Basit Yaklaşım Hayvan Davranışı Gözlemleri Çözünmüş Oksijen işlemek için
Summary
Bu makalede, bir hayvan davranış çalışmaları için laboratuvar ortamında çözünmüş oksijen koşullarını işlemek için basit ve tekrarlanabilir bir protokol açıklamaktadır. Bu protokol çözünmüş oksijen konsantrasyonu değişikliklere macroinvertebrates, balıklar, ya da Amfibilerin organizma yanıtı değerlendirmek için hem eğitim ve araştırma laboratuvar ortamlarında kullanılabilir.
Abstract
Bir laboratuvar ortamında çözünmüş oksijen (DO) manipüle etme yeteneği, ekolojik ve organizma davranış bir dizi soru araştırmak için önemli bir uygulama alanına sahiptir. Burada açıklanan protokol hipoksik ve anoksik koşullardan kaynaklanan Sudaki organizmalar davranışsal tepkiyi incelemek için DO işlemek için basit, tekrarlanabilir ve kontrollü bir yöntem sağlar. Azot genellikle laboratuvar ortamlarında kullanılan suyun gazdan arındırmayı yerine getirirken, ekolojik (su) uygulaması için hiçbir açık yöntem literatürde var ve bu protokol organizma yanıtı gözlemlemek için su Gazın için bir protokol tanımlamak için ilk. Bu teknik ve protokol su macroinvertebrates için doğrudan uygulama için geliştirilmiş; Ancak, küçük balık, amfibi ve suda yaşayan diğer omurgalılar kolayca ikame edilebilir. Bu, 2 mg / L'den 11 mg / kararlılık ile L arasında değişen DO seviyeleri kolayca müdahale edilebilmesini sağlar, 5 dakika hayvan gözlem süresi kadar.5 dk gözlem süresi dışında suyu sıcaklıkları yükselmeye başladı ve 10 dakika DO de seviyeleri korumak için çok kararsız hale geldi. protokol tanıtıcı öğretim laboratuarları ve üst düzey araştırma uygulamalarına hızlı uygulanması için izin, çalışma organizma ölçeklenebilir, tekrarlanabilir ve güvenilir. Bu tekniğin beklenen sonuçları organizmaların davranışsal tepkilerin oksijen değişiklikleri çözünmüş ilgili olmalıdır.
Introduction
Çözünmüş oksijen (DO) sucul ekosistemlerde içinde biyolojik ve ekolojik süreçlerin bir dizi aracılık önemli bir anahtar fizikokimyasal parametredir. Akut ve kronik alt öldürücü hipoksi pozlama bazı sucul böceklerin büyüme oranlarını azaltmak ve 1 maruz böceklerin hayatta azaltır. Bu protokol, hayvan davranışları üzerindeki etkilerini gözlemlemek için akarsuda DO düzeylerini işlemek için kontrollü bir yöntem sağlamak için geliştirilmiştir. tüm aerobik su organizmaların hayatta kalma yaşaması ve çoğalması için oksijen konsantrasyonuna bağlı olduğundan, DO konsantrasyonundaki değişiklikler sıklıkla organizmalar tarafından davranışsal değişiklikler yansıtılır. Daha hareketli su omurgasızları ve balık yüksek DO 2,3 ile yerellerde arayan düşük oksijen konsantrasyonu (hipoksik) yanıt vermek için gözlenmiştir. daha az hareketli Sudaki organizmalar için davranışsal uyarlamalar tek uygun seçenek olabilir DO alımını artırmak için. Signatürü sucul makroinvertebrat sırası6 – OPTera (stonefly) harici solungaçları 4 genelinde, oksijen suyun akışını ve alımını artırmak için "push-up" hareketleri gerçekleştirmek için not edilmiştir. Bu adaptif davranışlar doğal ortamlarında ve laboratuvar deneylerinde gözlenmiştir.
Suda DO Laboratuvar manipülasyon hayvan davranışı çalışmaları için önemli fırsatlar açılır, ancak metodolojik dağıtım konusunda önemli eksiklikler bulunmaktadır. Örneğin, bir çalışma azot ile gazla Aşağıdaki hipoksik ortamlarına ağızlı levrek fizyolojik tepki süresi (Micropterus salmoides) değerlendirmek için, büyük akvaryumları kullanılır, ancak yetersiz detay yöntemi 7 verilir. Zebra balığı (Danio rerio) üzerinde yapılan bir başka çalışmada su gazı teslim ve su 8 DO azaltmak için azot gazı ve gözenekli taş kullanarak nitelendirdi. kimya-tabanlı uygulamalar için, çözücülerin gazdan arındırma yöntemleri uzman kullanmakCihaz 9-11 çözücülerden oksijeni uzaklaştırmak üzere, hayvansal davranışı çalışmalar için uygun olmaz. Bu çalışmalar, su oksijeni uzaklaştırmak için yöntemler kullanır iken, hiçbir açıklayıcı bir yöntem değişiklikleri DO cevaben hayvan davranışlarının değerlendirilmesi için izin vereceğini tespit edilememiştir.
ilerde anlatılacak Bu yöntem tamamen azot gazı kullanılarak suyun DO manipülasyonu için bir protokol tanımlamak için bir girişimdir. Dahası, bu yöntem stonefly davranışı (itmek) arasındaki ilişkileri gözlemlemek yönelik geliştirilen ve bir birinci sınıf öğrencisi düzeyinde biyoloji laboratuarında kullanılmıştır DO edildi. Bu yöntemin önemli avantajlarından biri kolayca ortak cam ve çoğu orta ve yüksek öğretim kurumlarına erişilebilir malzemeler ile bir laboratuvar içinde yapılabilir olmasıdır. protokol bireylerin araştırma veya öğretim uygulamaları için belirtilen hedefleri karşılamak için prosedürü ölçek için izin de kolayca uyarlanabilir. </p>
Protocol
Representative Results
Discussion
kritik adımlar
Bu prosedür Suda yaşayan organizmalar üzerinde davranışsal çalışmalar gerçekleştirmek için laboratuar ortamında DO işlemek için basit ve etkili bir yol sağlar. Biz doğrudan doğruya sonuçlarla ilgili bu deneyi gerçekleştirirken dikkat edilmesi gereken birkaç kritik adımlar / öğeleri orada buldum. Bir deneme içinde, su üstünde gazların kısmi basıncı değişiklikleri önlemek için hazne basıncını korumak için kritik öneme sahiptir ve sonraki dalgalanmalar DO. prot…
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
- Hoback, W., Stanley, D. Insects in hypoxia. J. Insect Physiol. 47 (6), 533-542 (2001).
- Craig, J., Crowder, L. Hypoxia-induced habitat shifts and energetic consequences in Atlantic croaker and brown shrimp on the Gulf of Mexico shelf. Mar Ecol-Prog Ser. 294, 79-94 (2005).
- Gaulke, G., Wolfe, J., Bradley, D., Moskus, P., Wahl, D., Suski, C. Behavioral and Physiological Responses of Largemouth Bass to Rain-Induced Reductions in Dissolved Oxygen in an Urban System. T Am Fish Soc. 144 (5), 927-941 (2015).
- Genkai-Kato, M., Nozaki, K., Mitsuhashi, H., Kohmatsu, Y., Miyasaka, H., Nakanishi, M. Push-up response of stonefly larvae in low-oxygen conditions. Ecol Res. 15 (2), 175-179 (2000).
- McCafferty, W. . Aquatic Entomology: The Fishermen’s and Ecologists’ Illustrated Guide to Insects and Their Relatives. , (1983).
- Chapman, L., Schneider, K., Apodaca, C., Chapman, C. Respiratory ecology of macroinvertebrates in a swamp-river system of east Africa. Biotropica. 36 (4), 572-585 (2004).
- Suski, C., Killen, S., Kieffer, J., Tufts, B. The influence of environmental temperature and oxygen concentration on the recovery of largemouth bass from exercise implications for live – release angling tournaments. J Fish Biol. 68, 120-136 (2006).
- Abdallah, S., Thomas, B., Jonz, M. Aquatic surface respiration and swimming behaviour in adult and developing zebrafish exposed to hypoxia. J Exp Biol. 218 (11), 1777-1786 (2015).
- Gassmann, H., Chen, C., Vermot, M. Method and apparatus for degassing viscous liquids and removing gas bubbles suspended therein. US patent. , (1974).
- Berndt, M., Schomburg, W., Rummler, Z., Peters, R., Hempel, M. Apparatus for degassing liquids. US patent. , (2001).
- Sims, C., Gerner, Y., Hamberg, K. Vacuum degassing. US patent. , (2002).
- Barbour, M., Gerritsen, J., Snyder, B., Stribling, J. Report number EPA 841-B-99-002. Rapid bioassessment protocols for use in streams and wadeable rivers. , (1999).
- Anderson, T., Darling, D. A Test of Goodness of Fit. J Am Stat Assoc. 49 (268), 765-769 (1954).
- Rounds, S., Wilde, F., Ritz, G. Chapter A6 Field Measurements. Section 6.2 DISSOLVED OXYGEN. National Field Manual for the Collection of Water-Quality Data. , (2013).
- Hem, J. . Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural. , (1985).
- Burggren, W. 34;Air Gulping" Improves Blood Oxygen Transport during Aquatic Hypoxia in the Goldfish Carassius auratus. Physiol Zool. 55 (4), 327-334 (2015).
- Frederic, H., Mathieu, J., Garlin, D., Freminet, A. Behavioral, Ventilatory, and Metabolic Responses to Severe Hypoxia and Subsequent Recovery of the Hypogean Niphargus rhenorhodanensis and the Epigean Gammarus fossarum (Crustacea: Amphipoda). Physiol Zool. 68 (2), 223-244 (2015).
- Ultsch, G., Duke, J. Gas Exchange and Habitat Selection in the Aquatic Salamanders Necturus maculosus and Cryptobranchus alleganiensis. Oecologia. 83 (2), 250-258 (1990).
