Summary
Este artículo ilustra el procedimiento para la implantación de una micro etiqueta acústica en juvenil Pacífico lamprea y anguila americana. Nuestra aplicación se basa en ensayos de laboratorio, que indican que etiquetas acústicas pueden ser implantados con éxito sin efectos aparentes de natación capacidad o sobrevivencia y pérdida mínima de la etiqueta.
Abstract
Juvenil de Pacífico de lamprea y anguila americana fueron utilizado para las evaluaciones de laboratorio para determinar efectos potenciales de implantación de la etiqueta. Tecnología de telemetría ha sido identificada como una forma de obtener información más detallada sobre el movimiento y el comportamiento a través de una escala espacial más amplia que es posible con otras tecnologías conocidas. El propósito de este método es proporcionar una instrucción detallada paso a paso en la implantación de la etiqueta para lampreas y anguilas. Para los estudios de laboratorio usando activamente la migración juvenil Pacífico lamprea (120-160 mm), se determinó que la presencia de la etiqueta no altera la capacidad de nadar entre individuos etiquetados y sin etiquetar ni cualquier pérdida significativa etiqueta (< 3%). Resultados similares fueron determinados durante las pruebas de laboratorio de fase amarillo anguilas americanas (113-175 mm). Ninguna mortalidad ocurrió durante un período de explotación de 38 días y hubo pérdida de etiqueta mínima (3.8%). La presencia de la etiqueta no tuvo efectos significativos sobre la capacidad para nadar o supervivencia de anguilas etiquetadas comparados a los controles sin etiquetar y hubo pérdida de etiqueta mínima.
Introduction
Entender el comportamiento de pescado y movimientos cerca de estructuras del río, tales como represas hidroeléctricas, que pueden obstaculizar rutas de migración aguas arriba o aguas abajo es una necesidad de la investigación en curso. Aunque numerosos estudios se han realizado utilizando la tecnología existente, todavía hay muchas preguntas de investigación sobre anguilas juveniles y supervivencia de lamprea y comportamiento. Para ayudar a abordar estas cuestiones, laboratorio nacional del Noroeste Pacífico (PNNL) ha desarrollado un nuevo transmisor micro acústico diseñado específicamente para su uso en jóvenes anguilas y lampreas, llamadas la lamprea/anguila etiqueta1. Antes de este desarrollo, etiquetas acústicas existentes eran demasiado grandes para ser efectivamente implantado en las cavidades del cuerpo de juveniles anguilas y lampreas y resultaría en una carga de tag que excede las normas aceptadas (un valor conservador de etiqueta al cociente de peso corporal es del 2% o menos y otra literatura sugiere 4-5%)2,3,4. Las etiquetas de lamprea/anguila emiten señales codificadas únicas a una frecuencia de 416,7 kHz, que son controladas a través de receptores autónomos (hidrófonos) en estructuras fijas o en Río receptores5,6.
En la cuenca del Río Columbia en los Estados Unidos, conciencia y preocupación por entender el ciclo de vida de la lamprea del Pacífico (Entosphenus tridentatus) ha escalado ya que las poblaciones han disminuido significativamente en los últimos 40 años7 . Construcción y operación de instalaciones hidroeléctricas pueden afectar negativamente la lamprea juvenil, como su disminución ha ocurrido después del período de mayor desarrollo hidroeléctrico8. Una fuente potencial de mortalidad es presa paso juvenil lamprea del Pacífico hacia fuera-migración al mar9. Transpondedores integrados pasivos (PIT) se utilizan para migrar especies de peces que pueden pasar estructuras de desviación (por ejemplo, sistemas de derivación juvenil), que permite a los peces marcados ser enumerado10,11. Sin embargo, lamprea juvenil se cree que migran más profunda en la columna de agua que salmón juvenil y son menos propensas a pasar por el puente juvenil sistemas12. Debido a las probabilidades de detección bajo y la falta de incubadoras u otras fuentes concentradas de lamprea juvenil para el hoyo de etiquetado, información sobre pasaje juvenil lamprea, la supervivencia o el comportamiento es muy limitada. Conocimiento del juvenil lamprea del Pacífico comportamiento y supervivencia son críticos para el desarrollo de las estrategias de mitigación para el paso de aguas abajo, incluyendo el diseño de sistemas de derivación para uso en instalaciones hidroeléctricas y riego desviación estructuras13.
La anguila americana (Anguilla rostrata) es catádromas con la fase de adultos de agua dulce hacia el océano para desovar. Sus niveles de población han visto descensos dramáticos en las últimas décadas. Anteriormente, eran muy abundantes en todos los ríos importantes que fluyen en el océano Atlántico y río arriba por el río San Lorenzo a Lago Ontario; pero desde 1980, anguilas americanas han experimentado disminuciones significativas en la abundancia de stock desde 50% en Bahía de Chesapeake hasta 97% en lago Ontario14,15,16. Incluyen los factores que contribuyen a su disminución; la construcción de represas hidroeléctricas, la fragmentación y pérdida de hábitat y comercial cosecha17. Se enumeran actualmente como en peligro bajo la ley de especies en peligro de Ontario (Canadá). El último desarrollo de instalaciones de centrales hidroeléctricas a lo largo de los ríos principales de los Estados del este de Estados Unidos crear obstáculos que impiden las migraciones fluviales de juveniles y adultos.
La etiqueta acústica desarrollada recientemente lamprea/anguila fue utilizada en este estudio. Las etiquetas fueron fabricadas en Bio-acústica acreditado & laboratorio de flujo18de PNNL. La etiqueta mide 12 mm de longitud x 2 mm de diámetro y tiene un peso de 0,08 g en el aire. Debido a pequeño tamaño total de la etiqueta, puede ser eficazmente utilizado para su implantación en anguilliform o juveniles usando una incisión sin suturas, debido a la incisión necesaria (< 3 mm de longitud). Beneficios adicionales de incisión sin suturas son: una reducida cantidad de tiempo requerido para el proceso quirúrgico, las tasas, de cicatrización más rápido y disminuye la posibilidad de infecciones en el sitio de implantación19. Efectos de implante quirúrgico puede variar en respuesta a la especie, etapa de la vida, longitud de la cavidad del cuerpo, ubicación de la incisión, estudiar la duración y las condiciones ambientales20,21,22,23. Además de tamaño, el peso es una variable importante ya que proporciona una medida de la carga de la etiqueta (es decir, el peso de la etiqueta en relación con el peso de los peces). La carga de la etiqueta, en asociación con todos los demás aspectos del proceso quirúrgico (p. ej., anestesia, manejo, cirugía), puede tener un efecto directo sobre la retención de la etiqueta, la supervivencia, crecimiento, natación de rendimiento o la capacidad de los peces para evitar depredación24, 25,26,27.
Protocol
PNNL es acreditado por la Asociación para la evaluación y acreditación de laboratorio Animal Care. Angulas y lamprea se manejaron con arreglo a las pautas federales para el cuidado y uso de animales de laboratorio, y los protocolos para el estudio se llevó a cabo en cumplimiento y aprobados por de PNNL atención institucional Animal y utilizar.
1. etiqueta de preparación (tiempo de 22 minutos)
- Coloque etiquetas en solución de etanol 70% durante 20 minutos.
- Quitar las etiquetas con unas pinzas de plástico y colocar en plato de cristal pequeño que contiene agua estéril.
- Quitar las etiquetas y coloque en un recipiente estéril píldora.
2. prepare la solución anestésica (tiempo ~ 5 minutos)
- En un vaso de plástico pequeño pesar 40 g de Metanosulfonato.
- Agua y polvo se disuelven en un vaso de precipitados de 500 mL en una placa de agitador con barra de mezclador y luego transferir a una botella de plástico para lograr una solución stock de 80 g/L.
- Repita el mismo procedimiento con bicarbonato de sodio y agregar a una botella de 500 mL separadas.
- Utilizando un recipiente de plástico de 10 L, llene con agua de 5 L (misma fuente de agua como pez para marcar).
- Añadir 6,25 mL de solución anestésica Metanosulfonato y 6,25 mL de bicarbonato de sodio con un gage verter medición adjunta a la parte superior de las botellas de 500 mL para obtener una dosis de 100 mg/L a la tina.
- Revuelva para mezclar la solución en agua.
Nota: Tiene una tapa para cubrir la bañera para asegurarse de lamprea que no se escape mientras que en la solución anestésica.
3. lamprea etiquetado (tiempo ~ 6 minutos)
- Lamprea juvenil lugar (> 140 mm) en baño anestésico mediante una inmersión pequeña red.
- Esperar 4-5 min para la lamprea se totalmente desmovilizados (no nadar en solución, manteniendo un lento movimiento constante gill).
- Usar un dip net quitar lamprea, mida la longitud y el peso y registrar el código único de identificación de la etiqueta acústica.
- Preparar una almohadilla de espuma de células cerradas de espesor 1,3 cm saturada con agua primero y luego 150 μL/L capa de recubrimiento (véase Tabla de materiales). La capa protectora ayuda a contrarrestar la interrupción de las membranas mucosas durante el procedimiento quirúrgico.
- Coloque el lado ventral de la lamprea arriba en la espuma preparada. Coloque una pequeña sección de tubo con fuente regulada de agua (de un tanque de agua elevado) del flujo a través de la región de la boca durante el proceso quirúrgico. Esto permite la respiración mientras que el pescado se encuentra en la implantación de la etiqueta.
- Localizar el sitio donde la incisión debe ser hecha, ~ 20 mm posterior a la papada de los poros en el lado izquierdo o lateral derecho. Use una regla con ingredientes o marcadores a la almohadilla de espuma para la referencia.
- Con un bisturí microcirugía estéril de 3,0 mm de 15° hoja cuidadosamente (véase Tabla de materiales) hacen un 2.5-3 mm de apertura en la dirección lateral asegurando que el bisturí se corta sólo a través de la pared interna de la piel. Vea la figura 1.
- Coloque la etiqueta desinfectada anterior en la cavidad del cuerpo con la mano. Aplique una ligera presión en el sitio marcado para asegurar que la etiqueta se ha movido en la cavidad del cuerpo.
- Lamprea etiquetada lugar en un cubo de recuperación que contiene agua de río fresca suministrada con una bomba de oxígeno del tanque de pescados, la tubería y la piedra del aire.
- Asegurar que la lamprea se han recuperado de la anestesia y el traslado a depósito para estudio futuro.
4. anguila etiquetado (tiempo ~ 6 minutos)
- Replicar la preparación de la etiqueta y prepararse anestesia con una dosis de 240 mg/L de concentración para Metanosulfonato y bicarbonato de sodio.
- Añadir 15 mL de cada uno para el baño de agua de 5 L.
- Colocar anguilas juveniles (> 130 mm) en baño anestésico mediante una inmersión pequeña red. Esperar 4-5 min para Anguila convertirse en totalmente desmovilizados (no nadar en solución manteniendo un lento pero el movimiento constante de gill).
- Utilice un dip net para quitar anguila y coloque el lado ventral para arriba en una espuma de célula cerrada cubierta con el Protector del pescado.
- Localizar el sitio donde la incisión debe ser hecha, ~ 25 m m en la base de la aleta pectoral del lado lateral derecho o izquierdo
- Con un bisturí microcirugía estéril de 3,0 mm de 15° hoja cuidadosamente hacer un 2.5-3 mm de apertura en la dirección lateral asegurando que el bisturí se corta sólo a través de la pared interna de la piel. Vea la figura 2.
- Coloque la etiqueta desinfectada anterior en la cavidad del cuerpo con la mano. Aplique una ligera presión a la selección de sitio para asegurar la etiqueta ha pasado a la cavidad del cuerpo.
- Lugar con la etiqueta en una recuperación del cubo que contiene agua de río fresca suministrada con una bomba de oxígeno peces tanque, tubería y piedra de aire.
- Asegúrese de que eel se ha recuperado de la anestesia y el traslado a depósito para estudio futuro.
Representative Results
Estudios de laboratorio lamprea juvenil
Se realizó un estudio en PNNL en 2015 para determinar la viabilidad de implantar una etiqueta ficticia lamprea/anguila activamente migración juvenil lamprea del Pacífico. Un total de 195 lamprea pacífica (etapa de la vida macrophthalmia) fueron transportados de un sitio de colección de campo a PNNL. Se llevaron a cabo dos tareas independientes. La primera fue determinar cómo peces responden a la implantación de la etiqueta. Las variables determinan pérdida de etiqueta incluye mortalidad retardada y las tasas de peces marcados en comparación con un grupo sin etiquetar (control) de cicatrización. Para el segundo nado de tarea los ensayos se realizaron con pescado etiquetado y sin etiquetar de categorías de tamaño de 10 mm (120-160 mm) para determinar cualquier efecto adverso asociado con capacidad para nadar. Peso varió desde 1.8 hasta cargas 7,0 g y etiqueta entre 4.8 y 1.25% de los pescados. Una radiografía que ilustra la ubicación de la etiqueta dentro de la cavidad del cuerpo se muestra en la figura 31. Un total de dos peces cayeron sus etiquetas durante los primeros 2 días de celebración y no hay etiquetas caídas adicionales fueron encontrados durante el resto del período de explotación de 28 días. La mortalidad acumulada durante este período fue 14.3% (7 peces) para la lamprea etiquetada y 9,6% (5 peces) para el grupo control. Etiquetado individual y control peces se colocaron en una cámara de la piscina y nadaban a una velocidad constante del agua de 11 cm/s. La velocidad de flujo fue seleccionada basado en anteriores pruebas de laboratorio que indica un constante movimiento en el extremo inferior de la sostenido de natación natación capacidad9. El tiempo de nado media del grupo control fue min 3,15 (SE = 42,5 s) y el tiempo de nado media del grupo implantado fue 2,3 min (SE = 30.2 s), que no era una diferencia significativa (t = 0.958; p = 0.172). Los resultados de la ejecución de natación pruebas no mostró ninguna correlación significativa entre la longitud de peces y nadar duración (es decir, tiempo del choque) para el etiquetado o los grupos de control (figura 4). Choque es descrito como el pescado ya no capaces de nadar a la velocidad constante del agua y se reclinó en la pantalla de abajo.
Estudios de laboratorio de la anguila americana
Para determinar efectos de etiqueta l posible en el desempeño de la natación, realizamos velocidad crítica de natación pruebas usando Ucrit, (un índice de rendimiento prolongado de la natación) para seis grupos de tamaño (n = 120; 113-175 mm) de anguilas sin etiquetadas y etiquetadas utilizando etiquetas dummy que mide 11,4 x 1,8 mm (longitud x diámetro)1. No hubo diferencias significativas en Ucríticos entre anguilas etiquetadas y sin etiquetar según lo medido en cm/s (figura 5) o valores promedio medidos en longitud de cuerpo/s para todos los etiquetados y sin etiquetar grupos combinan (figura 6). También llevó a cabo una explotación prolongada de etiquetado anguilas (38 días) y había encontrado ninguna mortalidad de los grupos etiquetados y una pérdida de etiqueta bajo de 3.8% (1 de 26 peces)1. Basado en los resultados de laboratorio, concluimos que micro etiquetas acústicas pueden ser efectivamente implantados en anguilas americanas juveniles con ningún efecto significativo en la capacidad de supervivencia a largo plazo, la natación y tenían pérdida de etiqueta mínima durante la vida de la etiqueta (30 días).
Figura 1 . Fotografías que ilustran la secuencia de marcado de inserción de la etiqueta en juvenil lamprea del Pacífico. (A) lamprea colocado en la almohadilla de espuma. (B) incisión con bisturí microcirugía. (C) etiqueta siendo implantado. (D) lamprea etiquetado posterior. Todas las imágenes fueron tomadas de la misma lamprea (148 mm).
Figura 2 . Fotografías ilustrando el procedimiento marcado para anguilas americanas juveniles. (A) antes de la incisión. (B) después de la incisión. (C) después de la inserción anterior de la etiqueta. Todas las imágenes fueron tomadas de la misma anguila (138 mm).
Figura 3 . Imágenes de rayos x de etiqueta ficticia lamprea/anguila dentro de la cavidad del cuerpo de un juvenil lamprea del Pacífico.
Figura 4 . Choque precios de nadar pruebas de rendimiento para el control (sin etiquetar) y etiquetada lamprea, separada en categorías de tamaño de 10 mm con barras de error estándar positivo. Tamaños de la muestra aparecen en las barras individuales.
Figura 5 . Diagramas de caja de natación crítica velocidad para grupos de tamaño de anguilas en cm/s para anguilas etiquetadas y sin etiquetar (10 por tratamiento). Las líneas dentro de cada caja representan la mediana; la parte superior e inferior las líneas representan los percentiles 75 y 25, respectivamente; los bigotes son los 90 superior e inferior 10 percentiles; y los valores extremos son representados por círculos cerrados.
Figura 6 . Diagramas de caja de natación crítica velocidad en longitud de cuerpo/s para anguilas etiquetados y sin etiquetar (10 por tratamiento). Las líneas dentro de cada caja representan la mediana; la parte superior e inferior las líneas representan los percentiles 75 y 25, respectivamente; los bigotes son los 90 superior e inferior 10 percentiles; y los valores extremos son representados por círculos cerrados.
Discussion
Los resultados de los estudios de laboratorio demuestran que el procedimiento de etiquetado y etiquetado efectos no tienen efectos adversos sobre la supervivencia de peces o capacidad para nadar. Tenencia extendida y monitoreo mostraron que etiqueta mínima pérdida ocurrió y no fue evidente durante la vida de la etiqueta (30 días). El procedimiento de implantación de la etiqueta era eficaz en la colocación de etiquetas en la cavidad del cuerpo sin causar hemorragias importantes o infecciones por hongos en el sitio marcado. La duración de la selección de todo proceso (< 6 min) es beneficioso ya que reduce el estrés asociado con el pescado ser anestesiado. Estos hallazgos caracterizan una nueva herramienta para la investigación juvenil de paso de lamprea y anguila y pueden ser utilizados en futuros estudios. Esta tecnología permitirá a los investigadores para seguir los movimientos de la lamprea y anguila dentro de sistemas fluviales y que enfoque hidroeléctricas u otras estructuras que impiden el paso de peces. A su vez, los resultados pueden informar mejor las decisiones de gestión en estas instalaciones para ayudar a conservar a estas especies a lo largo de sus etapas de la vida juvenil. Los pasos más críticos del Protocolo de implantación etiquetas incluyen usar la dosis adecuada de anestesia, la profundidad y la longitud de la incisión, colocación de las etiquetas y tener la adecuada recuperación tanques disponibles. Esta técnica tiene limitaciones mínimas. En particular, cirujano de formación es necesaria para hacer efectiva la < incisión de 3 mm y coloque las etiquetas en el lugar deseado. Además, el proceso de etiquetado sería excluir más pequeñas tamaño anguilas y lamprea (< 140 mm) debido a las limitaciones de carga de etiqueta. No se recomienda modificaciones a los protocolos descritos.
Métodos alternativos para la selección de anguila y lamprea incluyen el uso de etiquetas de hoyo. Sin embargo, PIT tags activamente no transmiten señales, por lo tanto peces marcados por el hoyo sólo se pueden enumerar como son atrapados y desviados hacia instalaciones de by-pass o pase cerca de un detector fijo10,11. Futuras aplicaciones de la etiqueta/anguila lamprea incluyen la capacidad de etiquetar y rastrear poblaciones de migración lamprea y angulas en cualquier ambiente que habitan. Beneficios adicionales del uso de la etiqueta/anguila lamprea incluirían la capacidad de estimar la supervivencia, las tasas de reserva en vertederos o a través de turbinas, tiempo dentro de reservas de viaje, pasaje retrasos y relacionados con el comportamiento como enfoque presas de pescado.
Disclosures
No tenemos nada que revelar.
Acknowledgments
Este estudio fue financiado por el ejército americano de ingenieros (USACE) y el Departamento de energía de Estados Unidos (DOE) agua energía tecnologías de oficina. Agradecemos la asistencia técnica del personal del PNNL siguiente: Colin Brislawn, Eric Francavilla, Jill Janak, Huidong Li y Tim Linley. Agradecemos a Kathy Kratchman de Delaware Valley Fish Company para el suministro de anguilas y PNNL y Ralph Lampman Tyler Beals de la pesca de la nación de Yakama para el suministro de la lamprea. También agradecemos a Brad Eppard, Scott Fielding y Ricardo Walker de la USACE y Dana McCoskey y Tim Welch de la coneja. Los estudios de laboratorio se realizaron en PNNL, que es funcionada por Battelle para el Departamento de energía de Estados Unidos underContractDE-AC06-76RL01830.
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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