Tatlı su midyesinin korunması türlerin üreme kalıplarının ve süreçlerinin izlenmesine bağlıdır. Bu çalışma, solungaç içeriğini örneklemek, larva gelişimini karakterize etmek ve toplanan veriler için dijital bir depo sağlamak için öldürücü olmayan bir protokolü standartlaştırır. Bu protokol-veritabanı paketi, tehlike altındaki türlerin kurtarılmasında midye araştırmacıları için önemli bir araç olacaktır.
Nesli tükenmekte olan türlerin zamanlaması, gelişimi ve üreme kalıplarının etkin bir şekilde izlenmesi, popülasyonun geri kazanımı için yönetirken çok önemlidir. Tatlı su midyeleri dünyanın en tehlike altındaki organizmaları arasındadır, ancak erken larva (gloşial) gelişimi ve kuluçka dönemleri hakkında bilgi hala birçok tür için eksiktir. Önceki çalışmalar, dişi midyelerin ev sahibi balıkları parazitleştirmeye hazır olduğu karmaşık yaşam öyküsü aşamasına odaklanmıştır, ancak çok az çalışma larva gelişiminin kuluçka dönemi ve zamanlaması üzerine odaklanmıştır. Burada açıklanan protokol, araştırmacıların kadın midyelerin ciddiyetinin durumunu öldürücü olmayan bir şekilde değerlendirmelerine olanak sağlıyor. Bu çalışmanın sonuçları, bu yöntemin bir kadın midyenin örnekleme yapıldıktan sonra tekrar gravid kalma veya gravid olma yeteneğini etkilemediğini göstermektedir. Bu yöntemin avantajı federal tehdit veya nesli tükenmekte olan türler veya yüksek koruma endişe diğer popülasyonlar üzerinde kullanılmasına izin verebilir. Bu protokol hem korunmuş hem de canlı bireylerde kullanılmak üzere uyarlanabilir ve çeşitli midye türleri üzerinde test edilmiştir. Sağlanan veritabanı üreme alışkanlıklarının zamanlaması hakkında bilgi genişliği için bir depo ve gelecekteki tatlı su midye araştırma, koruma ve kurtarma çabalarını kolaylaştıracaktır.
Tatlı su sistemlerinde nüfusun kalıcılığı üreme ve işe alım başarısına bağlıdır. Parazitorganizmalar için, yaşam döngüsünün inceliklerini belirlemek (örneğin, larva gelişim aşamaları ve ev sahibi çekim stratejileri) bir organizmanın üreme alışkanlıkları ve işe alımları etkileyen kritik süreçler hakkında fikir verebilir. Bu tür bilgiler, türler tehlike altında yken ve geri kalan popülasyonları sürdürmek için başarılı bir işe alıma ihtiyaç duyulduğunda veya iyileşme nin, açığa çıkarılan popülasyonların yeniden oluşturulması için esir yayılımı kullanımını gerektirmesi halinde önemlidir.
Tatlı su midye (Bivalvia: Unionida) dünya çapında organizmaların en tehlike altındaki gruplarından biri olarak kabul edilir ve türlere özgü üreme alışkanlıkları nın bir derleme araştırma çabalarına yardımcı olabilir1,2,3 ,4,5. Dünya çapında dağıtılan 800’den fazla tanınan türler ile, tatlı su midye Kuzey ve Güney Amerika’da çeşitlilik hotspots var ve güneydoğu Asya ama temel yaşam öyküsü bilgileri birçok tür için bilinmemektedir2, 5,6,7. Bu sırada aileler bir ev sahibi7eki sırasında serbest yaşayan gençler içine metamorfoz tam parazitik larva aşamaları sahip karakterizedir 7,8. Bu eşsiz yaşam öyküsü aşaması, şu anda kriz9’daolan tatlı su sistemlerindeki biyolojik çeşitliliğe katkıda bulunmaktadır. Imperilment yüksek düzeyde su yollarının kirliliği de dahil olmak üzere birçok antropojenik tehditlere atfedilebilir, habitat değişikliği ve imha, ev sahibi balıkların bolluğu ve çeşitliliğinde azalma, ve istilacı türlerin giriş1, 10. Bentik filtre besleyiciler olarak, midye substrat içine yuva ve havza içine drenaj kirleticiler ve kirleticilerduyarlıdır 11. Onlar karbon tutma, bir besin kaynağı ve filtre besleme11tarafından su arıtma dahil olmak üzere ekosistem hizmetleri, geniş bir yelpazede sağlamak gibi midye türlerinin kurtarma ile ilgilidir. Buna ek olarak, midye ekosistem sağlığını göstermek için bulunmuştur, biyolojik çeşitliliği teşvik, ve sırayla, bir ekosistemin esnekliğini artırmak12.
Birçok tatlı su midyesi çalışmaları daha iyi tür durum değerlendirmeleri ve yönetim stratejileri bilgilendirmek için erken yaşam geçmişi gereksinimlerini araştırmaya odaklanmıştır. Tatlı su midye aileleri bu çalışma ile ilgili (örneğin, Hyriidae, Margaritiferidae, Unionidae) benzersiz bir yaşam öyküsü stratejisi var nerede kadın kuluçka larvaları (glochidia) kendi keseli solungaç8. Çeşitli stratejiler sayesinde, kadın midye glochidia ile bir omurgalı konak parazitize keseli solungaçlardan olgun glochidia sınırdışı13. Solungaçlar içinde gloşial gelişim üzerine araştırma canlı midye gonadal sıvı örnek ve gamet üretimini değerlendirmek için hipodermik şırınga kullanan bir teknik değiştirildi14,15,16. Araştırmacılar gonad örnekleme için bu öldürücü olmayan metodoloji doğruladı gibi, kuluçka gelişimi 15 ,16değerlendirmek için keseli solungaç örnekleme için uyarlanmıştır. Bazı midye türleri glochidia’yı sadece dış iki solungaçta (ektobranchus), sadece iç iki solungaçta (endobranchus) veya dört solungaçta (tetrabranchus) kuluçkaya yatarak çözebildiği için, broogenetik ilişkileri çözmek için kullanılabilir, ancak bu özellik her tür için bilinen17. Kuluçka desenleri daha önce ister kadın midye brood glochidia kış (bradytictic) veya yaz (taşitik)18kısa bir süre için olup olmadığını midye türlerini sınıflandırmak için kullanılmıştır . Midye kuluçka üzerinde kışlama Anodonta üreme döngüsü19çalışıldığında desteklendi. Ancak, temel üreme biyolojisi yıllar içinde daha ayrıntılı olarak çalışıldı ve bu ikilem brüt bir genelleme ve bazı türlerin kuluçka dönemleri başlangıçta 20 ,21tahmin çok daha karmaşık olduğunu bulundu . Örneğin, Hyridella (Hyriidae familyası), Glebula ve Eliptik (Unionidae familyasından) türleri üreme mevsimi22,23, 24. yıl. Türlere özgü karmaşıklığı, ve hatta bazen nüfusa özgü20, üreme alışkanlıkları zamanlaması ve kuluçka süresi hakkında bilgi bir boşluk yol açmıştır, ve bir dişi midye üretebilir kuluçka sayısı.
Hipodermik şırıngalar solungaç içeriğini ayıklamak için kullanılmış olsa da, tüm çalışmalarda karşılaştırılabilir sonuçlar sağlamak için standardizasyon eksikliği nedeniyle sonuçları raporlama karmaşıktır. Daha önce, glochidia dört gelişimsel aşamaları (yani, yumurta, embriyo, olgunlaşmamış, tam gelişmiş) Unionidae tespit edilmiştir ama standart prosedür16,25,26kabul edilmemiştir . Margaritiferidae üyelerini gözlemleyerek diğer çalışmalar ‘gelişmekte olan glochidia’ ile ‘olgunlaşmamış glochidia’ sınıflandırılması yerine var, potansiyel karışıklığa yol açan27,28. Farklı larva gelişim aşamalarını karakterize etmede tutarlılık eksikliği, kuluçkaya yakan dişileri genel olarak larva gelişiminin inceliklerini kapsamayan ‘gravid’ olarak tanımlamak için birçok araştırmacıyı bırakmıştır. Ev sahibi-balık denemeleri yürüten yaşam öyküsü çalışmaları tam gelişmiş glochidia ile gravid kadın için ihtiyaç öncelik var, ama bu bilgiler yayınlanmış ve yayınlanmamış literatür29,30boyunca dağınık . Şu anda, veriler yumurta arasındaki geçiş zamanlaması da dahil olmak üzere birçok midye türlerinin üreme alışkanlıkları hakkında eksik, olgunlaşmamış glochidia, ve tam gelişmiş glochidia ev sahiplerine bağlanmaya hazır. Çoğu tür için dişilerin glochidia’yı ne kadar süre kuluçkaya yaradığı ve döllenmiş yumurtaların ne kadar çabuk geliştiği belirsizdir. Bilgi boşlukları genellikle koruma endişe türleri için daha geniştir, hangi öldürücü olmayan etkileri için test edilmiştir ve ek olarak bilimsel topluma teşvik edilebilir solungaç içeriğini ayıklama standart bir yöntem için ihtiyaç sunar korunan popülasyonlar için bir tehdit oluşturmadan genel veri toplama metodolojileri24,31,32.
Bu çalışmanın üç amacı vardı: 1) bir solungaç örnekleme tekniğini resmileştirmek ve kadın midyeler üzerinde öldürücü ve öldürücü olmayan etkiler için test etmek, 2) gloşial gelişimin farklı aşamalarını karakterize etmek ve standartlaştırılmış bir tanımlama yöntemitanımlamak ve tanımlamak çeşitli larva aşamaları raporlama ve 3) toplanan veriler için bir kamu deposu oluşturmak. Saha etütleri, uzun vadeli izleme projeleri ve müze koleksiyonları, burada açıklanan protokolün uygulanması ve daha geniş bir ilgi alanı için ek verilerin toplanması için fırsatları temsil etmektedir. Formalize protokol larva gelişiminin her aşamasında farklılaşmak için görseller ve karakter açıklamaları içerir. Kategoriler standartlaştırılarak, toplanan sonuçlar tüm oluşumlar ve türler arasında karşılaştırılabilir. Veriler toplandıktan sonra, tüm tatlı su Midyesi Gravidity Almanac (FMGA), bu protokol kullanılarak toplanan gravidity bilgi için bir veritabanı gönderilebilir. Toplanan tüm yerçekimi bilgilerini depolamak ve derlemek için nihai bir ürün gelecekteki araştırma, koruma ve kurtarma çabalarını kolaylaştırmak için bir araştırma aracı sağlayacaktır. Bu metodolojinin çeşitli midye projelerine dahil edilmesi ve verilerin FMGA’ya sunulması yıl boyunca midye türlerinin ağırlık durumu ile ilgili bilgi nin genişliği ne kadar genişolacaktır. Son derece tehlike altındaki bir organizma grubu olarak, tatlı su midyelerinin üreme alışkanlıkları na ilişkin bu protokol ve ortaya çıkan veri tabanı, popülasyon dinamiklerini anlamak ve bu türlerin korunmasını kolaylaştırmak için gereklidir.
Önemi
Tehlike altındaki türlerin korunması, günümüze kadar ukala popülasyonlarda başarılı bir şekilde işe alınmasına bağlıdır. Bazı durumlarda, yapay yayılma bu risk altındaki popülasyonların işe artırmak için gerekli olabilir. Bu, araştırmacıların her tür için aktif üreme nin zamanlaması hakkında bilgilendirilmeleri ve işe alımüzerindeki etkiyi azaltmak için farklı metodolojiler veya yönetim uygulamaları uygulamalarını gerektirir. İmkansız bir organizma grubu olarak, üreme alışkanlıklarını incelemek için standart ve öldürücü olmayan bir yaklaşım oluşturmak ve bilimsel topluluğu en güncel şekilde bilgilendirmek için verileri derleyip görselleştirecek bir platform oluşturmak çok önemlidir. bilgiler mevcuttur. Bu çalışma, önlemlerin alınmasını sağlamak için adım adım protokol sağlar ve solungaç içeriği dişi midyelerden yeterince örneklenebilir ve değerlendirilebilir. Bu protokol, araştırmacıların ve yöneticilerin bu metodolojiyi sorumlu bir şekilde uygulamasına olanak tanıyan ölümcül ve öldürücü olmayan etkiler için test edilmiştir. Ayrıca, kamuya açık, kullanıcı dostu bir panoda yer çekimi bilgilerinin derlenmesini kolaylaştırmak için bir veritabanı yönetim araçları ve uygulamaları paketi geliştirdik. Epidemiyoloji, gloşidia morfolojisi, yaşam öyküsü, filogenetik, yayılma ve translokasyonlar üzerine yapılan çalışmalar, tüm tatlı su midye türleri için zamansal gravidity bilgi deposundan yararlanabilir ve kullanabilir.
Bu çalışma tek başına bazı türlerin üreme alışkanlıkları önceki çalışmaların bulgularını destekledi ama aynı zamanda diğerleri hakkında yeni bilgiler ortaya koydu. V. vibex V. lienosadaha az sayıda toplanmış olmasına rağmen, benzerlikler ağırlık verileri dayalı ikisi arasında bulunabilir. Villosa her iki tür yılın büyük bir bölümünde tam olarak gelişmiş glochidia kuluçka gibi görünüyor, hangi bir overwintering kuluçka olarak karakterize. Bu diğer Villosa türleri üzerinde önceki çalışmalar ile tutarlıdır 43,44,45. Bu çalışmanın sonuçları H. australis Ekim ve Haziran içine overwintering gravid bulunabilir öneririz, Aralık ayında gravid hiçbir yakalama lar bulunamadı dışında. Daha önce yayınlanmış bir çalışmada dört aylık bir gravidity dönemi ile congener H. altilis tespit, Mart ile Haziran46,47. Bu bulgu, daha önce düşünülenden daha uzun bir gravidity dönemini göstermektedir ve genellikle h. australis’i kışı süren bir kuluçka olarak gruplandırmaktır. Federal olarak korunan türler olarak, H. altilis ve H. australis için değişen kuluçka dönemleri, üreme açısından aktif zamanlarda popülasyonları daha iyi korumak için yönetim kararlarını etkileyebilir. Eliptik pullata sadece Çok kısa bir kuluçka dönemi24,48,49ile taşitik bir tür olarak karakterizasyonu karşılık gelir Mayıs ve Haziran aylarında YUMURTA ile gravid bulundu, 50. Bu protokol kullanılarak Eliptik türleri hakkında veriler derlendiğinden, gloşidia yılın sadece birkaç ayı bulunduğundan, belirli gloşidiyal gelişim aşamaları hedeflendiğinde ayrıntılı bilgiler saha çabalarını daha verimli hale getirebilir. Daha düşük örneklem boyutlarına sahip diğer türlerden çıkarım sınırlıdır ancak veriler veritabanında derlendikçe, daha yüksek örneklem boyutları ek midye türlerinin üreme alışkanlıkları hakkında bilgi verecektir.
Usul yorumları
Tatlı su midye ve glochidia antropojenik stres duyarlı olduğu bilinmektedir10,35. Gravidity muayene sırasında, midye vanaları açmak kolay olmayabilir, ve dikkatsizce vanaları açık zorlamak kasıtsız zarar alabilirsiniz ve stres veya mortalite neden olabilir. Bazı kırılgan kabuklu türler (örneğin, Anodontatürleri , Leptodea, Utterbackia,vb) ve küçük boyutlu bireyler kolayca kırılabilir ve gözyaşı çok kırılgan kabukları ve zayıf addüktör kasları olabilir. Solungaç örneklemesi, elleçleme sorumlu ve dikkatli bir şekilde yapılmazsa bir stres kaynağı olarak kabul edilebilir. Bir önceki çalışmada, üreme aktif zamanlarda midye işleme ve havadan maruz kalma solungaç içeriğinin erken salınımı da dahil olmak üzere çeşitli fizyolojik strese neden olabilir bulundu34. Ancak, burada açıklandığı gibi benzer bir metodoloji kullanan bir çalışmada, solungaç örnekleme sırasında gravid kadın midye işleme mevcut kuluçka kesmedi bulundu ya da hem kısa hem de uzun vadeli kuluçka türleri erken salınıma neden16. Ayrıca, bu protokol sırasında birden fazla kişinin solungaçlarını delerken istenmeyen bir enfeksiyonu veya çapraz kontaminasyonu önlemek için steril bir şırınga kullanılmalıdır. Ayrıca, glochidia kırılgan ve kuluçka olgunlaşmış ve stresli ama sınırdışı değil olabilir. Kötü sağlık olgun glochidia daha az kişi tuz testleri tepki neden olabilir35. DG(T) ve FDG(T) ayrımı yaparken, büyük bir örneklem büyüklüğü ile tuz testi yapmak, bu çalışmada sağlanan açıklamaları kullanarak DG ve FDG glochidia arasındaki ayrımları dikkatlice belirlemek için gözlemler üzerine notlar almak önemlidir. Uygun bakım alındığında, bu prosedür tarafından indüklenen minimal stres kadın midye doğal olarak glochidia kuluçka devam etmek ve nüfus işe üzerindeki etkilerini azaltmak için izin verebilir.
Ek veriler veritabanını tamamlamak ve tatlı su midyeüreme alışkanlıkları için geniş bir bağlam sağlamak için kaydedilebilir. Bazı türler (örneğin, Fusconaiatürleri ), glochidia51geliştirme aşamasına göre farklı renklerde solungaçları olduğu gözlenmiştir. Dişinin ilk gravidity kontrolü sırasında, gelecekteki araştırma için izin vermek için bildirilen verilere solungaç renginin bir açıklaması dahil edilebilir. Ayrıca, protokolün bu noktada, araştırmacılar kuluçka kadın iki dış solungaçları (ektobranchus), iki iç solungaçları (endobranchus) veya dört solungaçları (tetragenous)17kuluçka glochidia bulundu olup olmadığını fark edebilirsiniz. Bu bilgiler FMGA’ya eklenebilir ve araştırılan her tür için kuluçka ya da veri boşluklarının doldurulmasına yardımcı olur. Çevre koşulları, özellikle su sıcaklığı, çeşitli enlem aralıklarında türlerin ağırlık durumu ve zamanlaması daha kapsamlı bir gözlem için toplanabilir ve alanında kaydedilebilir. Araştırmalar, sıcaklık, fotoperiod, akış hızı ve gıda durumu gibi çevresel parametrelerin tatlı su midyelerinde üreme olaylarına neden olabileceğini göstermektedir52,53,54,55 ,56. Ağırlık ları etkileyen abiyotik faktörler üzerinde gelecekteki araştırmaları desteklemek üzere gönderildiğinde veritabanına ek alanlar eklenebilir. Çalışmamızdan sonra modellenen bir yakalama-işaretleme-yeniden yakalama modifikasyonu da bu protokole eklenebilir, bu da araştırmacıların belirli bir midyenin üreme alışkanlıklarını izlemelerine ve yılda birden fazla kuluçka hakkında bilgi ortaya çıkarmasını sağlar.
FMGA’daki bilgilerin doğruluğu kaynağa bağlıdır. Örneğin, tatlı su midyelerinin yanlış tanımlanması, benzer dış özelliklere sahip birçok türün57. Yanlış tanımlanmış bir kişiden alınan solungaç örneği, bir türün kuluçka dönemi için kafa karışıklığı ve yanlış bilgi oluşturabilir. Solungaç örneği alınırsa, her iki vananın içinde (birey hayatta değilse), sağ vananın dışında ve umbo (iki vananın bağlandığı menteşe) fotoğraf çekilmeli ve masaüstü sitesi veya mobil uygulama üzerinden ağırlık verileri ile gönderilmelidir. Biz de solungaç içeriğinin fotoğrafları edilir. Gönderim formlarında, toplayıcının türlerin tanımlanmasına ilişkin güven düzeylerini belirtmesini sağlayan bir açılır menü bulunmaktadır. Kayıt onaylanmadan önce, bu bilgiler makul dağılıma karşı kollektör tanımlaması kontrol edilirken vb. dikkate alınacaktır. Unionidae türlerinde intraspesifik morfolojik varyasyonun yüksek derecede olması nedeniyle doku örneklerinin sunulması teşvik edilir ve moleküler tanımlamayı kolaylaştırmak için gerekli olabilir.
Gelecekteki etkileri
Öldürücü olmayan bir yöntem olarak, bu protokol hem yaygın hem de tehlike altındaki türlere uygulanabilir. Tehlike altındaki türler için yer çekimi takvimleri, türlerin üreme açısından aktif olduğu dönemler hakkında bilgi vererek, nesli tükenmekte olan türler mevzuatı ve kurtarma planlaması ile ilgili koruma yöneticilerine yardımcı olabilir. Risk altındaki türleri yöneten eyalet ve federal kurumlar, türlerin savunmasız olmadığı ve üremedığı zamanlar için izin tahsisini daha iyi tavsiye edebilir ve hatta midyelerin tam olarak gelişmiş glochidia’yı kuluçkaya yaradığı zamanlarda ev sahibi balıkların hasatını sınırlandırabilirler. Ayrıca, saha araştırmaları işe alım süreçlerine etkisini en aza indirmek için üreme dışı dönemlerde türleri hedefleyebilir. Kamuya açık veritabanı, FMGA, araştırmacılar ve yöneticiler için herhangi bir hedef tatlı su midye türleri hakkında önemli üreme bilgileri elde etmek için bir araç sağlar. Veritabanı ayrıca veri boşluklarını vurgulayarak türe özgü kuluçka kalıpları üzerinde daha fazla araştırma yapılmasını teşvik edecektir. Bir tür üreme deseni anlamak yeterli yönetim kararlarının uygulanmasını sağladığından, protokolümüzün ve veritabanımızın gelecekteki tatlı su midyesi araştırma, koruma ve kurtarmayı kolaylaştırmasını umuyoruz.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar finansman kaynakları teşekkür etmek istiyorum: ABD Balık ve Yaban Hayatı Servisi ve ABD Jeolojik Araştırma. Andrew Hartzog ve Sandra Pursifull’a saha ekiplerini ve veri toplamayı organize ettikleri için lauren Patterson ve Chris Anderson ile birlikte veritabanı gelişimine yaptıkları değerli katkılardan dolayı özel bir teşekkür. Biz de alanında ve Sherry Bostick, Mark Cantrell, Sahale Casebolt, Jordan Holcomb, Howard Jelks, Gary Mahon, John McLeod, Kyle Moon, Cayla Morningstar, Emma Pistole, Matt Rowe, Channing St dahil laboratuvar da dahil olmak üzere laboratuvar da yardımcı herkese teşekkür etmek istiyorum. Aubin ve Jim Williams. Ticari, firma veya ürün adlarının herhangi bir şekilde kullanılması yalnızca açıklayıcı amaçlar içindir ve ABD Hükümeti tarafından onaylandığı anlamına gelmez.
1.5 mL snap cap centrifuge tubes | USA Scientific | 1615-5510 | Snap cap tubes are important in the field so the loose screw cap is not lost. |
20 G needle on 10 mL disposable syringe | Exelint International | 26255 | sterile 10 mL disposable syringe with needle Model: 10ml Luer Lock Tip W/20G X 1 1/2" |
Dissecting Microscope | any | any | |
Marking Pen | Fisher Scientific | 13-379-4 | This is what we used but any marker that can write on small plastic tubes will do. This one is fairly ethanol and water proof. |
Molecular grade ethanol | any | any | Needed if preserving gill contents. Non-denatured 95% is needed for genetic work, 70% is needed for SEM imaging work. |
Paper | any | any | Needed to record information on samples collected. |
Pen/pencil | any | any | If in the field, better to write on waterproof paper with pencil so it doesn't smear. If in the museum/lab, any writing utensil is fine. |
Petri dish | DWK Life Sciences (Kimble) | 23000-9050 | This is what we used but any petri dish available is fine. It is nicer to have the taller walls in case too much water is used. |
Sodium Chloride | any | any | Needed for NaCl test for reactive glochidia. Preserved samples do not need this. |
Speculum | any | any | Only needed if you want help opening the valves of a live mussel. |
Sterile water | any | any | Added to gill samples to be evaluated for reactivity within 24 hours of collection. |
Super glue | Gorilla | Gorilla super glue gel | Used to apply tags and only needed if conducting a capture-mark-recapture study. |
Tags | Hallprint | FPN 8×4 | Only needed if conducting a capture-mark-recapture study. |
Transfer Pipet | Thermo Scientific Samco | 225 | This is what we use but any transfer pipet or squirt bottle is applicable. |
Tweezers | any | any | Needed to move crystals of NaCl for salt test. Preserved samples do not need this. |
Waterproof paper | RainWriter | any | Only needed if conducting work in the field. This allows you to record information on each individual gill contents are extracted from. |
Wooden pick | any | any | Only needed if you want help opening the valves of a live mussel. |