غرس العلامة الصوتية الصغيرة الجديدة في الأحداث لامبرى منطقة المحيط الهادئ وأمريكا ثعبان
Summary
توضح هذه المقالة الإجراء لترسيخ علامة صوتية الصغرى في الأحداث لامبرى المحيط الهادئ وأمريكا ثعبان البحر. لدينا تطبيق يستند إلى تجارب المختبر، مما يشير إلى أن العلامات الصوتية يمكن أن يكون مزروع بنجاح مع أي آثار واضحة على السباحة القدرة أو البقاء على قيد الحياة وفقدان الحد الأدنى من علامة.
Abstract
الأحداث “المحيط الهادئ لامبرى” والثعابين الأمريكية استخدمت للتقييمات المخبرية لتحديد الآثار المحتملة من غرس العلامة. تم التعرف على تكنولوجيا القياس عن بعد كوسيلة للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً عن الحركة والسلوك عبر نطاق المكاني أوسع مما هو ممكن مع غيرها من التكنولوجيا المعروفة. والغرض من هذا الأسلوب لتوفير تعليمات مفصلة خطوة بخطوة في غرس العلامة لكل من الشلق وثعبان البحر. لنشاط ترحيل الأحداث “المحيط الهادئ لامبرى” (120-160 مم) باستخدام الدراسات المختبرية، عقدنا العزم أن وجود العلامة لم يغير قدرة السباحة بين المعلمة وليس تمييز الأفراد أو أي خسارة كبيرة العلامة (< 3%). وحددت نتائج مماثلة خلال الاختبارات المختبرية للمرحلة الصفراء "الثعابين الأمريكية" (113-175 ملم). لا وفيات حدثت أثناء فترة عقد 38 يوما وكان هناك فقدان علامة الحد الأدنى (3.8%). وجود العلامة لم يكن أي تأثير كبير على قدرة السباحة أو بقاء المعلمة الثعابين مقارنة بعناصر التحكم غير المميزة، وكان هناك فقدان العلامة الحد الأدنى.
Introduction
فهم سلوك الأسماك وحركات قرب نهر الهياكل، مثل السدود الكهرمائية، التي قد تعوق مسارات الهجرة المنبع أو المصب وجود حاجة إلى إجراء بحوث مستمرة. على الرغم من أن العديد من الدراسات التي أجريت باستخدام التكنولوجيا الحالية، لا تزال هناك العديد من الأسئلة للبحث عن الثعابين الأحداث وبقاء لامبرى والسلوك. للمساعدة في التصدي لهذه الأسئلة، ووضعت المختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ (بننل) مرسل الصغرى صوتية جديدة المصممة خصيصا للاستخدام في الثعابين الأحداث والشلق، تسمى علامة لامبرى/ثعبان البحر1. وقبل هذا التطور، العلامات الصوتية الموجودة كانت كبيرة جداً بحيث تكون فعالية مزروع في تجاويف الجسم من الثعابين الأحداث والشلق، وسيسفر عبئا علامة التي تتجاوز المعايير المقبولة (قيمة محافظ من العلامة إلى نسبة وزن الجسم هو 2% أو أقل والكتابات الأخرى تشير إلى 4-5%)2،،من34. العلامات لامبرى/ثعبان البحر تنبعث منها إشارات مشفرة فريدة من نوعها على تردد 416.7 كيلو هرتز، التي تتم مراقبتها عن طريق مستقبلات المتمتعة بالحكم الذاتي (الهيدروفونات) في هياكل ثابتة أو أجهزة الاستقبال في نهر،من56.
في “حوض نهر كولومبيا” في الولايات المتحدة، تصاعد وعي واهتمام لفهم دورة الحياة الكاملة “المحيط الهادئ لامبرى” (تريدينتاتوس انتوسفينوس) لأن السكان قد انخفضت إلى حد كبير في السنوات الأربعين الماضية7 . قد يؤثر سلبا على بناء وتشغيل مرافق الطاقة الكهرمائية لامبرى الأحداث، مثلما حدث الانخفاض بعد الفترة من التنمية الكهرمائية الرئيسية8. واحد المصادر المحتملة لوفيات مرور السد عند ترحيل الأحداث “المحيط الهادئ لامبرى” خارج المحيط9. ويشيع استخدام مرسلا المتكاملة السلبي (الحفرة) لأنواع الأسماك المهاجرة التي قد تمر هياكل التحويل (مثل نظم تجاوز الأحداث)، الذي يسمح للأسماك المعلمة أن يكون تعداد10،11. ومع ذلك، لامبرى الأحداث يعتقد أن تهاجر أعمق في عمود الماء من سمك السلمون الأحداث وأقل احتمالاً لتمرير من خلال نظم قضاء الأحداث تجاوز12. بسبب احتمالات الكشف عن انخفاض ونقص في المفرخات أو مصادر أخرى مركزة للأحداث لامبرى لحفرة العلامات، معلومات بشأن مرور لامبرى الأحداث، البقاء على قيد الحياة، أو السلوك محدودة للغاية. معرفة الأحداث السلوك “لامبرى المحيط الهادئ” والبقاء على قيد الحياة الحاسمة لوضع استراتيجيات التخفيف من حدة لمرور المتلقين للمعلومات، بما في ذلك تصميم نظم الالتفافية للاستخدام في مرافق توليد الطاقة الكهرمائية والري تحويل هياكل13.
ثعبان البحر الأمريكية (منقاري أنغيلا) كاتادروموس مع المرحلة الكبار تهاجر من المياه العذبة تجاه المحيط تفرخ. وشهدت مستويات السكان الانخفاضات هائلة على مدى العقود العديدة الماضية. سابقا، كانت جداً وفيرة في جميع الأنهار الرئيسية التي تصب في المحيط الأطلسي والمنبع عن طريق نهر سانت لورنس إلى بحيرة أونتاريو؛ ولكن منذ عام 1980، الثعابين الأمريكية قد شهدت انخفاضات كبيرة في وفرة الأرصدة التي تتراوح بين 50% في خليج تشيسابيك قدر 97 ٪ في بحيرة أونتاريو14،،من1516. وتشمل العوامل التي تساهم في تدهورها؛ تشييد السدود الكهرمائية، والتشرذم وفقدان الموئل، والتجارية حصاد17. حاليا يتم سردها المهددة بالانقراض وبموجب “قانون الأنواع المهددة بالانقراض في” أونتاريو (كندا). الماضية تطوير مرافق توليد الطاقة الكهرمائية على طول الأنهار الرئيسية في الولايات الشرقية خلق العقبات التي تعوق الهجرات النهرية للأحداث والبالغين على السواء.
العلامة الصوتية المطورة حديثا لامبرى/ثعبان البحر قد استخدمت في هذه الدراسة. قد تم تصنيعها العلامات الصوتيات الحيوية المعتمدة في بننل & “مختبر تدفق”18. العلامة تدابير طولها 12 مم × 2 مم، ووزنها ز 0.08 في الهواء. بسبب صغر حجم الإجمالي للعلامة، فعالية استخدامها لزرع في أنجويليفورم أو الأسماك باستخدام شق ستارلس، بسبب شق الصغيرة المطلوبة (< طويلة 3 مم). وتشمل فوائد إضافية لشق ستارلس: تقليل كمية الوقت اللازم للعملية الجراحية، وشفاء أسرع معدلات، وانخفض احتمال الإصابة في موقع غرس19. يمكن أن تختلف في الاستجابة للأنواع، مرحلة الحياة، طول تجويف الجسم، وشق مكان آثار زرع جراحية، دراسة مدتها، والظروف البيئية20،21،،من2223. بالإضافة إلى الحجم والوزن متغيراً هاما لأنه يوفر قدرا من عبء الوسم (أي الوزن للعلامة بالنسبة لوزن الأسماك). عبء العلامة، بالاشتراك مع جميع الجوانب الأخرى لعملية جراحية (مثلاً، التخدير، المناولة، والجراحة)، يمكن أن يكون لها تأثير مباشر على الاحتفاظ بالعلامة، والبقاء على قيد الحياة والنمو والسباحة الأداء، أو قدرة الأسماك على تجنب اﻻفتراس24، 25،،من2627.
Protocol
Representative Results
Discussion
نتائج الدراسات المختبرية التي تثبت أن علامات الداخلي ووضع علامات على آثار لا آثار سلبية على بقاء الأسماك أو قدرة السباحة. عقد الموسعة ورصد أظهرت أن فقدان الحد الأدنى من علامة حدث ولم يكن واضحا خلال حياة العلامة (30 يوما). الإجراء غرس العلامة كان فعالاً في وضع العلامات في تجويف الجسم دون التسبب بنزيف كبير أو الأمراض الفطرية في موقع العلامات. مدة وضع علامات على كامل عملية (< 6 دقيقة) هو مفيد حيث أنه يقلل من التوتر المرتبطة بالأسماك يجري تخديره. وصف أداة جديدة للبحث مرور لامبرى وثعبان البحر الأحداث هذه النتائج ويمكن استخدامها في الدراسات المستقبلية. هذه التكنولوجيا تسمح الباحثين لتعقب تحركات لامبرى وثعبان داخل نظم الأنهار وأنها نهج السدود الكهرمائية أو الهياكل الأخرى التي تعرقل مرور الأسماك. بدوره، يمكن تحسين إطلاع النتائج القرارات الإدارية في هذه المرافق المساعدة في الحفاظ على هذه الأنواع على مراحل حياة الأحداث. وتشمل الخطوات الأكثر أهمية البروتوكول غرس العلامة استخدام الجرعة المناسبة من مخدر وعمق وطول الشق، وضع العلامات، وبعد استرداد مناسبة عقد الدبابات متاحة. هذا الأسلوب على الحد الأدنى من القيود. وأبرزها الجراح التدريب مطلوب لجعل فعالية < شق 3 مم ووضع العلامات في الموقع المطلوب. بالإضافة إلى ذلك، سوف يستبعد عملية وضع علامات صغيرة الحجم الثعابين ولامبري (< 140 ملم) بسبب قيود عبء العلامة. لا نوصي بإدخال أي تعديلات على البروتوكولات وصف.
وتشمل أساليب بديلة لوسم الثعابين ولامبري استخدام العلامات حفرة. لكن حفرة-العلامات بنشاط لا ترسل إشارات، ولذلك السمك معلم حفرة يمكن فقط تعداد كما هي العالق وتحويلها إلى مرافق الالتفافية، أو تمرير ما يقرب من10،ثابتة للكشف عن11. التطبيقات المستقبلية للعلامة لامبرى/ثعبان البحر تشمل القدرة على العلامة وتعقب السكان لامبرى ترحيل والثعابين في أي بيئة التي تسكنها. فوائد إضافية لاستخدام العلامة لامبرى/ثعبان البحر سوف تشمل القدرة على تقدير البقاء على قيد الحياة، معدلات الاحتياطي في مسارب أو عن طريق التوربينات، والسفر مرة داخل الخزانات، وممر التأخير والمتصلة بالسلوك كأسماك السدود النهج.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل هذه الدراسة من فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين (USACE) و “مكتب تكنولوجيات الطاقة المائية إدارة الولايات المتحدة للطاقة” (DOE). ونحن نقدر المساعدة التقنية من قبل الموظفين بننل التالية: كولين بريسلاون واريك فرانكافيلا وجيل جاناك، لي هويدونغ ولينلي تيم. ونحن نشكر كاثي كراتشمان من شركة الأسماك وادي ديلاوير لتوريد الثعابين بننل ولامبمان رالف بيلز تايلر من “مصائد الأمة ياكاما” لتوريد لامبرى. ونشكر أيضا براد ابارد، فيلدينغ سكوت، وريكاردو ووكر من USACE ودانا مككوسكيي وولش تيم من الكيان التشغيلي المعين. الدراسات المختبرية التي أجريت في بننل، التي تشغلها Battelle “وزارة الطاقة الأمريكية” أونديركونتراكتدي-AC06-76RL01830.
Materials
| 10 L plastic tub | N/A | N/A | |
| 19 L pail | N/A | N/A | |
| 3.00 mm scalpel | Beaver-Vistec | 377513 | |
| 500 ml bottle | Nalgene | 2089-0016 | |
| Adam scale | Certified Material Testing Products | BCL-LBK12A | |
| Air pump | Amazon | N/A | |
| Air stone | Pentair | ALS3 | |
| Dip net, 3/32 in mesh | N/A | N/A | |
| Ethanol (70%) | Sigma-Aldrich | 24102 | |
| Fish protector | Kordon LLC | 31456 | |
| Foam pad | N/A | N/A | |
| Gloves | Kimberly Clark | N/A | |
| Mixer bar | Sigma-Aldrich | F37110-1128 | |
| Plastic tweezer | N/A | N/A | |
| Pouring dispenser gage | Fischer Scientific | 13-683-60C | |
| Scalpel handle | Beaver-Vistec | 371360 | |
| Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| Stirrer plate | Corning, PC-351 | N/A | |
| Tricaine methanesulfonate, MS-222 | Western Chemical Inc. | 515388 | Treated fish destined for food must be held in fresh water above 10°C (50°F) for 21 days before use |
| Tubing, 6 mm | N/A | N/A | |
References
- Mueller, R. P., et al. Retention and Effects of Miniature Transmitters in Juvenile American Eels. Fisheries Research. 195, 52-58 (2017).
- Brown, R. S., et al. An evaluation of the maximum tag burden for implantation of acoustic transmitters in juvenile Chinook salmon. North American Journal of Fisheries Management. 30, 499-505 (2010).
- Jepsen, N., Schreck, C., Clement, S., Thorstad, E., Spedicato, M. T., Marmulla, G., Lembo, G. . A brief discussion of the 2% tag/bodymass rule. Aquatic telemetry: advances and applications. , 255-259 (2003).
- Liedtke, T. L., et al. . A standard operating procedure for the surgical implantation of transmitters in juvenile salmonids. , 2012-1267 (2012).
- Deng, Z. D., et al. A cabled acoustic telemetry system for detecting and tracking juvenile salmon: Part 2. Three-dimensional tracking and passage outcomes. Sensors. 11 (6), 5661-5676 (2011).
- Titzler, P. S., McMichael, G. A., Carter, J. A. 2010. Autonomous acoustic receiver deployment and mooring techniques for use in large rivers and estuaries. North American Journal of Fisheries Management. 30 (4), 853-859 (2010).
- Renaud, C. B. Conservation status of northern hemisphere lampreys (Petromyzontidae). Journal of Applied Ichthyology. 13 (3), 143-148 (1997).
- Dauble, D. D., Moursund, R. A., Bleich, M. D. Swimming behavior of juvenile Pacific lamprey, Lampetra tridentata. Environmental Biology of Fishes. 75, 167-171 (2006).
- Moursund, R. A., Dauble, D. D., Langeslay, M. J. Turbine intake diversion screens; investigating effects on Pacific lamprey. Hydro Review. 22 (1), 40-46 (2003).
- Marsh, D. M., Matthews, G. M., Achord, S., Ruehle, T. E., Sandford, B. P. Diversion of salmonid smolts tagged with passive integrated transponders from an untagged population passing through a juvenile collection system. North American Journal of Fisheries Management. 19, 1142-1146 (1999).
- Prentice, E. F., Flagg, T. A., McCutcheon, C. S., Parker, N. C., Giorgi, A. E., Heidinger, R. C., Jester, D. B., Prince, E. D., Winans, G. A. Feasibility of using passive integrated transponder (PIT) tags in salmonids. Fish marking techniques. American Fisheries Society, Symposium . 7, 317-322 (1990).
- Colotelo, A. H., et al. The effect of rapid and sustained decompression on barotrauma in juvenile brook lamprey and Pacific lamprey: Implications for passage at hydroelectric facilities. Fisheries Research. 129 (130), 17-20 (2012).
- Moser, M. L., Jackson, A. D., Lucas, M. C., Mueller, R. P. Behavior and potential threats to survival of migrating lamprey ammocoetes and macrophthalmia. Reviews in Fish Biology and Fisheries. 25 (2), 103-116 (2015).
- Dixon, D. A. Biology, management, and protection of catadromous eels. American Fisheries. Society Symposium. 33, (2003).
- ASMFC (Atlantic States Marine Fisheries Commission). . Update of the American eel stock assessment report. , 51 (2006).
- DFO (Fisheries and Oceans Canada). Recovery potential assessment of American Eel (Anguilla rostrata) in eastern Canada. DFO Canadian Science Advisory Secretariat Scientific Advisory Report. , (2013).
- MacGregor, R. J., et al. . Recovery Strategy for the American Eel (Anguilla rostrata) in Ontario. , (2013).
- Deng, Z., Weiland, M. A., Carlson, T. J., Eppard, M. B. Design and Instrumentation of a Measurement and Calibration System for an Acoustic Telemetry System. Sensors. 10 (4), 3090-3099 (2010).
- Cook, K. V., et al. A comparison of implantation methods for large PIT tags or injectable acoustic transmitters in juvenile Chinook salmon. Fisheries Research. 154, 213-223 (2014).
- Mesa, M. G., et al. Survival and Growth of Juvenile Pacific Lampreys Tagged with Passive Integrated Transponders (PIT) in Freshwater and Seawater. Transactions of the American Fisheries Society. 141 (5), 1260-1268 (2012).
- Brown, R. S., Cooke, S. J., Anderson, W. G., McKinley, R. S. Evidence to challenge the 2% rule for biotelemetry. North American Journal of Fisheries Management. 19, 867-871 (1999).
- Zale, A. V., Brooke, C., Fraser, W. C. Effects of surgically implanted transmitter weights on growth and swimming stamina of small adult westslope cutthroat trout. Transactions of the American Fisheries Society. 134 (3), 653-660 (2005).
- Geist, D. R., et al. Juvenile Chinook salmon survival when exposed to simulated dam passage after being implanted with a new microacoustic transmitter. North American Journal of Fisheries Management. , (2018).
- Økland, F., Thorstad, E. B. Recommendations on size and position of surgically and gastrically implanted electronic tags in European silver eel. Animal Biotelemetry. 1, 6 (2013).
- Jepsen, N., Mikkelsen, J. S., Koed, A. Effects of tag and suture type on survival and growth of brown trout with surgically implanted telemetry tags in the wild. Journal of Fish Biology. 72, 594-602 (2008).
- Brown, R. S., et al. Survival of seaward-migrating PIT and acoustic-tagged juvenile Chinook salmon in the Snake and Columbia Rivers: an evaluation of length-specific tagging effects. Animal Biotelemetry. 1, 8 (2013).
- Walker, R., et al. Effects of a novel acoustic transmitter on swimming performance and predator avoidance of juvenile Chinook salmon: Determination of a size threshold. Fisheries Research. 176, 48-54 (2016).
