Summary
이 문서에서는 청소년 태평양 심고에 미국 장 어 마이크로 음향 태그를 이식 하는 절차를 보여 줍니다. 우리의 응용 실험실 실험, 음향 태그의 수영 능력과 생존 또는 최소한의 태그 손실에 명백한 효력 없이 성공적으로 심은 수 있다는 표시를 기반으로 합니다.
Abstract
청소년 태평양 심고와 미국 놈 들 실험실 평가 태그 이식에서 잠재적인 효과 결정 하기 위해 사용 되었다. 원격 기술 보다 다른 알려진 기술로 광범위 한 공간 규모에 걸쳐 움직임과 동작에 대 한 자세한 정보를 얻을 수 있는 방법으로 확인 되었습니다. 이 방법의 목적은 lampreys와 장 어에 대 한 태그 이식에 자세한 단계별 지침을 제공 하는 것입니다. 실험실 연구는 적극적으로 마이그레이션 청소년 태평양 심고 (120-160 m m)를 사용 하 여, 우리는 태그의 존재 개인 태그 및 태그 사이의 수영 능력을 변경 하거나 어떤 중요 한 태그 상실 하지 않았다 결정 (< 3%). 유사한 결과 노란색 단계 미국 뱀장어 (113-175 m m)의 실험실 테스트 하는 동안 결정 했다. 아니 사망 38 일간 개최 기간 동안 발생 한 그리고 최소한의 태그 손실 (3.8%) 했다. 태그의 존재에 수영 능력 또는 태그 컨트롤에 비해 태그 뱀장어의 생존에 중요 한 영향 없 그리고 최소한의 태그 손실 했다.
Introduction
물고기 동작 및 수력 댐, 업스트림 또는 다운스트림 이동 경로 방해 수 있습니다 같은 강 구조 근처 움직임 이해는 지속적인 연구 필요는. 기존 기술을 사용 하 여 수많은 연구가 실시 되어, 비록 여전히 청소년 뱀장어 심고 생존 및 동작에 대 한 많은 연구 질문 있습니다. 주소 수 있도록이 질문, 퍼시픽 노스 웨스트 국립 연구소 (PNNL) 청소년 뱀장어와 lampreys, 심고/장 어 태그1에서 사용 하기 위해 특별히 설계 된 새로운 음향 마이크로 송신기를 개발 했다. 이 개발 이전 기존 음향 태그 너무 커서 효과적으로 청소년 뱀장어와 lampreys의 체 강에 이식 되었고 태그 부담 허용된 기준을 초과 하는 결과 (태그 몸 무게 비율의 보수 값은 2% 또는 적은 다른 문학 제안 4-5%)2,,34. 심고/장 어 태그 고정된 구조 또는 강에 수신기5,6자치 수신기 (넘나드는)를 통해 모니터링 416.7 k h z의 주파수에서 독특한 코딩 된 신호를 방출 한다.
미국에서 컬럼비아 강 유역에서 인식 및 태평양 심고 (Entosphenus tridentatus)의 전체 라이프 사이클을 이해에 대 한 우려 전달 하고있다 지난 40 년 동안7 인구 크게 거부 하기 때문에 . 건설 및 수력 발전 시설 운영 수 있습니다 부정적인 영향을 미칠 청소년 심고, 그들의 하락 주요 수력 개발8기간 후 발생. 사망률의 1 개의 잠재적인 소스 청소년 태평양 심고 밖 바다9마이그레이션할 때 댐 통로 이다. 수동 통합 트랜스폰더 (구 덩이) 마이그레이션 물고기 종 전환 구조 (예: 청소년 바이패스 시스템)을 통과할 수 있습니다 태그 물고기 열거10,11를 수 있는 일반적으로 사용 됩니다. 그러나, 청소년 심고 마이그레이션할 청소년 연어 보다 물 열에 깊이 생각 하 고 청소년 바이패스 시스템12통과 가능성이 적습니다. 낮은 탐지 확률 및 부 화장의 부족 또는 다른 집중된 소스 핏 태그, 청소년 심고 통로 대 한 정보에 대 한 청소년 심고의 생존, 또는 행동 매우 제한 됩니다. 청소년 태평양 심고 행동과 생존의 기술이 수력 시설 및 관개 전환 구조13용 바이패스 시스템의 설계를 포함 한 다운스트림 통로 대 한 완화 전략을 개발 합니다.
미국 장 어 (앵귈라 rostrata) 산란을 바다 쪽으로 민물에서 마이그레이션 성인 단계와 catadromous 이다. 그들의 인구 수준 지난 몇 년간 극적인 쇠퇴를 보았다. 이전에, 그들은 했다 매우 대서양으로 흐르는 모든 주요 하천에서 풍부 하 고 온타리오 호; 세인트 로렌스 강을 통해 업스트림 하지만 1980 년 이후 미국의 뱀장어는 온타리오 호수14,,1516에서 97% 정도 체사피크만 50%에서 주식 풍부에 상당한 감소를 경험. 그들의 감소에 기여 하는 요소는 포함 한다; 수력 댐, 조각화 및 서식 지, 그리고 상업 수확 하는17의 손실의 건설. 그들은 현재 멸종 온타리오 (캐나다) 멸종 위기 수 종 법으로 나열 됩니다. 과거 동부 미국 주의 주요 강에 따라서 수력 시설 개발 청소년과 성인 둘 다의 목선 마이그레이션을 방해 하는 장애물을 만듭니다.
새로 개발된 된 심고/장 어 음향 태그는이 연구에 사용 되었다. 태그는 PNNL의 공인된 생물-음향 & 흐름 실험실18에서 제조 되었다. 태그 x 2 mm 직경 12 m m 길이 측정 하 고 공기에 0.08 g의 무게가 있다. 태그의 작은 전체 크기 때문에 그것은 사용할 수 있습니다 효과적으로 anguilliform 또는 sutureless 절 개를, 때문에 필요한 작은 절 개를 사용 하 여 청소년 물고기 이식 (< 3 m m 긴). Sutureless 절 개의 추가 혜택 포함: 감소 된 양의 시간 수술 과정, 빠른 속도, 치유에 필요한 및 이식 사이트19에서 감염의 가능성을 감소. 외과 이식 효과, 연구 기간, 및 환경 조건20,21,,2223종, 생활 단계, 신체 구멍 길이, 절 개 위치에에서 달라 수 있습니다. 크기, 아니라 무게 태그 (즉, 물고기의 무게를 기준으로 태그의 무게)의 측정을 제공 하기 때문에 중요 한 변수입니다. 태그 부담 (예, 마 취, 처리, 수술), 수술 과정의 모든 다른 측면을 함께 협회에서 가질 수 있습니다 태그 보존, 생존, 성장, 성능, 또는 수 물고기의 포식24을 피하기 위해 수영에 직접적인 영향 25,,2627.
Protocol
PNNL 평가 및 실험 동물 관리 인증 협회에 의해 공인 됩니다. 뱀장어와 심고 관리 및 실험 동물의 사용에 대 한 연방 지침에 따라 처리 했다 그리고 우리의 연구에 대 한 프로토콜 compliance에 실시 PNNL의 기관 동물 관리 및 사용 위원회에 의해 승인 했다.
1. 태그 준비 (22 분 타이밍)
- 20 분 동안 70% 에탄올 솔루션에 태그를 배치 합니다.
- 플라스틱 핀셋을 사용 하 여 태그를 제거 하 고 메 마른 물을 포함 하는 작은 유리 접시에 놓습니다.
- 태그를 제거 하 고 살 균 알 약 컵에.
2. 마 취 솔루션 준비 (타이밍 ~ 5 분)
- 작은 플라스틱 컵에 Tricaine의 40 g 무게.
- 믹서 바 활동가 접시에 500 mL 비 커에 가루와 수돗물을 녹이 고 80 g/L 재고 솔루션을 달성 하기 위해 플라스틱 병 다음 전송.
- 나트륨 중 탄산염과 같은 절차를 반복 하 고 별도 500 mL 병 추가.
- 5 L 물 (태그가 있을 물고기와 같은 물 소스)를 채워 10l 플라스틱 욕조 컨테이너를 사용 하 여.
- Tricaine 마 취 솔루션 및 욕조를 100 mg/L 복용량을 얻기 위해 500 mL 병의 상단에 부착 된 측정 붓는 게이지를 사용 하 여 나트륨 중 탄산염의 6.25 mL 6.25 mL를 추가 합니다.
- 혼합 솔루션 물에 저 어.
참고: 뚜껑 심고 되도록 욕조를 사용할 수 있다 마 취 솔루션에서 이스케이프 하지 않습니다.
3. 심고 태그 (타이밍 ~ 6 분)
- 장소 청소년 심고 (> 140 m m) 작은 복 각 그물을 사용 하 여 마 취 목욕으로.
- 완전히 꼴 (이상 느린 꾸준한 길 운동에 의해 유지 하면서 솔루션, 수영) 될 심고에 대 한 4-5 분을 기다립니다.
- 복 각 그물을 사용 하 여 심고 제거, 길이 무게 측정 및 음향 태그의 고유 식별 코드를 기록 하.
- 준비 물 먼저 고 다음 150 µ L/L 보호 코팅과 포화 1.3 c m 두께 폐쇄 셀 폼 패드 ( 재료의 표참조). 보호 코팅 수술 동안 점액 막의 파열을 중화 도움이 됩니다.
- 준비 폼에 심고 복 부 측을 놓습니다. 수술 과정 동안 입 영역을 통해 흐름을 (높은 물 탱크)에서 레 귤 레이트 된 물 공급 튜브의 작은 섹션을 배치 합니다. 이로써 호흡 동안 물고기 태그 주입을 겪고 있다.
- 절 개 만들어질 사이트를 찾아, 왼쪽 또는 오른쪽 측면에 숨 구멍 ~ 20 mm 아가미에 후부. 자질과 통치자를 사용 하거나 참조에 대 한 거품 패드에 마커를 사용 합니다.
- 15 ° 살 균 3.0 m m microsurgical 메스를 사용 하 여 블레이드 메스 내부 피부 벽을 통해 절단은 보장 측면 방향에서 여는 2.5-3 m m를 신중 하 게 확인 ( 재료의 표참조). 그림 1을 참조 하십시오.
- 장소 소독된 태그 anteriorly 바디 구멍에 손으로. 태그는 신체 구멍으로 이동 되도록 태그 사이트에 약간의 압력을 적용 됩니다.
- 신선한 강 물을 포함 하는 복구 양동이로 장소 태그 심고 물고기 탱크 산소 펌프, 배관, 및 공기 돌 제공.
- 확인을 심고 미래 연구에 대 한 탱크를 들고 마 취 및 전송에서 회복.
4. 장 어 태그 (타이밍 ~ 6 분)
- 복제 태그 준비 하 고 Tricaine와 나트륨 중 탄산염 농도 복용량 240 mg/L의 마 취 준비.
- 5 L 물 목욕을 각각의 15 mL를 추가 합니다.
- 청소년 뱀장어 장소 (> 130 m m) 작은 복 각 그물을 사용 하 여 마 취 목욕으로. 완전히 꼴 (이상 느리지만 꾸준한 길 운동 하면서 솔루션에 수영) 될 장 어에 대 한 4-5 분을 기다립니다.
- 복 각 그물을 사용 하 여 장 어를 제거 하 고 복 부 측 물고기 보호와 코팅 폐쇄 셀 폼에 장소.
- 절 개, 왼쪽 또는 오른쪽 측면에 가슴 지 느 러 미의 기지로 ~ 25 mm 만들어질 사이트를 찾습니다
- 15 ° 살 균 3.0 m m microsurgical 메스를 사용 하 여 블레이드 신중 하 게 확인 하십시오 메스 내부 피부 벽을 통해 절단은 보장 측면 방향에서 여는 2.5-3 m m. 그림 2를 참조 하십시오.
- 장소 소독된 태그 anteriorly 바디 구멍에 손으로. 태그 태그 바디 구멍으로 이동 되도록 사이트에 약간의 압력을 적용.
- 복구에 장소 태그 뱀장어 양동이 물고기 탱크 산소 펌프, 튜브와 함께 제공 하는 신선한 강물을 포함 하 고 돌 어.
- 그 장 어는 미래 연구에 대 한 탱크를 들고 마 취 및 전송에서 복구 되었습니다 확인 하십시오.
Representative Results
청소년 심고 실험실 연구
연구 되었다 PNNL에 적극적으로 마이그레이션에 더미 심고/장 어 태그를 이식의 타당성을 결정 하기 위해 2015 년에서 청소년 태평양 심고. 195 태평양 심고 (macrophthalmia 생활 단계) 총 PNNL에 필드 컬렉션 사이트에서 수송 되었다. 두 가지 별도 작업을 실시 했다. 첫번째는 물고기 태그 이식에 대처 하는 방법을 결정 하는 것 이었다. 변수 결정 포함된 태그 손실, 지연된 사망률 및 태그 (제어) 그룹에 비해 태그 물고기에 대 한 요금을 치유. 두 번째 작업 수영에 대 한 재판 태그 및 태그 물고기 수영 능력와 관련 된 어떤 불리 한 효과 확인 하기 위해 10 mm 크기 범주 (120-160 m m)에서 실시 했다. 물고기 무게 1.25 %4.8에서 ranged 7.0 g 및 태그 부담 1.8에서 배열 했다. X-레이 바디 캐비티 내부 태그 위치를 보여주는 그림 31에 표시 됩니다. 두 물고기의 총의 첫번째 2 일 동안 그들의 태그를 삭제 하 고 추가 삭제 태그 28 일 개최 기간의 나머지 기간 동안 발견 됐다. 이 기간 동안 누적 사망률 14.3% (7 물고기) 태그 심고 되었고 9.6% (5 물고기) 컨트롤 그룹에 대 한. 개인 태그 및 컨트롤 물고기 수영 챔버에 배치 했다 11 c m/s의 지속적인 물 속도에서 수영. 유량에 선정 되었습니다 이전 실험실 테스트는 지속의 낮은 끝에 모션 수영 상수 표시 능력9수영. 컨트롤 그룹의 평균 수영 시간은 3.15 민 (SE 42.5 = s) 이식된 그룹의 평균 수영 시간 이었다 2.3 분 (SE 30.2 = s), 중요 한 차이 아니었다 (t = 0.958; p = 0.172). 수영 성능에서 결과 테스트 물고기 길이 수영 하는 태그에 대 한 기간 (즉, 충돌 하는 시간) 또는 제어 그룹 (그림 4) 사이의 중요 한 상관 관계가 나타났다. 충돌은 지속적인 물 속도에서 수영 수 없습니다 더 이상 생선으로 설명 하 고 다운스트림 화면에서 휴식.
미국 장 어 실험실 연구
우리가 중요 한 수영 속도 실시 하는 수영 성능에 어떤 가능한 l 태그 효과 확인 하려면 6 크기 그룹 U크리, 장기간된 수영 성능 (인덱스)를 사용 하 여 테스트 (n = 120; 113-175 m m) 태그 및 태그 뱀장어의 11.4 m m x 1.8 m m을 측정 하는 더미 태그를 사용 하 여 (길이 x 직경)1. 태그 및 태그 뱀장어 cm/s (그림 5) 또는 중간 값 태그 모든 몸 길이/s에서 측정 측정 사이 U크리 에 큰 차이 고 태그 그룹 결합 (그림 6). 우리는 또한 태그 뱀장어 (38 일)의 장기 보유를 실시 하 고 태그 그룹 및 3.8% (생선 1 중 26)1의 낮은 태그 손실에서 아무 사망률을 발견. 우리의 실험실 결과 바탕으로, 우리가 결론 마이크로 음향 태그 수영 능력, 장기 생존에 중요 한 효력 없이 청소년 미국 놈 들에 효과적으로 이식 될 수 있습니다 및 태그 (30 일) 기간 동안 최소한의 태그 손실 했다.
그림 1 . 사진 청소년 태평양 심고에서 태그 삽입을 위한 태그 순서를 보여주는. (A) 심고 거품 패드에 위치. (B) microsurgical 메스로 절 개가 했다. (C) 태그 이식 되 고입니다. (D) 심고 포스트 태그입니다. 동일한 심고 (148 m m)의 모든 사진은 촬영 했다.
그림 2 . 청소년 미국 놈 들에 대 한 태그 절차를 보여주는 사진. (A) 앞 절 개. (B) 후 절 개. (C) 태그의의 이전 삽입 후 같은 장 어 (138 m m)의 모든 사진은 촬영 했다.
그림 3 . 캐비티 내부에 시체 청소년 태평양 심고의 더미 심고/장 어 태그의 엑스선 이미지.
그림 4 . 치는 행위 제어 (지정)에 대 한 성능 테스트를 수영에서 요금 및 심고, 긍정적인 표준 오차 막대와 10mm 크기 범주로 구분 태그. 샘플 크기는 개별 막대에 나열 됩니다.
그림 5 . 태그와 태그가 뱀장어 (치료 당 10) cm/s에서 테스트 하는 뱀장어의 크기 그룹에 대 한 중요 한 수영의 박스 플롯 속도. 각 상자 내의 라인 대표 중간; 상단 및 하단 라인 대표 75 및 25 백분위 각각; 수염은 최고 90 번째 및 하단 10 백분위; 그리고 outliers 동봉 원으로 표시 됩니다.
그림 6 . 몸 길이/s 태그 및 태그 뱀장어 (치료 당 10)에 대 한 중요 한 수영의 박스 플롯 속도. 각 상자 내의 라인 대표 중간; 상단 및 하단 라인 대표 75 및 25 백분위 각각; 수염은 최고 90 번째 및 하단 10 백분위; 그리고 outliers 동봉 원으로 표시 됩니다.
Discussion
실험실 연구의 결과 프로시저 태그 및 태그 효과 없는 물고기 생존 또는 수영 능력에 불리 한 영향을 보여 줍니다. 확장 된 지주 및 모니터링 보여주었다 최소한의 태그 손실 발생 및 태그 생활 (30 일) 동안에 분명 했다. 태그 이식 절차는 상당한 출혈 또는 태그 사이트에 곰 팡이 감염을 일으키는 원인이 되기 없이 바디 구멍에 태그를 배치에 효과적 이었다. 전체 태그의 기간 처리 (< 6 분) 마 취 되 고 물고기와 관련 된 스트레스 감소에 도움이 됩니다. 이러한 연구 결과 청소년 심고 및 장 어 통로 연구를 위한 새로운 도구를 특성화 하 고 미래의 연구에 이용 될 수 있다. 이 기술은 접근 수력 댐 또는 물고기 통행을 방해 하는 다른 구조 강 시스템 시간과 그들이 심고와 장 어 움직임을 추적 하는 연구를 허용할 것 이다. 차례로 결과 더 나은 그들의 청소년 생활 단계에 걸쳐 이러한 종의 보존 수 있도록 이러한 시설에서 관리 결정을 알릴 수 있습니다. 태그 주입 프로토콜의 가장 중요 한 단계 등이 마 취, 깊이 길이의 절 개, 태그의 배치의 적절 한 복용량을 사용 하 여 사용할 수 있는 탱크를 들고 적절 한 복구 하는 데 있습니다. 이 기술은 최소한의 제한이 있다. 특히, 외과 훈련은 효과적으로 확인 하는 데 필요한는 < 3mm 절 개 원하는 위치에 태그를 배치 하 고. 또한, 태그 프로세스 작은 크기의 뱀장어와 심고 제외 (< 140mm) 태그 부담 한계 때문. 우리는 설명 된 프로토콜을 수정 권장 하지 않습니다.
뱀장어와 심고 태그에 대 한 대체 방법은 구 덩이 태그를 사용 하 여를 포함 합니다. 그러나, 구 덩이-태그 적극적으로 신호를 전송 하지 않습니다, 그리고 따라서 구 덩이 태그 물고기만 열거 될 수 있습니다 그들이 개입 하 고 바이패스 시설, 또는 고정된 검출기10,11가까이 우회. 심고/장 어 태그의 미래 응용 프로그램 태그 마이그레이션 심고와 그들이 서식 하는 어떤 환경 든 지에서 뱀장어의 인구를 추적 하는 기능을 포함 합니다. 심고/장 어 태그를 사용 하 여 추가 혜택 생존, spillways 또는 터빈을 통해 대체 속도 추정, 저수지 내에서 시간 여행, 지연 통로 수 포함 하 고 접근 댐 물고기 동작 관련.
Disclosures
공개 하는 것이 없다.
Acknowledgments
이 연구는 엔지니어 미국 육군 군단 (USACE)와 미국 부서의 에너지 (도우) 물 전원 기술 사무실에 의해 투자 되었다. 다음 PNNL 직원에서 기술 지원 부탁 드립니다: 콜린 Brislawn, 에릭 프랑 카빌라, 질 Janak, Huidong 리, 그리고 팀 리. 우리는 심고 공급 야키마 국가 어업에서 PNNL와 랄 프 Lampman 타일러 Beals 뱀장어 공급 델라웨어 밸리 물고기 회사에서 캐시 Kratchman를 감사 합니다. 우리는 또한 브래드 Eppard, 스콧 필 딩, USACE와 데 이나 McCoskey에서 리카 르도 워커와 DOE에서 웰 치 팀 감사합니다. 실험실 연구는 PNNL, 미국 에너지 부 underContractDE-AC06-76RL01830에 대 한 운영 Battelle 하에서 실시 했다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 10 L plastic tub | N/A | N/A | |
| 19 L pail | N/A | N/A | |
| 3.00 mm scalpel | Beaver-Vistec | 377513 | |
| 500 ml bottle | Nalgene | 2089-0016 | |
| Adam scale | Certified Material Testing Products | BCL-LBK12A | |
| Air pump | Amazon | N/A | |
| Air stone | Pentair | ALS3 | |
| Dip net, 3/32 in mesh | N/A | N/A | |
| Ethanol (70%) | Sigma-Aldrich | 24102 | |
| Fish protector | Kordon LLC | 31456 | |
| Foam pad | N/A | N/A | |
| Gloves | Kimberly Clark | N/A | |
| Mixer bar | Sigma-Aldrich | F37110-1128 | |
| Plastic tweezer | N/A | N/A | |
| Pouring dispenser gage | Fischer Scientific | 13-683-60C | |
| Scalpel handle | Beaver-Vistec | 371360 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| Stirrer plate | Corning, PC-351 | N/A | |
| Tricaine methanesulfonate, MS-222 | Western Chemical Inc. | 515388 | Treated fish destined for food must be held in fresh water above 10°C (50°F) for 21 days before use |
| Tubing, 6 mm | N/A | N/A | |
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