השרשה של תגית חדשה אקוסטית מיקרו עגולי הפה השקט לנוער, צלופח אמריקאי
Summary
מאמר זה מדגים את ההליך עבור השתלת תג אקוסטית מיקרו לנוער עגולי הפה השקט, צלופח אמריקאי. האפליקציה שלנו מבוססת על נסיונות מעבדה, אשר מצביעים על כך תגיות אקוסטית יכול להיות מושתל בהצלחה ללא תופעות לכאורה על שחייה יכולת או הישרדות ואובדן תג מינימלי.
Abstract
עגולי הפה השקט לנוער וצלופחים אמריקאי שימשו הערכות מעבדה לקביעת תופעות אפשריות של תג השרשה. טלמטריה טכנולוגיה זוהתה כדרך להשגת מידע מפורט יותר על התנועה וההתנהגות על פני סולם המרחבי רחבה יותר מזו המתאפשרת עם טכנולוגיית ידועים אחרים. מטרת שיטה זו היא לספק הוראות מפורטות צעד אחר צעד על תג ההשתלה הן lampreys והן צלופח. במחקרי מעבדה באמצעות העברת פעיל לנוער השקט עגולי הפה (120-160 מ מ), קבענו כי הנוכחות של התג לא לשנות את יכולת שחייה בין יחידים מתויגים ולא מתויגים או יש אובדן תג משמעותית (< 3%). תוצאות דומות היו נחושים במהלך בדיקות מעבדה של שלב צהוב צלופחים אמריקאי (113-175 מ מ). התמותה לא אירעה במהלך תקופת המעצר 38-יום ולא היה אובדן תג מינימלי (3.8%). הנוכחות של התג אין כל השפעה משמעותית על יכולת שחייה או ההישרדות של צלופחים מתויג לעומת שולט מתויגות ולא היה אובדן תג מינימלי.
Introduction
הבנת התנהגות דגים ותנועות ליד נהר מבנים, כגון סכרים הידרו, עשוי לעכב העברה במעלה או במורד הזרם מסלולים היא הצורך מחקר שוטף. למרות מחקרים רבים נערכו באמצעות הטכנולוגיה הקיימת, יש עדיין הרבה שאלות מחקר על צלופחים לנוער, הישרדות עגולי הפה, התנהגות. לסייע בשאלות כאלה הפסיפי הלאומי מעבדה (PNNL) פיתח משדר מיקרו אקוסטי חדש תוכננה במיוחד לשימוש צלופחים לנוער lampreys, קרא את תג עגולי הפה/צלופח1. לפני התפתחות זו, התגים הקיימים אקוסטית היו גדולים מדי כדי להיות יעיל מושתל לתוך החללים בגוף של צלופחים לנוער, lampreys, כתוצאה נטל תג שחורג הסטנדרטים המקובלים (ערך השמרני של תג ליחס משקל הגוף הוא 2% או פחות ספרות אחרים מציע 4-5%)2,3,4. התגים עגולי הפה/צלופח פולטים אותות מוצפן ייחודי בתדר של 416.7 kHz, אשר מנוטרים באמצעות מקלטי אוטונומית (ההידרופונים) מבנים קבועים או מקלטי נהר ב-5,6.
אגן נהר קולומביה בארצות הברית, המודעות והדאגה להבנת מחזור חיים שלם של הצלופח השקט (Entosphenus tridentatus) החריף כי אוכלוסיות ירדו באופן משמעותי ב- 40 השנים האחרונות7 . הקמה ותפעול של מתקנים הידרואלקטרי עלול להשפיע לרעה עגולי הפה לנוער, כפי שקרה ירידות שלהם לאחר תקופת פיתוח אלקטרי גדול8. מקור פוטנציאלי אחד התמותה הוא סכר מעבר כאשר עגולי הפה השקט ילדותי יותר להגר האוקיינוס9. משדרים משולב פסיבי (בור) משמשים בדרך כלל עבור העברת זני דגים עשוי לעבור הסחה מבנים (כגון: מערכות העקיפה לנוער), אשר מאפשר דגים מתויג להיות ספור10,11. אולם, ילדותי עגולי הפה נחשבים להעברת עמוק יותר בתוך עמודת המים מאשר סלמון לנוער, נוטים פחות לעבור דרך מערכות מעקף לנוער12. בשל ההסתברויות נמוכה זיהוי חוסר מדגרות או מקורות אחרים מרוכז של ילדותי עגולי הפה עבור בור תיוג, מידע על מעבר עגולי הפה לנוער, הישרדות, או התנהגות היא מוגבלת מאוד. הידע של Pacific עגולי הפה התנהגות לנוער הישרדות הם קריטיים לפיתוח אסטרטגיות להפחתת הסיכון למעבר הזרם, כולל העיצוב של מערכות העקיפה לשימוש באלקטרי ומתקני השקיה הסחה מבנים13.
הצלופח האמריקני (אנגווילה rostrata) הוא catadromous עם השלב למבוגרים מעבר ממים מתוקים לכיוון האוקיינוס כדי להשריץ. רמות האוכלוסיה שלהם לראות ירידות דרמטיות בעשורים האחרונים. בעבר, הם היו מאוד בשפע כל הנהרות הגדולים הזורמים אל האוקיינוס האטלנטי ואת הזרם דרך נהר סנט לורנס עד ימת אונטריו; אבל מאז 1980, צלופחים אמריקאי חוו ירידות משמעותיות בשפע מניות ועד 50% במפרץ צ’ספיק ככל 97% ימת אונטריו14,15,16. הגורמים התורמים לירידה שלהם כוללים; בניית סכרים הידרואלקטרי, פיצול, אובדן בית הגידול ומסחרי קציר17. הם רשומים כיום בתור בסכנת תחת חוק מינים בסכנת הכחדה אונטריו (קנדה). התפתחות קודמים של מתקני הידרו לאורך הנהרות הגדולים של מזרח ארה ב הברית ליצור מכשולים הפוגעים העברות הם נופי הנהר המרשימים של נוער ומבוגרים כאחד.
התג אקוסטית עגולי הפה פיתח/צלופח נעשה שימוש במחקר זה. התגים יוצרו של PNNL ביו-אקוסטיקה מוסמך & מעבדה זרימה18. התג מודד את אורך 12 מ”מ x 2 מ מ קוטר, ויש משקל של 0.08 g באוויר. בגלל הגודל הכולל קטן של התג, זה יכול לשמש ביעילות להשתלה anguilliform או דג לנוער באמצעות חתך sutureless, עקב חתך קטן נדרש (< 3 מ"מ). יתרונות נוספים של החתך sutureless כוללים: כמות מופחתת של זמן נדרש תהליך כירורגי, ריפוי מהיר יותר קצבי, וירידה אפשרות של זיהומים אתר ההשתלה19. ניתוח ההשתלה אפקטים יכול להשתנות בתגובה מינים החיים הבמה, אורך חלל הגוף, מיקום החתך, ללמוד ומשך תנאים סביבתיים20,21,22,23. בנוסף, גודל, משקל הוא משתנה חשוב מכיוון שהוא מספק מידה של הנטל תג (קרי, את המשקל של התג באופן יחסי המשקל של הדג). הנטל תג, בשיתוף עם כל ההיבטים האחרים של תהליך כירורגי (למשל, הרדמה, טיפול, ניתוח), יכול להיות בעל השפעה ישירה על תגית השמירה, הישרדות, צמיחה, שחייה ביצועים, או את היכולת של דגים כדי למנוע טריפה24, 25,26,27.
Protocol
Representative Results
Discussion
התוצאות של המחקרים מעבדה מדגימים כי הליך תיוג ותיוג תופעות אין השפעות שליליות על השרידות דגים או יכולת שחייה. אחזקות המורחבת ומעקב אחר הראה כי אובדן תג מינימלי אירעה, לא ניכרה במהלך החיים תג (30 ימים). הליך ההשתלה תג היה יעיל-הצבת תגיות לתוך חלל הגוף מבלי לגרום דימום משמעותי או זיהומים פטרייתיים באתר תיוג. משך הזמן של כל בתיוג תהליך (< 6 דקות) הוא מועיל בכך שהיא מפחיתה מתחים הקשורים עם הדג להיות מורדם. ממצאים אלה מאפיינים את כלי חדש למחקר לנוער עגולי הפה, צלופח המעבר, יכול להיות מנוצל מחקרים עתידיים. טכנולוגיה זו יאפשר לחוקרים לעקוב אחר תנועות עגולי הפה, צלופח בתוך מערכות הנהר, כפי שהם סכרים הידרואלקטרי גישה או מבנים אחרים הפוגעים המעבר דגים. בתורו, התוצאות ניתן ליידע טוב יותר החלטות ניהול במתקנים אלה כדי לעזור לשמר את המינים הללו לאורך כל שלבי החיים לנוער שלהם. השלבים הקריטיים ביותר של פרוטוקול השרשה ' תג ' כוללים שימוש המינון הנכון של תרופות להרדמה, עומק ואורך של החתך, השמה של תגי, לאחר התאוששות נאותה מחזיקים טנקים זמינים. טכניקה זו יש מגבלות מינימליות. בעיקר, מנתח הכשרה נדרשת לבצע ביעילות < החתך 3 מ מ ומניחים את התגיות על המיקום הרצוי. בנוסף, תהליך התיוג לכלול קטן יותר בגודל צלופחים, עגולי הפה (< 140 מ מ) בשל מגבלות נטל תג. אנו ממליצים שינויים הפרוטוקולים המתואר.
להשתמש בשיטות חלופיות עבור תיוג צלופחים, עגולי הפה כוללים את השימוש בור תגיות. אולם, בור-tags לא פעיל לשדר אותות, ולכן מתויגת בור דגים יכול רק ניתן לבצע ספירה כפי הם entrained, מופנת המתקנים לעקוף או לעבור קרוב גלאי קבוע10,11. יישומים עתידיים של התג עגולי הפה/צלופח כוללות את היכולת לתייג ולעקוב אחר אוכלוסיות של העברת עגולי הפה וצלופחים בכל סביבה שהם שוכנים. יתרונות נוספים של שימוש בתג עגולי הפה/צלופח יכלול את היכולת להעריך את הישרדות, שיעורי החזרה ב- spillways או באמצעות טורבינות, נסיעות זמן בתוך מאגרי מים נודדות עיכובים, הקשורות בהתנהגות כמו דגים הגישה סכרים.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה מומן על ידי את ארה ב חיילות של מהנדסים (USACE) ומשרד ארצות הברית מחלקת האנרגיה (DOE) מים חשמל טכנולוגיות. אנחנו מעריכים את סיוע טכני מצוות PNNL הבאים: קולין Brislawn, אריק Francavilla, ג’יל זוםוך, Huidong Li ו טים לינלי. אנו מודים Kratchman קתי מחברת פיש דלאוור עמק לאספקת צלופחים PNNL, ראלף Lampman, טיילר בילס מן האומה Yakama הדיג לאספקת הצלופח. אנו מודים גם בראד Eppard סקוט פילדינג, ריקרדו ווקר USACE, דנה McCoskey, ולש טים של האלמונית. המחקרים במעבדה נערכו ב- PNNL, אשר מופעל על ידי Battelle עבור משרד האנרגיה האמריקני underContractDE-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).
