Une approche simple à manipuler l'oxygène dissous pour Comportement animal Observations
Summary
Cet article décrit un protocole simple et reproductible pour manipuler des conditions d'oxygène dissous dans un environnement de laboratoire pour les études sur le comportement des animaux. Ce protocole peut être utilisé dans les milieux d'enseignement et de laboratoire de recherche pour évaluer la réponse de organismal des macroinvertébrés, poissons, amphibiens ou aux changements de concentration d'oxygène dissous.
Abstract
La capacité de manipuler l'oxygène dissous (DO) dans un environnement de laboratoire a une application importante pour enquêter sur un certain nombre de questions de comportement écologique et organismales. Le protocole décrit ici fournit une méthode simple, reproductible et contrôlée à manipuler DO pour étudier la réponse comportementale dans les organismes aquatiques résultant de conditions hypoxiques et anoxiques. Tout en effectuant un dégazage de l'eau avec de l'azote est couramment utilisé en laboratoire, aucune méthode explicite pour écologique application (aquatique) existe dans la littérature, et ce protocole est le premier à décrire un protocole pour dégazer l'eau pour observer la réponse de organismal. Cette technique et le protocole ont été développés pour une application directe pour les macroinvertébrés aquatiques; Cependant, les petits poissons, les amphibiens, et d'autres vertébrés aquatiques pourraient être facilement remplacés. Elle permet une manipulation aisée des niveaux d'OD allant de 2 mg / l à 11 mg / L, avec une stabilité pendant une période d'observation de l'animal 5 min.Au-delà d'une période d'observation de 5 min température de l'eau a commencé à augmenter, et à 10 min DO niveaux est devenu trop instable pour maintenir. Le protocole est extensible à l'organisme d'étude, reproductible et fiable, permettant une mise en œuvre rapide dans les laboratoires d'enseignement d'introduction et d'applications de recherche de haut niveau. Les résultats attendus de cette technique devraient se rapportent dissous changements d'oxygène à des réactions comportementales des organismes.
Introduction
L'oxygène dissous (DO) est un paramètre physicochimique clé importante dans la médiation d'un certain nombre de processus biologiques et écologiques dans les écosystèmes aquatiques. L' exposition à la sous-létale hypoxie aiguë et chronique de réduire les taux de croissance de certains insectes aquatiques et de réduire la survie des insectes exposés 1. Ce protocole a été développé pour fournir une méthode contrôlée pour manipuler les niveaux DO dans l'eau des cours d'eau pour observer les effets sur le comportement animal. Depuis la survie tous les organismes aquatiques aérobies dépend de la concentration en oxygène pour vivre et se reproduire, les changements dans la concentration de DO sont souvent pris en compte dans les changements de comportement par des organismes. Plus invertébrés aquatiques et les poissons mobiles ont été observés pour répondre aux faibles concentrations d'oxygène (hypoxiques) en cherchant des endroits avec DO plus 2,3. Pour moins les organismes aquatiques mobiles, des adaptations comportementales pour augmenter l'apport de DO peut être la seule option viable. L'ordre de macroinvertébrés aquatique de PlecOPTera (stonefly) a été noté pour effectuer des mouvements "push-up" pour augmenter le débit de l' eau, et l' absorption d'oxygène, à travers leurs branchies externes 4 – 6. Ces comportements adaptatifs ont été observés dans les milieux naturels et dans des expériences de laboratoire.
manipulation en laboratoire de DO dans l'eau ouvre des possibilités importantes pour les études sur le comportement des animaux, mais il existe des lacunes importantes dans le déploiement méthodologique. Par exemple, une étude a utilisé les grands aquariums pour évaluer le temps physiologique de réponse des graves Largemouth (Micropterus salmoides) aux environnements hypoxiques suivants gazage avec de l' azote, mais peu de détails est donnée pour la méthodologie 7. Une autre étude réalisée sur Zebra poissons (Danio rerio) décrit en utilisant de l' azote gazeux et une pierre poreuse de livrer du gaz à l' eau et réduire la DO de l'eau 8. Pour les applications basées sur la chimie, les méthodes de dégazage de solvants utilisent spécialisésappareil 9 – 11 pour éliminer l' oxygène de solvants, mais ne serait pas approprié pour les études sur le comportement des animaux. Bien que ces études utilisent des méthodes pour éliminer l'oxygène de l'eau, aucune méthode descriptive n'a pu être identifié qui permettrait à l'évaluation du comportement animal en réponse à des changements DO.
Ce procédé est décrit ci-après une tentative de décrire en détail un protocole de manipulation de DO de l'eau en utilisant de l'azote gazeux. En outre, cette méthode a été développée vers l'observation des relations entre le comportement de stonefly (tractions) et DO qui a été employé dans un laboratoire de biologie niveau de première année. L'un des principaux avantages de cette méthode est qu'elle peut facilement être effectuée dans un laboratoire avec verrerie et produits accessibles à la plupart des établissements d'enseignement secondaire et supérieur commun. Le protocole est également facilement adaptable, permettant aux individus à l'échelle de la procédure pour répondre aux objectifs fixés pour les applications de recherche ou d'enseignement. </p>
Protocol
Representative Results
Discussion
Les étapes critiques
Cette procédure constitue un moyen simple et efficace pour manipuler DO dans un environnement de laboratoire pour effectuer des études comportementales sur les organismes aquatiques. Nous avons trouvé qu'il y ait plusieurs critiques étapes / articles à connaître lors de l'exécution de cette expérience qui directement liée aux résultats. À l'intérieur d'un essai, il est essentiel de maintenir la pression dans la chambre pour éviter les variations de la pression pa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The Authors would first like to acknowledge all students from the freshman Biology 121- Ecology Module lab at Juniata College for their help in generating data used in this study. We would also like to thank Dr. Randy Bennett, Chris Walls, Sherry Isenberg, and Taylor Cox for their assistance in acquiring materials necessary to develop this methodology. Additionally, we would like to thank Dr. Norris Muth and Dr. John Unger for their advice on methodological development and Dr. Jill Keeney and the Biology department for their support of this endeavor. We would also like to thank the anonymous reviewers that have helped to shape and focus this manuscript. Last but not least, I'd like to thank Hudson Grant for his help with the initial stonefly collection for use in development of this technique
Materials
| Filter flask 2 L | Pyrex | 5340 | |
| Rubber Stopper size 6 | Sigma-Aldrich | Z164534 | |
| Nalgene 180 Clear Plastic Tubing | Thermo Scienfitic | 8001-1216 | |
| Whisper 60 air pump | Tetra | N/A | |
| Standard flexible Air line tubing | Penn Plax | ST25 | |
| 0.25 inch Copper tubing | Lowes Home Improvement | 23050 | |
| Male hose barb | Grainger | 5LWH1 | |
| Female Connector | Grainger | 20YZ22 | |
| Heavy Duty Dissolved Oxygen Meter | Extech | 407510 | |
| Nitrogen gas | Matheson TRIGAS | N/A | |
| Radnor AF150-580 Regulator | Airgas | RAD64003036 |
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