動物の行動観察のための溶存酸素を操作するための単純なアプローチ
Summary
この記事では、動物行動研究のための実験室の設定で溶存酸素条件を操作するためのシンプルで再現性のあるプロトコルについて説明します。このプロトコルは、溶存酸素濃度の変化に大型無脊椎動物、魚類、または両生類の生物応答を評価するために、両方の教育と研究室の設定で使用してもよいです。
Abstract
実験室環境中の溶存酸素（DO）を操作する能力は、生態系と生物行動の質問の数を調査する重要なアプリケーションを持っています。ここで説明するプロトコルは、低酸素と無酸素状態に起因する水生生物における行動反応を研究するために、DO操作するための、簡単な再現性、および制御方法を提供します。窒素は、一般的に実験室の設定で使用されていると、水の脱ガスを行いながら、生態（水生）アプリケーションのための明示的な方法は、文献中に存在せず、このプロトコルは、生物応答を観察するために水をdegasifyするためのプロトコルを記述する最初のものです。この技術およびプロトコルは、水生無脊椎動物のために直接適用するために開発されました。しかし、小魚、両生類、および他の水生脊椎動物を簡単に置き換えることができます。これは、2 mg / Lでから5分の動物観察期間までのための安定した11ミリグラム/ Lの範囲のDOレベルを簡単に操作することができます。5分間の観察期間を超えて水の温度が上昇し始め、10分にはDOでレベルが維持するにはあまりにも不安定になりました。プロトコルは、入門教育ラボや高レベルの研究用途への迅速な実装を可能にし、研究の生物へのスケーラブルな再現性、および信頼性があります。この技術の期待される結果は、生物の行動応答に溶存酸素の変化を関連付ける必要があります。
Introduction
溶存酸素（DO）、水生生態系内の生物学的および生態学的プロセスの数を媒介するのに重要な鍵と生理化学的パラメータです。急性および慢性の致死低酸素に対するエクスポージャーは、特定の水生昆虫の成長率を低下させ、1さらさ昆虫の生存率を低下させます。このプロトコルは、動物の行動への影響を観察するために河川水にDOレベルを操作する制御方法を提供するために開発されました。すべての好気性水生生物の生存が住んでいて、再生するためには、酸素濃度に依存するため、DOの濃度の変化は、多くの場合、生物による行動の変化に反映されます。複数のモバイル水生無脊椎動物や魚は高いDO 2,3でロケールを求めることにより、低酸素濃度（低酸素）に応答することが観察されています。あまり携帯水生生物については、DOの摂取量を増加させるための行動適応が唯一の現実的な選択肢かもしれません。 PLECの水生大型無脊椎動物順6 – optera（カワゲラ）は、それらの外鰓4渡って、酸素の水の流れ、および取り込みを増加させるために「プッシュアップ」の動きを実行するために注目されています。これらの適応行動は、自然環境および実験室の実験で観察されています。
水中のDOの実験室での操作は、動物行動研究のための重要な機会を開きますが、方法論の展開で大きなギャップが存在します。例えば、ある研究では、窒素でガス処理以下の低酸素環境にオオクチバス（ オオクチバス ）の生理学的な応答時間を評価するために、大きな水槽を使用したが、わずかな詳細は方法論7について与えられています。ゼブラフィッシュ（ ゼブラフィッシュ ）で実行別の研究では、水にガスを供給し、水8のDOを低減するために、窒素ガスと多孔質石を使用します。化学ベースのアプリケーションの場合は、溶剤の脱ガスのための方法は、特殊な利用します装置9から11の溶剤から酸素を除去するが、動物の行動研究には適していません。これらの研究は、水から酸素を除去する方法を採用しているが、何の記述方法は、変更を行うために応答して、動物の行動の評価を可能にするであろうが同定されませんでした。
以下に説明するこの方法は、十分に窒素ガスを用いて水のDOの操作のためのプロトコルを説明するための試みです。さらに、この方法は、新入生レベルの生物学実験室で使用したカワゲラの振る舞い（腕立て伏せ）とDOとの関係を観察することに向けて開発されました。この方法の主な利点の1つは、それが簡単に一般的なガラス製品、ほとんどの二次および高等教育機関へのアクセスの材料と実験室内で実行することができるということです。プロトコルは、個人が研究や教育用途のために記載された目標を達成するための手順をスケーリングするためにできるように、また容易に適応可能です。 </P>
Protocol
Representative Results
Discussion
重要なステップ
この手順では、水生生物の行動研究を実行するために実験室の設定でDOを操作するための簡単かつ効率的な方法を提供します。私たちは、直接成果に関連し、この実験を行う際に注意すべきいくつかの重要なステップ/アイテムがあることが見つかりました。試験内では、水、上記ガスの分圧の変化、及びそれに続くDO変動を回避するためにチャンバ圧力を維持するた?…
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 |
References
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