Waiting
Login processing...

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

Environment

En töjningsmätaren Monitor (SGM) för kontinuerlig ventil gapa mätningar i tvåskaliga blötdjur som svar på laboratoriet inducerad Diel-cykling hypoxi och pH

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

Förstå de beteendemässiga Svaren tvåskaliga suspension-matare till miljövariabler, till exempel löst syre, kan förklara vissa ekosystem processer. Vi har utvecklat en billig, laboratoriebaserade, töjningsmätaren monitor (SGM) att mäta ventil gapa Svaren av ostron, Crassostrea virginica, diel-cykling hypoxi och cykliska pH.

Abstract

En billig, laboratoriebaserade, töjningsmätaren ventil gapa monitor (SGM) utvecklades för att övervaka beteendet ventil gapa av tvåskaliga blötdjur i svar till diel-cykling hypoxi. En Wheatstone bridge var ansluten till trådtöjningsgivare som kopplats till skal av ostron (Crassostrea virginica). De inspelade signalerna får för öppning och stängning av musslor registreras kontinuerligt under två dagars perioder av experimentellt inducerad diel-cykling hypoxi och diel-cykling förändringar i pH. Här, vi beskriver ett protokoll för att utveckla en billig töjningsmätaren monitor och beskriver, i ett exempel laboratorium experiment, hur vi använde det för att mäta ventil gapa beteende östra ostron (C. virginica), svar till diel-cykling hypoxi och cykliska förändringar i pH. Ventil gapa mättes på ostron utsätts för cykliska svår hypoxisk (0,6 mg/L) upplöst syre villkor med och utan cykliska förändringar i pH, cykliska mild hypoxisk (1,7 mg/L) villkor och normoxic (7,3 mg/L). Vi visar att när ostron möter upprepade diel cykler, de snabbt stänga sina skal svar på svår hypoxi och Stäng med fördröjning till lindrig hypoxi. När normoxia återställs öppna de snabbt igen. Ostron svarade inte på cykliska pH förhållanden ovanpå diel cykling svår hypoxi. Vid minskad Syreförhållandena, mer än en tredjedel av ostronen stängda samtidigt. Vi visar att ostron bemöta diel-cykling hypoxi, vilket måste beaktas när bedömningen av beteendet hos musslor till upplöst syre. Ventilens SGM kan användas för att bedöma svaren av tvåskaliga blötdjur till förändringar i upplöst syrgas eller föroreningar. De ventilen gapa töjningsgivare från havsvatten tätning tekniker för att bättre tätning och krävdes ytterligare förbättringar att öka livslängden på sensorerna.

Introduction

Hypoxi, dvs upplöst syre koncentrationer [göra] tillräckligt lågt för att negativt påverka biologiska och ekologiska processer men ofta funktionellt definierade som [göra] < 2 mg / L1och anoxia (funktionellt definierade som [DO] 0,0-0,2 mg/L) sker oftare och hårdare i världens kustvatten, flodmynningar och den djupa hav2,3 och förvärras ofta av ökande eutrofiering4,5. Med en ökande areal grad av hypoxi och anoxi, makrofauna påverkas negativt och förlora livsmiljö omfattning och livsmiljö kvalitet. Klimatförändringarna förutspås för att förvärra hypoxi och anoxi6.

I många stratifierat, näringsämne-berikad flodmynningar som Chesapeake Bay, USA, säsongsmässigt ihållande hypoxi kan segra och kan uppstå efter år2. Dessutom diel-cykling av hypoxi är frekventerar i flodmynningar som de Chesapeake Bay och andra platser och uppstår sent under natten eller tidigt på morgonen i sommar7,8.

De flesta studier har fokuserat på effekten av kontinuerlig exponering av organismer till låg [DO] och deras tolerans till hypoxi och anoxi9,10,11,12,13,14 . Studier har dessutom tittat på storskalig förändring i artsammansättningen distributioner, sammansättning och arter som svar på utökade låg [DO]4,15. Ofta arter som är mycket känsliga för lågt [göra], dö i massor,16 skiftande övriga arter till en yngre, mindre och medelstora, kortlivade fauna som till exempel, hittade på Louisiana-Texas hylla ekosystem4.

Beteendeförändringar vanligtvis föregår gemenskapens kollaps17 och studier har rapporterat på beteendemässiga Svaren av organismer till utökade låg [DO]4,16,17,18,19 ,20,21,22,23,24,25. Dessa studier, dock fokuserar inte på svaren från organismer till diel-cykling exponeringar av hypoxi och fluktuerande natur [DO] tillgänglighet i flodmynningar.

Diel-cykling hypoxi i grunt flodmynningar har fått ökande medvetenhet som studier övervaka [göra] mer ofta under loppet av dagar med Kerstin i flodmynningar16,26. Vatten kan förbli hypoxisk för timmar i slutet av natten eller tidigt på morgonen på sommaren när det finns ingen genererar syre fotosyntesen under natten men hög syreförbrukande aerob respiration7,16. Det konstaterades också att tidvattnet påverkas diel cykling låg villkor med de mest extrema minima observerade när lågvatten sammanföll med avsluta av natten27. Först efter flera timmar av hypoxi [gör] komma tillbaka till normoxia7,16,28 i dagligt cykeln.

Att bestämma C. virginica beteendemässiga svar på diel-cykling hypoxi och pH vi övervakade öppning och stängning av ventiler av ostron utsätts för laboratoriet inducerad diel cykling [Do] och cykliska pH. Gapa Svaren av musslor har använts för att upptäcka skadliga miljöförhållanden. Ventil nedläggningar av musslor som svar på föroreningar29,30,31, giftiga alger32,33,34, termisk förorening35,36 , 37, mat kvantitet minska38,39,40, utfodring regimen39,41, emersion37,42, fotoperiod43 , 44, pH45,46, och kombinerade pH och löst syre47 har mätts. Gapa tekniker har, till exempel ingår direkta observationer48,49,13, kontinuerliga mätningar med reed switchar och magneter (Dreissena monitor)50eller fiberoptiska sensorer 51 som kräver klart vatten. Dessutom har magnet och magnetfält styrka hallgivare använts för att studera mussla gapa vinkel52,53,54,55och ett högfrekvent elektromagnetisk induktion system att kan mäta varierande avståndet mellan två elektriska spolar som är limmade på ventilerna har varit används56,57,58,59. En hög spänningskälla krävs för elektromagnetisk induktion system och makt måste levereras till båda sidor av shell52. Detta system är också kommersiellt tillgängliga som den ”MOSSELMONITOR” (http://mosselmonitor.nl/).

På en tight forskningsbudget, konstruerade vi en billig töjningsmätaren monitor (SGM) att kontinuerligt mäta oyster gapa över laboratorium-inducerad diel cykling [Do] och pH, låga siktvärden villkor. Vårt system är också mycket enklare än konkurrerande system, vilket möjliggör många djur att vara instrumenterad under ett experiment. Vi ville bestämma de beteendemässiga svar på C. virginica diel cykling svår ([göra] = 0,6 mg/L) hypoxi med kontroll pH (pH = 7,8) och cykling pH (pH = 7,8-7.0), respektive, och gapa Svaren till mild ([göra] = 1,7 mg/L) hypoxi. Dessutom ville vi avgöra om ostron är kunna svara snabbt på förändringar i [göra] över diel cykel och hur de reagerar när normoxia återgår efter en hypoxisk händelse. Kanske är ostron optimalt anpassade till snabbt fluktuerande miljö som finns i många flodmynningar16,27 där de lever. Medan mer komplexa ventil gapa bildskärmar finns, erbjuder SGM en billig teknik som tillåter kontinuerliga mätningar av ventilen gapa i vatten även i låga siktvärden förhållanden.

Figure 1
Figur 1. Wheatstone bridge för ventil gapa apparatur. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Anstränga mätinstrumentet sensorerna används för övervakning av tvåskaliga gapa är resistiv filmer i en meander mönster på en polyimid bakningen. Små mängder stam modulera motståndet av sensorn. Tvåskaligt flexar stam nivåglaset när det gapar orsakar en förändring i sensorns motstånd. Vi anställt en ogyltig, balanserad, Wheatstone-brygga för varje tvåskaliga kanal som visas i figur 1 att mäta förändringen i temperatursensor motståndet. Wheatstone överbrygga är nulled av potentiometern tillåter en ganska hög vinst att vara anställd av en datalogger. En Wheatstone bridge är en standardmetod för att exakt mäta en okänd motstånd med hjälp av ett förhållande till en känd motstånd som standard och en voltmeter. Historien om denna mycket gamla teknik diskuteras i Ekelof (2001)60. Vi integrerat 12 kanaler, alla med sin egen Wheatstone bridge och ogyltig potentiometer, töjningsmätaren Monitor (SGM) enheten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. konstruktion av Wheatstone Bridge för ventil gapa apparatur

Obs: Stam mätaren är nominellt 1000 Ω, så att fullt balans och null-bron, alla komponenter bör vara 1000 Ω.

  1. Som i figur 1Vrid löd två 1 kΩ precision motstånd till varandra och sedan till en ~ 976 Ω resistor och en 100 Ω 10 potentiometern. Den typiska stam mätarintervall är några Ω bort av de 1000 Ω nominellt, så endast detta motstånd måste matchas. Använda en fast 976 Ω motstånd och ett Reglermotstånd (10 tur potentiometer) för detta ändamål.
  2. Ta ena sidan av den rörliga armen och ena sidan av 1 kΩ resistorn till en kontakt för att koppla till de tvåskaliga anstränga mätinstrumentet som visas i figur 1.
  3. Fäst på toppen och botten av bron till en strömkälla att tillhandahålla bias nuvarande till bron som visas i figur 1.
  4. Fäst mittpunkterna av bron vid förförstärkare och data-inspelare, som visas i figur 1. Detta kommer att registrera de tvåskaliga svaren som dess gapa rörelse modulerar motståndet av de anstränga mätinstrumentet.
  5. Efter de tvåskaliga töjningsmätaren fästas, null bron genom att justera 10 Vrid potentiometern tills spänningen vid ingången data recorder är noll. Använd en separat BNC-kontakt och en hand höll voltmeter för detta ändamål.
    Obs: Ogyltig utdata innebär att mycket höga vinster kan användas med färdregistrator utan mättar input, möjliggör mycket exakt spänning (gapa svar) för att mätas.
    Obs: Våra flerkanaliga setup använder diskreta komponenter hand lödd på en vanlig bit elektronik ”perf-board”. Detta kunde lätt formaliseras på ett mycket billigt kretskort med lite extra ansträngning.

2. allmänna inställningen för Diel-cykling hypoxi och Konjunkturartade pH

  1. Hålla ostron med känd sjukdom som låg prevalens61 i 75-L akvarier under en 14 h ljus: 10 h mörka fotoperiod, 7 dagar per vecka48och utsätta dem för cykliska förändringar i [DO] härma diel-cykling hypoxi som finns i naturen7, 8. under 14 h av ljus, simulera Ljusnivåerna på en solig dag på 2-m djup i den Rhode River, Maryland61.
  2. Ställa in diel-cykling hypoxi och cykliska pH i laboratoriet för långsiktiga experiment som beskrivs i detalj av Burrell o.a. (2015) 49. manipulera [DO] och pH i varje akvarium och håll på förutbestämda nivåer hela tiden. För att undvika ventil nedläggning på grund av mat begränsning, lägga till växtplankton62 på aquaria. Kompensera för eventuella potentiella upptag från alger nedbrytning genom att reglera [DO] i varje akvarium.

3. tvåskaliga acklimatisering

  1. Acklimatisera ostron till diel-cykling hypoxi för ca en vecka innan du utför gapa experiment.

4. ställa in Diel-cykling hypoxi platå stadier

Figure 2
Figur 2 . [Göra] var manipulerade experimentellt varje dag för att generera diel cykling hypoxi. Här, visas 2 på varandra följande diel cykler över som gapa mätningar togs. Varje diel cykel innehåller fyra [DO] faser: en = övermättnaden (SS), b = normoxia efter övermättnaden, c = låg platå (LP), d = normoxia efter låg platå. För låg platån, svår hypoxi ([göra] = 0,6 mg/L) med kontroll eller cykling pH indikeras med en tjock svart linje, lindrig hypoxi ([göra] = 1,7 mg/L) med cykling pH med en tunn grå linje och normoxia ([göra] = 7,3 mg/L) med en streckad linje. Grå rutorna ange 10-h mörka mellanrum under två dagar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. För att skapa diel cykling hypoxi, justera [DO] under loppet av en dag i fyra på varandra följande faser där [göra] hålls konstant: 2 h övermättnaden, 6 h normoxia efter övermättnaden, 4 h låg platå (normoxia när det gäller kontroller) och 2 h normoxia efter låga platå faser.
  2. Under den låg plateau fas, hålla normoxic behandling konstant på en [DO] 7,3 mg/L, konstanten milt hypoxisk behandling på en [DO] 1,7 mg/l och konstanten svår hypoxi behandlingar på en [DO] 0,6 mg/l.
  3. För svår hypoxi, köra två pH behandlingar under låg platå, dvs svår hypoxi med kontroll pH där pH hålls på 7,8 och svår hypoxi med cykliska pH där pH är cyklade från 7,8 till 7.0 under låg platån. Kör milt hypoxisk behandling med cykliska pH där pH är cyklade från 7,8 till 7.0. Köra en andra milt hypoxisk behandling med konstant pH om så önskas.

5. ramp upp/ner [Do] mellan platån stadier

  1. Schemalägga rampen upp eller ned av [DO] mellan de fyra konstanta faserna att ta 2 h varje, förutom för rampen ner från normoxia efter övermättnaden till fasen låg platå, som tar 3 h. ofta, hypoxi har visat sig inträffa sent på natten eller tidigt på morgonen timmar i den sommar7,8. alltså hålla fasen låg platå i mörkret liksom perioderna rampning kritan eller upp från det, för en total längd av mörkret i 10 h.
  2. Upprepa diel-cykling hypoxi 4-5 dagar en vecka61.
  3. Lägg till ostron med sensorer i fasen uppstart innan övermättnaden och ta bort dem, efter stängning, två dagar senare så de uppleva två kompletta diel cykler (figur 2) med sensorer kopplade.

6. att göra sensorkabeln

Figure 3
Figur 3 . Tvåskaliga SGM töjningsmätaren ventilen sensorn. (a) töjningsmätaren sensor, (b) töjningsmätaren bifogas ett ostron som visar en ögla av stammen spårvidd mellan båda ventilerna, (c) töjningsmätaren sensor monterad på ett ostron. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. Konstruera ventil gapa Sensorkablar genom att vrida två 32 AWG (7/40) ledningar (se Tabell för material) av önskad färg (figur 3en). Skär en längd på wire två gånger längden på önskad gapa sensorkabeln, dvs dubbelt så lång från akvariet till SGM plus lite extra.
  2. Har två personer stå mitt emot varandra, varje anläggning ena änden av kabeln.
  3. Skjut ett par sax över kabeln så att mitt i kabeln hålls ett par sax av kabeln. Håll kabeln under spänning hela tiden (det inte kan gå slack).
  4. Har både människor vrider kabeln i motsatt riktning att hålla kabeln under spänning. Som kabeln börjar vrida, paret sax i mitten (som ger vikt) kommer sjunka ner, och båda ändar av kabeln kan vrida runt varandra.
  5. Ihop de två ändarna av kabeln och håll dem högt upp, inte tillåter saxen med kabeln till vidrör marken eller gå slack. När kabeln är klar leder vridning, klippa kabeln i andra änden så finns det 4 kabel totalt, två på varje ände.
  6. Alternativt, för att påskynda detta steg, har en person håller en borr med kablarna kläms fast i den ena änden, hålla spänningen på trådarna och twist trådarna genom att vrida borren.
  7. Remsa 2 cm isolering från trådarna i varje ände av partvinnad.

7. lödning sensorn

  1. Tenn exponerade kabeln.
  2. Löda Dsub kontaktstift hane crimp på två leder på ena änden av sensorkabeln genom pretinning stiften och infoga kablarna.
  3. Sedan isolera leads genom att sätta krympslang över varje bly. Välj krympslang som inte är mycket större i diameter än kabel leads. Krympa den värme krympplast med en värmepistol. Den krympslang bör nu vara tätt lindade runt leads.
    Obs: Dessa två leder få ansluten till bron Wheatstone under experiment.
  4. Löda återstående slutet av sensorkabeln till två kontakter av en 1000 Ω stam spårvidd med måtten 13,5 mm * 5.5 mm galler på de återstående två leder (figur 3en).
  5. Lägg till en sensor som identifiering tagg att sensorkabeln (figur 3en).

8. tätning sensorn

Obs: Töjningsgivare korrodera snabbt i havsvatten och således måste vara mycket väl förseglade. Kvaliteten på tätningen påverkar nyttjandeperioden för sensorn.

  1. Tätning av töjningsgivare bifoga dem till PCT-2A band lämnar 15 mm tejp vid långa ändar och 2 mm på sidorna av sensorn (figur 3en). Efter fästa PCT-2A tejp på undersidan av töjningsmätaren, lägga till snabb gel på sensorn leads och de kopplade öppna ändarna på kablarna.
  2. Bifoga en andra tejpbit PCT-2A i samma storlek som botten bit till ovansidan av sensorn och bifoga båda bitar av tejp med stam mätaren i mitten tillsammans. Inte Tillåt snabb gelen till flödet någonstans annat än över leads och Sensorkablar.
  3. För att förbättra tätningen, lägga till tunna remsor av PCT-2A tejp kanterna möts två bitar av tejp runt sensorn. Gör detta för tre utsatta kanterna på sensorerna.
  4. Upprepa steg 6.1 till 8,4 elva gånger för att konstruera 12 Sensorkablar med sensorer, en för varje kanal på Wheatstone bridge.
    Obs: Framgångsrika tätning av töjningsgivare var viktiga variabeln som påverkar tvåskaliga gapa sensor överlevnad i havsvatten och för att minimera enstaka ”hopp” i sensor utdata. Tidigare studier utan den tätning teknik som beskrivs ovan resulterade i tidig sensor korrosion och efterföljande misslyckande eller snabb drift utanför mätområdet. Framtida förbättringar bör omfatta tekniker för att förbättra tätningen.

9. Montera ventilen gapa sensorn till en musslor (figur 3b, c)

  1. Ta bort ostron från diel-cykling hypoxi akvarium innan låg plateau fas.
  2. Skriv ett identifieringsnummer på rena, torra skalet av varje C. virginicamed nagellack.
  3. Fäst de förseglade töjningsgivare ren och torkade ventiler live C. virginica (figur 3b, c) använda akvarium tätningsmedel så att sensorn att tas bort efter körningen. Fäst gapa sensorn med leder på höger (platt) ventilen av oyster om halvvägs på skalet (figur 3c) och lämna en slinga av stam mätaren (figur 3b) över ventilerna så att inte hindra öppnandet av ventilerna ( Figur 3b). Limma den återstående fria änden av sensorn på vänster ventilen.
    Obs: Observationer bekräftar att ostron öppna deras ventiler normalt med sensorer på plats.
  4. Det spelar ingen roll vilket sätt runt sensorn limmas, men riktningen av signalen kommer att ändras om vissa leder är limmade på vänster ventilen och några på rätt ventil. Riktningen av signalen blir klart från Tvingad stängning av Tvåskaligt i slutet av en kör. För alla musslor leder limma den töjningsmätaren delen med sensorn till samma ventil sida för en konsekvent riktningen för förändring i gapa svar signalen.
  5. Under varje steg av processen för tätning sensorer och bifoga dem till ostron, Kontrollera sensorn motståndet med jämna mellanrum så att det stannar inom spänna av avläsning elektroniken och att kontrollera potentiella givare skador under bearbetning.
  6. Bifoga 12 ostron till 12 sensorer att fylla alla 12 kanaler av SGM.
  7. Lägga till ostron till de olika aquaria precis innan övermättnaden plateau fas.

10. inställning av Datalogger och Multiplexer för ventil gapa apparatur

  1. Bifoga en sensor till musslor och sedan Anslut kabeln till SGM med enskilda Wheatstone broar (figur 1) för varje sensor (totalt 12 broar) och ansluten till en datalogger.
  2. Ställa in dataloggen provtagningsperiod att läsa en gång varje 2.5 s och sedan i genomsnitt för 15 s.
    Observera: 62 k prov minne på den datalogger som används här tillåtna 12 h för obevakad drift. Större dataloggrar och snabbare samplingsfrekvenser kan väljas om så önskas.
  3. Noll gapa signalen för varje enskild sensor efter fästa sensorn till en musslor med potentiometern ringer på SGM.
  4. När det behövs, som i högre Medelintervall, korrigera varje sensor regelbundet för drivan sensor svar så att sensorn förblir i spänna av SGM (-25 till + 25 mV) produktionen av Wheatstone bridge. SGM spänna valdes för maximal känslighet mellan de Wheatstone bridge och inmatning av en datalogger.

11. distribution av musslor med gapa sensorer i Diel-cykling hypoxi

  1. Efter akvariet tätningsmedel har härdat (ca 30 min) återvänder musslor till syresatt innehav hink med genomströmmande vatten i minst 5 h att tillåta akvarium tätningsmedlet att läcka före nedsänkning i experimentet.
  2. Placera ostron i akvarium under uppstart att platån övermättnaden (SS) (figur 2).

12. återvinning av musslor med gapa sensorer

  1. När du återställer ostron från akvariet med diel-cykling hypoxiaat i slutet av perioden på två dagar, använda fingrarna för att utlösa ostron för att stänga och producera en utgående signal i sensorn spänningen. Detta sätt, kan riktning och omfattningen av den utgående signalen registreras
  2. Definiera ostronet som öppen om sensorn värdet är större än ½ av slutna värdet. Definiera ostronet som stängd om sensorn värdet är mindre än ½-värde.
    Obs: Östra ostron öppnar inte mycket på det mellanliggande intervallet.

13. Linearisering av rå ventil gapa Data

Figure 4
Figur 4. Linearisering av rå gapa data av ett ostron. (a) 14 h ljus: 10 h mörka faser, (b) [DO] under en två dagars period med perioder av svår hypoxi ([göra] 0,6 mg/L), (c) Raw gapa data tidsserier av ett ostron. Linjär drivan av data är orsakade av korrosion av sensorn och måste tas bort i efterbehandlingen, (d) gapa tid dataserier efter efterbearbetning, (e) ungefärlig realtid. För att avgöra storleken och riktningen av den avslutande spiken, utlöses ostron för att stänga i slutet av en kör. Magnitud varierar mellan olika sensorer. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. Visuellt identifiera oyster gapa aktivitet, och använda den stängda (eller öppna, vilket är längre) faser av de musslor att fastställa instrument drift. Använda om-uttryck i kalkylprogram och markerar de stängda värdena med en som du kan öppna värden med noll (t.ex. = om (Cell > 5, 1 (true), 0 (falskt))).
  2. Ta bort de kortaste faserna och kör en linjär regression på återstående rådata. Använd regressionsekvationen till linjär experimentella data (figur 4). Linearisering måste göras individuellt för varje sensor.
    Obs: Sensor drift sker linjärt över kort (minuter) och långa (dagar) tid skalor och mängden drift varierar från sensor till sensorn. Drift är normalt försumbar över kort tid spann som en timme, där endast tillfälligt linjär drift har noterats. Sensor drift kräver att kalibreringar av ventilen gapa och sensorn gapa måste göras separat för varje sensor och att en linearisering måste göras för varje sensor i efterbehandlingen av data.

14. kalibrering av sensorer: faktiska gapa bredd kontra Sensor mV

I ett experiment med sida kan sensor spänning kalibreras med faktiska gapa bredden på ostron.

  1. I ett akvarium, inrätta ett ostron med en gapa sensor. Initiera gapa inspelning. Utlösa ostron avslutningsvis att röra den. Strax efter öppnar ostron upp igen.
  2. Som ostron är öppna, fotografera och skriva ner sensorn spänningen av gapa apparaten varje gång som ett foto tas. Håll koll på vilka fotografi går med som gapa apparater läsning. Placera en referens skala i fotot som är på samma nivå av ventilerna.
  3. Analysera avståndet ostron är öppen i varje fotografi (mm) med en öppen källkod bild bearbetningsprogram såsom ImageJ.
  4. Jämföra faktiska gapa bredd till sensorn spänning och kör en regressionsanalys. Detta ger kalibrering för faktiska öppning status och ytterligare sensor mätningar sedan kan relateras till faktiska gapa bredd musslor.
    Obs: Medan detta visar gapa bredd är linjärt relaterad till sensorn spänning, i verkligheten, denna process tar för lång tid och utfördes inte för hypoxi gapa experiment. För hypoxi gapa experiment var det viktigt att ta bort ostron för minst tid som krävs från deras aquaria att utrusta dem med sensorer och återföra dem till aquaria. För några experiment, gapa breddmätning kan vara viktigt och kalibrering tekniker ovan bör följas.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Ostron som utsätts för oavbruten normoxic flodmynning vatten (ingen hypoxi under fasen låg platå av dagliga cykeln) var öppna för mesta och endast kort stängt sällan (figur 5). När de stängde varierade från ostron till ostron. Detta mönster har också konstaterats av Loosanoff och Nomejko 194644 och Higgins 198039. Även svarade ostron inte på skillnaden i mörka och ljusa faser.

Figure 5
Figur 5 . (a-g) En delmängd av gapa Svaren av sju ostron utsätts för (h) två dagar av normoxia ([göra] = 7,3 mg/L) Stäng ibland varje ostron med olika mönster. Simulerad nattetid indikeras i de svarta fälten, simulerade dagtid med vita barer. Denna siffra har ändrats från Porter och Breitburg 201663. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

De flesta ostron utsätts för svår hypoxi ([göra] = 0,6 mg/L) under platån låg stängd fas under diel-cykling hypoxi strax efter målet [DO] nåddes, och några ostron även stängt innan målet [DO] har nått och förblev stängda för mest som svår hypoxi fortsatte (figur 6). Kontroll och cykliska pH påverkade inte gapa.

Figure 6
Figur 6. (a-g) En delmängd av gapa Svaren av sju ostron utsätts för (h) två dagar av diel-cykling hypoxi med svår hypoxi ([göra] = 0,6 mg/L) under fasen låg platå. Simulerad nattetid indikeras i de svarta fälten, simulerade dagtid med vita barer. Denna siffra har ändrats från Porter och Breitburg 201663. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Med lindrig hypoxi ([göra] = 1,7 mg/L), avslutningar ofta uppstod senare under fasen låg platå i stället för vid punkten när målet [DO] nåddes (figur 7).

Figure 7
Figur 7. (a-g) En delmängd av gapa Svaren av sju ostron utsätts för (h) två dagar av diel-cykling hypoxi med lindrig hypoxi ([göra] = 1,7 mg/L) under fasen låg platå. Simulerad nattetid indikeras i de svarta fälten, simulerade dagtid med vita barer. Power avbröts i c, e, g (”no data”). Denna siffra har ändrats från Porter och Breitburg 201663. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Under den låg plateau fas med varierad [DO], ostron under svår ([göra] = 0,6 mg/L) diel-cykling hypoxi med kontroll pH (pH = 7,8) samt cykliska pH (pH = 7,8–7.0) stängdes betydligt längre än ostron under normoxia (7,3 mg / L). Det fanns inga signifikanta skillnader mängden nedläggningar mellan kontroll och cykliska pH under svår hypoxi. Ostron under mild ([göra] = 1,7 mg/L) diel-cykling hypoxi stängdes liknande belopp av tid under låg platån som ostron under svår hypoxi med kontroll pH eller cykliska pH. Dessutom stängdes ostron under milda diel-cykling hypoxi ett liknande belopp av tid som ostron under normoxia under fasen låg platå. Det fanns inga signifikanta skillnader mängden nedläggningar mellan kontroll och cykliska pH under svår hypoxi i någon av faserna.

Under den normoxia fasen efter låg platån, ostron som upplevde svår hypoxi under låg platån var öppna för mesta (figur 8) och de öppnas ofta medan [DO] nivåer ramp upp, redan innan den normoxia platån hade uppnåtts) (Se figur 6). Under övermättnaden och normoxia efter övermättnaden faser, respektive var ostron av alla behandlingar öppna för mesta. Ostron visade dessa mönster över upprepade diel cykler under två dagars tid.

Figure 8
Figur 8. Procent tid ostron var stängda under (a) låg platå, (b) normoxia efter låg platå, (c) övermättnaden och (d) normoxia efter suspersaturation faser under diel cykling [Do]. Under fasen låg platå i (a): ”0,6, cykliska” = [DO] 0,6 mg/l (svår hypoxi), cykliska pH (pH = 7,8–7.0) (n = 4); ”0.6, control” = [DO] 0,6 mg/l (svår hypoxi), styra pH (pH = 7,8) (n = 4); ”1.7, cykliska” = [DO] 1,7 mg/l (lindrig hypoxi), cykliska pH (pH = 7,8–7.0) (n = 4); ”kontroll, kontroll” = [DO] 7,3 mg (normoxia), styra pH (pH = 7,8) (n = 4). Statistiska skillnader anges med olika bokstäver ovanför staplarna (kapslade ANOVA, p≤ 0,05). Felstaplar är standard fel av medelvärdet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Under den låg plateau fas, 1/3 eller fler ostron från den svår hypoxi, cykliska pH var stängda 70% av tiden och ostron från den svår hypoxi, styra pH var stängda 49% av tiden (figur 9). Däremot låg plateau fas var 1/3 eller fler ostron från mild hypoxisk cykliska pH stängd 29% av tiden och från normoxic kontroll pH behandling 12% av tiden. De flesta ostronen som stängt samtidigt låg plateau fas var 82% och 67% av ostron i svår hypoxi, cykliska pH och svår hypoxi, styra pH behandlingar, respektive. I mild hypoxisk, cykliska pH behandling, högst 45% av ostron stängd under låg platå och ostron utsätts för endast normoxia högst 42% stängda kort samtidigt. I normoxia efter platån låg, övermättnaden och normoxia efter övermättnaden, sällan mer än 1/3 av ostron stängt när som helst.

Figure 9
Figur 9 . Procent av ostron stängt samtidigt de låga platå, normoxia efter låg platå, övermättnaden och normoxia efter övermättnaden faser skildras ifigur 2. För (a), låg platån var allvarligt hypoxisk ([göra] = 0,6 mg/L) och hade cykliska pH (pH = 7,8–7.0) (n = 13 ostron). (B), låg platån var milt hypoxisk ([göra] = 1,7 mg/L) och hade cykliska pH (pH = 7,8–7.0) (n = 11 ostron). (C), låg platån var allvarligt hypoxisk ([göra] = 0,6 mg/L) och hade kontroll pH (pH = 7,8) (n = 11 ostron). Den låg platå fasen var för (d), normoxic ([göra] = 7,3 mg/L) (n = 11 ostron). Vågrät linje skildrar där en tredjedel av ostron var stängda samtidigt. Klicka här för att se en större version av denna siffra. 

Gapa bredd är linjärt relaterad till sensorn mV (figur 10). Riktning att sensorn är limmad på ventilen bestämmer riktningen av signalen.

Figure 10
Figur 10 . Kalibreringar av gapa sensor spänning till faktiska gapa bredd av ostron. (a, b) Gapa sensor leder anbringad till rätt ventil av ostron, (c, d) gapa sensor leder anbringad till vänster ventilen. För konsekvens i riktning mot svaret, bör sensorerna anbringas i samma ventil riktning av varje ostron. Klicka här för att se en större version av denna siffra. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Typiska studier fokus på kontinuerlig, utökade tidsperioder av låg syrehalt villkor och svaret, ofta mätt som överlevnad, djur. För närvarande är dock vår förståelse av de beteendemässiga svar på djur diel-cykling hypoxi minimal63. Fler studier bör således fokusera på beteendet hos organismer som svar på diel-cykling hypoxi som sker regelbundet över sommaren i många flodmynningar7,8.

Här presenterar vi en metod för kontinuerligt mäta de beteendemässiga svar på musslor diel-cykling hypoxi och cykliska pH. Ostron besvarade inte behaviorally diel-cyklingen av pH. Men svarade ostron starkt låg syrehalt villkor genom att kraftigt minska shell gapa. Dessutom mer än en tredjedel av ostronen stängt samtidigt för långa perioder under de hypoxiska behandlingarna men öppnas mest igen under den normoxic fasen som följde. Öka gapa och minska ventil stängning att kompensera för utökade tider av ventil nedläggning under den svår hypoxi kan minska effekterna av diel-cykling hypoxi på ostronen själva och på växtplankton de filtrerar. Alltså kunde sådan beteendemässiga ersättning minimera näringsväven eller ekosystem effekter.

Ett avgörande steg i denna SGM metod är att framgångsrikt täta gapa sensorn. Om sensorn inte förseglas ordentligt, kan havsvatten komma till töjningsmätaren öka drift och så småningom gör det obrukbart. 29 sensorer har distribuerats under loppet av ett mesokosmos experiment i Bergeron (2005)64 och mängden tid som de fungerat bedömas. De längsta kör sensorerna fungerat i mer än 16 d, när experimentet avslutades. Kortast tid en sensor varade var 0,5 d. Den genomsnittliga längden på framgångsrika sensor distribution var 4.9 ± 3,0 dagar, vilket inkluderar de sensorer som avslutades i förtid. De flesta sensorer arbetat under två dagars distributionen i diel-cyklingen hypoxi experiment.

Livslängden på sensorerna bör förbättras, även om den aktuella enheten är lämplig för många applikationer. Akvarium tätningsmedlet innehåller ättiksyra som kan öka korrosion i sensorerna. I framtiden, bör icke-sura elektronik RTV silikon användas. Detta kan också avvärja linjär drivan som hittades och som måste tas bort i efterbehandlingen. För närvarande rekommenderas att konstruera en ny sensor för varje gapa kör.

Nuvarande begränsning är att SGM har endast använts i laboratoriemiljö och Sensorkablar behöver göras tillräckligt lång för att nå de olika akvarier. En annan begränsning för metoden är att analyser görs inte automatiskt och måste utföras för hand och linjär drivan behöver korrigeras individuellt. Om det faktiska gapa utrymmet musslor som ska mätas, har varje sensor kalibreras individuellt, eftersom signalen omfattningen varierar från sensor till sensorn. Det är viktigt i slutet av en springa för att utlösa Tvåskaligt Erhåll nära den magnitud och riktning av den avslutande spiken. Om gapa mäts i fältet, ogynnsamma miljöförhållanden som perioder av låg syrehalt villkor kan upptäckas genom att övervaka de musslor som använder SGM och upptäcka när mer än en tredjedel Stäng samtidigt.

Innan Porter och Breitburg (2016)63, ventil gapa inte hade värderats på musslor utsätts för diel-cykling hypoxi. Dock finns olika tekniker för att mäta ventil gapa. En fördel med denna teknik är att det är mycket billigt och kräver inte direkt siktlinje till Tvåskaligt. Återkommande kostnader är endast för töjningsgivare. Systemet kan också göras fältet distribuerbara av bostäder Wheatstone överbrygga och datalogger i en vattentät låda tas bort med jämna mellanrum för att hämta data. Musslor skulle inrymmas i våta utrymme.

Vi visar betydande ventil gapa Svaren av ostron till diel-cykling hypoxi och demonstrera att ostron inte svarar på cykliska förändringar i pH. Framtida arbete bör inriktas på bättre tätning sensorn för att ytterligare minska tidiga sensor misslyckande och glida eventuellt med hjälp av flexibla värme-melt tejp som i Jou et al. (2013) 57 och med hjälp av icke-sura elektroniska grad RTV silikon. Framtida studier bör mäta ventil gapa svar på andra tvåskaliga arter diel-cykling hypoxi och också undersöka effekten av diel-cykling hypoxi och mat begränsning på ventilen gapa beteende. Det är känt att musslor nära svar på låga mat koncentrationer men samspelet mellan diel-cykling hypoxi och mat koncentration har inte undersökts.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har inte något att avslöja.

Acknowledgments

Vi tackar Melinda Forseth för att ta bilder av ostron och mäta deras gapa bredd i ImageJ. Vi tackar Denise Breitburg för tillgång till aquaria med diel cykling hypoxi och cykliska pH förhållanden. Vi tackar Smithsonian Environmental Research Center, Edgewater, Maryland, för utrymme för experiment. Hypoxi experimenten finansierades av en National Oceanic and Atmospheric Administration - Center för sponsrade Coastal Ocean forskningsbidrag nej. NA10NOS4780138 och Smithsonian Hunterdon fonden till Denise Breitburg. Ventilen gapa mätningar under den hypoxi experimenten finansierades av fakulteten Enhancement bidrag av Washington College till Elka T. Porter.

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

Miljövetenskap fråga 138 ventil gapa Crassostrea virginica ostron diel-cykling hypoxi cykliska pH tvåskaliga beteende tvåskaliga gapa SGM
En töjningsmätaren Monitor (SGM) för kontinuerlig ventil gapa mätningar i tvåskaliga blötdjur som svar på laboratoriet inducerad Diel-cykling hypoxi och pH
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