שימור מוסמי מים תלוי בניטור דפוסי הרבייה ותהליכי המינים. מחקר זה מתקן פרוטוקול שאינו קטלני לדגימת תוכן הגיל, אפיון פיתוח זחל ואספקת מאגר דיגיטלי למידע שנאסף. זה פרוטוקול-חבילת מסד הנתונים יהיה כלי חשוב עבור חוקרי מולים בהתאוששות מינים מחויילים.
באופן פעיל ניטור העיתוי, פיתוח, דפוסי הרבייה של מינים בסכנת הכחדה הוא קריטי בעת ניהול התאוששות האוכלוסייה. מולים של מים מתוקים הם בין האורגניזמים התאיים ביותר בעולם, אך מידע על התפתחות מוקדמת של זחל (glochidial) ותקופות מהורהר עדיין חסר מינים רבים. מחקרים קודמים התמקדו בשלב המורכב בהיסטוריה של החיים כאשר מולים לנשים מוכנים לפרזיי דגים מארחים, אך מספר מחקרים התמקדו בתקופה המהורהרת ובעיתוי של התפתחות הזחל. הפרוטוקול המתואר כאן מאפשר לחוקרים בלתי-מאפשרים להעריך את מצב הגראקות לצדפות נשיות. התוצאות של מחקר זה מראים כי שיטה זו אינה משפיעה על יכולתה של מוסזל נקבה להישאר gravid או להפוך שוב gravid לאחר הדגימה כבר בוצעה. היתרון של שיטה זו עשוי להתיר את השימוש במינים מאוימים או בסכנת הכחדה, או באוכלוסיות אחרות של דאגה שימורית גבוהה. פרוטוקול זה יכול להיות מותאם לשימוש על אנשים שהשתמרו או חי ונבדק על מגוון של מינים של מוסולים. מסד הנתונים המסופק הוא מאגר לרוחב של מידע על עיתוי הרגלי הרבייה ויקל על מחקר מים מתוקים עתידיים, שימור, שחזור ומאמצים.
ההתמדה של אוכלוסיות במערכות מים מתוקים תלויה בהצלחת הרבייה והגיוס. עבור אורגניזמים טפיליים, זיהוי המורכבויות של מחזור החיים (למשל, שלבים של פיתוח הזחל ואסטרטגיות האטרקציה המארחת) יכולים לספק תובנות על הרגלי הרבייה של האורגניזם ועל תהליכים קריטיים המשפיעים על הגיוס. מידע כזה הופך להיות חשוב כאשר המינים מוחלשות, והגיוס מוצלח נדרש כדי לקיים את האוכלוסיות הנותרות, או אם ההתאוששות מחייבת את השימוש של התפשטות בשבי להקמת אוכלוסיות extirpated.
מולים מתוקים (bivalvia: unionida) נחשבים לאחת הקבוצות האימפרטיות ביותר של אורגניזמים ברחבי העולם ואוסף של הרגלי הרבייה ספציפיים מינים יכול לסייע במאמצי מחקר1,2,3 ,4,5. עם מעל 800 מינים המוכרים כיום ברחבי העולם, מולים מים מתוקים יש נקודות חמות של גיוון בצפון ובדרום אמריקה, ובדרום מזרח אסיה אבל מידע חיוני להיסטוריה של החיים אינו ידוע עבור זנים רבים2, 5,6,7. משפחות בסדר זה מתאפיינות בכך שיש להן שלבי זחל טפיליים המשלימים את מטמורפוזה לקטינים חיים חופשיים במהלך ההחזקה למארח7,8. השלב הייחודי של היסטוריית החיים תורם למגוון הביולוגי במערכות מים מתוקים, הנמצאות כרגע במשבר9. רמות גבוהות של הפרעה ניתן לייחס איומים אנתרופוגניים רבים כולל זיהום של נתיבי מים, שינוי הגידול והרס, הנחות בשפע וגיוון של דגים מארחים, והקדמה של מין פולשני1, . בסדר, עשר כמו מזינים מסנן benthic מולים לתוך המצע ורגישים מזהמים ומזהמים לנקז לתוך פרשת הזמן11. השחזור של מיני מוססל הוא רלוונטי כפי שהם מספקים מגוון רחב של שירותי המערכת האקולוגית, כולל קיבוע על פחמן, מקור מזון, טיהור מים על ידי מסנן האכלה11. בנוסף, נמצאו מולים לציון בריאות המערכת האקולוגית, לקדם את המגוון הביולוגי ובתורו, להגביר את הגמישות של מערכת אקולוגית12.
מחקרים רבים של מים מתוקים התמקדו בחקירת דרישות ההיסטוריה המוקדמת של החיים כדי ליידע טוב יותר הערכות סטטוס המינים אסטרטגיות ניהול. משפחות המים המתוקים הרלוונטיים למחקר זה (למשל, היריזיים, מריגריבזיים, יוניאוניתיים) יש אסטרטגיה ייחודית להיסטוריה של החיים שבה הנקבות הזחלים הרימות (גלוצ’ידיה) בזימים של חיות הכיס שלהם8. באמצעות מגוון רחב של אסטרטגיות, המורק הנשי מגרש את הגושים הבוגרים מזימים של חיות-כיס כדי לפרזיו מארח בעל חוליות עם גלוצ’ידיה13. מחקר על התפתחות glochidial בתוך הזימים שונה מן הטכניקה ניצול מזרקים תת-עורית כדי לדגום נוזל gonadal מתוך מולים לחיות ולהעריך ייצור מגיים14,15,16. כפי שחוקרים מאומתים מתודולוגיה זו שאינה קטלנית עבור הדגימה לוטה, הוא הותאם עבור הדגימה הגיל של חיות כיס כדי להעריך את התפתחות הרבייה15,16. התפתחות הרבייה ניתן להשתמש כדי לפענח קשרים פילוגנטי כמו כמה מינים מולים יכול להיות glochidia רק את שני הזימים החיצוניים (ectoברפון), רק את שני הזימים הפנימיים (אנדוצילומטר), או בכל ארבעת הזימים (teטרבלסי) אבל מאפיין זה אינו ידוע על כל מין17. דפוסים מהורהר בעבר שימשו כדי לסווג מינים מולים על ידי הנקבה שבלולים glochidia במהלך החורף (הדופק האיטי) או לתקופה קצרה בקיץ (טכיון-tic)18. במהלך החורף, הייתה תמיכה במהלך מחזור הפוריות של מוססל, כאשר מעגל הרבייה של אנדונטה למד19. עם זאת, ביולוגיה הרבייה הבסיסית נחקרה באופן יסודי יותר במהלך השנים ומצא כי הדיכוטומיה היתה הכללה בוטה ותקופות מהורהר של מינים מסוימים הרבה יותר מורכבים מאשר במקור המשוער20,21. למשל, מינים של הסוג hyridella (משפחה היאלווניים), גלבולה, ואליטיו (משפחה unionidae) נצפו עם למעלה משלוש ברושים לעונה22,23, . עשרים וארבע המורכבות של מינים ספציפיים, ולפעמים אפילו האוכלוסיה מסוימים20, הרגלי הרבייה הובילו פער בידע על העיתוי והמשך של מהורהר, ומספר של ברושים נקבה מוסזל עשוי לייצר.
למרות מזרקים תת-עורית שימשו כדי לחלץ תוכן הגיל, דיווח על התוצאות מסובך בשל חוסר סטנדרטיזציה כדי להבטיח תוצאות דומות בכל המחקרים. בעבר, ארבעה שלבים התפתחותיים של glochidia (כלומר, ביצה, העובר, בוגר, מפותח לגמרי) זוהו ביוניאוניניים אבל לא אומצו לתוך הליך סטנדרטי16,25,26. מחקרים אחרים הצופים בחברי מרגריבוניים החליף את הסיווג של “גלוצ’ידיה” בלתי-בוגר “עם” פיתוח glochidia, המוביל לבלבול פוטנציאלי27,28. חוסר עקביות באפיון שלבי התפתחות הזחל השונים הותירו חוקרים רבים כדי לתאר בדרך כלל נקבות מהורהר כ’ gravid ‘, אשר אינו מקיף את המורכבות של התפתחות הזחל. לימודי היסטוריית החיים בביצוע ניסויים בדגי מארח מארחים את הצורך בנקבות gravid עם גלוצ’ידיה מפותחת, אך מידע זה מפוזר לאורך כל הספרות המפורסמת והספרותית שפורסמהבשנת 29,30. כיום, הנתונים חסרים הרגלי הרבייה של מינים רבים של מולים, כולל תזמון של המעבר בין ביצה, glochidia בוגר, ו glochidia מפותח לחלוטין מוכן להחזקה למארחים. לרוב המינים, לא ברור כמה זמן הנקבות מתפתחות באופן מלא ובמהירות מופרית ביצים מופרות. פערי הידע הם לעתים קרובות רחב יותר עבור מינים של דאגה שימורית, אשר מציג את הצורך בשיטה סטנדרטית של חילוץ תוכן הגיל שנבדק להשפעות שאינן קטלניות וניתן לקדם את הקהילה המדעית להשלים מתודולוגיות איסוף נתונים מהזרם המרכזי, מבלי להציג איום על אוכלוסיות מוגנות24,31,32.
מחקר זה היו שלוש מטרות: 1) פורמליזציה טכניקת דגימה הגיל ולבדוק את זה עבור השפעות קטלניות ושאינן קטלניות על מולים נקבה באתרו, 2) לאפיין שלבים שונים של פיתוח glochidial ולתאר שיטה סטנדרטית של זיהוי ו דיווח על שלבי זחל שונים ו -3) יוצרים מאגר ציבורי עבור הנתונים שנאספו. סקרי שטח, פרוייקטי ניטור ארוכי טווח ואוספי מוזיאונים, כולם מייצגים הזדמנויות עבור הפרוטוקול המתואר כאן כדי להיות מיושם ונתונים נוספים שייאספו עבור גוף מעניין רחב יותר. הפרוטוקול הרשמי כולל מרכיבים חזותיים ותיאורי תווים המבדילים כל שלב בהתפתחות הזחל. על-ידי סטנדרטיזציה של הקטגוריות, התוצאות שנאספו ניתן להשוות בין כל המופעים והמינים. לאחר איסוף הנתונים, ניתן להגיש את כל המידע הכולל למים המתוקים הללו, שהינו מסד נתונים לקבלת מידע מגוון שנאסף באמצעות פרוטוקול זה. המוצר הסופי כדי לאחסן ולקמפל את כל מידע gravidity שנאסף יספק כלי מחקר כדי להקל על מחקר עתידי, שימור, ושחזור מאמצים. השילוב של מתודולוגיה זו לפרויקטים שונים של מולים והגשת הנתונים ל-fmga תרחיב על רוחב הידע הנוגע למצב של מינים של מוסולים במהלך השנה. כקבוצה מאוד מהותית של אורגניזמים, הפרוטוקול הזה ומסד הנתונים המתקבל על הרגלי הרבייה של מולים מים מתוקים הוא חיוני להבנת הדינמיקה של האוכלוסייה ולהקלה על שימור מינים אלה.
שמעות
שימור מינים בלתי מוצלחים תלוי בגיוס מוצלח בתוך האוכלוסיות הנמצאות באזור. במקרים מסוימים, ייתכן שיהיה צורך בהפצה מלאכותית כדי להגדיל את הגיוס של אוכלוסיות בסיכון אלה. זה דורש החוקרים להיות מעודכנים על העיתוי של רבייה פעילה עבור כל מינים ואולי יישום שיטות שונות או נוהלי ניהול להפחתת ההשפעה על הגיוס. כקבוצה מגובשת של אורגניזמים, היא החשובה ביותר להקמת גישה סטנדרטית ובלתי קטלנית לחקר הרגלי הרבייה, ולספק פלטפורמה שבה יש לקמפל ולהמחיש את הנתונים כדי ליידע את הקהילה המדעית עם העדכניות ביותר מידע זמין. מחקר זה מספק פרוטוקול צעד אחר צעד כדי להבטיח אמצעי זהירות נלקחים, ואת תכולת הגיל ניתן לטעום ולהעריך בצורה מספקת של רכיכות נקבה. פרוטוקול זה נבדק להשפעות קטלניות ובלתי קטלניות, ומאפשר לחוקרים ולמנהלים ליישם באחריות את המתודולוגיה הזאת. פיתחנו גם חבילה של כלי ניהול מסדי נתונים ויישומים כדי להקל על ההידור של מידע באופן פומבי על לוח מחוונים ידידותי למשתמש זמין. מחקרים על אפידמיולוגיה, מורפולוגיה glochidia, היסטוריה של החיים, phylogenetics, התפשטות, ו translocations יכולים להועיל ולהשתמש במאגר זה של מידע הגראקות הזמני עבור כל המינים של מולים מים מתוקים.
מחקר זה לבדו תמך ממצאי מחקרים קודמים של הרגלי הרבייה כמה מינים, אך גם חשף מידע הרומן על אחרים. למרות ש -v. vibex נאסף בפחות מספרים מאשר v. lienosa, הדמיון ניתן למצוא בין השניים המבוססים על הנתונים הגרביתיים. שני מינים של וילזא נראה להרהר glochidia מפותח לחלוטין במהלך חלק גדול של השנה, אשר מאפיין אותם כביום overing. הדבר מתאים למחקרים קודמים על מינים ויל, 43,44,45. התוצאות של מחקר זה מציע H. האוסטרליס ניתן למצוא gravid מאוקטובר וממזג האויר לתוך יוני, למעט לא לכידות נמצאו gravid בדצמבר. מחקר שפורסם בעבר זיהה congener H. altilis עם התקופה הגרווית של ארבעה חודשים, מרץ עד יוני46,47. ממצא זה ממחיש תקופה ממושכת יותר מאשר מחשבה קודם לכן ובדרך כלל הקבוצה H. האוסטרליס כביום מוגזם. כמין מוגן פדרלי, תקופות מהורהר שונות עבור h. altilis ו -h. האוסטרליס יכול להשפיע על החלטות ניהול כדי להגן טוב יותר על אוכלוסיות במהלך זמנים פעילים מחדש. אליטיו פולטה נמצאו רק gravid עם ביצה במאי ויוני אשר מתאים לאפיון שלהם כמו מינים טקיטיטיים עם תקופה קצרה מאוד מהורהר24,48,49, 50. כאשר הנתונים מודרו על מינים אליפטי באמצעות פרוטוקול זה, מידע מפורט יכול להפוך את מאמצי השטח ליעילים יותר כאשר שלבים מסוימים בפיתוח glochidial מיועדים, מאז glochidial נמצאים רק כמה חודשים מתוך השנה. היסק ממינים אחרים בעלי גדלים נמוכים יותר הוא מוגבל, אך כאשר הנתונים הם הידור לתוך מסד הנתונים, גדלים מדגם גבוה יותר ייתן תובנה הרגלי הרבייה של מינים נוספים מוסזל.
הערות פרוצדורליות
מולים מים מתוקים והגלוצ’ידיה שלהם ידועים כפגיעים לאנתרופוגניים10,35. במהלך הבדיקה הגריווית, שסתומים מוססל אולי לא קל לפתוח, ולאלץ בחוסר זהירות את השסתומים לפתוח יכול לגרום נזק מכוון ולגרום למתח או תמותה. כמה מינים שבריריים (למשל, מינים של אנדונטה, לפטוdea, באטרבקיה, וכו ‘) ואנשים קטנים יותר עשויים להיות פגזים שבירים מאוד השרירים וני חלש שיכולים לשבור ולקרוע בקלות. דגימה הגיל יכול להיחשב גורם מלחיץ אם הטיפול לא נעשה באחריות ובזהירות. מחקר קודם מצא כי טיפול וחשיפה אווירית של מולים במהלך זמנים פעילים מחדש עלול לגרום ללחץ פיזיולוגי שונים, כולל שחרור מוקדם של תוכן הגיל34. עם זאת, מחקר ניצול מתודולוגיה דומה כפי שמתואר כאן, נמצא טיפול מולים נקבה במהלך הדגימה הגיל לא לקטוע את הקבוצה הנוכחית או לגרום שחרור מוקדם בשני לטווח קצר וארוך במין מהורהר16. יתר על כן, מזרק סטרילי צריך לשמש במהלך פרוטוקול זה כדי למנוע זיהום בלתי מכוון או זיהום לחצות כאשר הזימים הדקדמי של אנשים מרובים. בנוסף, glochidia הם שבירים, אפרוחים יכול להיות התבגר הדגיש אבל לא גורשו. Glochidia מבוגרים בבריאות ירודה יכול לגרום לאנשים פחות המגיבים בדיקות מלח35. בעת ביצוע ההבחנה בין DG (T) ו-FDG (T) חשוב לבדוק מלח עם גודל מדגם גדול, לעשות הערות על תצפיות לזהות בקפידה הבדלים בין DG ו-FDG glochidia באמצעות התיאורים המסופקים במחקר זה. כאשר הטיפול הנכון נלקח, הלחץ מינימלי הנגרמת על ידי הליך זה יכול לאפשר מולים נקבה להמשיך glochidia מהורהר באופן טבעי להפחית את ההשפעות על גיוס באוכלוסייה.
ניתן להקליט נתונים נוספים כדי להשלים את מסד הנתונים ולספק הקשר רחב להרגלי הרבייה של מולים מים מתוקים. כמה מינים (למשל, מינים של Fuפמוטים), נצפו יש זימים של צבעים שונים המבוססים על שלב הפיתוח של glochidia51. במהלך בדיקה ראשונית של הנקבה, ניתן לכלול תיאור של צבע הזימים בנתונים המדווחים כדי לאפשר חקירה עתידית. גם, בשלב זה בפרוטוקול, החוקרים יכולים לשים לב אם הנקבה המהורערת נמצאה גלוצ’ידיה מהורהר בשני הזימים החיצוניים (ectoבראנפה), שני זימים פנימיים (אנדוברפון), או כל ארבעת הזימים (טטרגניים)17. ניתן להוסיף מידע זה ל-FMGA ולסייע במילוי פערי הנתונים בנוגע להרהר בכל מיני מינים. תנאי הסביבה, במיוחד טמפרטורת המים, ניתן לאסוף ולהקליט בתחום להתבוננות מקיפה יותר של מעמד ותזמון של מינים בטווחי latitudinal שונים. מחקרים מראים כי פרמטרים סביבתיים, כגון טמפרטורה, photoperiod, שיעור הזרימה, וזמינות המזון, עשוי לגרום לאירועי הרבייה במים המתוקים מולים52,53,54,55 ,56 שדות נוספים ניתן להוסיף למסד הנתונים כפי שהם מוגשים כדי לקדם מחקר עתידי על גורמים אביוטיים המשפיעים על השפעות. שינוי לכידה-סימן-לשחזר המודל לאחר המחקר שלנו ניתן גם להוסיף לפרוטוקול זה, אשר יאפשר לחוקרים לפקח על הרגלי הרבייה של מוסזל ספציפי ולחשוף מידע על אפרוחים מרובים בשנה.
הדיוק של מידע ב-FMGA חדרים תלוי במקור. לדוגמה, הכזב של מולים מים מתוקים נפוץ בשל מינים רבים שיש להם מאפיינים חיצוניים דומים המתקשים להבחין בין מינים57. מדגם זימים מאדם מזויף יכול ליצור בלבול ומידע כוזב לתקופה מהורהרת של מין. אם דגימת זימים נלקח, תמונות צריך להילקח בתוך שני השסתומים (אם הפרט אינו חי), מחוץ לשסתום הימני, ואת המלחת (ציר שבו שני שסתומים להתחבר) והגישו עם נתונים באמצעות האתר השולחני או יישום סלולרי. כמו כן, אנו מברכים תמונות של תוכן הזימים. בתוך טופסי ההגשה יש תפריט נפתח המאפשר לאספן לציין את רמת הביטחון שלהם בנוגע לזיהוי המינים. לפני שהרשומה מאומתת, מידע זה יילקח בחשבון בעת בדיקת זיהוי מלקט מפני הפצה סבירה וכדומה. בשל הרמה הגבוהה של וריאציה מורפולוגית מתוך מינים של Unionidae הגשת דגימות רקמות היא מעודדת וייתכן שיהיה צורך להקל זיהוי מולקולרי.
השלכות עתידיות
כשיטה שאינה קטלנית, ניתן להחיל פרוטוקול זה על מינים נפוצים ומחוקים. לוחות השנה הגרוניים של מינים בלתי מיומנים יכולים לסייע למנהלי שימור העוסקים בחקיקה בסכנת הכחדה ובתכנון שחזור על-ידי מתן מידע לפרקי זמן כאשר מינים פעילים מחדש. המדינה וסוכנויות הפדרלי לנהל מינים בסיכון יכול טוב יותר לייעץ הקצאות לפעמים כאשר המינים אינם פגיעים ולהתרבות, ואפילו להגביל את הקציר של דגים מארחים בזמן מולים הם מהורהר במלואו glochidia. בנוסף, סקרי שטח יכולים למקד את המינים במהלך תקופות שאינן פוריות כדי למזער את ההשפעה לתהליכי הגיוס. מסד הנתונים הנגיש לציבור, FMGA מספק כלי לחוקרים ומנהלים להשיג מידע הרבייה חשוב על כל מיני מטרה מים מתוקים מינים. בנוסף, מאגר המידע ידגיש את פערי הנתונים, תעודד מחקר נוסף על דפוסי המהרהר ספציפיים למינים. מאז ההבנה דפוס הרבייה של המין מאפשר החלטות ניהול נאותה להיות מיושם, אנו מקווים כי הפרוטוקול שלנו ואת מסד הנתונים להקל על המים המתוקים בעתיד מחקר, שימור, והתאוששות.
The authors have nothing to disclose.
המחברים רוצים להודות למקורות המימון: השירות האמריקאי לדגים וחיות הבר והסקר הגיאולוגי של ארה ב. תודה מיוחדת לאנדרו Hartzog וסנדרה פורסיפול לארגון צוותי שטח ואיסוף נתונים, יחד עם לורן פטרסון וכריס אנדרסון על תרומתם החשובה לפיתוח מסד הנתונים. כמו כן, אנו רוצים להודות לכל מי שסייע בתחום ובמעבדה כולל שרי בוסטיק, מארק קאנטרל, סייל קייס, ג’ורדן הולקומב, הווארד ג’וקס, גארי הון, ג’ון מקלאוד, קייל מון, כוכב קיילה מורסן, אמה פיגנב, מאט רואו, רחוב צ’אנינג. . אובין, וג וויליאמס כל שימוש בשמות המסחר, המשרד או המוצרים הוא למטרות תיאוריות בלבד ואינו מעיד על אישור ממשלת ארצות הברית.
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. |