Yöntem makalesi

Yüksek Kaliteli Artımlı Çekirdekler Almak için Gelişmiş İş Akışı - Yeni Teknikler ve Cihazlar

DOI:

10.3791/64747

⸱

10 Mart 2023

 ,  ,  , 
1Forest Dynamics/Dendrosciences, Swiss Federal Research Institute WSL, 2Mechanische Werkstatt, Schenkung Dapples

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, ağaçları keserken karşılaşılan sorunları en aza indirmek için tork çarpanlı akülü bir matkap uygulayarak artımlı çekirdeklerde mikro çatlakların nasıl önleneceğine ve bunun uzun mikro bölümlerin hazırlanması üzerindeki etkisine dair bir protokol sunuyoruz. Bu protokol aynı zamanda sahadaki corers'ı keskinleştirmek için bir prosedür içerir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dendroekolojik araştırmalarda, her bir büyüme halkasının kesin tarihlendirilmesi, yalnızca halka genişliği varyasyonlarına, kimyasal veya izotop analizlerine veya ahşap anatomik çalışmalarına odaklanan tüm çalışmalar için temel bir gerekliliktir. Belirli bir çalışma için örnekleme stratejisinden bağımsız olarak (örneğin, klimatoloji, jeomorfoloji), numunelerin alınma şekli, başarılı hazırlık ve analizler için çok önemlidir.

Yakın zamana kadar, daha ileri analizler için zımparalanabilecek çekirdek numuneleri elde etmek için (az ya da çok) keskin bir artış corer kullanmak yeterliydi. Ahşap anatomik özellikleri uzun zaman serilerine uygulanabildiğinden, yüksek kaliteli artımlı çekirdekler elde etme ihtiyacı yeni bir anlam kazanmıştır. Temel olarak, corer kullanıldığında keskin (ened) olmalıdır. Bir ağacı elle tutarken, corer'ın taşınmasında bazı problemler vardır, bu da tüm çekirdek boyunca mikro çatlakların gizli bir şekilde oluşmasına neden olur: Elle delmeye başlarken, matkap ucu, iplik gövdeye tamamen girene kadar kabuğa ve en dış halkaya kuvvetlice bastırılır. Aynı zamanda, matkap ucu yana doğru olduğu kadar yukarı ve aşağı hareket ettirilir. Daha sonra, corer gövdeye kadar delinir; ancak, her dönüşten sonra durmak, tutuşu değiştirmek ve tekrar dönmek gerekir. Tüm bu hareketler ve start/stop-coring, çekirdeğe mekanik baskı uygular. Ortaya çıkan mikro çatlaklar, tüm bu çatlaklar boyunca parçalandıkları için sürekli mikro bölümler oluşturmayı imkansız kılar.

Bir ağacı tutarken bu sorunları en aza indirmek için akülü matkap kullanarak yeni bir teknik uygulayarak bu engellerin üstesinden gelmek için bir protokol ve bunun uzun mikro bölümlerin hazırlanması üzerindeki etkisini sunuyoruz. Bu protokol, uzun mikro bölümlerin hazırlanmasını ve sahadaki corers'ı keskinleştirmek için bir prosedürü içerir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dendroekolojik araştırma, hem yıllık hem de başka türlü ağaçlardaki büyüme halkalarının çeşitli özelliklerine dayanmaktadır. "Öncül" disiplin dendrokronolojisi, halkaları basitçe tarihlendirmek ve sonuç olarak uzun kronolojiler oluşturmak için bir parametre olarak halka genişliği varyasyonları kullanılarak kurulmuştur. Bu nedenle, yoğunluk değişimleri, izotopik konsantrasyonlar veya ahşap anatomik özellikleri gibi manifold diğer özellikler, çevresel koşulların zaman içinde ağaç büyümesi üzerindeki etkisini daha iyi anlamak için tek halkaları veya yapılarını ve içeriklerini çevresel parametrelerle ilişkilendirmek için kullanılır.

Dendroekoloji ve dendroklimatoloji, çevre araştırmalarında, özellikle geçmiş iklim koşullarının yeniden yapılandırılmasında önem kazanmıştır 1,2,3. Bunun için sayısız ağacın halkalarının detaylı bir şekilde analiz edilmesi gerekir. Ağaç halkası genişliğini ve yoğunluğunu belirlemek için bazı teknikler mevcut olsa da (örneğin, akustik dalga teknolojisi4 veya delme direnci5,6 ile), bugüne kadar, halkaların özelliklerini ağaçlardan çıkarmak için güvenilir bir "tahribatsız" yöntem yoktur. Bir ağaç içindeki halka özelliklerinin çok ayrıntılı analizleri veya bazal alan artışını tahmin etmek için, ilgili ağaçlardan diskleri kesmek en iyisi olacaktır7. Bu, belirli analizler için ilgilenilen tüm potansiyel ağaçların kesilmesini gerektirecektir. Her yıl dünya çapında analiz edilen çok sayıda ağaç göz önüne alındığında, bu örnekleme stratejisi uygulanabilir değildir. İnanılmaz miktarda kaynak israfından bağımsız olarak, bu strateji çok pahalıdır. Bu nedenle, artımlı corers kullanımı, ağaç halkası araştırmasında standart bir örnekleme tekniği olarak belirlenmiştir8. Artımlı corers'ın kullanımı, ağaç kabuğundan başlayarak ve (en uygun durumlarda) ağacın 9'una ulaşarak, ağaç çekirdeklerinin gövdelerden minimal invaziv bir şekilde çıkarılmasına izin verir.

Her ne kadar karotlama gövdede bir yaralanmaya neden olsa da-~1 cm çapında bir delik- ağaçlar, çekirdek deliğinin yakınında artan odun oluşumu yoluyla bu yarayı kapatabilirler. Deliğin kendisinden ayrı olarak bir dezavantaj,10,11 deliğinden başlayarak mantarların potansiyel yayılmasını önlemek için hücrelerin fenollerle doldurulduğu deliğin etrafındaki bir alan olan "bölümlendirme bölgesinin" oluşmasıdır. Bildiğimiz kadarıyla, artımlı karotlamanın ağaç çürüme sıklığında önemli bir artışa neden olduğuna dair bir kanıt yoktur, en azından bozulmamış yüksek rakımlı ormanda Picea abies12 ve ılıman bir ormandaki birkaç sertağaç türü13 anlamına gelir.

Bu örnekleme standardı tüm dünyada onlarca yıldır uygulansa da, bazı sorunlar hala devam etmektedir. Bunlardan biri, çekirdeklerin herhangi bir mekanik destek olmadan elle alınması gerektiği, bunun çok zaman aldığı ve bir süre sonra oldukça yorucu olduğudur. Örneklemeyi kolaylaştırmak için,zincir 14,15,16,17 yerine bir corer ile donatılmış motorlu testerelerin kullanılması gibi çeşitli (az ya da çok uygulanabilir) strateji test edilmiştir. Motorlu testerelerin kullanımı matkaplara tercih edildi, çünkü ikincisi yeterince güçlü değildi; ancak, motorlu testerenin büyük ağırlığı ve gerekli yakıt nedeniyle bu fikir yakalanmadı.

Son yıllarda, ahşap anatomik teknikleri önemli ölçüde evrimleşmiş ve dendroekolojik çalışmalara entegre edilmiştir18,19. Bununla birlikte, ahşap anatomik parametrelerini artımlı çekirdeklerden mikro kesitleri keserek uzun süreler boyunca analiz etme yeteneği beklenmedik sorunlara neden oldu. Sık sık, çekirdeklerden alınan mikro bölümler küçük parçalara ayrıldı ve bu da tutarlı kesimler üretmeyi imkansız hale getirdi (Şekil 1). Bu sorun, özlü ağaçların ve keskin olmayan corers'ın manuel tekniğinden kaynaklandı. Karot yaparken ahşaba uygulanan mekanik stres, çekirdek içinde mikro çatlaklara neden oldu. Bu mikro çatlaklar, artımlı çekirdeklerin makroskopik incelemesi sırasında asla fark edilmedi ve bu nedenle hiçbir zaman bir sorun ortaya çıkmadı.

Manuel karotlama, sapı corer'ın arka ucuna yerleştirerek, ucu iplikle gövdeye bastırarak ve corer sapın çapının yarısından biraz fazlasını delene kadar sapı döndürmeye başlayarak yapılır. Bunu yaparken, corer'ın ucu (açıkça) gövdeye sabitlenir, ancak kor tarafından döndürülen corer'ın arka ucu, en azından matkap kafası gövdeye tamamen vidalanana kadar, corer'a daha fazla rehberlik ve stabilite sağlayana kadar her zaman yana doğru veya yukarı ve aşağı hareket eder. Yüksek basınç ve corer'ın hareketi sonucunda, artım çekirdekleri en dıştaki ~5 cm'de sık sık bozulur (Şekil 1). Tornalama sırasındaki sürtünme minimuma indirilse bile, başka bir işlem corer içindeki artım çekirdeğine baskı uygulamaktır. Manuel karotlama, corer'ın kesici kenarının sapın içinde sürekli hareket etmesine izin vermez. Kavramayı değiştirmek için durmak zorunda kalmadan önce en fazla bir tam tur yapılabilir ve ardından delmeye devam edilebilir. Rotasyon her yeniden başlatıldığında, sürtünmenin üstesinden gelinene ve matkap tekrar dönene kadar çekirdek hafifçe bükülür. Bu mekanik gerilmeler potansiyel olarak çekirdeklerin yapısında mikroskobik çatlaklara neden olur.

Bu mekanik gerilim, corer'ın kesici kenarı keskin olmadığında bile artar. Keskin olmayan bir corer için görünür bir işaret, tüm uzantısı20 boyunca çok sayıda çatlak gösteren düzensiz bir çekirdek yüzeyidir (Şekil 2). Keskinleştirme sıklığı, özlenecek ağaçların yoğunluğuna ve özlenecek ağacın kabuğunda bulunan minerallere veya kuma bağlıdır. Genel bir notta, yeni corers'ın keskin olduğu varsayılmamalıdır. Bugüne kadar, bir corer'ı keskinleştirmek, zorluğu nedeniyle sahada neredeyse hiç yapılmamıştır, çünkü bunun elle yapılması gerekir ve çok fazla deneyime ihtiyaç duyar11,20.

Özetlemek gerekirse, manuel karotlama ve keskin olmayan kesme kenarlarının her ikisi de alınan çekirdeklerde mikro çatlakların oluşmasına neden olur. Bugüne kadar bu sorunlar sistematik olarak analiz edilmediği gibi, çözüm bulunmaya da çalışılmamıştır. Bu yazıda, manuel karot tekniğini yeni bir tekniğin uygulanmasıyla karşılaştırarak bu engellerin üstesinden gelmek için bir protokol sunulmaktadır. Artımlı bir corer için özel bir adaptörle donatılmış akülü bir matkap kullanmayı öneriyoruz. Bir ağacı çarparke ederken problemlerin ne ölçüde en aza indirildiğini ve sürekli, mekanik karotlamanın uzun mikro kesitlerin hazırlanması üzerindeki etkisini sunuyoruz. Bu protokol, destekleyici bir yardımcı olarak suda çözünür bir bant kullanılarak uzun mikro kesitlerin hazırlanmasını ve sahadaki corers'ı keskinleştirmek için bir prosedürü içerir.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Manuel karotlama

  1. Artım corer'ı birleştirin ve araştırma sorusuna bağlı olarak bir ağacın gövdesindeki karot konumunu seçin (örneğin, mekanik gerilme yönüne paralel jeomorfik rekonstrüksiyonlar için; yaş belirleme için, mümkün olduğunca aşağı).
    NOT: Her zaman her gövdeden, tercihen ters yönde iki çekirdek alın.
  2. Karot pozisyonunu seçtikten sonra, corer'ı sapın büyüme yönüne göre dik açıyla yerleştirin.
  3. Sondaj sırasında stabilize etmek için corer'ın arka ucuna bir itici yerleştirin.
  4. Sabit bir pozisyon elde edin ve kesme kenarına basınç uygulamak için iticiye yaslanın.
  5. Matkabın dişli kısmı tamamen gövdeye dönüşene kadar corer'ın sapını iki elinizle çevirin.
  6. Basıncı serbest bırakın ve iticiyi çıkarın.
  7. Corer pith'e ulaşana veya pitten delene kadar corer'ın sapını iki elinizle çevirmeye başlayın. Bunu, aspiratörü (corer ile aynı uzunluğa sahip) sapın üzerinde sapın yanında tutarak kontrol edin.
  8. Çıkarıcıyı açık tarafı üstte olacak şekilde alın ve tamamen corer'a yerleştirin. Çekirdeği gövdeden kırmak için corer'ı geriye doğru çevirin (bir tam dönüş). Çıkarıcıyı corer'dan çekin.
  9. Çekirdeği çıkarıcıdan çıkarın ve bir kağıt pipet içinde saklayın.
  10. Corer'ı gövdeden çıkarın ve sapta saklayın.

2. Akülü matkapla karotlama

  1. Bir tork güçlendirici ile donatılmış akülü matkabı alın ve WSL'de geliştirilen artımlı corer için özel adaptörü ekleyin.
  2. Artım corer'ı tork güçlendiricideki adaptöre yerleştirin ve araştırma görevine bağlı olarak bir ağacın gövdesinde karotlama konumunu seçin (bkz. adım 1.1).
  3. Karot pozisyonunu seçtikten sonra, corer'ı sapın büyüme yönüne göre dik açıyla yerleştirin.
  4. Sabit bir pozisyon elde edin, akülü matkabı sıkıca tutun ve kesme kenarına basınç uygulayın.
  5. Akülü matkabı başlatın, matkabın dişli kısmı gövdeye tamamen özenli olana kadar yavaşça dönün, ardından corer pite ulaşana veya çukurdan geçene kadar hızı artırın.
    NOT: Derinlik, adım 1.7'de açıklandığı gibi kontrol edilebilir.
  6. Akülü matkabı corer'dan çıkarın, tutamağı üzerine yerleştirin ve adım 1.8'de açıklandığı gibi çekirdeği çıkarmak için ekstraktörü kullanın.
  7. Artım çekirdeğini bir kağıt pipet içinde saklayın.
  8. Sapı çıkarın, akülü matkabı corer'ın üzerine yerleştirin ve corer'ı gövdeden çıkarın.

3. Artımlı corer'ların kesme kenarını keskinleştirme

  1. WSL keskinleştirme desteğini kullanma
    1. Yeni tasarlanan tutucuyu alın ve yere yerleştirin.
    2. Artımlı korse de dahil olmak üzere akülü matkabı belirlenen destek noktalarına yerleştirin ve akülü matkabı sabitlemek için montaj braketini kapatın.
    3. Akülü matkabı, marş düğmesine Teflon bloğunu sabitleyerek çalıştırın ve çalışmasına izin verin. Konik taşlama taşını alın ve kesme kenarının içini onunla öğütün.
      NOT: Temas açısı, kesme kenarının iç kısmına bağlıdır. Taşlama taşı, iç yanak ile tam temasa sahip olmalı ve kesme kenarından corer'ın iç genişlemesine kadar uzanmalıdır.
    4. Dikdörtgen öğütme taşını alın ve çapak almak için kesme kenarının dışını öğütün.
      NOT: Bu, kenardaki önceden oluşturulmuş çapağı içeriden taşlayarak çıkarmak ve son olarak kenarı keskinleştirmek için gereklidir.
    5. Matkabı durdurmak için Teflon bloğunu marş düğmesinden çıkarın, akülü matkabı serbest bırakmak için montaj braketini açın ve cihazı tutucudan çıkarın.
  2. Kesme kenarının keskinliğini kontrol etme
    1. Artımlı corer'ı akülü matkabın adaptöründen çıkarın.
    2. Bileme desteğinin ahşap tahtasına bir kağıt yaprağı yerleştirin.
    3. Corer'ı dikey olarak tutarken corer'ın kesici kenarını kağıda yerleştirin.
    4. Corer'a basınç uygulamadan dikey olarak tutarken corer'ı çevirin - sadece corer'ın ağırlığı kağıda bastırılmalıdır.
    5. Corer'ı kaldırın ve kağıdın yuvarlak bir parçasının corer'ın kesici kenarının içinde kalıp kalmadığını kontrol edin. Eğer öyleyse, corer keskindir. Değilse, bileme prosedürünü tekrarlayın (adım 3.1). Bir çekirdeğin dışı düzgün değilse, tüm prosedürü (adım 3.1 ve 3.2) tekrarlayın.

5. Suda çözünür bir bant kullanarak tüm artımlı çekirdeklerin mikro bölümlerinin kesilmesi

  1. Mikrotomun yanına uzun bir cam slayt yerleştirin ve slaytın ortasına tüm uzunluğu boyunca biraz su ekleyin.
  2. Çekirdeği bir çekirdek mikrotomunun numune tutucusuna yerleştirin.
    NOT: Kesiti gerçek bir kesit olarak kesmek için, liflerin yönünün dik olduğundan emin olun.
  3. Numune tutucuyu, çekirdek neredeyse bıçağın kenarına değene kadar kaldırın. Üstünü kesmek için bıçağı çekirdeğin üzerine çekin.
  4. Bıçağı tekrar çekirdeğin başına yerleştirin, numuneyi yaklaşık 10 μm kaldırın ve en az 2 mm genişliğinde bir düzlem yüzeyi elde edilene kadar kesme prosedürünü tekrarlayın.
  5. Bir fırça21 kullanarak kesilmiş yüzeye bir mısır nişastası çözeltisi ekleyin.
  6. Fazla çözeltiyi çekirdeğin üstünden çıkarmak için bir parça bez kullanın.
  7. Suda çözünür bir bant şeridini çekirdekle aynı uzunlukta kesin; bandın bir tarafını çekirdeğin başlangıcına, yaklaşık 1 cm'lik bir örtüşme ile, çekirdeğin başlangıcı mikrotomun bıçağına bakacak şekilde yerleştirin.
  8. Bir parmağınızı kullanarak yüzeydeki bandı okşayarak bandı çekirdeğin yüzeyine takın.
  9. Mikrotomdaki numuneyi 15-20 μm kaldırın, bandın üst üste binen parçasını biraz kaldırın ve mikrotom bıçağını çekirdeğin kenarına yerleştirin.
  10. Bandın ucunu tutarken bölümü kesin.
  11. Üzerine ince kesit sıkışmış bandı alın ve 5.1. adımda hazırlanan cam sürgünün su çizgisi üzerine kesik aşağı bakacak şekilde yerleştirin.
  12. Yaklaşık 10 sn sonra, bandı bir tarafta tutarak ve yukarı kaldırarak, bölümün cam slaytta kalmasına dikkat ederken, cımbız kullanarak bandı çıkarmaya başlayın.
  13. Bu bölümün kalıcı bir slaytını oluşturmak için, standart prosedürler22'yi izleyin.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Manuel karotlama prosedürünü akülü matkap kullanımıyla karşılaştırırken, ikincisinin avantajları açıktır. Meme yüksekliğinde gövde çapı 60-80 cm olan ladin ağaçlarını (Picea abies (L.) H. Karst.) karşılaştırdık. Alınan tüm çekirdekler için 40 cm uzunluğunda 5 mm corers kullandık ve corer'ın tüm uzunluğunu gövdeye deldik. Çekirdekleri manuel olarak alırken, bir çekirdeği alma ve corer'ı ağaçtan tekrar çıkarma prosedürü ortalama ~ 6 dakika sürdü. Bunu bir tork güçlendirici ile donatılmış akülü matkap kullanarak tekrarlarken, tüm prosedür ortalama sadece 1 dakika sürdü. Akülü matkapla yapılan karotlamanın hiç de yorucu olmamasına ek olarak, iplik tamamen gövdenin içine girene kadar delmenin ilk aşamasında kesme kenarına uygulanan basınç nedeniyle çekirdeklerin hiçbiri deforme olmamıştır. İplik sapın içine girer girmez, corer az ya da çok stabilize edilir ve potansiyel yukarı ve aşağı hareketler en aza indirilir (Şekil 3).

İlk çekirdek artık dışarıdan pürüzsüz olmadığında, ancak Şekil 2'de olduğu gibi çizikler ve çatlaklar gösterdiğinde, kesici kenarın keskinleştirilmesi gerekiyordu. Akülü matkap, karotlama için kullanıldığı gibi sabitlenebilir (yani, adaptör ve artımlı corer dahil; Şekil 4), bileme prosedürü de oldukça hızlıdır. Biraz pratikle, keskinleştirme işlemi 5 dakikadan fazla sürmez. Kesilen kağıt corer'ın içine yapışır yapışmaz, örneklemeye devam edilebilir. Elde edilen çekirdekler herhangi bir çizik veya çatlak olmadan pürüzsüzdür. Akülü matkap yardımıyla alınan çekirdeklerin mikro çatlakları gösterme olasılığı daha düşüktür; bu, tüm artımlı çekirdeklerin mikro bölümlerini kesmek için bir ön koşuldur. Suda çözünür bandın uygulanması (Şekil 5), uzun ve kırılgan bölümlerin kullanımını kolaylaştırdı, çünkü bant, ince bölümü bıçaktan çıkarıp cam kızağa yerleştirirken yırtılmaya karşı korur. Bu prosedür laboratuvarda zaman kazandırır ve mikro bölümlerin kalitesini arttırır, çünkü bant yapıştırıcısı Newton olmayan sıvıya ek olarak kesim yaparken hücre duvarlarını stabilize eder (mısır nişastası çözeltisi; protokol adım 5.5'e bakınız).

figure-results-1
Şekil 1: Artım corer. (A) Manuel karotlama için kullanılan artımlı corer ve dişin ve kesme kenarının büyütülmüş bir görünümü. (B) Manuel karotlamanın başlangıcında ahşaba uygulanan yüksek basınç nedeniyle bozulmuş artım çekirdeği. (C) Mikro çatlaklar nedeniyle parçalanmış bir artım çekirdeğinin bir kısmının mikro bölümü. Ölçek çubuğu = 0,5 cm. (D-F) Akülü matkap kullanırken karot prosedürünü gösteren fotoğraflar. Karotlamaya başlamak için yüksek basınca gerek yoktur (D, E), tutamak çekirdeği (F) çıkarmak için kolayca kullanılabilir ve matkap bundan hemen sonra çıkarılır (G). Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: Keskin olmayan bir corer kullanımı nedeniyle dışta çizikler ve çatlaklar gösteren artış çekirdeği. Ölçek çubuğu = 0,5 cm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Artan çekirdekler ve ilgili mikro bölümler . (A) Keskin bir corer ve akülü bir matkapla alınan düz çekirdek. (B) Keskin olmayan bir corer ile manuel olarak alınan bozuk çekirdek. (C) Keskin bir corer ile örneklenmiş bir Pinus sylvestris çekirdeğinin sürekli bölümü. (D) Keskin olmayan bir corer kullanılması nedeniyle parçalara ayrılan bir Larix decidua çekirdeğinin kesiti. Ölçek çubukları = 0,5 cm (A,B); 1 cm (C). Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4
Şekil 4: Artımlı corer'ların kesici kenarını keskinleştirmek için tasarlanmış tutucu . (A) Artım corer'ı yönlendirmek ve stabilize etmek için Teflon bloğu. (B) Akülü matkabın marşını sabitlemek için teflon blok. (C) Kullanılan corer tipine bağlı olarak, A'yı tahtadaki diğer konumlarda sabitlemek için altıgen anahtar. (D) Akülü matkabı sabitlemek için kelepçe. (E) Konik taşlama taşını kesme kenarının içine yerleştirmek. (F) Kesme kenarını çapak almak için düz taşlama taşını dışarıya yerleştirmek. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 5: Suda çözünür bandın uygulanması . (A) Bandı çekirdek yüzeyini örtmek için gereken uzunlukta kesin. (B) Bandı çekirdeğin hazırlanan yüzeyine yerleştirin. (C) Bandın kenarını bir elinizde tutarak bölümü kesin. (D) Bandı bölüm aşağı bakacak şekilde bir cam slayt üzerine yerleştirin ve bandı bölümden ayırmak için su ekleyin. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-6
Şekil 6: Bir kozalaklı ağacın "mavi halka" gösteren mikro bölümü. Latewood hücre duvarları odunlanmamış ve bunun için mavi, 1974 yılının halkasında (uzun bölümü gösteren slaytın üzerinde büyütülmüş). Ölçek çubuğu = 1 cm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ahşap anatomisinin dendroekolojik çalışmalara önemli ölçüde dahil edilmesi23,24 ve ağaç halkası araştırmalarında uzmanlaşmış bilim adamları ve ahşap anatomistleri 25 arasında yoğunlaşmış bir değişim, geçmiş çevresel koşulların yeni ve derinlemesine analizlerinin geniş bir alanını açmıştır. Bu yeni çalışmalar yeni olasılıklar ve sorular ortaya çıkarmış, ancak aynı zamanda yeni sorunlara da yol açmıştır.

Bu yeni "dendroanatomi" çağının hızlı gelişimi, daha önce açıklandığı gibi akülü bir matkap kullanımıyla kesinlikle desteklenen çok sayıda numune gerektirir. Matkapla çekirdek almanın hiç de yorucu olmadığı gerçeğine ek olarak, çok zaman kazandırır. Bu makalede sunulan sonuçlar, manuel karotlamadan altı kat daha hızlı örnekleme olanaklarını ima etse de, tek çekirdekler için bir testtir. Bununla birlikte, düzenli örnekleme sırasında (bir kişi karotlama, bir kodlama ve çekirdekleri depolama), 1,5 saat içinde yaklaşık 80 cm gövde çapına sahip 24 ladin ağacını (her biri tam uzunlukta iki çekirdek) çekirdeklemeyi başardık. Bu, depolama, paketleme ve bir sonraki ağaca geçme dahil olmak üzere bir çekirdek için ortalama <2 dakikadır.

Tüm prosesin hızlı bir şekilde ele alınması, artımlı corers için yeni tasarlanan adaptörün, corer'ı adaptörün içine bir vida veya benzer kapaklarla sabitlemeye gerek kalmadan kullanılabilmesi gerçeğiyle desteklenir. Sonuç olarak, çekirdeği kırmak ve çıkarmak için matkabı corer'ın sapına değiştirmek hızlı ve kolaydır. Adaptör, gövdenin çürümesi durumunda veya (bazı artımlı corer'larda yaygın olduğu gibi) dişin geri dönerken tutunmaması ve corer dışarı çıkmazsa, geri delme sırasında corer'ı bile çekebilecek şekilde tasarlanmıştır.

Bununla birlikte, corer'ı gövdeden çıkarırken, matkap kaymadan başarıyla çekilebilmesi için adaptörü hafifçe eğmesi gerektiğine dikkat edilmelidir (protokol adımı 2.8). Anatomik vekillere dayanan uzun kronolojiler oluşturmak için ağaç halkası çalışmalarına olan talebin artması,19,26, artan çekirdeklerden mikro kesitlerin hazırlanmasını, hazırlanmadan önce parçalar halinde kesilmesini veya tüm mikro bölümler olarak kesilmesini gerektirmiştir22. 40 cm uzunluğa kadar mikro kesitlerin kalitesi hala her zaman kısa kesitlerle karşılaştırılabilir olmasa da (örneğin, dikey uzantılarındaki hücrelerin değişken açısı sıklıkla hücre duvarı ölçümlerini engeller), reaksiyon odun veya mavi halkaların oluşumu olarak spesifik büyüme reaksiyonlarını tanımlamak ve tarihlendirmek için kullanılabilirler27 (Şekil 6).

Sonuç olarak, numunelerin kalitesi, başarılı bir hazırlık ve anatomik yapıların daha ileri analizleri için temel bir ön koşuldur. Bu talep, artan çekirdekler alınırken örnekleme kampanyasının keskinliği konusunda daha dikkatli olunmasını gerektirir. Sonuç olarak, mikro kesitlerin hazırlanması çok zaman alıcı ve emek yoğun olabilir ve hatta numuneler önceden gömülmemişse bazen imkansız olabilir28.

Bir artımlı corer'ın kesici kenarını elle keskinleştirmek, kenarı herhangi bir destek olmadan elle eşit şekilde öğütmek için çok fazla pratik ve deneyim gerektirir. Artımlı çekirdekleri bilemek için yeni matkap montajını kullanma yeteneği, bileme konusunda deneyimsiz kullanıcıların bile sahadaki corer'larının kesici kenarını keskinleştirmelerini sağlar. Bunun artık hızlı bir şekilde yapılabilmesi, gelecekte alınan numunelerin kalitesini artıracaktır.

Her ne kadar yeni ekipmanın kullanımı, çekirdeklerin daha sonraki işlenmesi için açık avantajlar gösterse de, akülü matkap, neredeyse 40 yıl önce20 önce geliştirilip sunulan, keskinleştirme için küçük cihazlarla da birleştirilebilir. Maeglin20 , ahşap ve metal29'dan yapılmış "Goodchild's borer sharpener" ın bir modifikasyonunun inşaat detaylarını sundu. Günümüzde, bu cihaz sorunsuz bir şekilde30 adet 3D yazıcıda modellenebilir ve basılabilir. Tek parçaları yazdırmak ve sahada kullanmak üzere monte etmek için yalnızca kalemtıraşın ayrıntılı bir 3D modelini oluşturmak gerekir. İyileştirme olanakları henüz tükenmemiştir ve bu yayının birçok meslektaşına burada sunulan araçları daha da geliştirmeleri için ilham vereceğinden eminiz. Henüz çözülmemiş bir engel, çekirdeği çıkarmak için matkabı çıkarmanız ve corer'ın sapını eklemeniz gerektiği gerçeğidir.

Tüm artımlı çekirdeklerin mikro bölümlerini kesmenin son adımı22 hala zor bir konudur. Suda çözünür bandın uygulanması, daha önce açıklandığı gibi, kesiti keserken ve cam kızağa yerleştirirken stabilize ederek işlemi destekler. Bununla birlikte, bu prosedür hala kullanıcının yüksek düzeyde deneyime sahip olmasını gerektirir.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar, rekabet eden finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hiç kimse.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
BS 18 LTX-3 BL QIMetaboAkülü matkap Çekirdek
mikrotomuWSLArtım karotlardan mikro kesitleri kesmek için mikrotom
Artım karot için matkap adaptörüWSLArtım karot makinesini akülü matkapta sabitlemek için adaptör
Artım karot Haglö 40cm artımlı karot
Power X3MetaboTork yükseltici
Bileme destek kartıKarotörün kesici kenarını keskinleştirmek için kablosuz drili takmak içinWSL
Suda çözünür bant 5414, şeffaf 3/4IN3MUzun bölümlerin kesilmesini desteklemek için şeffaf bant
ff Kartı

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Büntgen, U. Scrutinizing tree-ring parameters for Holocene climate reconstructions. Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change. , 778(2022).
  2. Hadad, M. A., González-Reyes, Á, Roig, F. A., Matskovsky, V., Cherubini, P. Tree-ring-based hydroclimatic reconstruction for the northwest Argentine Patagonia since 1055 CE and its teleconnection to large-scale atmospheric circulation. Global and Planetary Change. 202, 103496(2021).
  3. Shen, Y., et al. Effects of climate on the tree ring density and weight of Betula ermanii in a cool temperate forest in central Japan. Trees. , 1-9 (2022).
  4. Wang, X. Acoustic measurements on trees and logs: a review and analysis. Wood Science and Technology. 47 (5), 965-975 (2013).
  5. Downes, G. M., et al. Application of the IML Resistograph to the infield assessment of basic density in plantation eucalypts. Australian Forestry. 81 (3), 177-185 (2018).
  6. Tomczak, K., Tomczak, A., Jelonek, T. Measuring radial variation in basic density of pendulate oak: comparing increment core samples with the Iml power drill. Forests. 13 (4), 589(2022).
  7. Piene, H., D'Amours, J., Bray, A. A. Spruce budworm defoliation and growth loss in young balsam fir: estimation of volume growth based on stem analysis and increment cores at breast height. Northern Journal of Applied Forestry. 13 (2), 73-78 (1996).
  8. Phipps, R. L. Collecting, Preparing, Crossdating,and Measuring Tree Increment Cores. US Department of the Interior, Geological Survey. , No. 85-4148 (1985).
  9. Schweingruber, F. H. Tree Rings and Environment: Dendroecology. , Paul Haupt AG. Bern. (1996).
  10. Toole, E. R., Gammage, J. L. Damage from increment borings in bottomland hardwoods. Journal of Forestry. 57 (12), 909-911 (1959).
  11. Grissino-Mayer, H. D. A manual and tutorial for the proper use of an increment borer. Tree-Ring Research. 59 (2), 63-79 (2003).
  12. Wunder, J., et al. Does increment coring enhance tree decay? New insights from tomography assessments. Canadian Journal of Forest Research. 43 (8), 711-718 (2013).
  13. Helcoski, R., et al. No significant increase in tree mortality following coring in a temperate hardwood forest. Tree-Ring Research. 75 (1), 67-72 (2019).
  14. Hall, A. A., Bloomberg, W. J. A power-driven increment borer. The Forestry Chronicle. 60 (6), 356-357 (1984).
  15. Scott, J. H., Arno, S. F. Using a power increment borer to determine the age structure of old-growth conifer stands. Western Journal of Applied Forestry. 7 (4), 100-102 (1992).
  16. Krottenthaler, S., et al. A power-driven increment borer for sampling high-density tropical wood. Dendrochronologia. 36, 40-44 (2015).
  17. Caetano-Andrade, V. L., et al. Advances in increment coring system for large tropical trees with high wood densities. Dendrochronologia. 68, 125860(2021).
  18. Edwards, J., et al. Intra-annual climate anomalies in northwestern North America following the 1783-1784 CE Laki eruption. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 126 (3), 033544(2021).
  19. Zhirnova, D. F., et al. A 495-year wood anatomical record of Siberian stone pine (Pinus sibirica Du Tour) as climatic proxy on the timberline. Forests. 13 (2), 247(2022).
  20. Maeglin, R. R. Increment Cores: How to Collect, Handle, and Use Them. 25, US Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory. Madison WI. (1979).
  21. Gärtner, H., et al. A technical perspective in modern tree-ring research - how to overcome dendroecological and wood anatomical challenges. Journal of Visualized Experiments. (95), e52337(2015).
  22. Gärtner, H., Banzer, L., Schneider, L., Schweingruber, F. H., Bast, A. Preparing micro sections of entire (dry) conifer increment cores for wood anatomical time-series analyses. Dendrochronologia. 34, 19-23 (2015).
  23. Rodriguez, D. R. O., et al. Exploring wood anatomy, density and chemistry profiles to understand the tree-ring formation in Amazonian tree species. Dendrochronologia. 71, 125915(2022).
  24. Gärtner, H., Farahat, E. Cambial activity of Moringaperegrina (Forssk.) Fiori in arid environments. Frontiers in Plant Science. 12, 760002(2021).
  25. von Arx, G., et al. Q-NET-a new scholarly network on quantitative wood anatomy. Dendrochronologia. 70, 125890(2021).
  26. Seftigen, K., et al. Prospects for dendroanatomy in paleoclimatology-a case study on Picea engelmannii from the Canadian Rockies. Climate of the Past. 18 (5), 1151-1168 (2022).
  27. Matulewski, P., Buchwal, A., Gärtner, H., Jagodziński, A. M., Čufar, K. Altered growth with blue rings: comparison of radial growth and wood anatomy between trampled and non-trampled Scots pine roots. Dendrochronologia. 72, 125922(2022).
  28. Prislan, P., del Castillo, E. M., Skoberne, G., Špenko, N., Gričar, J. Sample preparation protocol for wood and phloem formation analyses. Dendrochronologia. 73, 125959(2022).
  29. Heinrichs, J. F. Pocket-sized sharpender for increment borers. Journal of Forestry. 62, 653(1964).
  30. Schneider, L., Gärtner, H. Additive manufacturing for lab applications in environmental sciences: pushing the boundaries of rapid prototyping. Dendrochronologia. 76, 126015(2022).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Art ml Karot rneklemesiKablosuz Matkapla Karot AlmaArt ml Karot Al c s n n BileylenmesiMikro Kesit Haz rlamaOdun Anatomik AnaliziB y me Halkas TarihlendirmesiMekanik Stres AzaltmaKarot MikrotomuDendroekolojik Ara t rmaZaman Serileri Analizi

İlgili makaleler