זרימה דרך התקן עבור שימוש בשיטת biodeposition לכמת התנהגות וסינון, האכלה של רכיכות של ביואלו שונתה לשימוש בחללית. טבלה דו-ממדית gimbal בנוי סביב המכשיר מבודד את המנגנון של תנועה הסירה, ובכך לאפשר כימות מדויק של סינון של ביואלו משתנים באתרי חקלאות ימית רכיכות ימיות.
חקלאות ימית צדפות עובר לאורך החוף embayments, שפכי נהרות למיקומים בחו ל, הצורך לכמת האקולוגית אינטראקציות של צדפות מעובדים (קרי, מולים, צדפות, צדפות) מציג אתגרים חדשים. נתונים כמותיים על התנהגות האכילה של רכיכות האכלה ההשעיה יש צורך לקבוע אינטראקציות חשוב במערכת האקולוגית של חוות צדפות בחו ל, לרבות כושר נשיאה שלהם, התחרות עם הקהילה זואופלנקטון, זמינות של משאבים עם מחלות בעומקים שונים, וכן את ההצהרה benthos. שיטת biodeposition משמש לכמת משתנים האכלה ב האכלה ההשעיה צדפות בסביבה טבעית, מייצגת פרוקסי מציאותית יותר מאשר מעבדה לניסויים. שיטה זו, אולם, נשענת על פלטפורמה יציבה כדי לספק דרישות המים זרימת המחירים מסופקים צדפות יישארו קבועים, צדפות ללא הפרעה. זרימה דרך המכשיר ותהליך עבור שימוש בשיטת biodeposition לכמת את ההאכלה של רכיכות של ביואלו שונו מתבנית יבשתיים לשימוש הספינה על ידי בניית טבלה דו-ממדית gimbal מסביב למכשיר. פלנימטר נתונים לחשוף לסבסב של התאים המכיל צדפות במבחן למרות הסירה בתנועה ובצליל מינימלי של התעריפים זרימה בתוך התאים יישארו קבועים, אופרטורים הם היכולת לאסוף את biodeposits (צואה ו pseudofeces) עם מספיק עקביות כדי לקבל מדידות מדויקות של סיווג של ביואלו, סינון, בחירה, בליעה, דחייה, ספיגת-רכיכות ימיות אתרי חקלאות ימית.
הדיג הפרוע-לכידת יורדות ברחבי העולם1. בהתאם לכך, הגידול העתידי פירות ים היצע חייב לבוא מן הרחבה של חקלאות ימית. עופות ומידגה לייצור פירות ים כבר גדל, ימשיך לצמוח במהירות עד 2025, ביצוע הימית חקלאות ביותר והולך מזון ייצור מערכת2. גידול האכלה השעיה של ביואלו רכיכות (מולים, צדפות, צדפות, צדפות) נחשבת בין הצורות שפיר ביותר לסביבה של עופות ומידגה, כי אורגניזמים אלה מחייבים נוספים ואסור לאכול אבל, במקום זאת, לקבל תזונה מ פיטופלנקטון טבעי ההפקה וההעברה אורגני משנה אורגניזמים בנתיק3,4. אכן, חקלאות ימית צדפות נשקלת ככלי לגיטימי כדי לשפר את איכות המים ואת מבנה עם מחלות שפכי נהרות eutrophic5,6. למרות הסיכויים חיוביות בדרך כלל לצורך הרחבת חקלאות ימית צדפות embayments החוף, שפכי נהרות, התנגשויות עם אחרים האוקיינוס החוף מעניין כגון הדיג המסחרי ופנאי, פעילויות פנאי, את האסתטיקה הרצונות של החוף מגבלות קרקעות-חברתי המצטברים תחת המונח “כושר נשיאה חברתית”-הובילו כמה לחפש את “האוקיינוס הפתוח” התרחבות בקנה מידה גדול של רכיכה חקלאות7.
הזזת רכיכה חקלאות offshore, במים הפתוחים, מציעה פוטנציאל גדול עבור רכיכה עופות ומידגה הרחבה אך גם מציג אתגרים בפני האורגניזמים המערכת האקולוגית של אושיאניק8. הראשון, מעובדים ביותר, האכלה השעיה של ביואלו מינים הם אורגניזמים estuarine שהתפתח בסביבות שצבעם שונה במובנים רבים מן המערכת האקולוגית באוקיינוס הפתוח9. וריאציות טמפורלית עונתיים ההשתנות היומית, מליחות, טמפרטורה, מים כימיה, ואת הפעילות הביולוגית אינטנסיבי מגורה על ידי זמינות התזונתי גבוה ומשתנה במים לאורך החוף שבחרת עבור פיזיולוגיים ורגשיים מאפייני מולים, צדפות, צדפות, צדפות ייתכן המקנים יתרון קטן ב קבועים יחסית, לדלל סביבת הים10. צדפות ידועים להגיב לשינויים סביבתיים אלו על ידי ויסות שלהם סינון כדי לנצל תקופות של איכות מים טובה וכדי למטב שלהם11,רכישת מזון12. בסביבת יותר מתמיד, כגון מים נקיים, לא ברור אם צדפות יווסת את התעריפים שאיבה, סינון שלהם באופן יעיל על מנת לשמור על איזון אנרגיה חיובית לצמיחה מהירה. האתגר השני מול חקלאות רכיכות ימיות קשורה גם זמינות המזון יחסית נמוך seston באוקיינוס. עם צפיפויות פיטופלנקטון להיות נמוכים בהרבה בחו ל מאשר בשפכי הנהרות יהיה המין של ביואלו כעת מגודלים בהצלחה שפכי נהרות חפש מספיק אוכל כדי לשמור על חילוף חומרים וצמיחה? נוהלי הנוכחי העסקת קווים, גרביים, כלובים או אחרים מארזים להחזיק רכיכה שפכי נהרות לגרום מסננים תלת מימדי המדלדלים ייתכן פיטופלנקטון מקומית אפילו ב13,eutrophic, החוף ווטרס14. הנחות לגבי תרבות ציוד עיצוב, גרב צפיפות, המרווח של קווים, חיתוך זמן המחזור יכול ויהיה צורך להיות לחשוב מחדש בים הפתוח לניהול הייצור יכולת הנשיאה של החווה והן את כושר נשיאה אקולוגי של המערכת האקולוגית הימית מקומי 15 , 16. רכיכה אינטנסיבי בחקלאות כמו nearshore התאמן ייתכן שתצטרך להיות שונה כדי להיות תואם עם הסביבה שתדללו של האוקיינוס.
כדי לקדם את ההבנה שלנו של חקלאות רכיכה החוף כמה שיטות ייתכן שתצטרך להיות שונה כדי להצליח בחו ל, נתונים כמותיים על האינטראקציה רכיכה עם seston נוכח מיקומי מחוץ למדינה הציע כפי אפשריות משק חיוניים. מספר טכניקות עבור סינון לכימות, סיווג, בליעה, דחייה, ספיגת חלקיקי על ידי האכלה ההשעיה רכיכות של ביואלו כבר מפותחת17,18. חלק מהאמצעים מוטבו לזהות וריאציות על צירי זמן קצר מאוד, הבחירה בין סוגי חלקיקים שונים התגובות הפיזיולוגיות השונות וריאציות הסביבה19,20,21 . לאחרונה, ליטושים של מה שנקרא שיטת biodeposition הובילו קבלת גישה זו ככלי לגיטימי כדי לכמת את רוב משתני מולים, צדפות, צדפות17,22 סינון חשוב ומזונות .
Biodeposition השיטה, באופן כללי, משתמשת בגישה מסה-איזון, עם הרכיב seston אורגניים בדחיה מכשיר מעקב, כדי לכמת את החלוקה למחיצות על ידי צדפות בודדים של רכיבים אורגניים ולא אורגניים seston לתוך הפרופורציות בשבי, בלע, נספג על ציר זמן של שעות17. עבור גישה זו מדויק, חשוב באופן קריטי כי שיעור זרימת מים נמסר הפרט שרכיכה קבועים וידועים בדיוק, כי צדפות אינם הפרעה פיזית כך שישמרו את התנהגותם סינון מתמיד. יש גם צורך לסנכרן את האוסף של מים דגימות בזמן הבליעה של ביואלו עם אוסף דגימות צואה המיוצר לאחר עיכול (קרי, egestion). אלה שני תהליכים (בליעה ו egestion) נמצאים קיזוז לפי משך הזמן שנדרש לענין חלקיקים כדי המעבר דרך המעי של ביואלו. הבטן מעבר זמן מייצג הזמן שחלף בין הבליעה של מזון על שחרורו של חומר מעוכל בצורה של צואה. עוד יותר, מבחינה מעשית, biodeposits צריך להיות שנאספו באופן כמותי על ידי החוקר לפני שהם אינם disaggregated על ידי תנועה במים. מסיבות אלו, המנגנון נהלי לכימות של ביואלו סינון באמצעות שיטת biodeposition היו מוגבלים למיקומים nearshore מאוד איפה ארץ יבשה פלטפורמה יציבה או מזח קבוע-קרוב מספיק להיות האוכלוסייה רכיכה חקר. עבור פעולת השירות biodeposition לשמש offshore, היה צורך למצוא דרך לספק את הדרישות שיטת פלטפורמה יציבה על סיפון ספינה.
לפני מאות שנים יורדי הים המבקשים לפתור את הבעיה הבסיסית זהה של כיצד לבודד מאמרים בחללית מתוך התנועה של הספינה פותח את הרדיו. Gimbal מציג צירים אחד או יותר בין פלטפורמת המצורפת הספינה וכן המאמר על להיות מבודדת, המאפשר את המאמר מבודד להגיב יותר כוח הכבידה מאשר על התנועה של הספינה. אנחנו מועסקים אולי את הפשוטה gimbal פינים עיצוב צירים ב- 90° זוויות-אין העיצוב של מכשירים שונה מזו שדווחה על-ידי Galimany ועמיתים22. בדו ח הנוכחי, הפונקציה האפקטיבית של המנגנון תאומת על-ידי מדידה: 1) תנועה של הטבלה עם צדפות צ’יימברס לעומת ההצעה הסירה, 2) עקביות של שיעור זרימת עד 20 לשכפל צ’יימברס תוך בים, ו 3) סינון נתונים מולים נבדק בשלושה מקומות בחו על סיפון שלוש ספינות שונות.
גישות שונות שימשו ללמוד הסינון והאכלת צדפות הן במעבדה והן את השדה. מדידות שנעשו בעת שימוש seston טבעי תניב האכלה שיעורי בדומה ביותר הסביבה הטבעית24. קיימים מכשירי מדידה ביואלו האכלה25,26 האכלה ניידים תלויות פלטפורמה יציבה, כגון קרקע או מזח קבוע; לפיכך, לכימות סינון של ביואלו והאכלת בשטח, עד עכשיו, הוגבלה ל מאוד ליד-shore ווטרס. המנגנון הרומן, השיטה המוצגת כאן מייצגים כלי אמין כדי לכמת את הביצועים האכלה של צדפות במים בחו ל שבו אינטראקציות בין צדפות לסביבה בעבר היה לקוי המתואר.
השלבים הקריטיים offshore היישום של השיטה biodeposition כוללים את הפעולות הבאות: (1) לערבב המיכל הראשי, הכיול של זרימה המחירים על פני כל האכלה צ’יימברס להבטיח אפילו חלקיק הפצה צדפות; (2) קביעה מדויקת של הפעם המעבר ניסיוני הבטן לפני האוסף של biodeposits; (3) זיהוי ההפרדה, אוסף מלא של כל צואה של pseudofeces המיוצר על ידי צדפות, כולל האוסף של biodeposits מספיק לחרוג ממגבלת זיהוי עבור חלקיקים אורגניים ולא אורגניים. זרימה גבוהה המחירים חיוניים כדי למנוע מים recirculation בתאי האכלה, אשר עשוי להגדיל את התופעה של הפחתת ריכוז מזון בשל refiltration18,25,27,28.
זיהוי מדויק של הפרדת צואה pseudofeces יכול להיות מאתגר בסביבות ימיות. האוסף של צואה של pseudofeces במים מסצ’וסטס הושפע כנראה בים סוער במהלך השעה האחרונה של המדידה. מדידות באמצעות שיטה זו מוגבלות על ידי המדינה של הים, משפיע על היכולת של בוררי נקיה נפרדים, להבדיל בצורה מדויקת בין צואה pseudofeces, חלקיקי חומר אחר (כלומר, סחופת או חלקיקים) שהופקד התאים האכלה. הבעיה ניסיוני יכול להיות שנצפו בנתונים וכתוצאה מכך, שבו תוכן אורגני pseudofeces יש השתנות גדולה יותר בתוצאות ממסצ’וסטס יותר מן האחרים שני המיקומים (איור 7).
מיקומים עם חלקיקי נמוך מאוד, כגון קליפורניה, יציג אתגר אנליטית, כי חלקיקי החומר שנאסף בניסוי זה היה מאוד קרוב למגבלת של זיהוי, אף-על-פי 2 ל’ מים סונן עבור כל דגימה מים. השיטה לכמת את תרומות אורגניים ולא חלקיקי הכולל מבוססת על איזון בנפח גדול; לפיכך, משגיאות אנליטיות קטן ליד הגבול של זיהוי עלולה לגרום רכיכות מבחינה פיזיולוגית אפשרי האכלה תוצאות, כגון שיעורי דחייה או אישור שלילי. נתונים הנובעים סוג זה של שגיאה ולאחר התיקון המתאים, מומחשים באיור 8, אשר מתווה את הערך הממוצע עבור שיעור את קצב הסינון, שיעור הספיגה של הניסוי קליפורניה. הכמויות צואה היו כל כך קטן במיקום זה כמה טעו של pseudofeces מאת המוסקים biodeposit. כמויות קטנות מאוד של “pseudofeces” שנאספו היו מאוד קרוב למגבלת של זיהוי לפי משקל, הנתונים המתקבלים הניב רכיכה שלילי סינון והאכלת נתונים עבור מספר משכפל, וזה בלתי אפשרי מבחינה פיזיולוגית, ובכך מוטעה. חלקיקי החומר קרוב למגבלת של זיהוי הניבו גם השתנות גבוהה הכוללת עבור יחידת מידה זו. תוצאות אלו יכול להיגרם על ידי שגיאה בשקילה המסננים, אבל, יותר סביר, היה עקב זיהוי שגוי של pseudofeces. האפשרות השנייה נוסף נתמך על ידי התצפית כי מים הכולל חלקיקי החומר היה נמוך מדי כדי לעורר pseudofeces ייצור22,23. הנתונים תוקנו על ידי השמטת הנתונים של שגוי pseudofeces וחישוב רק מסלול בליעה (איור 8).
מנגנון לכימות תנועת השעיה של ביואלו האכלה באמצעות שיטת biodeposition על סיפון ספינה יכולה להיות שונה ומותאמים מספר מינים של ביואלו. גודל התאים האכלה יכול להשתנות מעט כדי להכיל את קליפות של ביואלו רחב יותר או צר יותר. חשוב לציין, עם זאת, זה שינוי ממדי הצ’יימברס האכלה מאלה המתוארים כאן לדרוש כי התפלגות החלקיקים אפילו על-פני התאים האכלה נוסדה לפני ביצוע המדידות הקיימות. הנפח של מים מסוננים צריך להיות מותאם בהתבסס על התנאים המקומיים. נמוכה-seston סביבות כגון קליפורניה דורשות נפח גדול יותר של מים מסוננים לחרוג ממגבלת זיהוי לניתוח לפי משקל. במקביל, אם מדי מים מסוננת, ואז הסותמים המסננים, זמן ייבוש (לא טמפרטורה) בתוך התנור צריך להיות מוגברת. באופן דומה, האוסף biodeposit ייתכן שתצטרך להיות מאורכים בסביבות נמוך-seston כדי לאסוף מספיק חומר כדי לחרוג ממגבלת זיהוי אנליטיות. אינדיקטור נוסף של אוסף biodeposit בעייתי הוא התוכן אורגני היחסי של המים לעומת pseudofeces וצואה. צואה של pseudofeces אינו יכול להכיל אחוז מבוטל של חומר אורגני מאשר המים; הם תוצר של החלקיקים המסוננים ומעובדים מן המים. בתנאים מסוימים, תוכן אורגני biodeposits עלולה להיגרם גדולה במקצת מזו של המים ההשקעה אורגני צדפות להפוך לעבד חלקיקי מזון; עם זאת, ההשקעה הזאת, לכל היותר, תניב עלייה קטין צואה חומר אורגני. האחוז של חומר אורגני דיווח זה הרבה מעל האחוז בו ניתן לייחס איבוד צואה מטבולית. הדגימות pseudofeces ממסצ’וסטס להמחיש בעיה פוטנציאלית זו. תוכן אורגני pseudofeces היה משתנה מאוד, כאמור, אך חלק משכפל הניב תוכן אורגני מאוד חריגה של דגימות מים המתאימים. יתכן כי במהלך הימים כבד של השעה האחרונה של אוסף biodeposit, pseudofeces משולב עם חומר אורגני אקסוגני, אשר באופן מלאכותי גבוה התוכן אורגני, הניב תוצאות בלתי אפשרי מבחינה פיזיולוגית (איור 7) . אם מדינות הים גבוהה הן אפשרות סביר בעתיד יישומים של שיטה זו, התוספת של משכפל נוסף דרך לשכות נוספים מומלצים.
מגבלה של השיטה היא כי מערכת זו נועד לכמת את ההאכלה של אנשים מבוגרים. האוסף מלאים ומדויקים של צואה של pseudofeces מזרע של ביואלו קשה בשל גודלו הקטן של הצואה (מדומה), ידרוש הרבה ניסויים עוד להשיג מספיק חומר כדי לחרוג ממגבלת זיהוי אנליטיות. אם נעשה שימוש אנשים קטנים, כמה יכול להיות איחדו בתא אחד כדי להגביר את קצב הייצור צואה של pseudofeces לכל תא. לחלופין, המכשירים יכול להיות מחדש עם הרבה צ’יימברס ניסיוני קטן יותר. מצב מזג האוויר והים עשוי גם להיות מגבלות חשובות, כמו אלה ישפיעו על הדיוק של האוסף מדגם biodeposit. טמפרטורות קיצוניות וגשם עשויה להפחית את המספר של ביואלו משכפל הפיד. העומק שבו מים משאבות פרוסים יכול להיות מגוונים בין ניסויים על מנת להבטיח את seston להשתמש בניסויים משקפים את seston אופייני של העומק שבו תתרחש הטיפוח של ביואלו. למרות מגבלות אפשריות אלו, השיטה מציע הזדמנות ייחודית ללמוד הסינון והאכלת צדפות בתנאים טבעיים, עם seston טבעית, בניגוד לתנאי מדומה במעבדה. הנתונים שהופקו הן הרבה יותר מציאותי יותר שמוכר יותר סביר לשקף את הביצועים של צדפות במיקום של ריבית. השיטה החדשה לערוך מדידות בחללית מאוד מרחיב את פוטנציאל הגיאוגרפי.
עניין הולך וגדל חקלאות ימית offshore מאסל מציג קבוצת המשתמש אידיאלי עבור יישומים עתידיים של שיטה זו. בעלי מעוניין מיטוב שבסיסן של פעולות חקלאות ימית offshore חדשות באפשרותך להשתמש בגישה זו כדי לבחון את הביצועים של ביואלו במיקומים המוצע. דוגמה של יישום מתוכננת היא לבחון השערות על המעמקים אופטימלית עבור תרבות כחול-מאסל ההשעיה במים החוף ליד דרום ניו אינגלנד (Mizuta ו- Wikfors, בסקירה).
The authors have nothing to disclose.
המחברים רוצה להכיר NEFSC, של NOAA חלוצת שירות Office של עופות ומידגה למימון. המחברים מודים האקדמית שלהם ושל תעשיית שותפים, סקוט לינדל, מומחה מחקר במכון וודס חור חקר, פיל Cruver, מנכ של קטלינה לים חווה, מסודרים, גישה לאזורי גידול מאסל בחו. העבודה לא היה אפשרי ללא הפלטפורמות העבודה הבאים; R/V קפטן ג’ק בבעלות קטלינה לים חווה, R/V ג’מה בבעלותם ובניהולם מעבדה ביולוגית ימית, R/V ויקטור Loosanoff המופעלת ע י NOAA הדיג, צפון-מזרח חלוצת מרכז המדע. אנו מודים גם מפקדי סירות ג’ים Cvitanovich, ביל קלים עבור המומחיות שלהם. ורנר Schreiner סיפק לו מומחיות טכנית בעיצוב, בדיית מסגרות, gimbal בטבלה, נטל טנק, טנק ראש ולאחר צ’יימברס ניסיוני.
GF/C glass microfibre filters | Whatman | 1822-025 | 25 mm diameter circles |
Submersible Utility Pump | Utilitech | PPSU33 | 1/3 HP |
Filtration manifold | Sterlitech | 313400 | 3-place manifold, PVC |
Filter forceps | Millipore | XX6200006P | |
Filter funnel | Ace Glass | D140942 | 300 ml; glass |
Frit support | Fisher Scientific | 09-753-14 | 25mm diameter; glass |
Vacuum Filter Holders | Fisher Scientific | 09-753-4 | For 25mm filter funnels and frit supports |
Drying Oven | Fisher Scientific | 15-103-0503 | Gravity convection |
Box Furnace Oven | ThermoFisher Scientific | BF51794C | |
Ammonium formate | Fisher Scientific | A666-500 | |
Tetraselmis sp. | National Center for Marine Algae and Microbiota | 119 strains of Tetraselmis sp. are available for sale by NCMA, and specific strain should be selected based on temperature of planned experiments. As such, we have not recommended a specific catalog number here. | |
Glass petri dish | Fisher Scientific | 08-747A | 60 mm diameter |