Mayrand, E., Mallet, A. Winter quiescence and spring awakening of the Eastern oyster Crassostrea virginica at its northernmost distribution limit. Marine Biology. 159 (10), 2269-2279 (2012).
  45. Pynonnen, K. S., Huebner, J. Effects of episodic low pH exposure on the valve movements of the freshwater bivalve Anodonta cygnea L. Water Research. 29 (11), 2579-2582 (1995).
  46. Jakubowska, M., Normant-Saremba, M. The effect of CO2-induced seawater acidification on the behaviour and metabolic rate of the baltic clam Macoma balthica. Annales Zoologici Fennici. 52 (5-6), 353-367 (2015).
  47. Jakubowska, M., Normant, M. Metabolic rate and activity of blue mussel Mytilus edulis trossulus.under short-term exposure to carbon dioxide-induced water acidification and oxygen deficiency. Marine and Freshwater Behaviour and Physiology. 48 (1), 25-39 (2015).
  48. Newell, C. R., Wildish, D. J., MacDonald, B. A. The effects of velocity and seston concentration on the exhalent siphon area, valve gape and filtration rate of the mussel Mytilus edulis. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 262, 91-111 (2001).
  49. Maire, O., Amouroux, J. -M., Duchene, J. -C., Gremare, A. Relationship between filtration activity and food availability in the Mediterranean mussel Mytilus galloprovincialis. Marine Biology. 152 (6), 1293-1307 (2007).
  50. Borcherding, J. Ten years of practical experience with the Dreissena-monitor, a biological early warning system for continuous water quality monitoring. Hydrobiologia. 556 (1), 417-426 (2006).
  51. Frank, D. M., Hamilton, J. F., Ward, E. E., Shumway, S. E. A fiber optic sensor for high resolution measurement and continuous monitoring of valve gape in bivalve molluscs. Journal of Shellfish Research. 26 (2), 575-580 (2007).
  52. Wilson, R., Reuter, P., Wahl, M. Muscling in on mussels: New insights into bivalve behaviour using vertebrate remote-sensing technology. Marine Biology. 147 (5), 1165-1172 (2005).
  53. Nagai, K., Honjo, T., Go, J., Yamashita, H., Seok Jin, O. Detecting the shellfish killer Heterocapsa circularisquama (Dinophyceae) by measuring bivalve valve activity with a Hall element sensor. Aquaculture. 255 (1-4), 395-401 (2006).
  54. Robson, A., Wilson, R., de Leaniz, C. G. Mussels flexing their muscles: a new method for quantifying bivalve behaviour. Marine Biology. 151 (3), 1195-1204 (2007).
  55. Robson, A. A., Thomas, G. R., de Leaniz, C. G., Wilson, R. P. Valve gape and exhalant pumping in bivalves: optimization of measurement. Aquatic Biology. 6 (1-3), 191-200 (2009).
  56. de Zwart, D., Kramer, J. M., Jenner, H. A. Practical experiences with the biological early warning system "mosselmonitor". Environmental Toxicology and Water Quality. 10 (4), 237-247 (1995).
  57. Jou, L. -J., Lin, S. -C., Chen, B. -C., Chen, W. -Y., Liao, C. -M. Synthesis and measurement of valve activities by an improved online clam-based behavioral monitoring system. Computers and Electronics in Agriculture. 90, 106-118 (2013).
  58. Barile, N. B., Scopa, M., Recchi, S., Nerone, E. Biomonitoring of coastal marine waters subject to anthropogenic use: development and application of the biosensor Mosselmonitor. Ovidius University Annals of Chemistry. 27 (2), 81-86 (2016).
  59. Ballesta-Artero, I., Witbaard, R., Carroll, M. L., van der Meer, J. Environmental factors regulating gaping activity of the bivalve Arctica islandica in Northern Norway. Marine Biology. 164 (5), 116 (2017).
  60. Ekelof, S. The genesis of the Wheatstone bridge. Engineering Science and Education Journal. 10, 37-40 (2001).
  61. Keppel, A. G., Breitburg, D. L., Wikfors, G. H., Burrell, R. B., Clark, V. M. Effects of co-varying diel-cycling hypoxia and pH on disease susceptibility in the eastern oyster Crassostrea virginica. Marine Ecology Progress Series. 538, 169-183 (2015).
  62. Burrell, R. B., Keppel, A. G., Clark, V. M., Breitburg, D. L. An automated monitoring and control system for flow-through co-cycling hypoxia and pH experiments. Limnology and Oceanography: Methods. 14, 168-185 (2015).
  63. Porter, E. T., Breitburg, D. L. Eastern oyster Crassostrea virginica, valve gape behavior under diel-cycling hypoxia. Marine Biology. 163 (218), (2016).
  64. Bergeron, C. M. The impact of sediment resuspension on mercury cycling and the bioaccumulation of methylmercury into benthic and pelagic organisms. , University of Maryland. M.S. thesis (2005).

Tags

Çevre Bilimleri sayı 138 vana gape Crassostrea virginica Doğu istiridye diel Bisiklete binme hipoksi döngüsel pH kabuklu davranış kabuklu esnemek SGM
Sürekli Vana Gape ölçümlerde Toxinler yumuşakçalar laboratuvar indüklenen Diel Bisiklete binme hipoksi ve pH yanıt için Ağırlık ölçme esneklik detektörler monitör (SGM)
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Porter, E. T., Porter, F. S. A… More

Porter, E. T., Porter, F. S. A Strain Gauge Monitor (SGM) for Continuous Valve Gape Measurements in Bivalve Molluscs in Response to Laboratory Induced Diel-cycling Hypoxia and pH. J. Vis. Exp. (138), e57404, doi:10.3791/57404 (2018).

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