Chironomidae (Diptera) kullanılması Yüzey Yüzer Su Organları bir Rapid Bioassessment Protokolü Pupa Exuviae
Summary
Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrates are often used to monitor and assess water quality. An efficient protocol involves collections of Chironomidae surface-floating pupal exuviae (SFPE). Here, techniques for field collection, laboratory processing, slide mounting, and identification of Chironomidae SFPE are described.
Abstract
Bentik makroinvertebrat toplulukları kullanarak hızlı bioassessment protokolleri başarıyla su kalitesi insan etkileri değerlendirmek için kullanılmaktadır. Ne yazık ki, bu tür dip net olarak geleneksel bentik larva örnekleme yöntemleri, zaman alıcı ve pahalı olabilir. Alternatif bir protokol Chironomidae yüzey yüzen pupa exuviae (SFPE) toplanması içerir. Chironomidae olgunlaşmamış aşamaları genellikle sucul habitatlarda meydana gelen sinekler (Diptera) bir tür zengin bir ailedir. Yetişkin chironomids, sudan çıkan suyun yüzeyinde yüzen, onların pupa derileri, ya da exuviae bırakarak. Exuviae genellikle kıyısında ya da chironomid çeşitlilik ve zenginliği değerlendirmek için toplanabilir rüzgar veya su akımı, eylem tarafından engel arkasında birikir. Bazı türler diğerlerine göre kirlilik daha dayanıklı olduğu için Chironomids, önemli biyolojik göstergeleri olarak kullanılabilir. Bu nedenle, toplanan SFPE göreceli bolluk ve tür kompozisyonu yansıtırSu kalitesi değişir. Burada, alan toplama, laboratuar işleme, sürgünün montajı ve chironomid SFPE tanımlanması ile bağlantılı yöntemler ayrıntılı olarak tarif edilmiştir. SFPE yönteminin avantajları bir örnekleme alanında minimum rahatsızlık, verimli ve ekonomik numune toplama ve laboratuar işlemleri, kimlik kolaylığı, uygulanabilirliği neredeyse tüm sucul ortamlarda, ve ekosistem stres potansiyel olarak daha duyarlı bir ölçü bulunur. Sınırlamalar yetişkin erkekler ile ilişkili değil varsa türlere pupa exuviae tanımlamak için larva microhabitat kullanımı ve yetersizliklerini belirlemek amacıyla yetersizlik sayılabilir.
Introduction
Çevre sağlığı değerlendirmek için canlı organizmaları kullanmak biyolojik izleme programları, genellikle su kalitesini değerlendirmek ya da ekosistem restorasyon programlarının başarısını izlemek için kullanılır. Bentik makroinvertebrat toplulukları kullanarak hızlı bioassessment protokolleri (RBP) 1989 yılından bu yana 1 devlet su kaynakları kurumları arasında popüler olmuştur. Bu tür dip-net, Surber örnekleyici ve Hess örnekleyici 2 olarak RBPs için bentik macroinvertebrates örnekleme Geleneksel yöntemler, zamana olabilir, pahalı alıcı ve yalnızca belirli bir microhabitat 3'ten toplulukları ölçebilir. Belirli bir su kütlesi hakkında biyolojik bilgi üretmek için verimli bir alternatif RBP Chironomidae yüzey yüzen pupa exuviae (SFPE) 3 toplanması içerir.
Chironomidae: Yaygın olmayan ısırma tatarcık olarak bilinen (Insecta Diptera), tipik olarak yetişkin olarak ortaya önce sucul ortamlarda meydana gelen holometabolous sinekler vardır 60; su yüzeyinde. chironomid ailesi, dünya çapında açıklanan yaklaşık 5.000 tür ile, türlerin zengin olduğu; Ancak, 20.000 kadar türü 4 varlığını tahmin edilmektedir. Chironomids nedeniyle yüksek çeşitlilik ve değişken kirlilik tolerans seviyelerinin 5 birçok sucul ekosistemlerde su ve habitat kalitesinin belgelenmesi yararlıdır. Bundan başka, tipik haliyle eden 5,6,% 50 veya daha fazla türün muhasebe, çoğu zaman su sistemlerinde en bol ve yaygın bentik macroinvertebrates bulunmaktadır. Karasal yetişkin ortaya çıkması ardından, pupa exuviae (pupa cilt cast) suyun yüzeyinde yüzen kalır (Şekil 1). Pupa exuviae rüzgar veya su akımının hareketiyle kıyısında ya da engel arkasında birikir ve kolayca ve hızlı bir şekilde önceki 24-48 saat 7 sırasında ortaya çıkan chironomid türlerinin kapsamlı bir örneğini vermek için toplanabilir.
Diğerleri 5 oldukça hassas ise ntent "> göreceli bolluk ve toplanan SFPE taksonomik kompozisyonu, bazı türler hoşgörülü çok kirliliği olduğunu düşünüyor, su kalitesini yansıtan SFPE yöntemi de dahil olmak üzere geleneksel larva chironomid örnekleme tekniklerine göre birçok avantajı vardır: (1). minimal (2) numuneleri canlıları toplama odaklanmak değil, cansız cilt, yani toplum dinamiklerinin yörüngesi etkilenmez yoktur;, cinsine (3) kimlik ve varsa, habitat rahatsızlık bir örnekleme alanı oluşur genellikle türler, nispeten kolay, uygun tuşları ve açıklamaları 3 verilir; (4) toplanması, işlenmesi ve örnekleri belirlenmesi geleneksel örnekleme yöntemleri 3,8,9 karşılaştırıldığında verimli ve ekonomik olduğu; (5) birikmiş exuviae kaynaklanmış takson temsil microhabitats 10 geniş bir yelpazede; (6) yöntemi dere ve nehirler, nehir ağızları, lak dahil, neredeyse tüm sucul ortamlarda uygulanabilires, göletler, kaya havuzları ve sulak; hepsi olgunlaşmamış aşamaları tamamlanmış ve başarılı yetişkinler 11 olarak ortaya çıkmıştır bireyleri temsil beri (7) SFPE belki ekosistem sağlığının daha hassas bir göstergesi.SFPE yöntemi chironomid topluluklar hakkında bilgi toplamak için yeni bir yaklaşım değildir. SFPE kullanımı ilk olarak 1900'lü yılların başlarında Thienemann 12 tarafından önerildi. Çalışmaların çeşitli (örneğin 7,16-19) Taksonomik araştırmalara (örneğin, 13-15), biyolojik çeşitlilik ve ekolojik çalışmalar için SFPE kullanılan ve sahip biyolojik değerlendirmeler (örn 20-22). Ayrıca, bazı çalışmalarda örneklem tasarımı, örneklem büyüklüğü ve türler veya cins (örn 8,9,23) çeşitli algılama düzeylerini elde etmek için gerekli örneklem olaylarının sayısının farklı yönlerini ele alınmıştır. Bu çalışmalar, türler veya cins nispeten yüksek yüzdeler, orta effor ile tespit edilebileceğini göstermektedirt veya gider numune işleme ile ilişkili. Örneğin, Anderson ve Ferrington 8 100 sayım alt örnek dayalı, 1/3 rd az zaman örnekleri net daldırma ile karşılaştırıldığında SFPE örnekleri almak için gerekli olduğunu belirledi. Başka bir çalışmada 3-4 SFPE örnekleri sıralanır ve her dip-net numune için ve tür zenginliği 3. arttıkça SFPE örnekleri tespit türler de dip-net örneklerinden daha verimli olduğu tespit edilebilir olduğunu belirledi. SFPE örnekleri% 97.8 3 verimli Örneğin, türler ile sitelerde 15-16 türün değerlerini zenginliği, ortalama dip-net verimlilik% 45,7 idi.
Önemli olarak, SFPE yöntemi, Avrupa Birliği 24 standardize edilmiş ve çevre açısından değerlendirildiklerinde, Kuzey Amerika 25 (chironomid pupa exuviae tekniği (KPET) olarak da bilinir), ancak yöntem ayrıntılı olarak tarif edilmemiştir. SFPE metodolojinin bir uygulaması ve diğ Ferrington'ın, tarafından tarif edilmiştir. <s> 3 kadar; Bununla birlikte, bu çalışmanın birincil odak SFPE yönteminin etkinliği, etkinlik ve ekonomi değerlendirilmesidir. Bu çalışmanın amacı, örnek toplama, laboratuar işleme, slayt montaj ve cins belirlenmesi dahil, detaylı SFPE yönteminin tüm adımları tanımlamaktır. Hedef kitle kendi çalışmaları içine geleneksel su kalitesi izleme çalışmalarını genişleyen ilgilenen yüksek lisans öğrencileri, araştırmacıları ve profesyonelleri içerir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Başarılı SFPE örnek toplama, slayt montaj, toplama ayırma ve tanımlama için en kritik adımlar şunlardır: (1) Tarla koleksiyonu (Şekil 2A) sırasında çalışma alanı içinde yüksek SFPE birikim alanlarını bulmak; (2) yavaş yavaş Örnek toplama sırasında tüm SFPE saptanması için Petri kabı içeriğini taranması; (3) (Şekil 4A) montaj slayt sırasında karından cephalothoraksın incelemek için gerekli el becerisi geliştirme; ve (4) doğru cinsine tanımlamak i…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Beste ve bu kağıdı yayınlanması için Finansman Minnesota Üniversitesi Entomoloji Bölümü Chironomidae Araştırma Grubu (LC Ferrington'ın, Jr., PI) için birden fazla hibe ve sözleşmeleri yoluyla sağlanmıştır. Teşekkürler Nathan Roberts rakamlar olarak kullanılan saha fotoğrafları paylaşmak için video Bu yazının ile ilişkili.
Materials
| Ethanol | Fisher Scientific | S25309B | 70-95% |
| Plastic wash bottles | Fisher Scientific | 0340923B | |
| Sample jar | Fisher Scientific | 0333510B | Glass or plastic, 60-mL recommended |
| Testing sieve | Advantech | 120SS12F | 125-micron mesh size |
| Larval tray | BioQuip | 5524 | White |
| Stereo microscope | |||
| Glass shell vials | Fisher Scientific | 0333926B | 1-dram size |
| Plastic dropper | Thermo Scientific | 1371110 | 30 to 35 drops/mL |
| Fine forceps | BioQuip | 4524 | #5 |
| Petri dish | Carolina | 741158 | Glass or plastic |
| Multi-well plate | Thermo Scientific | 144530 | Glass or plastic |
| Glass microslides | Thermo Scientific | 3010002 | 3 x 1 in. |
| Glass cover slips | Thermo Scientific | 12-519-21G | Circular or square |
| Euparal mounting medium | BioQuip | 6372B | |
| Pigma pen | BioQuip | 1154F | Black |
| Probe | BioQuip | 4751 | |
| Kimwipes | Kimberly-Clark Professional™ | 34120 |
Referenzen
- Southerland, M. T., Stribling, J. B., Davis, W. S., Simon, T. P. . Biological Assessment and Criteria: Tools for Water Resource Planning and Decision Making. , 81-96 (1995).
- Merritt, R. W., Cummins, K. W., Resh, V. H., Batzer, D. P., Merritt, R. W., Cummins, K. W., Berg, M. B. . An Introduction to the Aquatic Insects of North America. , 15-37 (2008).
- Ferrington, L. C., et al. . Sediment and Stream Water Quality in a Changing Environment: Trends and Explanation. , 181-190 (1991).
- Ferrington, L. C., Balian, E. V., Lévêque, C., Segers, H., Martens, K. . Freshwater Animal Diversity Assessment in Hydrobiology. , 447-455 (2008).
- Ferrington, L. C., Berg, M. B., Coffman, W. P., Merritt, R. W., Cummins, K. W., Berg, M. B. . An Introduction to the Aquatic Insects of North America. , 847-989 (2008).
- Armitage, P. D., Cranston, P. S., Pinder, L. C. V. . The Chironomidae: Biology and Ecology of Non-Biting Midges. 572, (1995).
- Coffman, W. P. Energy Flow in a Woodland Stream Ecosystem: II. The Taxonomic Composition of the Chironomidae as Determined by the Collection of Pupal Exuviae. Archiv fur Hydrobiologie. 71, 281-322 (1973).
- Anderson, A. M., Ferrington, L. C., Ekrem, T., Stur, E., Aagaard, K. . Proceedings of 18th International Symposium on Chironomidae on Fauna norvegica. 31, (2011).
- Bouchard, R. W., Ferrington, L. C. The Effects of Subsampling and Sampling Frequency on the Use of Surface-Floating Pupal Exuviae to Measure Chironomidae (Diptera) Communities in Wadeable Temperate Streams. Environmental Monitoring and Assessment. 181, 205-223 (2011).
- Wilson, R. S. Monitoring the Effect of Sewage Effluent on the Oxford Canal Using Chironomid Pupal Exuviae. Water and Environment Journal. 8, 171-182 (1994).
- Wentsel, R., McIntosh, A., McCafferty, W. P. Emergence of the Midge Chironomus tentans when Exposed to Heavy Metal Contaminated Sediment. Hydrobiologia. 57, 195-196 (1978).
- Thienemann, A. Das Sammeln von Puppenhäuten der Chironomiden. Eine Bitte um Mitarbeit. Archiv fur Hydrobiologie. 6, 213-214 (1910).
- Anderson, A. M., Kranzfelder, P., Egan, A. T., Ferrington, L. C. Survey of Neotropical Chironomidae (Diptera) on San Salvador Island, Bahamas. Florida Entomologist. 97, 304-308 (2014).
- Coffman, W. P., de la Rosa, C. Taxonomic Composition and Temporal Organization of Tropical and Temperate Assemblages of Lotic Chironomidae. Journal of the Kansas Entomological Society. 71, 388-406 (1998).
- Brundin, L. Transantarctic Relationships and their Significance, as Evidenced by Chironomid Midges. With a Monograph of the Subfamilies Podonominae and Aphroteniinae and the Austral Heptagyiae. Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar. 11, 1-472 (1966).
- Anderson, A. M., Ferrington, L. C. Resistance and Resilience of Winter-Emerging Chironomidae (Diptera) to a Flood Event: Implications for Minnesota Trout Streams. Hydrobiologia. 707, 59-71 (2012).
- Ferrington, L. C., Anderson, T. . Contributions to the Systematics and Ecology of Aquatic Diptera-A Tribute to Ole A. Saether. , 99-105 (2007).
- Bouchard, R. W., Ferrington, L. C. Winter Growth, Development, and Emergence of Diamesa mendotae (Diptera: Chironomidae) in Minnesota Streams. Environmental Entomology. 38, 250-259 (2009).
- Hardwick, R. A., Cooper, P. D., Cranston, P. S., Humphrey, C. L., Dostine, P. L. Spatial and Temporal Distribution Pattens of Drifting Pupal Exuviae of Chironomidae (Diptera) in Streams of Tropical Northern Australia. . Freshwater Biology. 34, 569-578 (1995).
- Wilson, R. S., Bright, P. L. The Use of Chironomid Pupal Exuviae for Characterizing Streams. Freshwater Biology. 3, 283-302 (1973).
- Raunio, J., Paavola, R., Muotka, T. Effects of Emergence Phenology, Taxa Tolerances and Taxonomic Resolution on the Use of the Chironomid Pupal Exuvial Technique in River Biomonitoring. Freshwater Biology. 52, 165-176 (2007).
- Ruse, L. Lake Acidification Assessed using Chironomid Pupal Exuviae. Fundamental and Applied Limnology. 178, 267-286 (2011).
- Rufer, M. R., Ferrington, L. C. Sampling Frequency Required for Chironomid Community Resolution in Urban Lakes with Contrasting Trophic States. Boletim do Museu Municipal do Funchal (História Natural) Supplement. 13, 77-84 (2008).
- . . CEN. 15196, 1-13 (2006).
- Ferrington, L. C. Collection and Identification of Surface Floating Pupal Exuviae of Chironomidae for Use in Studies of Surface Water Quality. Standard Operating Procedure No. FW 130A. , (1987).
- Saither, O. A. Glossary of Chironomid Morphology Terminology (Chironomidae Diptera). Entomologica Scandinavica Supplement. 14, 51 (1980).
- Pinder, L. C. V., Reiss, F., Wiederholm, T. . Chironomidae of the Holarctic region. Keys and Diagnoses Part 2. Pupa. 28, 299-456 (1986).
- Wiederholm, T. . Chironomidae of the Holarctic region – Keys and Diagnoses, Part 2, Pupae. 28, (1989).
- Merritt, R. W., Webb, D. W. . An Introduction to the Aquatic Insects of North America. , (2008).
- Wilson, R. S., Ruse, L. P., Sutcliffe, D. W. . A Guide to the Identification of Genera of Chironomid Pupal Exuviae Occurring in Britain and Ireland (including Common Genera from Northern Europe) and Their Use in Monitoring Lotic and Lentic Fresh Waters. , (2005).
- Egan, A. T. . Communities in Freshwater Coastal Rock Pools of Lake Superior, with a Focus on Chironomidae (Diptera). , (2014).
- Raunio, J., Heino, J., Paasivirta, L. Non-Biting Midges in Biodiversity Conservation and Environmental Assessment: Findings from Boreal Freshwater Ecosystems. Ecological Indicators. 11, 1057-1064 (2011).
- Kavanaugh, R. G., Egan, A. T., Ferrington, L. C. Factors affecting decomposition rates of chironomid (Diptera) pupal exuviae. Chironomus: Newsletter on Chironomidae Research. 27, 16-24 (2014).
- Anderson, A. M., Stur, E., Ekrem, T. Molecular and Morphological Methods Reveal Cryptic Diversity and Three New Species of Nearctic Micropsectra (Diptera: Chironomidae). Freshwater Science. 32, 892-921 (2013).
- Ekrem, T., Willassen, E. Exploring Tanytarsini Relationships (Diptera: Chironomidae) using Mitochondrial COII Gene Sequences. Insect Systematics & Evolution. 35, 263-276 (2004).
- Ekrem, T., Willassen, E., Stur, E. A Comprehensive DNA Sequence Library is Essential for Identification with DNA Barcodes. Molecular Phylogenetics and Evolution. 43, 530-542 (2007).
