Биоиндикация тестирования потока среды пригодности для молодых пресноводных жемчужное мидии с использованием методов экспозиции в Situ
5 сентября 2018 г.
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.
Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области сохранения речных экосистем, такие как указание стадий, благоприятных для молодых мидий, которые также увеличиваются, а также прогнозирование того, что я пропажу. Основное преимущество этого метода заключается в том, что мы можем проверить рост и выживание молоди в условиях гипореи, которые представляют естественную среду обитания молоди. Демонстрировать процедуры будут мои коллеги Симона Немчикова, Ян Сванига и Войтех Барак.
При сборке клеток всегда вставляйте сначала одну пластиковую крышку, затем один лист пластикового сита и, наконец, основной корпус сверху. Поместите клетку в пластиковую посуду с речной водой при температуре хранения FWPM. Убедитесь, что камеры заполнены наполовину.
Затем загрузите FWPM в чашку Петри. Используя бутылку для распыления и ситечко, просейте молодь, чтобы очистить ее от мусора. Затем отпидайте одну особь из чашки и перенесите ее в чашку под микроскопом, чтобы проверить ее пригодность.
Выбирайте только FWPM хорошей пригодности. Сделайте две фотографии длины каждого уложенного с увеличением примерно в 80 раз с целью измерения максимальной длины раковины. Приступайте к загрузке всех соответствующих камер клетки выбранными и задокументированными FWPM.
Затем наденьте пластиковое сито на клетку, а затем на пластиковую крышку и закрепите все детали гайками. Чтобы установить сетчатую клетку для установки в гипорейной зоне, пропустите один из концов шланга через одну из камер и зафиксируйте его в таком положении. Затем возьмите сетку против засорения и привяжите ее к нижнему концу шланга.
Временно храните загруженные клетки в речной воде в термобоксе. Для подготовки песчаной клетки соберите речной песок и просейте его через двухмиллиметровое сито. Затем просейте его через сито толщиной в один миллиметр и удерживайте частицы на расстоянии от одного до двух миллиметров.
Поместите пустую клетку в пластиковый ящик, а затем насыпьте нижнюю треть клетки песком. Далее добавляйте речную воду до тех пор, пока вода не окажется на 10 миллиметров выше уровня песка. Загрузите песчаную клетку в резервуар для воды объемом 25 литров и дайте ей уравновеситься до температуры воды в течение 12 часов, прежде чем загружать их FWPM.
Транспортировка молоди FWPM на площадку в полевом термобоксе. На полевом участке сначала погрузите термобокс в реку и снимите клетку с полевого термобокса. Теперь начните планировать расположение клеток.
Выбирайте условия, типичные для FWPM, например, на краю основного потока воды. Не ставьте клетку под прямой поток воды или в стоячую воду. Для установки сетчатых каркасов на открытой воде используйте пару стальных шипов.
Закрепите клетку на дне реки сбоку и вровень с дном реки. Угол 45 градусов к течению реки вниз по течению лицом к центру реки. Нижний горизонтальный край должен быть на 10-15 сантиметров выше дна реки.
Чтобы установить песчаную клетку на открытой воде, закрепите ее на плоском камне с помощью сетки и поставьте клетку на дно реки. Наклоните больший конец против течения под углом 45 градусов. Для установки сепараторов любого типа в гипорейной зоне вкопайте их в речное дно перпендикулярно течению воды так, чтобы верхний горизонтальный край садки был параллелен поверхности речного дна, а камеры имели испытательную глубину в речном дне.
Для сетчатых клеток в гипорейной зоне вытащите резиновый шланг из-под поверхности дна для отбора проб воды во время эксперимента. По истечении запланированного периода воздействия вытащите садки из воды и очистите их от мелкого осадка, а также от дрейфующего материала. Затем загрузите их в полевой термобокс, наполненный речной водой.
Вернувшись в лабораторию, оцените FWPM по фотографии, запечатлев их как и раньше. Описанные методы были использованы для исследования экологической пригодности FWPM в верхнем бассейне реки Влтавы в Чешской Республике в 2014-2015 годах. Продольный профиль реки был представлен основными местностями на участках с А по Е. На участках R и V были испытаны притоки разной степени загрязнения. Эти участки были испытаны с использованием песчаных садков и сетчатых клеток в свободно текущей воде.
Кроме того, гравийная гипорейная зона была проверена на песчаных клетках в пределах пласта в местонахождениях B, C и D. Местонахождения можно было четко различить на основе скорости роста в сетчатых клетках на открытой воде, несмотря на высокую изменчивость внутри клетки даже в разные благоприятные периоды роста. В 2015 году при более благоприятном росте темпов роста темпы роста увеличились на выходе с использованием сетчатых каркасов. Важно отметить, что выживаемость была одинаково высокой в оба сезона.
Напротив, темпы роста песчаных садков в открытой воде в 2014 году варьировались в зависимости от местоположения. Место с наибольшим ростом, C, также было местом наибольшего роста в 2015 году. В то время как общий рост был примерно одинаковым в оба года, смертность была выше в 2014 году.
В сетчатых клетках внутри слоя показано значительное влияние состава субстрата на смертность. Насыщенное кислородом каменистое дно имело выживаемость, близкую к 100%, а плохо насыщенный кислородом песок имел высокую смертность. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как устанавливать экспериментальную молодь мидий на берегу реки, чтобы проверить местные условия в течение дня
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлены методы оценки пригодности речных сред для обитания находящихся под угрозой исчезновения пресноводных жемчужниц путем экспозиции ювенильных особей. Методики ориентированы как на открытую воду, так и на гипорерические условия, что позволяет получить данные о росте и выживаемости моллюсков.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Экология и охрана окружающей среды
- Природоохранная биология
- Экология пресных вод
Теоретические основы
- Пресноводные жемчужницы являются исчезающими видами.
- Понимание требований к их среде обитания имеет решающее значение для сохранения вида.
- Молодым мидиям необходимы определенные условия окружающей среды для роста.
- Биоиндикация in situ может предоставить ценные данные для оценки среды обитания.
Цель исследования
- Оценить пригодность речных местообитаний для молоди мидий.
- Разработать методы оценки роста мидий в естественных условиях.
- Внести вклад в сохранение исчезающих видов мидий.
Используемые методы
- Молодые мидии поместили в клетки для проведения экспозиции.
- Были протестированы два метода: один для открытой воды и один для гипоречных сред.
- Скорость роста и выживаемость контролировались в регулируемых условиях.
- Процедуры были продемонстрированы исследователями в полевых условиях.
Основные результаты
- Данные методы эффективно показали пригодность местообитаний для молоди мидий.
- Скорость роста различалась в условиях открытой воды и гипореоической зоны.
- Показатели выживаемости были выше в средах, имитирующих естественные условия.
- Данное исследование закладывает основу для будущих усилий по сохранению вида.
Выводы
- Биоиндикация in situ имеет большое значение для оценки среды обитания мидий.
- Молодые мидии успешно развиваются в условиях, максимально приближенных к естественным.
- Данные методы могут способствовать сохранению исчезающих видов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Данный протокол позволяет проводить тестирование пригодности среды обитания пресноводных экосистем с использованием молоди пресноводных жемчужниц в качестве биоиндикаторов, что способствует механистическому снижению рисков в рабочих процессах экологической оценки. Метод предоставляет количественные данные о росте и выживаемости в контролируемых условиях in situ, обладая прогностической ценностью для оценки пригодности среды обитания в программах по сохранению природы и экологическому мониторингу. Путем определения пригодности конкретных участков с помощью повторных экспозиционных испытаний данный подход позволяет принимать решения о целесообразности проведения мероприятий в рамках управления окружающей средой и планирования реставрационных работ.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять экологические гипотезы о пригодности среды обитания для чувствительных видов-индикаторов.
- Практическая ценность: способствует снижению биологических рисков путем тестирования роста и выживаемости молоди в гипореических условиях, имитирующих естественную среду обитания молоди.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Предоставлены стандартизированные системы с использованием клеток для количественной оценки роста и выживаемости мидий на нескольких участках.
- Практическая ценность: Предложены масштабируемые модификации (песчаная клетка, сетчатая клетка, открытая вода, внутри слоя субстрата), адаптируемые к различным условиям окружающей среды и целям исследований.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Предоставляет важные для понимания заболеваний данные о системе, связывая состав субстрата и уровень оксигенации с показателями выживаемости молодых мидий.
- Практическая ценность: Обеспечивает трансляционную преемственность от этапа открытия до валидации за счет содержания организмов в условиях, близких к природным, в ходе воздействия.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в рабочие процессы экологической оценки — от первичного скрининга среды обитания до механистической валидации и принятия решений с учетом рисков, особенно применительно к сохранению пресноводных экосистем и экотоксикологическим исследованиям.
- Открывающая биология: Обеспечивает проверку гипотез о пригодности среды обитания путем изолирования таких переменных, как условия потока, тип субстрата и уровни содержания кислорода.
- Скрининг: Позволяет подготовить анализ за счет стандартизированных протоколов установки и извлечения клеток с измеряемыми конечными точками по длине раковины и выживаемости.
- Аналитика: Позволяет получать количественные измерения зависимых переменных (скорость роста, уровень выживаемости), что дает возможность проводить межплощадочное сравнение и статистический анализ пригодности среды обитания.
- Трансляционные исследования: Связывают механистические выводы (например, оксигенированные каменистые дна в противовес плохо оксигенированному песку) с прогностической уверенностью в результатах восстановления среды обитания.
- Корпоративное повторное использование: Создает многократно используемую платформу для лонгитюдного мониторинга в разные сезоны и по градиентам загрязнения, что было продемонстрировано в исследовании бассейна реки Влтава.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышение прогностической достоверности при оценке пригодности среды обитания, устранение механистической неопределенности в вопросах взаимодействия молоди мидий с окружающей средой.
- Операционная ценность: Стандартизация, воспроизводимость и масштабируемость для различных типов садков и модификаций условий экспозиции.
- Стратегическая ценность: Более обоснованные решения о целесообразности проведения работ при планировании природоохранных мероприятий, эффективность использования ресурсов в программах мониторинга, снижение риска нерационального распределения усилий по восстановлению популяций.
- Влияние на портфель проектов: Приоритезация участков для охраны или вмешательства с учетом рисков на основе эмпирических данных биоиндикации.
Особенности реализации
- Необходимый опыт в области экологии пресноводных систем, содержания мидий и методов развертывания оборудования в полевых условиях.
- Требуемое оборудование включает клетки, сита, термобоксы, микроскопы для проведения измерений и инструменты мониторинга качества воды.
- Стандартизация между исследовательскими группами требует единых протоколов отбора молоди, установки клеток, их извлечения и анализа после экспозиции.
- При адаптации метода следует учитывать особенности морфологии различных рек, скорость течения и сезонную изменчивость в гипореических зонах.
- Практические ограничения включают высокую трудоемкость модификаций внутри речного русла и необходимость увеличения числа повторностей в связи с экологической вариативностью гипореических зон.
