Summary
二枚貝の懸濁液の送り装置の溶存酸素などの環境変数への行動応答を理解することはいくつかの生態系のプロセスを説明できます。安価な実験室ベースのひずみゲージ モニター (SGM) カキ、マガキ virginicaバルブ、ぼうぜんとしている応答を測定する日周サイクリング低酸素と循環 pH を開発しました。
Abstract
安価な実験室ベースのひずみゲージ弁 gape モニター (SGM) は、日周サイクリング低酸素に対する反応で二枚貝のバルブ口を大きく開ける動作を監視するため開発されました。ホイートストン ブリッジは、牡蠣 (マガキ virginica) のシェルに接続されているひずみゲージに接続されました。記録された信号許可を継続的に記録する二枚貝の開閉実験による日周サイクリングの低酸素と pH の変化を日周サイクリング 2 日間の期間。ここで、我々 は安価なひずみゲージ モニターを開発するためのプロトコルを記述する例の実験に記述して、東が日周サイクリング低酸素に対する反応で (C. virginica) を牡蠣のバルブ口を大きく開ける動作を測定するために使用私たちどのようにとpH の周期的変化。バルブ、ぼうぜんとしている循環的な重篤な低酸素 (0.6 mg/L) を受けるにカキに測定した溶存酸素条件と pH、循環的な軽度低酸素 (1.7 mg/L) 条件と平地 (7.3 mg/L) 条件の周期的な変化なし。示すカキには、繰り返される日周サイクルが発生した、彼ら急速に重度の低酸素に対する反応で自分の殻を閉じて軽度低酸素のタイムラグを閉じます。常が回復すると、彼らは急速に再度開きます。カキは、重度の低酸素症をサイクリング日周の上に重ね循環 pH 条件に応答しませんでした。低酸素条件下でカキの 3 分の 1 以上を同時に閉じる。カキ対応日周サイクリング低酸素症、酸素溶解する二枚貝の挙動を評価するとき考慮しなければならないことを示します。バルブ SGM は、溶存酸素や汚染物質の変化に二枚貝の応答を評価するために使用できます。技術より良いシールをシール海の水からバルブ gape ひずみゲージはセンサーの寿命を増加するそれ以上の改善を必要があります。
Introduction
低酸素症、すなわち、溶存酸素濃度 [] 十分に低を行う生物に悪影響を生態学的プロセスが、しばしば機能的に定義されたとして [行う] < 2 mg/L の1、および無酸素症の (機能的 [DO] として定義されている 0.0 0.2 mg/L)世界の沿岸水域、河口および海洋深層2,3でより頻繁に、深刻なを発生しているし、しばしば富栄養化4、5の増加によって悪化させます。低酸素血症と低酸素の増加面積程度、大型動物が悪影響を受けるし、生息地の範囲や生息場所の質を失います。気候変動は、低酸素、無酸素6を悪化させると予測されます。
チェサピーク湾、アメリカなど多くの成層、栄養強化河口で季節持続的な低酸素症勝つことができるし、2年後に起こります。さらに、低酸素の日周サイクリングはチェサピーク湾そして他の場所などの河口に頻繁に、夜や早朝時間の夏7,8の後期に起こる。
ほとんどの研究は、[は] を低に生物の連続的な露出の効果と低酸素と無酸素9,10、11,12,13,14 への耐性に焦点を当てています。.また、研究は、拡張低 [は]4,15に応えて種分布、組成、および種組成の大規模な変化を見てきました。しばしば種低固まりで死ぬ [行う] に非常に敏感な16ルイジアナ州、テキサス州棚生態系4として、たとえば、若い、小さいサイズ、短命の相に残りの種をシフトします。
行動の変化は通常コミュニティ崩壊17を前し、拡張低 [は]4,16,17,18,19 への生物の行動応答が報告されて ,,2021,22,23,24,25。しかし、これらの研究は、低酸素症の日周サイクリング エクスポー ジャーと河口では可用性の変動の性質への生物の応答にフォーカスしていません。
浅い河口域で日周サイクリング低酸素を受けている意識の高まり研究モニター詳細を行う頻繁ゾンデ河口16,26日間にわたって。水は夜の終わりに時間や夏の早朝時間に低酸素に残ることができる夜が高酸素消費の中に酸素を生成する光合成が無い場合好気呼吸7,16。また、日周が潮の干満に影響を受けることがわかりました低潮が夜27の終わりと重なったとき観測された最も極端な極小の低か条件のサイクリングします。[か] 低酸素症のいくつかの時間後にのみ毎日のサイクルに常7,16,28に帰ってくる。
日周サイクリング酸素分圧および pH 我々 は研究室にさらされるカキのバルブの開閉監視c. virginicaの行動応答を判断する誘導日周 [は] のサイクリングと循環 pH。二枚貝の gape 応答は、不利な環境条件を検出するために使用されています。汚染物質29,30,31, 有毒藻類32,33,34, 熱汚染35,36の応答における二枚貝類の弁閉鎖,37食べ物の量を減らす38,39,40, 供給体制39,41, エマーション37,42, 日長43,44、pH45,46, と結合された pH と溶存酸素47を測定しました。口を大きく開ける技術にはなどが含まれている直接観察48,49,13, リード スイッチと磁石 (Dreissena モニター)50、または光ファイバーセンサーを用いた連続測定には51澄んだ水を必要とします。さらに、磁石と磁場強度のホール センサーは、ムール貝、ぼうぜんとしている角度52,53,54,55, 高周波電磁誘導システムの検討に使用されています。ことができます測定バルブに接着されて 2 つの電気コイル間距離を変化させるされていること56,57,58,59を使用します。高電圧源は電磁誘導システムに必要な電源シェル52の両側に配信されます。このシステムは「MOSSELMONITOR」(http://mosselmonitor.nl/) として市販も。
研究室による日周以上安価なひずみゲージ モニター (SGM) オイスター gape を連続測定するタイトな研究予算で構築した [は] のサイクリング、pH、低い可視性の条件の下で。我々 のシステムも多くの動物実験中に計測する、競合するシステムよりもはるかに簡単です。日周深刻なサイクリングにC. virginicaの行動対応を決定したい ([行う] = 0.6 mg/L) pH コントロールと低酸素症 (pH = 7.8) とサイクリングの pH (pH = 7.8 7.0) をそれぞれと gape に対する軽度 ([行う] = 1.7 mg/L) 低酸素。また、カキあるサイクル、日周上 [か] と低酸素イベント後常が返されるときの対処方法の変化に迅速に対応することができるかどうかと考えました。おそらくカキは、彼らが住んでいる最適多く河口16,27は、「急速に変動の環境に適応されます。複雑なバルブ、ぼうぜんとしているモニターが利用可能な SGM は低視程条件でも水のバルブ gape の連続測定を可能にする安価な方法を提供しています。
図 1。バルブ gape 用ホイートストン ブリッジします。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
二枚貝 gape の監視用ひずみゲージ センサーは、バックアップ ポリイミド蛇行パターンで抵抗膜です。歪み量が少ないセンサーの抵抗を調節します。二枚貝は、それはセンサーの抵抗の変化をもたらす口をあけるときにひずみゲージを折り曲げ。センサーの抵抗の変化を測定する図 1に示すように、二枚貝のチャネルごとにヌル、バランスの取れた、ホイートス トーン ブリッジを採用しました。ホイートス トーン ブリッジはかなりハイゲイン データロガーに雇用されることを許可するポテンショメータによって null します。ホイートストン ブリッジは、標準的な既知抵抗と電圧計に比を用いた未知抵抗の正確な測定のための標準的な方法です。この非常に古い技術の歴史は、Ekelof (2001 年)60で論議されます。ひずみゲージ モニター (SGM) ユニットに 12 チャンネル、それぞれ独自のホイートストン ブリッジとヌルのポテンショメータを統合されています。
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Protocol
1. バルブ Gape 用ホイートストン ブリッジの建設
注: ひずみゲージは名目上 1000 Ω、ので完全にバランスし、橋を null に、すべてのコンポーネントは、1000 Ω をする必要があります。
- 図 1のようにお互いにし 〜 976 Ω 抵抗と 100 Ω 10 はんだ 2 1 kΩ 精密抵抗器はポテンショメータをオンにします。標準歪みゲージ範囲は公称、1000 Ω からいくつかの Ω だけこの抵抗が一致する必要があります。この目的のため固定 976 Ω 抵抗と可変抵抗 (10 回転ポテンショ メーター) を使用します。
- 図 1に示すように、二枚貝のひずみゲージに接続するコネクタに可変アームの 1 つの側面および 1 の kΩ 抵抗の 1 つの側面をもたらします。
- 橋の上下をバイアス電流を図 1に示すように、ブリッジを提供するために電源に接続します。
- 橋の中点をプリアンプとデータ レコーダーに接続し、図 1に示すように、します。これは、その口を大きく開ける動きひずみゲージの抵抗を調節すると二枚貝の応答を記録します。
- 二枚貝のひずみゲージをアタッチした後 null、10 を調整することによりブリッジにポテンショメータ データ レコーダーの入力に電圧がゼロになるまで。使用して、別の BNC コネクタと手はこの目的のための電圧計を開催。
注: 出力をヌル非常に高いゲインを測定する非常に正確な電圧 (gape 応答) を許可する入力を飽和させることがなくデータ レコーダーで使用できるを意味します。
注: マルチ チャンネル体制エレクトロニクス「パフォーマンス ボード」の標準的な部分にはんだ付けディスクリート部品の手を使用します。これは、少し付加的な努力と非常に安価な回路基板上簡単に正式でした。
低酸素の日周サイクリングと Cyclical pH の一般設定
- 14 h の光の下で 75 L 水槽で知られている低疾患有病率61とカキを保つ: 週48と自然7, [は] の周期的な変化にそれらとして日周サイクリング低酸素を模倣、公開 7 日 10 h 暗い日長8です。 光の 14 h 中に晴れた日にロードアイランド州川、メリーランド州61で 2 m の深さで光のレベルをシミュレートします。
- ・ バレルらによって詳細に記載されている長期的な実験の研究室で日周サイクリング低酸素と循環 pH を設定します。(2015)49。 操作 [は] と各水族館とすべての回での前もって決定されたレベルでホールドで pH。食品制限のための弁の閉鎖を避けるためには、植物プランクトン62を水槽に追加します。各水族館で [は] を調整することによって藻類の分解から潜在的なは摂取量を補正します。
3. 二枚貝飼育
- Gape 実験を実行する前に約 1 週間の低酸素の日周サイクリングにカキを順応させます。
4. 低酸素高原の日周サイクリング ステージのセットアップ
図 2.[か] 日周サイクリング低酸素を生成する実験的毎日を操作されました。ここでは、2 連続日周サイクルのどの gape 上測定.にしたとおり日周サイクルごとに [は] の 4 つのフェーズが含まれています。 過飽和 (SS) を = b = 過飽和、c の後の常 = 低高原 (LP)、d = 低高原後の常。低高原、重篤な低酸素血症のため ([行う] = 0.6 mg/L)、サイクリング pH のコントロールや、太い黒線、軽度の低酸素症で示されます ([行う] = 1.7 mg/L) 破線で細いグレーの線と常 (7.3 mg/L を = [か]) で pH をサイクリングで。灰色のボックスは、2 日間 10 h の暗い間隔を示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
- 日周サイクリング低酸素を作成する 4 つの連続した段階で一日のコース上 [行う] を調整する場所 [か] は一定に保たれる: 2 h 過飽和状態、過飽和、4 h 低いプラトー (常コントロールの場合)、低後 2 h 常後 6 h 常プラトー段階。
- 低いプラトー段階による治療を一定に保つ 7.3 mg/L、1.7 mg/l、[DO] で軽度低酸素治療定数と 0.6 mg/L の [DO] で厳しい低酸素症治療定数 [は]
- 重篤な低酸素の低いプラトーの間に 7.0 に、pH は 7.8 から入れ直した低高原、すなわち、厳しい低酸素制御 ph pH が 7.8 で保管されて、循環的な ph 値の厳しい低酸素中に 2 つと ph を実行します。PH が 7.0 7.8 から循環は循環的な ph 値の軽度低酸素治療を実行します。必要に応じて、一定の pH を 2 番目の軽度低酸素治療を実行します。
5. 高原ステージ間 [は] のアップ/ダウンをランピング加工
- ランプを上下 [は] の低酸素が深夜の夜または初期の朝の時間帯に発生する見つかりました過飽和後常から頻繁に 3 h、低いプラトー段階ダウン ランプの点を除いて各、2 h を取る 4 つの一定段階間のスケジュール、夏7,8;したがって、下にランプアップ期間と同様、暗闇の中で低いプラトー相を維持または 10 h の闇の全体の長さのためにそれから。
- 低酸素の日周サイクリング61週 4-5 日を繰り返します。
- 過飽和の前に立ち上げの段階でセンサーとカキを追加し、終了後、2 日後に彼らは 2 つの完全な日周サイクル (図 2) を経験するのでセンサーを取り付けて、それらを削除します。
6. センサー ケーブルを作る
図 3.二枚貝の SGM ひずみゲージ弁センサー 。(a)歪みゲージ センサー、 (b)ひずみゲージ、ひずみのループを示すカキに接続されているゲージ間の両方のバルブ、 (c)歪みゲージ センサー カキにマウントされています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
- 2 つの 32 をねじることによって弁 gape センサ ケーブルを構築 AWG の (7/40) 線 (材料の表を参照してください) 希望色 (図 3、)。すなわち、 2 倍の長さの水族館から SGM プラスは少し余分な目的 gape センサー ケーブルの長さの 2 倍のワイヤの長さをカットします。
- それぞれケーブルの一方の端を保持して、お互いに向かい立つ 2 つの人々 があります。
- ケーブル ケーブルの真ん中にはさみのペアが保持できるようにケーブルをハサミのハンドルをスライドします。(それは余裕に行くことができない) すべての回での緊張の下にケーブルを保ちます。
- 張力の下でケーブルを維持する反対の方向でケーブルをツイスト両方の人々 があります。ケーブルは、ねじれを開始する (重量を提供します) が真ん中にはさみのペアが沈み、ケーブルの両端は、お互いにねじることができます。
- ケーブルの 2 つの端を一緒に入れて、地面に触れるか余裕にケーブルが付いているはさみを許可しないそれらは、高を保持します。ケーブルが完了したら、各端に 2 つの合計をリードねじれ、4 ケーブルがあるので、もう一方の端にケーブルをカットします。
- また、この手順をスピードアップするドリルを持つ 1 つの端にクランプ ワイヤー、ワイヤーの張力を維持ドリルを回してワイヤーをねじる人があります。
- ツイスト ペアの各端にワイヤーからの断熱材の 2 cm のストリップします。
7. センサーをはんだ付け
- 露出したケーブルを錫します。
- Pretinning ピンのケーブルを挿入することによってセンサー ケーブルの一方の端に 2 つのリードの Dsub コネクタ男性圧着ピンをはんだ付けします。
- その後、収縮チューブ各リード線の上を置くことによってリード線を絶縁してください。収縮するチューブではないケーブル リードよりも非常に大きい直径を選択します。ヒートガンで熱収縮を縮小します。収縮チューブは今リード部分のしっかりとラップする必要があります。
注: これらの 2 つのリードを得るホイートス トーン ブリッジに差し込まれて実験中。 - はんだの残りの 2 つの 13.5 * 5.5 mm グリッドの寸法計 1000 Ω 株の 2 つの接点にセンサー ケーブルの残りの端をリード (図 3、)。
- センサー ケーブル (図 3、) にタグを識別するセンサーを追加します。
8. センサーのシール
注: ひずみゲージはすぐに海水中の腐食、したがって、非常によく密封する必要があります。シールの品質センサーの寿命に影響を与えます。
- センサー (図 3、) の両側に長い両端で 2 mm テープの 15 mm を残して PCT 2A テープに添付してひずみゲージをシールします。PCT 2A テープをひずみゲージの下面に取り付けた後、センサー リード線とケーブルの接続されているオープン終了時にクイック ゲルを追加します。
- センサーの上部側面に PCT 2 a 下の部分と同じサイズのテープの 2 番目の部分を添付し、途中でひずみゲージとテープの両方の部分を一緒に添付します。許さない流れにクイック ゲル以外リードとセンサーのケーブル。
- シールを高めるためには、周囲のセンサー テープの 2 つが交わるエッジに PCT 2A テープの薄いストリップを追加します。このセンサーの 3 つの露出された端に対して行います。
- センサーで、ホイートス トーン ブリッジ上の各チャネルに 1 つ 12 のセンサー ケーブルを構築する手順 6.1 に 8.4 11 回を繰り返します。
注:ひずみゲージの成功のシールだった海水中とセンサー出力の時折の「ジャンプ」を最小限に抑えるための二枚貝 gape センサー生存に影響を与える重要な変数です。上記シール技術なし先行する試験の結果初期センサー腐食と後続の障害や測定範囲を超える急速なドリフト。今後の改善点は、シールを向上させるテクニックを含める必要があります。
9. 二枚貝 (図 3b、c) にバルブ口を大きく開けるセンサーを取り付ける
- 日周サイクリングからカキを削除低いプラトー フェーズの前に低酸素症の水族館。
- 爪のポーランド語の各c. virginica清潔で乾燥した殻識別番号を書きます。
- 封印されたひずみゲージを実行後に削除するセンサーをできるように水槽のシーリング材を使用してライブc. virginica (図 3b、c) の清潔で乾燥したバルブに取り付けます。オイスターについてのシェル (図 3c) で途中の右 (フラット) バルブは、リードと、ぼうぜんとしているセンサーを接続し、バルブ (の開口部を阻害しないようにバルブ間でひずみゲージ (図 3b) のループを残す図 3b)。左のバルブのセンサーの残りの自由端を接着します。
注: 観測は、カキが場所でセンサーと通常のバルブを開くことを確認します。 - センサー周りどっちが接着された問題ではない、しかし、信号の方向が変更される場合はいくつかのリードが左のバルブと右弁上に接着します。信号の方向は、実行の終わりに二枚貝の強制終了から明らかになります。すべて二枚貝にとって gape 応答信号の変化の一貫した方向性の同じバルブ側につながるセンサー、ひずみゲージの部分を接着します。
- センサーをシールして、カキに添付のプロセスの各ステップの間に、読み出し回路の範囲にとどまるかどうかを確認し、処理中に潜在的なセンサーの損傷をチェックするセンサー抵抗を定期的にチェックします。
- 12 カキを SGM のすべての 12 のチャンネルに合わせて 12 のセンサーに接続します。
- 過飽和のプラトー相の直前に別の水槽にカキを追加します。
10. セットアップ データロガー ・合弁 Gape 用
- 二枚貝にセンサーを接続し、各センサー (12 の橋の合計) の個々 のホイートス トーン ブリッジ (図 1) で SGM にケーブルを接続し、データロガーに接続されています。
- 一度すべての 2.5 を読み取るサンプル期間データ ロガーを設定 s と 15 の平均 s。
注: ここで使用されるデータロガーの 62 k サンプル メモリ許可無人運転の 12 h。大きいデータロガー、高速サンプリング レートを選択できます、必要な場合。 - SGM ポテンショメータを使用して二枚貝にセンサーを取り付けるダイヤル後個々 のセンサーの gape 信号はゼロします。
- 必要な場合に、高い塩分のように、正しいセンサーの応答で、ドリフトを定期的に各センサー センサー SGM の範囲のままになりますので、(-25 +25 mV) ホイートス トーン ブリッジの出力。SGM の範囲は、ホイートストン ブリッジとデータロガーの入力の最大感度に選ばれました。
11. 低酸素の日周サイクリングでぼうぜんとしているセンサーと二枚貝の展開
- シーリング材が硬化後、水族館 (ca 30 分) 実験で水没する前に浸出する水族館シールできるように、少なくとも 5 h の流れを水で酸素保持バケットに二枚貝を返します。
- 過飽和 (SS) 高原 (図 2) を立ち上げ段階で水槽にカキを配置します。
12. Gape センサーと二枚貝の回復
- 日周サイクリング hypoxiaat 2 日間の期間の終わりに水族館からカキを回復しているときを閉じ、センサー電圧の終了信号を生成するのにカキをトリガーするのにあなたの指を使用します。このようにして、方向と終了信号の大きさを記録できます。
- センサー値が終了値の 1/2 を超える場合は、オープンとして牡蠣を定義します。センサー値が ½ より小さい場合を閉じるとオイスターの終了値を定義します。
注: 東部のカキを開かないで中間の範囲で。
13. 生弁 Gape データの線形化
図 4。カキの生 gape データの線形化。(a) 14 h 光: 10 h 暗い段階、厳しい低酸素症の期間が 2 日間にわたって(b) [か] ([操作] 0.6 mg/L)、 (c)生 gape データ時間 1 つオイスターのシリーズ。データの直線ドリフトでは、センサーの腐食によって引き起こされる、後処理、 (d) (e)おおよそリアルタイム後処理後 gape データ時系列で削除されます。大きさと閉じるスパイクの方向を決定するには、カキがトリガー実行の最後に終了されます。大きさは、さまざまなセンサーによって異なります。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
- 視覚的にカキ gape アクティビティを識別および閉鎖 (または開くには、いずれか 1 つが長い) 使用計測器のドリフトを決定する二枚貝の段階。表計算ソフトで IF ステートメントを使用して 1 つと終了の値をマークして開くゼロ値 (例えば、= の場合 (> 5、1 (true)、0 (false) のセル))。
- 最短のフェーズを削除し、残りの生データを線形回帰を実行します。実験データ (図 4) をリニア化するのにには、回帰式を使用します。線形化は、センサーごとに個別に行う必要があります。
注:センサーのドリフトは短い (分) と (日) 時間が長い線形スケールとドリフト量センサーが異なります。ドリフトは、たまにしか直線ドリフトに記載されていますから、1 時間などの短時間のスパンで通常ごくわずかです。センサーのドリフトは、センサーごとに個別に行われるバルブ口を大きく開けるとセンサー、ぼうぜんとしているがあるし、線形化は、各センサーのデータの後処理のために行われることを必要とします。
14. センサーの校正: センサー mV 対実際 Gape 幅
側の実験では、センサーの電圧をカキの実際 gape 幅に適合できます。
- 水槽の中には、gape センサーとカキを設定します。Gape 録音を開始します。近くにそれに触れるにカキをトリガーします。すぐ後に、牡蠣が再び開きます。
- カキを開いて、写真を撮るし、撮影するたびに、ぼうぜんとしている装置のセンサー電圧を書き留めます。追跡装置に読み込みを口を大きく開けると行く写真が。弁の同じレベルで、写真の基準縮尺を配置します。
- 距離を分析カキは ImageJ などオープン ソース画像処理プログラムを使用してそれぞれの写真 (mm) で開かれています。
- 実際 gape 幅センサー電圧とを比較し、回帰分析を実行します。これは実際に開く状態の調整を与えるし、さらにセンサー計測は、二枚貝の実際 gape 幅に関連することができます。
注:これは gape 幅は実際には、センサー電圧に関連した直線を示しています、このプロセスは時間がかかりすぎる、低酸素、ぼうぜんとしている実験は実行されませんでした。低酸素、ぼうぜんとしている実験用センサーを装備し、水槽に戻す彼らの水槽から必要な時間の最小量の牡蠣を削除することが重要だった。いくつかの実験のため gape 幅測定が必要があります、上記の校正テクニックを従う必要があります。
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Representative Results
カキの中断のない平地河口水 (毎日のサイクルの低いプラトー段階低酸素) にさらされる時間のほとんどが開いていたし、簡潔にだけ頻繁に閉鎖 (図 5)。いつ彼らはカキからオイスターに様々 な閉じる。このパターンは、Loosanoff と Nomejko 194644とヒギンズ 198039も見つかってください。また、カキは、闇と光の位相の差に応答しませんでした。
図 5.(g)(H) は 2 日常の公開されている 7 つのカキの gape 応答のサブセット (7.3 mg/L を = [行う]) 時折、別のパターンでそれぞれのカキを閉じます。シミュレートされた夜の時間は、白いバーが一日の時間をシミュレート黒のバーで示されます。この図は、ポーターと Breitburg 201663から変更されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
重篤な低酸素にさらされてほとんどのカキ ([行う] = 0.6 mg/L) 低高原中に低酸素の日周サイクリング中に段階が終了 [DO] ターゲットに達したし、も閉じてターゲット [DO] 合意し、残った前にいくつかのカキがほとんどの時間のため閉鎖後にすぐに、重度の低酸素症は、(図 6) を続けています。コントロールし周期的な pH gape は影響しなかった。
図 6。(g)日周サイクリング重篤な低酸素血症と低酸素症の 2 日間 (h) にさらされる 7 つのカキの gape 応答のサブセット ([行う] = 0.6 mg/L) 低いプラトー段階。シミュレートされた夜の時間は、白いバーが一日の時間をシミュレート黒のバーで示されます。この図は、ポーターと Breitburg 201663から変更されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
軽度の低酸素症と ([行う] = 1.7 mg/L)、閉鎖はしばしば発生時点の代わりに低いプラトー段階で後でターゲット [行う] に達した (図 7)。
図 7。(g)日周サイクリング軽度低酸素血症と低酸素症の 2 日間 (h) にさらされる 7 つのカキの gape 応答のサブセット (1.7 mg/L を = [行う]) 低いプラトー段階。シミュレートされた夜の時間は、白いバーが一日の時間をシミュレート黒のバーで示されます。電源はc、e、g (「データ無し」) で中断されました。この図は、ポーターと Breitburg 201663から変更されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
様々 な [は] 低いプラトー フェーズでは、重度の下で牡蠣 ([行う] = 0.6 mg/L) 日周サイクリング制御 ph 低酸素症 (pH = 7.8) 循環 pH だけでなく、(pH 7.8-= 7.0) 常の下でカキよりも大幅に長く閉鎖された (7.3 mg は/L)。閉鎖制御と深刻な低酸素状態における循環 pH と有意差はありませんでした。軽度の下でカキ ([行う] = 1.7 mg/L) 日周サイクリング低酸素制御 pH または循環 pH で厳しい低酸素下のカキとしての低いプラトー間の同じような量を閉鎖されました。さらに、穏やかな日周サイクリング低酸素下のカキは低いプラトー段階常の下でカキとして時間の同じような量を閉鎖されました。フェーズのいずれかで制御と深刻な低酸素状態における循環 pH 閉鎖有意差はありませんでした。
低高原後常フェーズでは、低高原中に重篤な低酸素症を経験したカキがほとんどの場合 (図 8) と、彼らはしばしば [DO] レベルがランプ常高原に達した (前であってもに、中を開いた図 6)。過飽和過飽和フェーズ後常、中にそれぞれ、すべての治療法のカキ開いていたほとんどの時間。カキは、これらのパターンが繰り返し日周上サイクル時間の 2 日間にわたって示した。
図 8。時間カキ低高原, 過飽和 (c) および (d) 常後、suspersaturation、日周段階後 (a) 低高原、(b) 常に閉鎖された [は] のサイクリング。(A)における低いプラトー期:「0.6、循環」[行う] を = 0.6 mg/L (厳しい低酸素症)、循環的な pH の (pH 7.8-= 7.0) (n = 4);「0.6、制御」[DO] = 0.6 mg/L (厳しい低酸素症) pH を制御 (pH = 7.8) (n = 4);「1.7、循環」[行う] を = 1.7 mg/L (軽度低酸素症)、循環的な pH の (pH 7.8-= 7.0) (n = 4)。「コントロール、コントロール」= [は] 7.3 mg (常)、pH を制御 (pH = 7.8) (n = 4)。統計的な差異は、(入れ子になっている ANOVA、 p≤ 0.05) ・ バーの上に別の文字によって示されます。誤差は、平均値の標準誤差です。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
低いプラトー フェーズ中に重度の低酸素症、循環 pH から 1/3 以上のカキ pH を制御厳しい低酸素症から牡蠣と時間の閉鎖の 70% であった (図 9) 時間の閉鎖の 49% であった。対照的に、低高原段階では、軽度の低酸素循環 pH から 1/3 以上のカキ、時間と時間の平地の制御 pH 治療 12% から閉じたの 29% であった。同時に閉じた低いプラトー フェーズ中に重篤な低酸素血症、循環 pH、重篤な低酸素症、カキの 67% 82% であったほとんどのカキはそれぞれ pH 処理を制御します。軽度低酸素、循環的な pH の治療、低高原と牡蠣の中に閉じられたカキの 45% の最大値は最大 42% を一時閉鎖し同時に常のみに公開。低高原, 過飽和状態、及び過飽和後常後常にカキのほとんどよりも 1/3 はいずれかの時点で閉じられます。
図 9.牡蠣割休業同時に低高原、常低高原, 過飽和状態、及び常後過飽和の段階で描かれた後図 2。低高原は深刻な低酸素(、)の ([行う] = 0.6 mg/L) 循環 pH を持っていたと (pH 7.8-= 7.0) (n = 13 カキ)。(B)で、低い高原でした軽度低酸素 ([行う] = 1.7 mg/L) 循環 pH を持っていたと (pH 7.8-= 7.0) (n = 11 カキ)。(C)、低高原は深刻な低酸素 ([行う] = 0.6 mg/L) と pH コントロールをしていた (pH = 7.8) (n = 11 カキ)。(D)、低いプラトー相が平地 (7.3 mg/L を = [行う]) (n = 11 カキ)。水平線が 3 分の 1 を示していますカキの同時に閉鎖されました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
口を大きく開ける幅線形センサー mV (図 10) に関連しています。センサーはバルブに接着している方向は、信号の方向を決定します。
図 10.カキの実際 gape 幅 gape センサー電圧の校正します。(a b)カキの右のバルブに口を大きく開けるセンサーつながる貼付、 (c, d)の gape センサーは左のバルブに貼付 。応答の方向の一貫性、センサーはそれぞれのカキの同じ弁方向に貼付してください。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
典型的な研究焦点、連続拡張低酸素条件の期間と応答は、しばしば動物の生存として測定します。ただし、現時点では、日周サイクリング低酸素に対する動物の行動応答の私達の理解は、最小限63です。したがってより多くの研究は多く河口7,8で夏に定期的に発生する日周サイクリングの低酸素に対する反応で有機体の行動に焦点を当てる必要があります。
継続的に日周サイクリング低酸素と循環的な pH に二枚貝類の行動反応を測定する方法を紹介します。カキは、pH の日周・ サイクリングには行動に応答しませんでした。しかし、牡蠣はシェル gape を大幅に削減し低酸素条件に強く答えた。また、カキの 3 分の 1 以上同時に低酸素の治療の下で時間の長い期間のため閉鎖、最も続いて気相下で再び開いた。Gape を増加し、拡張を補償するために弁の閉鎖弁の回重度の低酸素症の間に閉鎖がカキ自体に日周サイクリング低酸素の影響を減らすことができる、植物プランクトンで、彼らはフィルターをかけます。したがって、そのような行動の補償は、食物連鎖や生態系への影響を省くことができます。
この SGM メソッドの重要なステップは、gape センサーを正常に密封することです。センサーが正しくシールされていない、海水、ドリフトが増加される、最終的にしなくひずみゲージを取得できます。Bergeron (2005)64メソコスム実験の経過 29 センサーが配置され、彼らが作用した時間量を評価しました。実験が終了したとき、16 d 以上の最長実行しているセンサーが機能しました。最短のセンサーの続いた時間は 0.5 d だった成功したセンサー配置の平均の長さは 4.9 ± 3.0 日早期終了したセンサーが含まれています。ほとんどのセンサー働いた日周サイクリングで 2 日間の展開を低酸素症実験。
センサーの寿命は改善すべき現在のデバイスは多くのアプリケーションに適しています。水族館シールには、センサーの腐食を増やすことができます酢酸が含まれています。今後、非酸性のエレクトロニクス グレード RTV シリコーン使用してください。発見された、後処理で除去するという線形のドリフトを回避この可能性がありますも。現時点では、各 gape 実行用の新しいセンサーを作成することをお勧めします。
現在制限は、SGM は、実験室の設定で使用されている様々 な水槽に到達する十分な長さにセンサーのケーブルが必要なことです。メソッドのもう一つの制限は、直線ドリフトを個別に修正する必要があります、分析が自動的に行われていないと手で実行する必要です。二枚貝の実際、ぼうぜんとしているスペースを測定する場合は、各センサーは信号の振幅変動センサーから個別に調整を持っています。近い大きさと閉じるスパイクの方向を取得する二枚貝をトリガーする実行の終わりに重要です。Gape はフィールドで表される低酸素条件の期間といった厳しい環境条件可能性があります SGM を用いた二枚貝を監視することで検出され、検出時よりも 3 分の 1 を閉じて同時に。
ポーターの前に、Breitburg (2016)63バルブ、ぼうぜんとしているが二枚貝の日周サイクリング低酸素にさらさで測定されていなかった。ただし、バルブ口を大きく開けるを測定する様々 なテクニックが存在します。この方法の利点は、それは非常に高価な二枚貝に直接視界を必要としません。繰り返し発生するコストは、ひずみゲージのコストのみです。システムもフィールド展開で可能住宅ホイートストン ブリッジと定期的にデータをダウンロードするために削除する防水エンクロージャのデータロガー。二枚貝は、ぬれたコンパートメントに収納すると思います。
低酸素の日周サイクリング カキの重要なバルブ gape 応答から、牡蠣が pH の周期的な変化に応答しないことを示します。将来の仕事よりさらにセンサーの初期故障を低減し、嬢らのように柔軟な熱溶融接着テープを使用してドリフト センサーのシールに焦点を当てる必要があります。(2013)57非酸性の電子グレード RTV シリコーンを使用しています。今後の研究、バルブ、ぼうぜんとしている二枚貝の他の種の日周サイクリング低酸素に対する反応を測定し、またバルブ口を大きく開ける動作の日周サイクリング低酸素症および食品制限の効果を調べる。低濃度の応答で二枚貝を閉じるが、日周サイクリング低酸素血症と食品の濃度との間の相互作用は検討されていない知られています。
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Disclosures
我々 は明らかに何かを持っていません。
Acknowledgments
牡蠣の写真を撮る、ImageJ でぼうぜんとしている幅を測定、メリンダ ・ Forseth に感謝します。サイクリング低酸素と循環 pH 条件日周と、水槽へのアクセス、デニス Breitburg に感謝しますエッジウォーター, メリーランド州, スミソニアン環境研究センターは、実験スペースを感謝いたします。低酸素症実験された no.、国立海洋大気圏局 - 沿岸海洋研究のスポンサー助成センターによって資金を供給NA10NOS4780138 し、スミソニアン Hunterdon 基金デニス Breitburg します。バルブは、実験 Elka t. ポーターにワシントン大学によって学部強化助成金によって資金が供給された低酸素吸入時の測定をぼうぜんと。
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 |
References
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