Summary
船上用二枚貝の濾過ならびに摂食行動を定量化する biodeposition メソッドを使用するための流れを介してデバイスが変更されました。デバイスを中心に構築二次元ジンバル テーブルは、沖合魚介類養殖現場二枚貝濾過変数の正確な定量ができるボートの動きから装置を分離します。
Abstract
貝養殖沿岸湾および河口からオフショアの場所に移動に伴い、養殖二枚貝 (すなわち、ムール貝、カキ、あさり) の生態系の相互作用を定量化する必要は、新しい課題を提示します。懸濁液餌の貝類の摂食行動の定量的データはオフショア貝農場、積載能力、動物プランクトン群集との競争を含む重要な生態系の相互作用を決定するために必要な異なる深さで、海の底に沈着する栄養のリソースの可用性。Biodeposition メソッドは、自然の中での二枚貝の懸濁液餌給餌変数を定量化するために使用し、実験よりもより現実的なプロキシを表します。このメソッドは、しかし、水の流量の貝に指定された要件が一定し、二枚貝が邪魔を満たすために安定したプラットフォームに依存します。フローを介してデバイスと二枚貝の餌を定量化する biodeposition メソッドを使用してプロセスは、デバイス周りの二次元ジンバル テーブルを構築することにより船上用の土地ベースの形式から変更されました。最小ピッチとヨー ボート運動にもかかわらずテスト貝を含む部屋のプラニ メーターのデータを明らかに、チャンバ内の流量を一定に保つ、演算子は十分で (糞便と pseudofeces) biodeposits を収集することが養殖の二枚貝のクリアランス、ろ過、選択、摂取、拒絶、沖合魚介類で吸収の正確な測定を取得する一貫性。
Introduction
野生捕獲漁業は、世界中の1に低下しています。したがって、魚介類の供給の将来の成長は、養殖の拡大から来なければなりません。魚介類の養殖生産は成長されているし、水産農業食品生産システム2の最も急速に増加する 2025 年まで急速に成長していきます。二枚貝の軟体動物の懸濁液餌 (ムール貝、カキ、ホタテ、アサリ) 農業はこれらの生物は餌を必要としないが、代わりに、栄養を得るために養殖、最も環境に優しいフォームの一つであるとみなされて自然植物プランクトンから底生生物3,4に生産・有機転送は問題します。確かに、貝養殖は、水質と富河口5,6で食物連鎖の構造を改善するために合法的なツールとして検討されています。沿岸湾および河口で貝養殖の拡大のため、概ね良好な見通しにもかかわらずなど商業と娯楽漁業、レクリエーション活動、および審美的な興味の他の海域との競合言葉「社会的収容"の下で沿岸地主社会的な制限の欲望集計-いくつか貝の養殖7の大規模な展開のために「外洋」見てきました。
貝農業を移動オフショア、開放水域で偉大な潜在性貝の養殖拡大、提供8海洋生態系の生物にも前例のない課題を提示します。最初、最も養殖、懸濁液餌種の二枚貝は、外洋生態系9から多くの点で異なる環境で進化してきた生物の河口です。沿岸海域における高と変数養分可用性によって刺激された強烈な生物学的活性と水質、温度、塩分の季節および日変化は行動および生理学的に選択しました。ムール貝、カキ、ホタテと比較的一定でほとんど利益を与える貝の特性は、海洋環境10 を希釈します。二枚貝は、そのろ過水質が良いの期間を活用し、その食品取得11,12を最適化するを調整することによってこれらの環境変化に対応するため知られています。開放水域など、一定の環境でそれは不明二枚貝は急速な成長の肯定的なエネルギー バランスを維持するために効果的に彼らのポンプと濾過率を調整する場合。オフショア貝農業が直面している 2 番目の課題は、海で比較的低その窒素循環食品の可用性にも関連します。はるかに低い植物プランクトン密度の汽水域で二枚貝の種数は現在よりも沖合いで養殖された正常に河口検索の代謝と成長を維持するために食べるのに十分な?線を用いた現在の慣行、ソックス、ケージ、または河口で貝を保持するために他の筐体は富、沿岸水13,14でもローカル植物プランクトンを使い果たす可能性があります 3次元フィルター結果します。文化についての仮定歯車設計、ストッキング密度、線の間隔と作物サイクル タイム ファームの生産容量と地域の海洋生態系の生態的収容力の両方を管理する外洋で再考する必要があります。15,16. 集中的な貝の養殖として練習沿岸海の希薄な環境と互換性があるように変更する必要があります。
プラクティスはオフショア、貝がその窒素循環の存在と対話する方法に関する定量的データを成功するために変更する必要がありますどのように沿岸の貝農業の理解を進めるためオフショアの場所は、潜在的なファームのサイトは欠かせないとしてを提案します。定量化のろ過、クリアランス、摂取、拒絶反応、および懸濁液餌二枚貝による粒子の吸収の技術の数が開発17,18をされています。これらのメソッドのいくつかは非常に短い時間スケールで異なる粒子の種類、または19,環境変化さまざまな20,21 生理の間の選択で変化を検出に最適化されています.最近では、biodeposition 法と呼ばれるものの改良は重要な濾過と、ムール貝、カキ、アサリ17,22 変数の供給のほとんどを定量化する正当なツールとしてこのアプローチの受諾につながっています。.
Biodeposition 方法、一般に、その無機窒素循環コンポーネントの質量バランス アプローチ キャプチャ、プロポーションに有機・無機その窒素循環部品の個々 の貝によって分割を定量化するためのトレーサーは拒否、摂取、使用17時間のタイム スケールを吸収。正確であることこの方法では、水の流量が定数と正確に知られている、貝の一定の濾過挙動を維持したまま、貝は物理的に邪魔でない個人に配信されることが非常に重要です。それは水のコレクションを同期する必要も (すなわち神) の消化後に糞便サンプルのコレクションを持つ二枚貝の摂取時にサンプル生産します。これらの 2 つのプロセス (摂取と神) は、二枚貝の腸内を通過する粒子状物質にかかる時間の長さによって相殺されます。腸内通過する食品の摂取と糞便の形で未消化物質の放出の間の経過時間を表す。さらに、実用的な観点から biodeposits の定量的研究者によって収集される前に彼らが水の動きによって細分化する必要があります。これらの理由から、装置および biodeposition 法を用いた二枚貝濾過を定量化するためのプロシージャに限られている非常に沿岸場所が安定したプラットフォーム乾燥地または固定桟橋-貝人口に十分に近いです調べた。オフショアで使用する biodeposition 法、ボートに乗って安定したプラットフォーム メソッド要件を満たす方法を見つけるために必要だった。
何世紀も前、船の動きから船上の記事を分離する方法の同じ基本的な問題を解決するために求めているマリナーズは、ジンバルを開発しました。ジンバルは、船の動きにより重力により対応する分離の記事を許可船隔離される記事に添付されているプラットフォーム間の 1 つまたは複数のピボットを紹介します。Galimany と同僚の22によって報告された 1 つから装置の設計変更の角度で 90 ° でおそらく最も単純なジンバル デザイン ピン ピボットを採用しました。本報告では、装置の効果的な機能が測定によって検証: 1) ボート運動に比べて貝室テーブルの動き、2) 20 を通して流量の一貫性レプリケート中室海でと 3)ムール貝のろ過データは、3 つの異なる船に乗って 3 つのオフショア場所でテスト。
Protocol
1. ジンバル テーブルと供給装置
- 構築し、図 1 aに示すようから成っている 2 つのフレーム、ジンバル テーブル、およびバラスト タンクにジンバル テーブルを組み立てます。
- 広いと 90 センチ 0.65 cm ポリ塩化ビニル (PVC) の在庫を使用して最も外側のフレームに 130 cm 92 cm を構築します。フレームを形成するのにステンレス鋼ボルト ・ ナットを使用します。
- 4 × 10 cm ポリ塩化ビニルからの最も内側のフレーム (125 cm と 80 cm 幅) (PVC) 株式を構築します。内部のジンバルのフレームを受信するフレームの短い側面の上部に大きく補強のセクションに適合します。外側のフレームの内で自由にスイングするインナー フレームを許可するようにステンレス製のピンを永久に固定します。
- 同様に、自由にスイングすることができます、ジンバル テーブルに取り付けられたステンレス製ピンに対応するインナー フレームの長い側面の補強のセクションがあります。
- 取り外し可能なバラストと PVC キューブをストックします。海水の 85 kg のバラスト タンクを記入し、バラスト タンクの底に 50 kg 亜鉛重量を挿入それに水を差すが、テーブルの振動を制限するカウンターウェイトとして機能します。
注: バラスト タンクは、ステンレス製のナットとボルトでジンバル テーブルにアタッチされます。
図 1: 二枚貝懸濁液餌ボートに乗って biodeposition 法を用いた定量化するためジンバル テーブルと給餌装置を開発した.(、) このパネルは、組み立てたジンバル テーブルのイメージ供給装置です。(b) このパネルは組み立てられた送り装置の概略図を示しています。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。
- 構築し、ヘッド タンクと授乳室 (図 1 b) 10 の 2 セットで構成される供給装置を組み立てます。
- 6.5 mm の PVC を使用して長さ x 30 幅 x 12 cm 高さ (図 2 a) の cm で 70 cm 頭のタンクをビルドします。上部から 3 cm で 30 cm 左側の中央に直径 25 mm の穴をドリルします。
- 各穴の中心は、基地から 2.5 cm、各四角形の 70 cm PVC 部分の直径 13 mm の 10 の穴をドリルします。ヘッド タンクの側から 40 mm の最初の穴をドリルします。その後、連続穴のセンターは互いに離れて 69 mm です。
- スレッド ヘッド タンクを残して水を許可するそれぞれの穴内径 7 mm のプラスチック製バルクヘッド コネクタを配置します。コネクタに内径 6.5 mm のシリコン チューブに収まります。頭のタンクと授乳室、各チューブの途中で授乳室に入る流れを制御するチューブに調節可能なバルブを接続します。
注: ヘッド水槽の水で中断された粒子が維持できるように、授乳室に均等に分散、エアース トーンを使用してタンクの中の通気を追加またはチューブを空気します。 - 各給餌箱の内部対策が 17.5 cm 長さ x 6 cm 幅 x 6 cm 高さ (図 2 b)。6 cm の辺のいずれかの中央に 1 つの直径 13 mm 穴をドリル穴の中心は底から 15 mm。6 cm の反対側に各商工会議所、下から 45 mm 直径 13 mm 穴をドリルします。
- 各餌室内部バッフルが含まれますバッフルは幅 6 cm 高さ 3 cm、底から 15 mm のドリル穴には授乳室の 6 cm 側から 3.5 cm に配置するフィギュア作品です。チャンバーの下部にバッフルを接着すると、水が流れます。
- 可動は 2枚目バッフルなど 50 mm 長い、および T 形部分 (58 mm、トップから 15 mm で、T の下にそれは 72 の mm の幅広げる)。図形では、商工会議所 (図 2 c) でバッフルの下で流れる水、餌の商工会議所の壁の上に残りの部分にバッフルをことができます。可動の場所は、チャンバーの下部に二枚貝の上に直接に水の流れを強制する二枚貝の前に 1-2 cm バッフルします。
- 頭の商工会議所およびジンバル テーブルの上送り装置に合うし、滑り止めマットのある場所でそれらを保持します。このモジュラー方法で梱包、移動、およびストレージを容易にするシステムです。
図 2: ヘッド タンクの測定の詳細し、チャンバーを摂食します。(、) これは詳細測定でヘッド タンクの図面。(b) これは給食の図面詳細測定で商工会議所。ストライプ ラインは、固定のバッフルの位置を示します。(c) これは図面と可動のバッフルの測定。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. 流量校正室を授乳のため
- 、流量を調整するには、授乳室の出口で 100 mL ガラスまたはプラスチックのメスシリンダーを配置します。すぐにストップウォッチで時間の記録を開始します。
- 30 後 s、メスシリンダーを削除し、収集された水の量をチェックします。理想的には、100 mL の水に 12 L h-1の授乳室頭のタンクからフローに匹敵するを収集します。
注: 12 L h-1流量の前実験による水の循環なし水槽間の粒子の均一な分布を生成するとしました。- 集められる水の量が 100 mL ターゲットの 5 mL 内ではなく場合、は、閉じる、またはヘッド タンクと授乳室の間にある弁を開く流れを調整します。30 s と所望の流量が得られるまでこの手順の繰り返しのための水を収集することにより、新しい流量を再度確認します。
- 各給餌商工会議所は、データ収集の開始する前に、コントロール室を含む同じキャリブレーション手順を繰り返します。
3. Biodeposition メソッドのフィルターの準備
注: 水、pseudofeces、および糞便の合計、有機、および無機粒子状物質の定量を行うと 25 mm 径の GF/C ガラス繊維フィルターを使用します。サンプル コレクションの前に、フィルターは、洗浄、乾燥、焼却、preweighed を確認します。常にフラット先端の鉗子を使用して、すべてのプロセスの中にフィルターを処理します。フィルターは、休憩や穴がある場合、は、それを使用せず破棄します。
- フィルターを洗って、まず、200 mL の蒸留水をビーカーに約 10 フィルターを追加し、それらを手動でかき混ぜます。後 15 秒、以前きれいな水が中に白い繊維を保持しています。これらはフィルターによってリリースされた緩やかなほこりのようなガラス繊維です。攪拌を停止します。
- ビーカーに水をデカントし、200 mL の蒸留水を再び追加します。3 フィルターの洗浄の合計 x。洗浄工程まで完全供給を実施する十分なフィルターが利用実験、つまり、約 48 フィルター水のろ過実験続きます 2 h、水の収集 15 分毎、糞便および 16 二枚貝 pseudofeces のフィルターを 32 を繰り返します.
- 乾燥 60 ° c 少なくとも 1 h. のためのフィルターは、まっフル炉汚染有機素材を削除する 4 h 450 ° c で乾燥フィルターを焼きます。炉から、フィルターを削除、乾燥器に移して、室温に来るにフィルターを使用できます。
- フィルター分析用天秤で重量を量る、重量を記録します。フィルターのウェイトを追跡するための 2 つの方法は次のとおりです。
- サンプルは柔らかい鉛筆を使用して、ろ過、受信エリア外、非常にエッジ上の各フィルターを数します。それにのぼた後フィルターの重量を量る、ノートにその数値と重量を記録し、フィルター箱にそれらを計量した後フィルターを格納します。
- 個別に各フィルターの重量を量る、くぐもったアルミホイルの部分でそれをラップし、箔に対応する重量を記録します。サンプルが収集された後にフィールドとノートブックの重量ダウン書き込みで使用されるまでは、ラップされたフィルターを格納します。
4. 腸内通過時間
- ガラスまたはプラスチック ビーカーで個別に場所 5 二枚貝は、アンビエント、フィルタ リングされていない海水の 300 mL でいっぱい。
- それぞれのビーカーに光合成の sp 単作の 2 mL を追加し、シェル gape によって示されるそれぞれの個々 の二枚貝を開くと、時間を記録します。
注:光合成の sp はため腸通過時間による二枚貝の種では容易に摂取結果糞便が茶色の糞便を自然の消化後生産からそれらを区別する色のダーク グリーンプランクトン群集。 - 二枚貝が開いていると生産の糞便を維持できるようにすべての 3-5 分の各ビーカーを確認してください。
- 糞便は二枚貝 (図 3) の消化の過程から生じる最密充填、タイトな文字列であり、戻されるときそれらの構造維持を確認してください。
- 収集した預金糞便としない場合は、光合成sp の超過分の結果として、すぐに生産されている (図 3)、pseudofeces の確認します。pseudofeces は、ピペットで収集されたときを迅速に再懸濁します非摂取の粒子の軽く満載、雲状の堆積物です。
図 3: 二枚貝の糞便と pseudofeces との間の違いの図。左側のパネルは、作り出された糞便および pseudofeces を表す矢印の付いたリブ ムール貝 (Geukensia demissa) を示しています。右側のパネルは、緑色便と光合成の sp 単作のろ過や茶色の便の後に生産 pseudofeces 自然植物プランクトン群集の濾過後に生産 pseudofeces 詳細に示します。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。
- 緑の便が表示され、レコードごとの個々 の二枚貝の時間。二枚貝の開口部と緑の糞便の生産間の時間の長さはその腸内通過時間です。平均すべて 5 二枚貝の腸通過時間は、水試料のコレクションと糞便の間のオフセットをタイミングに使用する平均腸内通過時間を取得にレプリケートします。
注: 開くまたは糞便を生成する 1 つまたは複数の二枚貝が失敗する場合に使用 5 がレプリケートされます。理想的には、平均の腸内通過時間が 3 つ以上の複製に基づいてされます。
5. サンプル コレクション
- (各側面 2 本)、実験で使用される同じ二枚貝種と大便と各二枚貝によって生成される pseudofeces の空のシェルを含む制御チャンバーからの水のヘッド タンクから溢れた水のサンプルを収集します。Epibionts や授乳室で二枚貝を配置する前に、他の動物によってろ過を避けるために他の encrusting 生物の二枚貝をクリーンアップします。
注: 二枚貝の給餌は、部屋を移動、だから糞便および pseudofeces のコレクションを容易にするそれらを修正ファスナー (例えばVelcro) を使用してそれぞれのチャンバー内の箇所で。- Preweighed フィルター (すなわち、時間ポイントごと 3 フィルター) を 300 mL の水 2 における 2 つのオーバーフロー水と、設定別にフィルター制御チャンバーの 15 分毎を収集します。フィルターがまだろ過マニホールド間 〜 5 ml のギ酸アンモニウム等張のフィルターをすすいでください。
- プロトコルのセクション 4 で説明されているように決定された平均腸通過時間の長さによって水コレクションから biodeposit コレクションの発症を遅らせます。たとえば、平均腸内通過時間が 1 h の場合は、授乳室で二枚貝を開くとすぐに水コレクションを開始します。1 時間後すべての feces そして生産しており、その後、すべての後続の feces そして pseudofeces の収集を開始する pseudofeces の部屋をオフにします。
- 授乳室とフィードを開く二枚貝類の数を増やす腸輸送コンテナーの両方で二枚貝をシェードします。
- 糞便やガラス ピペットで別に pseudofeces を収集し、各二枚貝 2 h コレクション期間中の別の容器 (フラスコまたはチューブ) に biodeposits を維持します。Preweighed フィルターを個別に各コンテナーに biodeposits をフィルターし、ギ酸アンモニウム等張の 5 mL で洗浄します。
注: 2 h コレクションの終わりがあります収集便 16 容器と 16 pseudofeces フィルター 32 コンテナーの合計の収集容器。 - シャーレまたは輸送のため研究室にこもってアルミホイル フィルターを格納します。アルミ箔をこもって場合は運搬に使用される、最初のフィルターを半分に折り、折り目の内側にフィルター素材、箔との接触を介して材料の損失を防ぐためにフィルタ リングします。氷とクーラーですべてのフィルターを格納します。
- 研究室では、少なくとも 24 時間の 60 ° C のオーブンですべてのフィルターを乾燥します。
- 分析用天秤を使用して各フィルターを reweigh します。合計の粒子状物質を決定する最終的な重量から初期の重さを引きます。
- 4 h 炉から、フィルターを削除、乾燥器に移して、室温に来るにフィルターを許可するまっフル炉 450 ° c ですべてのフィルターを焼きます。分析用天秤にもう一度フィルターの重量を量る。無機粉じんを決定する乾燥フィルター重量から燃やされたフィルター重量を減算します。
注: 粒子状有機物は総粒子状物質と粒子状無機物質の違いです。
Representative Results
二枚貝の給餌を定量化する biodeposition メソッドはよく確立された、ろ過とフィールド環境における自然その窒素循環を用いた二枚貝餌のパフォーマンスに関する包括的なデータを取得するメカニズムを提供します。メソッドが安定したプラットフォームを必要とするため、biodeposition メソッドの前のアプリケーションを位置は陸上で実施している。二枚貝濾過と沖合の海域で餌の研究船ベースの測定を必要とし、船がも最も静かの条件の下で十分に安定していません。我々 は設計および biodeposition メソッドを正しく使用するために必要な安定したプラットフォームを作成する、既存のフィルター供給装置にジンバル テーブルの追加をテストします。
供給装置内の個々 の室にも粒子分布を示すデータをフィルターする二枚貝の安定したプラットフォーム、と共に報告 (p = 20% トリミング手段23 ウェルチの検定の一般化から 0.997;図 4)。懸濁物質の均一に分散は、ヘッド タンクから粒子の個々 の室への配信が一貫性のあることを示しますしたがって、すべての二枚貝は同じ食品の量と質にさらされている、true を複製と見なされます。
図 4: 空部屋の粒子分布のテスト中に各餌のチャンバーで細胞豊富を平均します。このパネルは、フローをシステムで粒子の均一な配分を確保するための品質保証試験中 (1-20 表示) 各餌室の出口の管から採取した海水中の植物プランクトン細胞/mL (± SD) の平均数を示します。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。
非常に異なるその窒素循環量と組成 (図 5) の 3 つの場所で 3 つのムール貝の種 4 つの船上試験を行った。種を検討可能性があります、または中、養殖オフ-岸;我々 は装置の一般的な適用性をテストするのには複数の種を使用しました。ムール貝 (イガイ) は、最初の実験でコネチカット州 (CT)、マサチューセッツ州 (MA) に使用されました。リブ付きムール貝 (Geukensia demissa) が使用された CT 実験を行った。地中海ムール貝 (ムラサキイガイ) が使用された実験ではカリフォルニア州 (CA)。2013 年 6 月 12 日と 2013 年 6 月 19 日にミルフォードから 1.5 km、ロングアイランドで、沿岸の CT で 2 つの実験を行った。2013 年 7 月 23 日に Menemsha から 1 km 沿岸マサチューセッツ州ブドウ園の音の第 3 の実験を行った。2013 年 8 月 20 日にロングビーチから 10 km 沖州 4 番目の実験を行った。
これらの 3 つの場所で条件貝養殖のための評価の下で海洋環境に期待できる何の範囲に及びます。水総粒子状物質は CT、マサチューセッツ州下, CA (すべてp≦ 0.001 トリミングされた手段のブートス トラップ ・t法23T3 dunnett の汎化から) が最低で最高だった対照的に、その窒素循環の有機物含量はカリフォルニア州、マサチューセッツ州、低いと ct (すべてp≤ 0.01 dunnett T3 トリミング手段のためのブートス トラップ ・t法23の汎化から最低で最高図 5)。
図 5: 3 つの実験の場所で水の粒子状物質の量と組成。このパネルは、平均粒子状有機物 (POM) (灰色で ± SD; データとエラー バー) と 3 別の実験場所で採取された水から粒子状無機物質 (PIM) (± SD; 黒で白や誤差の範囲内のデータ) の平均を示しています。本格的なバー (グレー + 白) は、合計の粒子状物質 (TPM) を示します。CT 1 = コネチカット実験 1;CT 2 = コネチカット実験 2;MA = マサチューセッツ実験;CA カリフォルニア実験を =。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。
二枚貝類の摂食行動は種依存と環境条件によって異なります。個人では、水の量や粉じんの種類 (有機、無機) の違いにより、摂食行動を調整します。したがって、3 つの場所から 4 つのフィルター供給実験の結果は、3 つ 4 つの実験の間に種差と同様、食品の量と質、両方プラスチック生理的反応を反映します。ムール貝の吸収効率が 2 番目、カリフォルニア州よりも最初の CT 実験で高いより最初の CT 実験で有意に高いが、他のすべての対比較を認めなかった、高い可変性の結果が両方にみられる可能性が高い、MA と CA の測定 (意義テスト α = 0.05、コントロールの複数のテスト; トリミング手段とブートス トラップ -t技術; T3 dunnett の一般化からに調整23図 6)。拒否されたフィルター処理された材料の割合コネチカット、マサチューセッツ州下で最高、CA (すべてp≤ 0.005 T3 dunnett の一般化からトリミングされた手段とブートス トラップ ・t法23) でゼロをだった。
図 6: の合計粒子状物質・船上試験ムール貝による有機物の吸収除去します。このパネルは、3 つの実験場所割合拒絶とムール貝の吸収 (± SD) を示しています。CT 1 = コネチカット実験 1;CT 2 = コネチカット実験 2;MA = マサチューセッツ実験;CA カリフォルニア実験を =。ムール貝 (イガイ) は、CT 1 と MA で使用されました。リブ付きムール貝 (Geukensia demissa) は、CT 2 で使用されました。地中海ムール貝 (ムラサキイガイ) は CA で使用され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。
マサチューセッツ州とカリフォルニア州の実験では、環境条件の変更時に発生する一般的な問題を示します。高海の状態は、マサチューセッツ州 pseudofeces の測定の有機物含量の高い相対変動で起因しました。
図 7: 水、糞便と実験の 3 箇所で pseudofeces の有機物含量。このパネルは、水と糞便と 3 箇所で実行される 4 つの異なる実験でムール貝三種の pseudofeces で有機物 (± SD) の平均割合を示します。CT 1 = コネチカット実験 1 ムール貝 (イガイ);CT 2 = コネチカット実験 2 リブ付きムール貝 (Geukensia demissa);MA = マサチューセッツ実験ムール貝。CA = 地中海ムール貝 (ムラサキイガイ) とカリフォルニア州実験。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。
低粒子状物質の領域に通常関連付けられている分析の問題は、いくつかの小さな pseudofeces が糞便に間違えられた最初の CA からの動作結果を餌に説明されました。
図 8: 船上試験でムール貝から給電動作データに及ぼす biodeposits の誤認します。このパネルは、低総粒子状物質 (TPM) 環境で pseudofeces として小さな糞便を誤認の効果を示すカリフォルニア州からサンプル データを示しています。このインスタンスで、TPM は、pseudofeces の生産をトリガーする余りにも低かったが、糞便のサイズは小さくていくつかは pseudofeces のために間違っていたこと。データは、糞便と"pseudofeces"の重みを組み合わせることだけ摂取経路を計算することによって修正されました。CR = クリアランス率、ムール貝 (L/h); のえらを循環する水の量FR = ろ過率、えら (mg/h); で保持される粒子の量AR = 吸収率、ムール貝の消化器系 (mg/h) で吸収摂取の粒子状物質の量。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。
図 7と図 8に示すように事例研究、ディスカッションセクションで詳しく説明します。
Discussion
異なるアプローチは、ろ過と実験室とフィールドの両方における二枚貝類の供給に関する研究に使用されています。自然その窒素循環を使用して、餌が生成する場合測定料金24自然環境のそれらに最も似ています。既存ポータブル餌用餌25,26測定の二枚貝が固定ドック; 土地などの安定したプラットフォームに依存したがって、二枚貝濾過を定量化し、フィールドで、今までに制限されています非常にニアショア水域。新規装置および紹介方法、二枚貝と環境間の相互作用は以前不十分記載されている沖合水域における二枚貝類の供給性能を定量化するための信頼性の高いツールを表します。
Biodeposition メソッドのオフショア アプリケーション内で重要な手順次のとおりです: (1); 二枚貝にも粒子の分布を確保するためすべての授乳室で流量の校正やヘッドのタンクの通気(2) biodeposits; のコレクション前に実験的消化管通過時間を正確に決定(3) の識別、分離、およびすべての feces そして二枚貝、によって生成される pseudofeces の完全なコレクションは、有機と無機の粒子状物質の検出限界を超える十分な biodeposits のコレクションを含みます。高流量は refiltration18,25,27,28による食品濃度低下の現象を高める可能性があります餌の部屋で水の循環を避けるために不可欠です。
正確な同定と糞便と pseudofeces の分離は、オフショア環境で挑戦することができます。大便とマサチューセッツ州の海域で pseudofeces のコレクションの可能性が高い影響を荒波に測定の最後の時間の間に。このメソッドを使用して測定、ピッカーを明確に分離し、正確に糞便、pseudofeces、およびその他の堆積粒子状物質 (すなわちシルトや粒子) の間で区別する能力に影響を与える、海の状態によって制限されます。授乳室。この実験的問題が、pseudofeces の有機物含量がより他の 2 つの場所 (図 7) からマサチューセッツ州からの結果の大きい可変性を結果のデータで観察できます。
にもかかわらず、2 L の水を濾過水の各サンプルに対してこの実験で収集された粒子状物質が検出限界に近い非常にだったので、カリフォルニア州などの非常に低い粒子状物質と場所は分析の挑戦を紹介します。合計粒子状物質に有機・無機の貢献を定量化する手法は質量バランスに基づいてください。したがって、検出限界に近い小さな分析エラーは、否定的な拒絶反応やクリアランス率などの結果を給餌生理不可能の貝で起因できます。この種類のエラー、および適切な修正から結果のデータは、図 8クリアランス率, 濾過率, カリフォルニア実験から吸収率の平均値をプロットで示されます。糞便量は、この場所のいくつかが biodeposit ピッカーによって pseudofeces の間違っていたこと非常に小さかった。"Pseudofeces"収集の非常に少量が非常に重量による検出限界に近いとろ過と摂食可能な生理ではない複数の複製のデータ結果のデータが負貝を得られたため、明らかに間違った。粒子状物質の検出限界に近いもこの測定の全体的な高い可変性が得られました。これらの結果は、フィルターの重さでエラーによる可能性がありますが、pseudofeces の誤った同定のためだった可能性があります。後者の可能性は水総粒子状物質の余りにも低かった pseudofeces 生産22,23をトリガーする観測によって更に支えられました。データは、不適切な pseudofeces データを破棄のみ摂取経路 (図 8) を計算することによって修正されました。
二枚貝の懸濁液餌ボートに乗って biodeposition 法を用いた定量化するための装置を変更し、数種二枚貝に適応できます。授乳室のサイズは、幅を広げたり狭めたり二枚貝に合わせて若干異なります。注意してください、ただし、ここで記載されている授乳室の寸法の修正を必要とする供給部屋全体も粒子分布が測定を実行する前に確立されています。フィルターの水の量は、ローカル条件に基づいて調整する必要があります。カリフォルニアのような低その窒素循環環境重量ベースの分析の検出限界を超えるフィルター水の大きいボリュームが必要です。同時にあまりにも多くの水をフィルター処理する場合、フィルターを詰まらせるし、オーブンで乾燥時間 (ない温度) が増加する必要があります。同様に、biodeposit コレクションが分析の検出限界を超えるのに十分な材料を収集するために低その窒素循環環境で長く必要があります。問題のある biodeposit コレクションの別の指標 pseudofeces と糞便対水の相対的な有機コンテンツであります。糞便と pseudofeces は水よりも有機物の大幅に大きい割合を含まないかもしれません彼らは水からフィルター処理および処理された微粒子の製品です。いくつかの条件の下で、biodeposits の有機物含量があります水のそれよりわずかに大きい二枚貝が食品粒子を処理する有機の投資のためしかし、この投資が、せいぜい、得糞マイナーな増加有機物。有機物の割合は、ここで代謝の糞便の損失に起因する可能性があります割合をはるかに超えるが報告されました。マサチューセッツ州から pseudofeces サンプルでは、この潜在的な問題を示しています。Pseudofeces の有機の内容だった、上で注意される、非常に変数が、対応する水中のそれを大きく上回って有機性内容をもたらしたいくつかの複製。Biodeposit コレクションの最後の時間の荒波の中に pseudofeces が外因性の有機物は、人工的に有機物含量を上昇し、不可能な生理学的結果 (図 7) が得られた結合された可能です。.高海の状態、今後の可能性このメソッドを通じて追加の部屋より複製の追加のアプリケーションが推奨されます。
メソッドの制限は、この装置が成虫の餌を定量化する設計されていることです。大便と二枚貝の種子から pseudofeces の正確かつ完全なコレクションは (擬似) 便のサイズが小さいため難しいと分析の検出限界を超えるのに十分な材料を取得する多くの長い実験が必要になります。小型個体が使用されている場合は、商工会議所あたりの糞便および pseudofeces の生産率を高めるための 1 つの区域でいくつかプールでした。また、デバイスは、多くのより小さい実験室リニューアルでした。天候や海の状態には、biodeposit サンプル収集の精度が影響するため、重要な制限事項もあります。極端な温度と雨は、フィード二枚貝の複製の数を減らす可能性があります。実験で使用されるその窒素循環を確保するための実験間で水ポンプを配置可能性があります変化する深さは、二枚貝栽培が発生する深さの典型的なその窒素循環を反映しています。これらの潜在的な制限にもかかわらずメソッドは、ろ過と自然その窒素循環、実験室で模擬条件とは対照的に、自然条件下で二枚貝の餌を研究するユニークな機会を提供しています。生成されたデータは実験よりもはるかに現実的な関心のある場所における二枚貝類のパフォーマンスを反映する可能性が高い。大きく船上計測を実施する新しいメソッドは、潜在的な地理的範囲を展開します。
オフショア ムール貝養殖の関心の高まりは、このメソッドの将来のアプリケーションのための理想的なユーザー グループを示します。新しい沖合い養殖事業の立地の最適化に興味がある利害関係者は、提案の場所で二枚貝の性能を調べるこの方法を使用できます。計画されているアプリケーションの例は、(水田とレビューで Wikfors) 南ニュー イングランドの沿岸海域で青ムール貝培養に最適の深さについての仮説をテストすることです。
Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
著者は、NEFSC 水産、NOAA 漁業サービス オフィスの資金調達のために認識したいと思います。著者は学術と産業界のパートナー、スコット ・ リンデル森の穴の海洋学の協会、調査専門家フィル Cruver、CEO のカタリナ海、牧場に配置され、オフショアのムール貝の成長領域へのアクセスを提供して感謝しています。仕事がされていない次の作業プラットフォームなしで可能R/Vジャック船長所有カタリナ シーランチ R/Vジェンマが所有、管理、海洋生物学研究所と R/Vビクター Loosanoff NOAA 漁業、北東漁業科学センターが運営。また、彼らの専門知識のボートの船長ジム Cvitanovich とビル Klim を感謝いたします。ヴェルナー ・ シュレイナーは、設計・製作したフレーム、ジンバル テーブルとバラスト タンク、ヘッド タンク、および実験室で彼の技術的専門知識を提供します。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| GF/C glass microfibre filters | Whatman | 1822-025 | 25 mm diameter circles |
| Submersible Utility Pump | Utilitech | PPSU33 | 1/3 HP |
| Filtration manifold | Sterlitech | 313400 | 3-place manifold, PVC |
| Filter forceps | Millipore | XX6200006P | |
| Filter funnel | Ace Glass | D140942 | 300 ml; glass |
| Frit support | Fisher Scientific | 09-753-14 | 25mm diameter; glass |
| Vacuum Filter Holders | Fisher Scientific | 09-753-4 | For 25mm filter funnels and frit supports |
| Drying Oven | Fisher Scientific | 15-103-0503 | Gravity convection |
| Box Furnace Oven | ThermoFisher Scientific | BF51794C | |
| Ammonium formate | Fisher Scientific | A666-500 | |
| Tetraselmis sp. | National Center for Marine Algae and Microbiota | 119 strains of Tetraselmis sp. are available for sale by NCMA, and specific strain should be selected based on temperature of planned experiments. As such, we have not recommended a specific catalog number here. | |
| Glass petri dish | Fisher Scientific | 08-747A | 60 mm diameter |
References
- Pauly, D., Zeller, D. Catch reconstructions reveal that global marine fisheries catches are higher than reported and declining. Nature Communications. 7, 10244 (2015).
- Diana, J. S. Aquaculture production and biodiversity conservation. BioScience. 59 (1), 27-38 (2009).
- Gallardi, D. Effects of bivalve aquaculture on the environment and their possible mitigation: a review. Fisheries and Aquaculture Journal. 5, 105 (2014).
- Newell, R. I. E. Ecosystem influences on natural and cultivated populations of suspension-feeding bivalve molluscs: A review. Journal of Shellfish Research. 23 (1), 51-61 (2004).
- Lindahl, O., Kollberg, S. Can the EU agri-environmental aid program be extended into the coastal zone to combat eutrophication. Hydrobiologia. 629 (1), 59-64 (2009).
- Rose, J. M., Bricker, S. B., Tedesco, M. A., Wikfors, G. H. A role for shellfish aquaculture in coastal nitrogen management. Environmental Science & Technology. 48 (5), 2519-2525 (2014).
- McKindsey, C. W., Thetmeyer, H., Landry, T., Silvert, W. Review of recent carrying capacity models for bivalve culture and recommendations for research and management. Aquaculture. 261 (2), 451-462 (2006).
- Cheney, D., Langan, R., Heasman, K., Friedman, B., Davis, J. Shellfish culture in the open ocean: lessons learned for offshore expansion. Marine Technology Society Journal. 44 (3), 55-67 (2010).
- Shumway, S. E. Shellfish aquaculture and the environment. , Wiley-Blackwell. Chichester, UK. (2011).
- Dame, R. F. Ecology of marine bivalves: An ecosystem approach. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2011).
- Bayne, B. L., et al. Feeding behaviour of the mussel, Mytilus edulis: responses to variations in quantity and organic content of the seston quantity and organic content of the seston. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 73 (4), 813-829 (1993).
- Ward, J. E., Shumway, S. E. Separating the grain from the chaff: particle selection in suspension- and deposit-feeding bivalves. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 300 (1-2), 83-130 (2004).
- Heck, K. L. Jr, Valentine, J. F. The primacy of top-down effects in shallow benthic ecosystems. Estuaries and Coasts. 30 (3), 371-381 (2007).
- Prins, T. C., Smaal, A. C., Dame, R. F. A review of the feedbacks between bivalve grazing and ecosystem processes. Aquatic Ecology. 31 (4), 349-359 (1998).
- Ferreira, J. G., Saurel, C., Lencarte e Silva, J. D., Nunes, J. P., Vazquez, F. Modelling of interactions between inshore and offshore aquaculture. Aquaculture. 426, 154-164 (2014).
- Stevens, C., Plew, D., Hartstein, N., Fredriksson, D. The physics of open-water shellfish aquaculture. Aquacultural Engineering. 38 (3), 145-160 (2008).
- Iglesias, J. I. P., Urrutia, M. B., Navarro, E., Ibarrola, I. Measuring feeding and absorption in suspension-feeding bivalves: an appraisal of the biodeposition method. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 219 (1-2), 71-86 (1998).
- Riisgård, H. U. On measurement of filtration rates in bivalves - the stony road to reliable data: review and interpretation. Marine Ecology Progress Series. 211, 275-291 (2001).
- Møhlenberg, F., Riisgård, H. U. Efficiency of particle retention in 13 species of suspension feeding bivalves. Ophelia. 17, 239-246 (1978).
- Shumway, S. E., Cucci, T. L., Newell, R. C., Yentsch, C. M. Particle selection, ingestion, and absorption in filter-feeding bivalves. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 91 (1-2), 77-92 (1985).
- Velasco, L. A., Navarro, J. M. Feeding physiology of two bivalves under laboratory and field conditions in response to variable food concentrations. Marine Ecology Progress Series. 291, 115-124 (2005).
- Galimany, E., Ramón, M., Ibarrola, I. Feeding behavior of the mussel Mytilus galloprovincialis (L.) in a Mediterranean estuary: A field study. Aquaculture. 314 (1-4), 236-243 (2011).
- Wilcox, R. R. Understanding and applying basic statistical methods using R. , John Wiley & Sons. Hoboken, NJ. (2017).
- Velasco, L. A., Navarro, J. M. Feeding physiology of two bivalves under laboratory and field conditions in response to variable food concentrations. Marine Ecology Progress Series. 291, 115-124 (2005).
- Filgueira, R., Labarta, U., Fernández-Reiriz, M. J. Flow-through chamber method for clearance rate measurements in bivalves: design and validation of individual chambers and mesocosm. Limnology and Oceanography Methods. 4, 284-292 (2006).
- Grizzle, R. E., Greene, J. K., Luckenbach, M. W., Coen, L. D. A new in situ method for measuring seston uptake by suspension-feeding bivalve molluscs. Journal of Shellfish Research. 25 (2), 643-649 (2006).
- Riisgård, H. U. On measurement of filtration rates in bivalves - the stony road to reliable data: review and interpretation. Marine Ecology Progress Series. 211, 275-291 (2001).
- Newell, C. R., Wildish, D. J., MacDonald, B. A. The effects of velocity and seston concentration on the exhalant siphon area, valve gape and filtration rate of the mussel Mytilus edulis. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 262 (1), 91-111 (2001).
