Биоиндикация тестирования потока среды пригодности для молодых пресноводных жемчужное мидии с использованием методов экспозиции в Situ
Summary
В situ bioindications включить определение пригодности среды для видов, находящихся под угрозой исчезновения мидий. Мы опишем два методы, основанные на несовершеннолетних подверженности пресноводные жемчужины мидии в клетках олиготрофных реки местообитаний. Оба метода реализованы в вариантах для открытой воде и hyporheic водных сред.
Abstract
Знания о пригодности Хабитат для пресной воды мидиями является важным шагом в сохранении этой группы исчезающих видов. Мы описываем протокол для выполнения в situ несовершеннолетних воздействия испытаний олиготрофных речных водосборах за один месяц и 3 месячные периоды. Два метода (в обоих модификаций) представлены для оценки несовершеннолетних темпы роста и выживания. Методы и модификации различаются значения для местности биоиндикации и каждый имеет свои преимущества, а также ограничения. Метод песчаных клетка работает с большим набором отдельных лиц, но только некоторые из лиц, измеряются и результаты оцениваются навалом. В методе сетки клетке лиц хранятся и измеряется отдельно, но оценивается низкой индивидуальный номер. Модификация воздействия открытой воде относительно легко применять; Он показывает несовершеннолетних роста потенциальных участков и также может быть эффективным для тестирования токсичности воды. Изменения экспозиции в кровати нуждается в высокой рабочей нагрузкой, но ближе к условиям окружающей среды несовершеннолетних и это лучше для представления реальных пригодность населенных пунктов. С другой стороны в этой модификации из-за его высокой hyporheic изменчивость среды необходимо больше репликаций.
Introduction
Один из возможных способов получения сведений о качества окружающей среды и (особенно) сайта пригодность для видов воздействия экспериментальной организмов в situ с последующей оценки их состояния. В рамках животных такой биоиндикации применяется главным образом для мелких беспозвоночных, которые способны жить в ограниченном пространстве ограниченных. Молодые стадии двустворчатые (Bivalvia) — один из таких подходящих организм группы1.
Двустворчатых моллюсков семейства Unionidae являются очень важным компонентом водных экосистем2. Однако эти виды находятся часто в критическом состоянии, особенно в ручьи и реки. Некоторые из них характеризуются как «зонтик виды», чьи сохранения тесно связана с сохранению весь поток биотоп и которые требуют всеобъемлющего подхода3. Эти животные имеют жизненный цикл, связанный с многих компонентов окружающей среды, от химии воды4,5 изменений в популяциях рыб, которые служат мидий личинки хостов6. Потому что мидий несовершеннолетних часто представляют собой критический этап жизненного цикла мидий, сайт пригодность для их развития на данном этапе имеет решающее значение для развития успешных видов населения данной местности.
Жемчужница (FWPM, Margaritifera margaritifera; Unionida, Bivalvia) находится в критическом состоянии двустворчатых происходящих в олиготрофном европейских потоков. Их число резко упали в течение 20века по всей области возникновения . Кажется, что текущее сокращение видов размножения в большинстве населения Центральной Европы в первую очередь вызвано очень низко к нулю выживания несовершеннолетних в течение первых нескольких лет их жизни. Предполагается, что несовершеннолетних FWPMs многие годы жить в мелкой hyporheic зона7, из которых условия и их изменчивость до сих пор не хорошо описаны. Кроме того до их второй год жизни, несовершеннолетних есть только измерение до около 1 мм, поэтому они очень трудно найти в больших объемах отложений в естественных условиях8. Поэтому эксперименты с плен несовершеннолетних являются необходимыми для изучения их экологии.
В рамках Чешской план действий для пресноводные жемчужины мидии9, есть тысячи несовершеннолетних рост каждый год с полуестественной Племенная программа. Тем не менее есть вопрос, из которых населенных пунктов и мест обитания подходят для успешного населения поддержки этих несовершеннолетних или для реинтродукции возможных видов. Bioindications в situ представляют способ найти ответ.
Несмотря на тот факт, что несогласованные выживаемости несовершеннолетних мидии в клетках экспозиции были замечены в некоторых более ранних работах, которые поставили под сомнение пригодность несовершеннолетних мидии в качестве биоиндикаторов10, некоторые недавние исследования подтвердили применимость методов несовершеннолетних воздействия на качество воды тестирование11,12,13. Кроме того было продемонстрировано, что некоторые факторы необходимо учитывать при интерпретации результатов этих конкретных исследований, таких как акции происхождения14 и сохраняющихся последствий личиночной условия15.
Возникает вопрос как установить экспериментальный несовершеннолетних в проверенных местах и как наиболее эффективно оценить их состояние. Первое строгое применение методов в месте воздействия с несовершеннолетних FWPMs было опубликовано Buddensiek16. Несовершеннолетних лиц FWPM держали в клетках листа, подвергаются в свободной воде потоков, и после нескольких недель воздействия были количественно их выживания и роста. Подход был первоначально разработан как метод полу искусственного разведения, но автор также подчеркнул ее применимости для оценки потребностей в Хабитат и качества воды. Хотя FWPM несовершеннолетних выживание естественно очень низка в масштабе месяцев/лет, и только очень небольшое количество животных выживет, выживаемость может быть хорошим маркером экологического эффекта в масштабе нескольких недель16. За годы исследований были разработаны методы воздействия, в дополнение к провести экспериментальный несовершеннолетних мидий в поток среды обитания и для оценки темпов роста и выживания; к ним относятся песчаные коробки17, силосы мидий, основанный на апвеллинг принцип18и различных других экспозиции клеток (обобщены десен и коллеги)11. Потому что несовершеннолетних происходят естественно в мелкой hyporheic зона7, применение экспериментальных устройств в пределах нижней поток очень желательно.
В нашей статье, мы описывают использование двух воздействия устройства для FWPMs: я) изменение Buddensiek Штампованные сепараторы («сетка клетки») также включение биоиндикации тестирование в hyporheal условиях; и ii) Грушка песчаных полях («песчаный клетки»). Протокол описывает применение обоих методов в открытой воде и hyporheic условиях (т.е., четыре варианта воздействия описаны). Методы были постепенно изменен и расширен более чем 15 лет применения в рамках плана действий Чешской пресноводные жемчужины мидии9 и проверены с помощью ряда экспериментов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Время экспозиции:
Даже один месяц подвергается сетка клетки шоу видимого роста, отражающие различия между городами (рис. 3), поэтому они очень удобный для быстрого и легкого обнаружения характеристику местности. Тем не менее актуальность результатов зависи…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Михал Bílý и Ондржей P. Simon были поддержаны грантов от чешского университета наук о жизни [внутренней гранта Агентства из факультет экологических наук, CULS Прага (42110 1312 3175 (20164236))]. Поддержка Karel Douda пришли из Чешской научного фонда (13-05872S). В ходе осуществления плана действий Чешской для пресной воды жемчужина мидии агентством охраны природы Чешской Республики, который финансируется правительством были собраны данные о биоиндикации и настоящем проявление жемчужины мидии Чешская Республика и доступен на
Materials
| biological material maintenance and care | |||
| Freshwater pearl mussel juveniles | any | NA | from a FWPM breeding programme |
| plastic boxes | any | NA | |
| thermobox | MERCI | 212,070,600,030 | There are many possibilities. This is one example only. |
| field thermobox (ca25 l) | any | NA | cold box (insulated box) commonly used for food transport |
| river water | any | NA | |
| Petri dishes | any | NA | |
| plastic Pasteur pipettes with balloon bulb (droppers) | any | NA | hole diameter 1 mm |
| hydrogen peroxide | any | NA | |
| plastic container (ca 50 l) for river water | any | NA | |
| plastic tea strainer | any | NA | commonly used in kitchen |
| mesh cages construction | |||
| main plastic bodies | any | NA | |
| plactic covers | any | NA | |
| special technical sieves 340 µm | Silk &Progress | UHELON 20 T | |
| special technical sieves 100 µm | Silk &Progress | UHELON 67 M | |
| rubber hose (diameter 5.5 mm) | any | NA | |
| steel bolts | any | NA | |
| steel nuts | any | NA | |
| spanner | any | NA | |
| steel spikes | any | NA | |
| pliers | any | NA | |
| beakers | any | NA | |
| plastic dishes (ca. 25x15x3-5cm) | any | NA | |
| squirt bottle | any | NA | |
| field protocols | any | NA | |
| stationery | any | NA | |
| plastic container | any | NA | |
| string | any | NA | |
| hammer | any | NA | |
| sandy cages construction and use | |||
| sieve 1 mm | any | NA | |
| sieve 2 mm | any | NA | |
| special technical sieves 340 µm | Silk &Progress | UHELON 20 T | |
| plastic boxes with tight-fitting lid | any | NA | |
| hot melt adhesive | any | NA | |
| plastic box (ca 250 x 150 x 100 cm) | |||
| big plastic box (ca 25 l) | any | NA | |
| flat stone | any | NA | |
| net | any | NA | |
| river sand | any | NA | |
| round containers | any | NA | |
| magnifying glasses | Carson | Carson CP 60 | There ar many possibilities. This is one example only |
| cages installation and maintenance | |||
| field temperature dataloggers | ONSET | UA-001-64 | http://www.onsetcomp.com/products/data-loggers/ua-001-64 |
| spade | any | NA | |
| toothbrush | any | NA | |
| experiment evaluation | |||
| trinocular dissecting zoom stereo microscope | Bresser optic | ICD 10x-160x | There are many possibilities. This is one example only. |
| digital camera/ electronic eyepiece | Bresser optic | MikroCamLab 5M | There are many possibilities. This is one example only. |
| Calibration gird | Am Scope | SKU: MR100 | There are many possibilities. This is one example only. |
| external power source with two movable light guides | Arsenal | K1309010150021 | There are many possibilities. This is one example only. |
| Image software | ImageJ software | There are many possibilities. This is one example only. | |
| table processor | MS excel | There are many possibilities. This is one example only. |
References
- Goldberg, E. D. The mussel watch-a first step in global marine monitoring. Marine Pollution Bulletin. 6 (7), 111-114 (1975).
- Vaughn, C. C. Ecosystem services provided by freshwater mussels. Hydrobiologia. , (2017).
- Lopes-Lima, M., et al. Conservation status of freshwater mussels in Europe: state of the art and future challenges. Biological Reviews. 92 (1), 572-607 (2017).
- Strayer, D. L., Malcom, H. M. Causes of recruitment failure in freshwater mussel populations in southeastern New York. Ecological Applications. 22 (6), 1780-1790 (2012).
- Douda, K. Effects of nitrate nitrogen pollution on Central European unionid bivalves revealed by distributional data and acute toxicity testing. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems. 20 (2), 189-197 (2010).
- Modesto, V., et al. Fish and mussels: importance of fish for freshwater mussel conservation. Fish and Fisheries. , (2017).
- Bauer, G., Wächtler, K. . Ecology and evolution of the freshwater mussels Unionoida. 145, 1-394 (2001).
- Neves, R. J., Widlak, J. C. Habitat ecology of juvenile fresh-water mussels (Bivalvia, Unionidae) in a headwater stream in Virginia. American Malacological Bulletin. 5, 1-7 (1987).
- Švanyga, J., Simon, O. P., Mináriková, T., Spisar, O., Bílý, M. . Záchranný program pro perlorodku říční v ČR (Action plan for the endangered freshwater pearl mussel in the Czech Republic). , (2013).
- Schmidt, C., Vandré, R. Ten years of experience in the rearing of young freshwater pearl mussels (Margaritifera margaritifera). Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems. 20 (7), 735-747 (2010).
- Gum, B., Lange, M., Geist, J. A critical reflection on the success of rearing and culturing juvenile freshwater mussels with a focus on the endangered freshwater pearl mussel (Margaritifera margaritifera L.). Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems. 21 (7), 743-751 (2011).
- Denic, M., Taeubert, J. E., Lange, M., Thielen, F., Scheder, C., Gumpinger, C., Geist, J. Influence of stock origin and environmental conditions on the survival and growth of juvenile freshwater pearl mussels (Margaritifera margaritifera) in a cross-exposure experiment. Limnologica. 50, 67-74 (2015).
- Černá, M., Simon, O. P., Bílý, M., Douda, K., Dort, B., Galová, M., Volfová, M. Within-river variation in growth and survival of juvenile freshwater pearl mussels assessed by in situ exposure methods. Hydrobiologia. , (2017).
- Denic, M., Taeubert, J. E. Trophic relationships between the larvae of two freshwater mussels and their fish hosts. Invertebrate Biology. 134 (2), 129-135 (2015).
- Douda, K. Host-dependent vitality of juvenile freshwater mussels: implications for breeding programs and host evaluation. Aquaculture. 445, 5-10 (2015).
- Buddensiek, V. The culture of juvenile freshwater pearl mussels Margaritifera margaritifera L. in cages: a contribution to conservation programmes and the knowledge of habitat requirements. Biological Conservation. 74 (1), 33-40 (1995).
- Hruška, J. Experience of semi-natural breeding program of freshwater pearl mussel in the Czech Republic. Die Flussperlmuschel in Europa: Bestandssituation und Schutzmaßnahmen. , 69-75 (2001).
- Barnhart, M. C. Buckets of muckets: a compact system for rearing juvenile freshwater mussels. Aquaculture. 254 (1), 227-233 (2006).
- Simon, O. P., Vaníčková, I., Bílý, M., Douda, K., Patzenhauerová, H., Hruška, J., Peltánová, A. The status of freshwater pearl mussel in the Czech Republic: several successfully rejuvenated populations but the absence of natural reproduction. Limnologica. 50, 11-20 (2015).
- . A language and environment for statistical computing Available from: https://www.r-project.org/ (2013)
- Hastie, L. C., Yang, M. R. . Conservation of the freshwater pearl mussel I: captive breeding techniques. 2, (2003).
- Hruška, J. Nahrungsansprüche der Flußperlmuschel und deren halbnatürliche Aufzucht in der Tschechischen Republik. Heldia. 4 (6), 69-79 (1999).
- Scheder, C., Lerchegger, B., Jung, M., Csar, D., Gumpinger, C. Practical experience in the rearing of freshwater pearl mussels (Margaritifera margaritifera): advantages of a work-saving infection approach, survival, and growth of early life stages. Hydrobiologia. 735 (1), 203-212 (2014).
- Braun, A., Auerswald, K., Geist, J. Drivers and spatio-temporal extent of hyporheic patch variation: implications for sampling. PLoS ONE. 7 (7), e42046 (2012).
- Franken, R. J. M., Storey, R. G., Williams, D. D. Biological, chemical and physical characteristics of downwelling and upwelling zones in the hyporheic zone of a north-temperate stream. Hydrobiologia. , 183-195 (2001).
- Roley, S. S., Tank, J. L. Pore water physicochemical constraints on the endangered clubshell mussel (Pleurobema clava). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 73 (12), 1712-1722 (2016).
- Larson, J. H., Eckert, N. L., Bartsch, M. R. Intrinsic variability in shell and soft tissue growth of the freshwater mussel Lampsilis siliquoidea. PLoS ONE. 9 (11), e112252 (2014).
- Lavictoire, L., Moorkens, E., Ramsey, A. D., Sinclair, W., Sweeting, R. A. Effects of substrate size and cleaning regime on growth and survival of captive-bred juvenile freshwater pearl mussels, Margaritifera (Linnaeus, 1758). Hydrobiologia. 766 (1), 89-102 (2015).
- Hruška, J. Experience of semi-natural breeding programme of freshwater pearl mussel in the Czech Republic. Die Flussperlmuschel in Europa: Bestandssituation und Schutzmassnahmen. , 69-75 (2000).
- Bayne, B. L. Physiological components of growth differences between individual oysters (Crassostrea gigas) and a comparison with Saccostrea commercialis. Physiological and Biochemical Zoology. 72 (6), 705-713 (1999).
- Tamayo, D., Azpeitia, K., Markaide, P., Navarro, E., Ibarrola, I. Food regime modulates physiological processes underlying size differentiation in juvenile intertidal mussels Mytilus galloprovincialis. Marine Biology. 163 (6), (2016).
