Denne artikkelen gir en detaljert prosedyre for optimal håndteringspraksis og implantasjon av en akustisk mikrotransmitter i juvenil amerikansk shad. Resultatene av vår laboratoriestudie tyder på at disse merkingsteknikkene kan implementeres i feltstudier av juvenil amerikansk shad med høy sannsynlighet for overlevelse.
Bruken av telemetriteknikker for å bedre forstå oppførselen og overlevelsen til juvenil amerikansk shad (Alosa sapidissima), når de migrerer gjennom vannkraftsystemer, har vært utfordrende fordi shad er allment kjent for å være spesielt følsom for håndtering. Målet med denne studien var å utvikle en merkingsprotokoll ved hjelp av en ny, akustisk mikrotransmitter som minimerer de skadelige effektene av merkingsprosessen og maksimerer overlevelse etter merking av ung amerikansk shad. Begrensning av håndtering utenfor vann og bruk av brakkvann (7,5 promille) før og etter merking forbedret overlevelse for shad merket ved hjelp av en enkel brystimplantasjonsmetode. Denne protokollen gir en detaljert, trinnvis prosedyre for merking av juvenil shad med akustiske sendere. Fisk merket ved hjelp av denne prosedyren og holdt i laboratoriet i 60 dager hadde en overlevelsesrate på 81,5%, sammenlignet med 70% for sine umerkede kolleger. Den vellykkede merkings- og håndteringspraksisen utviklet i denne studien kan brukes til felttelemetristudier av ungshad og andre følsomme arter.
Amerikansk shad (Alosa sapidissima) er en anadrom fiskeart som er hjemmehørende på østkysten av USA. Redusert habitattilgjengelighet og økt utvikling av vannkraftdammer har resultert i befolkningsnedgang av shad over sitt opprinnelige område 1,2. Juvenil shad og andre alosiner, på deres utvandring til havet, kan være spesielt utsatt for skade og dødelighet når de passerer gjennom vannkraftstrukturer 3,4,5. Å forstå passasjen og overlevelsesraten for ungfisk ved vannkraftdammer er avgjørende for å informere om relisensiering av disse anleggene, samt restaureringsarbeid for arten. Imidlertid mangler vellykkede merkingsteknikker for å vurdere passasjen og overlevelsesgraden til amerikansk shad når de migrerer til havet. Shad merket med sendere for telemetristudier skal være representativ for den umerkede populasjonen av inferens og bør ikke påvirkes negativt av taggen eller merkingsprosessen 6,7.
For å forbedre evnen til å spore juvenil shad, utviklet Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) en ny akustisk mikrotransmitter for å studere amerikansk shad og andre fiskearter med lignende kompresjonsformede kroppstyper. En av de vanligste utfordringene ved å studere amerikansk shad og andre alosiner er deres følsomhet for håndtering, transport og merking sammenlignet med andre arter. For eksempel fant Raquel et al.8 at håndtering og lastebildødelighet var konsekvent høyere for ung amerikansk shad enn for de andre fem artene av ungfisk i studien. Av de få publiserte studiene som har evaluert innsatsen for å merke juvenil amerikansk shad, har et bredt spekter av overlevelse blitt rapportert, fra så lavt som 2% etter 7 dager9 og opptil 100% etter 48 timer etter merking10 og svært lite informasjon om langsiktig overlevelse og senderretensjon for merket juvenil shad er tilgjengelig.
Utfordringene med å lykkes med å håndtere og merke sensitive arter som amerikansk shad har kastet lys over kunnskapshullene om deres migrasjon, oppførsel og habitatbruk. Evnen til å spore bevegelse gjennom vannkraftdammer vil i stor grad fremme forståelsen av passasje og overlevelsesrater for amerikansk shad. Det vil bidra til å informere forvaltningsbeslutninger for eksisterende vannkraftverk og nye design for systemer som minimerer effekter på fiskearter og livsstadier som ikke tidligere er studert. Etter hvert som ny transmitterteknologi utvikles, er det viktig å forstå effekten av senderen og merkingsprosessen for å minimere skjevhet og nøyaktig vurdere passasje og overlevelse. Målet med denne studien var å evaluere 60-dagers overlevelse av ung amerikansk shad merket med en ny akustisk mikrosender og å gi en håndterings- og merkingsprotokoll som ville redusere de negative effektene av merking på shad, og dermed gjøre dem mer sammenlignbare med sine umerkede kolleger.
Behovet for å studere unge amerikanske shad bevegelser rundt vannkraftanlegg har bedt om utvikling av en håndtering og merking protokoll for å forbedre overlevelsen av merket shad. Ved PNNL resulterte de første forsøkene på å implantere juvenil shad med en ny akustisk sender uten bruk av saltvann i 100% dødelighet innen 24 timer. Den etterfølgende, nøye utviklede håndterings- og merkingsprotokollen viste at amerikansk shad kan implanteres med en akustisk mikrotransmitter og holdes langsiktig i en laboratorieinnstilling med høy overlevelsesrate (81,5%). Minimering av håndtering utenfor vann og bruk av brakkvann før og etter merking var avgjørende for suksessen med merking av ung amerikansk shad.
I den foreløpige evalueringen ble shad så små som 50 mm merket med en dummy-sender ved hjelp av fire implantasjonsmetoder. Gastrisk merking, en av de vanligste metodene for merking av voksen shad 13,14,15 hadde lovende resultater under pilottesting, men hadde høy forekomst av tagtap under den foreløpige evalueringen. Implantasjon gjennom et bekkensnitt har blitt brukt med hell for å studere voksne Twaite shad bevegelser16 og dorsale vedlegg har blitt brukt til kortvarig overvåking av juvenil amerikansk shad10. Mer nylig ble tagimplantasjon gjennom et brystsnitt brukt til å studere langsiktige bevegelser av voksen shad i både elv og marine miljøer17. I den foreløpige evalueringen ved PNNL presterte brystsnittstedet bedre enn de tre andre stedene som ble evaluert, og overlevelsen på 7-d etter merking var over 90%.
Samlet sett viste resultatene fra disse evalueringene at overlevelsen av merket shad var sammenlignbar med overlevelsen av umerket shad utover varigheten av den akustiske senderens batterilevetid, som forventes å være ~ 30 dager med et akustisk signal overført hvert 5. sekund.
Denne transmitterdesignen og merkingsprotokollen viser stort løfte om å studere små, følsomme og truede fiskearter som amerikansk shad i feltapplikasjoner, slik at forskere kan få verdifull informasjon om fiskebevegelser i nærheten av vannkraftanlegg. For eksempel vil denne merkingsteknikken bli brukt i en kommende feltapplikasjon for å studere oppførselen til akustisk merket juvenil shad når de nærmer seg spillway og kraftverk av en vannkraftdam. Resultatene fra elvestudier kan bedre informere forvaltningsbeslutninger ved disse anleggene og kan bidra til å bevare arten gjennom hele deres unge livsstadium. Fremtidige studier bør evaluere effektiviteten av denne prosedyren for merking og sporing av elvefisk under feltforhold. I tillegg er disse teknikkene lett overførbare til implantering av shad eller andre følsomme arter med Passive Integrated Transponder (PIT) -merker, som kan gi langsiktig overvåking gjennom hele livshistorien.
The authors have nothing to disclose.
Denne studien ble finansiert av US Department of Energy (DOE) Water Power Technologies Office. Laboratorieundersøkelsene ble utført på PNNL, som drives av Battelle for DOE under kontrakt DE-AC05-76RL01830. Forfatterne ønsker å takke Dana McCoskey og Tim Welch av DOE, Eric Francavilla, Ryan Harnish, Huidong Li, Stephanie Liss, Brian Mason, Megan Nims, Brett Pflugrath, og Ashlynn Tate av PNNL for deres hjelp med studien og manuskriptet, og US Army Corps of Engineers og Pacific States Marine Fisheries Commission for deres hjelp i å samle juvenile shad.
#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 |