Denna artikel visar att förfarandet för att implantera en micro akustiska tagg i juvenil Pacific nejonöga och amerikansk ål. Vår ansökan är baserad på laboratorieförsök, vilket tyder på att akustiska Taggar kan vara framgångsrikt implanterade med inga märkbara effekter på simning förmåga eller överlevnad och minimal tagg förlust.
Juvenil Pacific nejonöga och amerikansk ål användes för laboratorieanalyser för att bestämma potentiella verkningar från etiketten implantation. Telemetri-teknik har identifierats som ett sätt att få mer detaljerad information om rörelse och beteende över en bredare rumslig skala än vad som är möjligt med andra kända teknik. Syftet med denna metod är att ge en detaljerad steg för steg-instruktion på etiketten implantation för både Nejonögon och ål. För laboratoriestudier använder aktivt migrerar juvenil Pacific nejonöga (120-160 mm), vi fast beslutna att förekomsten av etiketten inte förändra simkunnighet mellan taggade och otaggade individer eller har någon betydande tagg förlust (< 3%). Liknande resultat var beslutsamma under laboratorietester av gul fas amerikansk ål (113-175 mm). Ingen mortalitet inträffade under en 38-dag innehavstiden och det var minimal tagg förlust (3,8%). Förekomsten av etiketten hade inte någon betydande inverkan på simkunnighet eller överlevnad av märkta ålar jämfört med otaggade kontroller och det var minimal tagg förlust.
Förstå fisk beteende och rörelser nära floden strukturer, såsom vattenkraft dammar, som kan hindra uppströms eller nedströms vandringsvägar är ett behov av pågående forskning. Även om många studier har utförts med befintlig teknik, finns det fortfarande många forskningsfrågor om juvenil ål, nejonöga överlevnad och beteende. För att hjälpa adress dessa frågor, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) har utvecklat en ny akustisk mikro sändare speciellt konstruerade för användning i juvenil ål och nejonögon, kallas nejonöga/ål tag1. Före denna utveckling, befintliga akustiska Taggar var för stor för att vara effektivt implanteras i kroppen hålrum av juvenil ål och Nejonögon och skulle resultera i en tagg börda som överskrider accepterade standarder (tagg till kroppsvikt konservativa värdet är 2% eller mindre och annan litteratur föreslår 4-5%)2,3,4. Taggarna nejonöga/ål avger unika kodade signaler på en frekvens av 416.7 kHz, som övervakas via autonoma mottagare (hydrofoner) på fasta strukturer eller i-floden mottagare5,6.
I Columbia River Basin i Förenta staterna, har medvetenhet och oro för att förstå den stilla havet nejonöga (Entosphenus tridentatus) hela livscykel eskalerat eftersom populationer har minskat betydligt under de senaste 40 åren7 . Konstruktion och drift av hydroelektriska anläggningar kan negativt påverka juvenil nejonöga, som deras nedgång inträffade efter perioden av stora vattenkraftverk utveckling8. En potentiell källa till dödlighet är dam passage när juvenil Pacific nejonöga migrerar ut till havet9. Passiva integrerad transpondrar (PIT) används ofta för vandrande fiskarter som kan passera avledning strukturer (t.ex. juvenil bypass system), som tillåter märkta fiskar att vara uppräknade10,11. Dock juvenil nejonöga är tänkt att migrera djupare i vattenmassan än juvenil lax och är mindre benägna att passera genom den juvenila bypass system12. På grund av låg upptäckten sannolikheterna och brist på kläckerier eller andra koncentrerade källor för juvenil nejonöga för PIT taggning, information om juvenil nejonöga passage, är överlevnad eller beteende mycket begränsad. Kunskap om juvenil Pacific nejonöga beteende och överlevnad är avgörande för att utveckla begränsningsstrategier för nedströms passage, inklusive utformningen av bypass-system för användning vid vattenkraftverk faciliteter och bevattning avledning strukturer13.
Den amerikanska ålen (Anguilla rostrata) är katadroma med fasen vuxen migrerar från sötvatten mot havet för att leka. Deras befolkningsnivåer har sett dramatiska nedgångar under de senaste decennierna. De hade tidigare mycket rikligt i alla stora floder som rinner ut i Atlanten och uppströms genom St Lawrence-floden till Lake Ontario; men sedan 1980, amerikansk ål har upplevt betydande nedgångar i beståndens omfattning varierar från 50% i Chesapeake Bay till så mycket som 97% i Lake Ontario14,15,16. Faktorer som bidrar till deras nedgång inkluderar; byggandet av kraftverksdammar, fragmentering och förlust av habitat och kommersiell skörd17. De är för närvarande upptagna som utrotningshotad enligt Ontario (Kanada) lagen om utrotningshotade arter. Senaste utvecklingen av vattenkraft faciliteter längs större floder i östra USA stater skapar hinder som försvårar riverine migreringar av både ungdomar och vuxna.
Nyutvecklade nejonöga/ål akustiska etiketten användes i denna studie. Taggarna tillverkades på PNNLS ackrediterade Bio-akustik & Flow laboratorium18. Etiketten mäter 12 mm längd x diameter 2 mm och har en vikt på 0.08 g i luften. På grund av taggens små totala storlek, den effektivt kan användas för implantering i anguilliform eller juvenil fisk med ett sutureless snitt, på grund av det litet snitt krävs (< 3 mm långa). Ytterligare fördelar med sutureless snitt: en minskad mängd tid krävs för kirurgiska processen, snabbare läkning priser, och minskade risken för infektioner vid implantation plats19. Kirurgisk implantation effekter kan variera svar på arter, levnadsstadier, Kroppshåla längd, snitt läge, studera varaktighet och miljöförhållanden20,21,22,23. Förutom storleken är vikten en viktig variabel eftersom det ger ett mått på den etikett bördan (dvs. vikten av taggen i förhållande till vikten på fisken). Den tagg bördan, kan i samband med alla andra aspekter av kirurgiska processen (t.ex. narkos, hantering, kirurgi), ha en direkt effekt på taggen bevarande, överlevnad, tillväxt, simning prestanda eller möjligheten för fisk att undvika predation24, 25,26,27.
Resultaten av laboratoriestudierna visar att den taggning förfarande och taggning effekter inte har negativa effekter på fisk överlevnadsförmåga eller simkunnighet. Utökade innehav och uppföljning visade att minimal tagg förlust inträffade och inte var uppenbar under livets tag (30 dagar). Tag implantation förfarandet var effektivt för att placera Taggar i kroppen hålighet utan att orsaka betydande blödningar eller svampinfektioner på webbplatsen taggning. Varaktigheten av den hela taggning bearbeta (< 6 min) är fördelaktigt eftersom det minskar stress i samband med fisken att vara sövd. Dessa fynd karakterisera ett nytt verktyg för juvenil nejonöga och ål passage forskning och kan utnyttjas i framtida studier. Denna teknik gör att forskare att spåra nejonöga och ål rörelser inom flodsystem och som de tillvägagångssätt kraftverksdammar eller andra strukturer som hindrar fisk passage. Resultaten kan i sin tur bättre informera ledningsbeslut på dessa anläggningar för att bevara dessa arter under deras juvenila stadier. De viktigaste stegen i taggen implantation protokollet omfatta använda rätt dos av bedövningsmedel, djup och längd av snittet, placering av taggarna, och ha en tillfredsställande återvinning spillvattentank tillgängliga. Denna teknik har minimala begränsningar. Framför allt, kirurg utbildning krävs för att effektivt göra den < 3 mm snitt och placera taggarna på önskad plats. Dessutom märkningsprocessen skulle utesluta mindre storlek ål och nejonöga (< 140 mm) på grund av taggen börda begränsningar. Vi rekommenderar inte några ändringar till protokoll som beskrivs.
Alternativa metoder för taggning ål och nejonöga inkluderar användning av GROPEN Taggar. Dock PIT-tags aktivt sänder inte signaler, PIT-märkta fisk kan därför endast räknas som de fångas upp och avledas till förbifartsleden faciliteter eller pass nära en fast detektorn10,11. Framtida tillämpningar av taggen nejonöga/ål inkluderar möjligheten att tagga och spåra populationer av migrerar nejonöga och ål i alla miljöer som de bebor. Ytterligare fördelar med att använda taggen nejonöga/ål skulle inkludera förmågan att uppskatta överlevnad, fallback priser på bräddavlopp eller via turbiner, restid inom reservoarer, passage förseningar och relaterade beteende som fiskar strategi dammar.
The authors have nothing to disclose.
Denna studie har finansierats av US Army Corps för ingenjörer (USACE) och US Department of Energy (DOE) vatten Power Technologies kontoret. Vi uppskattar det tekniska biståndet från följande PNNL personalen: Colin Brislawn, Eric Francavilla, Jill Janak, Huidong Li och Tim Linley. Vi tackar Kathy Kratchman från Delaware Valley fisk företag för att tillhandahålla ål PNNL, Ralph Lampman och Tyler Beals från Yakama Nation fisket för att leverera nejonöga. Vi tackar också Brad Eppard, Scott Fielding och Ricardo Walker från USACE och Dana McCoskey och Tim Welch från DOE. I laboratoriestudier genomfördes vid PNNL, som drivs av Battelle för US Department of Energy underContractDE-AC06-76RL01830.
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 | |