Juvenil American Shad'ın Yeni Bir Akustik Mikrotransmitter ile İmplante Edilmesi için Taşıma ve Etiketleme Teknikleri
Summary
Bu makale, optimum kullanım uygulamaları ve bir akustik mikro vericinin genç Amerikan tıraşına implantasyonu için ayrıntılı bir prosedür sağlar. Laboratuvar çalışmamızın sonuçları, bu etiketleme tekniklerinin, hayatta kalma olasılığı yüksek olan genç Amerikan tıraşlarının saha çalışmalarında uygulanabileceğini göstermektedir.
Abstract
Hidroelektrik sistemlerden göç ederken genç Amerikan tırdının (Alosa sapidissima) davranışını ve hayatta kalmasını daha iyi anlamak için telemetri tekniklerinin kullanılması zor olmuştur, çünkü tıraşların özellikle elleçlemeye duyarlı olduğu bilinmektedir. Bu çalışmanın amacı, etiketleme işleminin zararlı etkilerini en aza indiren ve genç Amerikan tıraşlarının etiketleme sonrası hayatta kalmasını en üst düzeye çıkaran yeni, akustik bir mikro verici kullanarak bir etiketleme protokolü geliştirmekti. Etiketlemeden önce ve sonra su dışı elleçlemenin ve acı tuzlu su kullanımının (binde 7,5 parça) sınırlandırılması, basit bir pektoral implantasyon yöntemi kullanılarak etiketlenen shad için hayatta kalma oranını artırdı. Bu protokol, yavru tıraşı akustik vericilerle etiketlemek için ayrıntılı, adım adım bir prosedür sağlar. Bu prosedür kullanılarak etiketlenen ve laboratuvarda 60 gün boyunca tutulan balıklar, etiketlenmemiş meslektaşları için% 70’e kıyasla% 81.5’lik bir hayatta kalma oranına sahipti. Bu çalışmada geliştirilen başarılı etiketleme ve işleme uygulamaları, yavru tıraş ve diğer hassas türlerin saha telemetri çalışmalarına uygulanabilir.
Introduction
Amerikan şadadı (Alosa sapidissima), Amerika Birleşik Devletleri’nin Doğu Kıyısı’na özgü anadrom bir balık türüdür. Habitat mevcudiyetinin azalması ve hidroelektrik barajların artan gelişimi, doğal aralıkları boyunca shad popülasyonunun azalmasına neden olmuştur 1,2. Yavru tıraş ve diğer alosinler, okyanusa göç ederken, hidroelektrik yapılardangeçerken yaralanma ve ölüme özellikle duyarlı olabilir 3,4,5. Hidroelektrik barajlarında yavru tıraşların geçiş ve hayatta kalma oranlarını anlamak, bu tesislerin yeniden ruhsatlandırılmasının yanı sıra türler için restorasyon çabalarını bilgilendirmek için kritik öneme sahiptir. Bununla birlikte, Amerikan tıraşlarının okyanusa göç ederken geçiş ve hayatta kalma oranlarını değerlendirmek için başarılı etiketleme teknikleri eksiktir. Telemetri çalışmaları için vericilerle etiketlenen Shad, etiketlenmemiş çıkarım popülasyonunu temsil etmeli ve etiketten veya etiketleme işlemindenolumsuz etkilenmemelidir 6,7.
Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı (PNNL), genç tıraşları izleme yeteneğini geliştirmeye yardımcı olmak için, Amerikan tıraşı ve benzer kompresiform vücut tiplerine sahip diğer balık türlerini incelemek için yeni bir akustik mikro verici geliştirdi. Amerikan tıraşı ve diğer alosinleri incelemenin yaygın zorluklarından biri, diğer türlere kıyasla taşıma, taşıma ve etiketlemeye karşı duyarlılıklarıdır. Örneğin, Raquel ve ark.8 , taşıma ve kamyon taşımacılığı ölümlerinin, genç Amerikan tıraşı için, çalışmalarındaki diğer beş yavru balık türünden sürekli olarak daha yüksek olduğunu bulmuşlardır. Juvenil Amerikan tıraşını etiketleme çabalarını değerlendiren birkaç yayınlanmış çalışmadan, 7 gün sonra %2’ye kadar düşükbir 9 ve etiketlemeden 48 saat sonra %100’e kadar geniş bir sağkalım aralığı bildirilmiştir10 ve etiketli çocuk tıraşı için daha uzun süreli sağkalım ve verici tutma hakkında çok az bilgi mevcuttur.
Amerikan tırmığı gibi hassas türlerin başarılı bir şekilde ele alınması ve etiketlenmesindeki zorluklar, göçleri, davranışları ve habitat kullanımları hakkındaki bilgi boşluklarına ışık tutmuştur. Hidroelektrik barajları boyunca hareketi izleme yeteneği, Amerikan tıraşı için geçiş ve hayatta kalma oranlarının anlaşılmasını büyük ölçüde ilerletecektir. Mevcut hidroelektrik tesisler için yönetim kararlarını ve daha önce çalışılmamış balık türleri ve yaşam evreleri üzerindeki etkileri en aza indiren sistemler için yeni tasarımlar için bilgi vermeye yardımcı olacaktır. Yeni verici teknolojisi geliştirildikçe, yanlılığı en aza indirmek ve geçişi ve hayatta kalmayı doğru bir şekilde değerlendirmek için vericinin ve etiketleme sürecinin etkilerini anlamak zorunludur. Bu çalışmanın amacı, yeni bir akustik mikro verici ile etiketlenmiş genç Amerikan tıraşlarının 60 günlük sağkalımını değerlendirmek ve etiketlemenin tıraş üzerindeki olumsuz etkilerini azaltacak bir işleme ve etiketleme protokolü sağlamak, böylece onları etiketlenmemiş muadilleriyle daha karşılaştırılabilir hale getirmekti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hidroelektrik tesisleri etrafındaki genç Amerikan shad hareketlerini inceleme ihtiyacı, etiketli shad’ın hayatta kalmasını iyileştirmek için bir taşıma ve etiketleme protokolünün geliştirilmesine yol açmıştır. PNNL’de, tuzlu su kullanılmadan yeni bir akustik verici ile yavru tıraş implante etmeye yönelik ilk girişimler, 24 saat içinde %100 ölümle sonuçlandı. Daha sonraki, dikkatlice geliştirilen taşıma ve etiketleme protokolü, Amerikan tırdının akustik bir mikrotransmitter ile implante edilebileceğini ve yüksek bir sağkalım oranı (% 81.5) ile laboratuvar ortamında uzun süreli tutulabileceğini gösterdi. Etiketlemeden önce ve sonra su dışı elleçlemeyi ve acı tuzlu su kullanımını en aza indirmek, genç Amerikan tıraşını etiketlemenin başarısı için çok önemliydi.
Ön değerlendirmede, 50 mm’ye kadar küçük tıraşlar, dört implantasyon yöntemi kullanılarak sahte bir verici ile etiketlendi. Erişkin shad 13,14,15’i etiketlemek için en yaygın yöntemlerden biri olan gastrik etiketleme, pilot test sırasında umut verici sonuçlar verdi, ancak ön değerlendirme sırasında etiket kaybı insidansı yüksekti. Pelvik bir insizyon yoluyla implantasyon, yetişkin Twaite shad hareketlerini incelemek için başarılı bir şekilde kullanılmıştır16 ve dorsal ataşmanlar, juvenil Amerikan shad10’un kısa süreli izlenmesi için kullanılmıştır. Daha yakın zamanlarda, hem nehir hem de deniz ortamlarında yetişkin tıraşların uzun süreli hareketlerini incelemek için pektoral bir kesi yoluyla etiket implantasyonu kullanıldı17. PNNL’deki ön değerlendirmede, pektoral insizyon yeri değerlendirilen diğer üç konumdan daha iyi performans gösterdi ve 7 günlük etiketleme sonrası sağkalım %90’ın üzerindeydi.
Genel olarak, bu değerlendirmelerden elde edilen sonuçlar, etiketli tıraşın hayatta kalmasının, her 5 saniyede bir iletilen bir akustik sinyalle ~30 gün olması beklenen akustik vericinin pil ömrünün ötesinde etiketsiz tıraşın hayatta kalmasıyla karşılaştırılabilir olduğunu gösterdi.
Bu verici tasarımı ve etiketleme protokolü, saha uygulamalarında Amerikan tıraşı gibi küçük, hassas ve tehdit altındaki balık türlerini incelemek için büyük umut vaat ediyor ve araştırmacıların hidroelektrik tesislerinin yakınındaki balık hareketleri hakkında değerli bilgiler edinmelerini sağlıyor. Örneğin, bu etiketleme tekniği, bir hidroelektrik barajının dolusavak ve güç merkezine yaklaşırken akustik etiketli yavru tıraşların davranışını incelemek için yaklaşmakta olan bir saha uygulamasında kullanılacaktır. Nehir içi çalışmalardan elde edilen sonuçlar, bu tesislerdeki yönetim kararlarını daha iyi bilgilendirebilir ve türlerin genç yaşam evreleri boyunca korunmasına yardımcı olabilir. Gelecekteki çalışmalar, nehir akıntısı balıklarının tarla koşullarında etiketlenmesi ve izlenmesi için bu prosedürün etkinliğini değerlendirmelidir. Ek olarak, bu teknikler, yaşam öyküleri boyunca uzun süreli izleme sağlayabilen Pasif Entegre Transponder (PIT) etiketlerine sahip shad veya diğer hassas türlerin implante edilmesine kolayca aktarılabilir.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma ABD Enerji Bakanlığı (DOE) Su Gücü Teknolojileri Ofisi tarafından finanse edilmiştir. Laboratuvar çalışmaları, DE-AC05-76RL01830 Sözleşmesi kapsamında DOE için Battelle tarafından işletilen PNNL’de gerçekleştirilmiştir. Yazarlar, DOE’den Dana McCoskey ve Tim Welch’e, PNNL’den Eric Francavilla, Ryan Harnish, Huidong Li, Stephanie Liss, Brian Mason, Megan Nims, Brett Pflugrath ve Ashlynn Tate’e çalışma ve el yazması ile ilgili yardımları için teşekkür eder.
Materials
| #11 stainless steel surgical blade | Exel | 29502 | purchased from Med-Vet International; no real preference on blade vendor |
| #11 stainless steel surgical blade | Miltex | MIL4-311 | purchased from Med-Vet International; no real preference on blade vendor |
| 2 gallon bucket | Leaktite | #2GL White Pail | |
| acoustic transmitter for American shad | Pacific Northest National Laboratory | Patent-Pending | BattelleIPID: 32500 |
| air stone | Pentair | AS3 | |
| aquarium air pump | Tetra | Whisper | |
| dissolved oxygen meter | YSI | ProODO or ProSolo | |
| ethanol | Decon Laboratories | 2805HC | |
| fine mesh net | Blue Ribbon | ABLEC8 | |
| fish holding tank | Reiff Manufacturing | NA | round aquaculture tank |
| foam garden kneeler | Tommyco | 12003 | |
| plastic storage container | Ziploc | discontinued; 8oz container with lid | |
| PVC cement | Oatey | 30821 | |
| PVC pipe | Charlotte Pipe | NA | PVC Schedule 40 2" diameter |
| PVC primer | Oatey | 30757 | |
| PVC tee | Charlotte Pipe | NA | 2" PVC Schedule 40 S x S x S Tee |
| sea salt | InstantOcean | SS15-10 | |
| silicone tubing 3/16" | Pentair | tp30s | tubing to supply water during tagging |
| sodium bicarbonate | Fisher Chemical | S233-500 | |
| sterile water | NA | NA | water is sterilized using an autoclave |
| tricaine methanesulfonate | Syndel USA | 15650 | |
| tubing for airline | Hydromaxx | 1403038050 | |
References
- Dadswell, M. J., Rulifson, R. A. Macrotidal estuaries: A region of collision between migratory marine animals and tidal power development. Biological Journal of the Linnean Society. 51, 93-113 (1994).
- Limburg, K. E., Waldman, J. R. Dramatic declines in North Atlantic diadromous fishes. BioScience. 59, 955-965 (2009).
- Castro-Santos, T., Mulligan, K. B., Kieffer, M., Haro, A. J. Effects of plunge pool configuration on downstream passage survival of juvenile blueback herring. Aquaculture and Fisheries. 6 (2), 135-143 (2021).
- Dubois, R. B., Gloss, S. P. Mortality of juvenile American shad and striped bass passed through Ossberger crossflow turbines at a small-scale hydroelectric site. North American Journal of Fisheries Management. 13 (1), 178-185 (1993).
- Pflugrath, B. D., et al. The susceptibility of Juvenile American shad to rapid decompression and fluid shear exposure associated with simulated hydroturbine passage. Water. 12 (2), 586 (2020).
- Brown, R. S., et al. An evaluation of the maximum tag burden for implantation of acoustic transmitters in juvenile Chinook salmon. North American Journal of Fisheries Management. 30 (2), 499-505 (2010).
- Skalski, J. R., et al. Status after 5 years of survival compliance testing in the Federal Columbia River Power System (FCRPS). North American Journal of Fisheries Management. 36 (4), 720-730 (2016).
- Raquel, P. F. Effects of handling and trucking on chinook salmon, striped bass, American shad, steelhead trout, threadfin shad, and white catfish salvaged at the John E. Skinner delta fish protective facility (Vol. 19). Interagency Ecological Study Program for the Sacramento-San Joaquin Estuary. , (1989).
- Kleinschmidt, G., Sullivan, E. Relicensing Study 3.3.3. Evaluate downstream passage of juvenile American Shad. Interim Study Report: Northfield Mountain Pumped Storage Project (No. 2485) and Turners Falls Hydroelectric Project (No. 2485) and Turners Falls Hydroelectric Project (No. 1889). FirstLight. , (2016).
- Heisey, P. G., Mathur, D., Rineer, T. A reliable tag-recapture technique for estimating turbine passage survival: application to young-of-the-year American shad (Alosa sapidissima). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 49, 1826-1834 (1992).
- National Research Council. . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals.: Eighth Edition. , (2011).
- Summerfelt, R. C., Smith, L. C., Schreck, C. B., Moyle, P. B. Anesthesia, surgery, and related techniques. Methods for Fish Biology. , 213-263 (1990).
- Bailey, M. M., Isely, J. J., Bridges, W. C. Movement and population size of American shad near a low-head lock and dam. Transactions of the American Fisheries Society. 133 (2), 300-308 (2004).
- Grote, A. B., Bailey, M. M., Zydlewski, J. D. Movements and demography of spawning American Shad in the Penobscot River, Maine, prior to dam removal. Transactions of the American Fisheries Society. 143 (2), 552-563 (2014).
- Harris, J. E., Hightower, J. E. Movement patterns of American shad transported upstream of dams on the Roanoke River, North Carolina and Virginia. North American Journal of Fisheries Management. 31 (2), 240-256 (2011).
- Bolland, J. D., et al. Refinement of acoustic-tagging protocol for twaite shad Alosa fallax (Lacépède), a species sensitive to handling and sedation. Fisheries Research. 212, 183-187 (2019).
- Gahagan, B. I., Bailey, M. M. Surgical implantation of acoustic tags in American Shad to resolve riverine and marine restoration challenges. Marine and Coastal Fisheries. 12 (5), 272-289 (2020).
