Bioindication testen van Stream milieu geschiktheid voor jonge zoetwater parel van mosselen met behulp van In Situ blootstelling methoden
Summary
In situ bioindications inschakelen bepaling van de geschiktheid van een omgeving voor bedreigde Mossel soorten. Beschrijven we twee methoden op basis van de jonge Gasbedwelming met behulp van zoetwater parel mosselen in kooien oligotrofe rivierhabitats. Beide methoden zijn geïmplementeerd in de varianten voor open water en hyporheic water omgevingen.
Abstract
Kennis van habitat geschiktheid voor zoetwater mosselen is een belangrijke stap in het behoud van deze bedreigde diersoorten-groep. We beschrijven een protocol voor het verrichten van in situ jeugdige blootstelling proeven binnen oligotrofe rivier stroomgebieden een maand en drie maanden durende periode. (In beide wijzigingen) op twee manieren worden voorgesteld om te evalueren van de jonge groei en overleving tarief. De methoden en wijzigingen verschillen in waarde voor de plaats bioindication en elk heeft zijn voordelen evenals beperkingen. De zanderige kooi methode werkt met een grote verzameling van individuen, maar slechts een deel van de personen worden gemeten en de resultaten worden geëvalueerd in bulk. In de mesh kooi methode, de personen moeten worden bewaard of afzonderlijk gemeten, maar een individueel nummer aan de laag wordt geëvalueerd. De wijziging van de blootstelling open water is relatief eenvoudig toe te passen; het toont de jonge groei potentieel van sites en ook effectief voor het testen van de toxiciteit van de water kan zijn. De binnen-bed blootstelling wijziging moet een hoge werklast, maar dichter bij de voorwaarden van een jonge natuur en het is beter voor het melden van de echte geschiktheid van plaatsen. Aan de andere kant, zijn meer replicaties nodig in deze wijziging te wijten aan de hoge-hyporheic milieu variabiliteit.
Introduction
De blootstelling van experimentele organismen in situ met de latere evaluatie van hun toestand is een mogelijke manier om informatie te krijgen over de kwaliteit van het milieu en (vooral) de geschiktheid van de site voor een soort. Binnen dieren geldt een dergelijke bioindication vooral voor kleine ongewervelden die kunnen leven in een beperkte begrensde ruimte. Jonge stadia van tweekleppigen (Bivalvia) zijn een dergelijke geschikt organisme groep1.
Tweekleppigen van de familie Unionidae zijn een zeer belangrijk onderdeel van aquatische ecosystemen2. Deze soorten zijn echter vaak kritisch bedreigde, vooral in de beken en rivieren. Sommigen van hen worden gekenmerkt als ‘paraplu species’ waarvan instandhouding is nauw verwant aan het behoud van de hele stream biotoop en waarvoor een alomvattende aanpak3. Deze dieren hebben een levenscyclus die vele onderdelen van de omgeving, van water chemie4,5 tot veranderingen van de populaties van vis die als Mossel larven hosts6 dienengekoppeld. Omdat Mossel jonge exemplaren vaak een kritieke fase van de levenscyclus van de Mossel vertegenwoordigen, is de geschiktheid van de site voor hun ontwikkeling in dit stadium cruciaal voor een succesvolle soorten demografische ontwikkeling in een plaats.
De Beekparelmossel (FWPM, Margaritifera margaritifera; Unionida, Bivalvia) is een bedreigde tweekleppige die zich voordoen in oligotrofe Europese stromen. Hun nummers zijn drastisch gedaald tijdens de 20ste eeuw door het gebied voorkomen. Het lijkt erop dat de huidige daling van de voortplanting van de soorten in de meerderheid van de centrale Europese populaties voornamelijk door zeer laag nul voortbestaan van jonge exemplaren tijdens de eerste jaren van hun leven veroorzaakt wordt. Er wordt verondersteld dat de jonge FWPMs voor vele jaren in de ondiepe hyporheic zone7 leven, waarvan de voorwaarden en hun variabiliteit nog steeds niet goed beschreven zijn. Bovendien tot hun tweede jaar van het leven hebben de jonge exemplaren alleen een afmeting van maximaal ongeveer 1 mm, zodat ze zeer moeilijk te vinden in grote hoeveelheden sediment onder natuurlijke omstandigheden8. Experimenten met gevangen jonge vis zijn dus nodig voor de studie van hun ecologie.
Binnen de Tsjechische Action Plan for Freshwater Pearl Mossel9, er zijn duizenden jonge exemplaren stijgende jaarlijks een semi-natuurlijke kweekprogramma. Er is echter een vraag van die plaatsen en habitats geschikt voor succesvolle bevolking ondersteuning door deze jonge exemplaren of voor eventuele soorten herinvoering zijn. In situ bioindications presenteren een manier om het antwoord te vinden.
Ondanks het feit dat inconsistent overlevingskansen van jonge mosselen in het blootstelling kooien werden waargenomen in sommige eerdere werken die de geschiktheid van jonge mosselen als wijzen10ondervraagd, verschillende recente studies hebben bevestigd dat de toepasbaarheid van jeugdige blootstelling methoden voor waterkwaliteit testen11,12,13. Bovendien is gebleken dat verschillende factoren worden overwogen moeten bij de interpretatie van de resultaten van deze bijzondere studies, zoals de voorraad oorsprong14 en de aanhoudende effecten van larvale voorwaarden15.
De vraag van het installeren van experimentele jonge exemplaren in geteste plaatsen en hoe hun toestand zo effectief mogelijk te evalueren. De eerste strenge toepassing van de in situ blootstelling methoden met jonge FWPMs werd gepubliceerd door Buddensiek16. Jonge FWPM personen werden gehouden in blad kooien, blootgesteld in het vrij stromend water van beken, en hun overleving en groei werden gekwantificeerd na verscheidene weken van blootstelling. De aanpak werd oorspronkelijk ontwikkeld als een semi-kunstmatige kweek methode, maar de auteur benadrukt ook de toepasbaarheid ervan voor de beoordeling van de eisen van de habitat en de waterkwaliteit. Hoewel het FWPM jonge voortbestaan is natuurlijk erg laag op een schaal van maanden/jaren en slechts een zeer klein aantal dieren zullen overleven, de overlevingskans kunnen een goede marker van het milieu-effect op een schaal van verscheidene weken16. Jaren van onderzoek, zijn blootstelling methoden ontwikkeld naar aanleiding van de greep experimentele jonge Mossel in-stream habitats en voor beoordeling van hun groei en overleving tarieven; het gaat hierbij om zanderige vakken17, Mossel silo’s op basis van een opwelling beginsel18, en verschillende andere blootstelling kooien (samengevat door het tandvlees is gebroken en collega’s)11. Omdat jonge exemplaren, zijn van nature in ondiepe hyporheic zone7, is de toepassing van experimentele apparaten binnen de stroom onder zeer wenselijk.
In ons artikel, beschrijven we het gebruik van twee blootstelling apparaten voor FWPMs: ik) bewerkt Buddensiek blad kooien (“mesh kooien”) ook inschakelen bioindication testen in hyporheal voorwaarden; en ii) Hruška zandstrand vakken (“zanderige kooien”). Het protocol wordt de toepassing van beide methoden in open water en hyporheic voorwaarden beschreven (dat wil zeggen, vier varianten van de blootstelling worden beschreven). De methoden werden geleidelijk gewijzigd en uitgebreid in meer dan 15 jaar van toepassing binnen het actieplan voor de Tsjechische voor zoetwater parel Mossel9 en geverifieerd door een aantal experimenten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Belichtingstijd:
Zelfs één maand blootgesteld mesh kooien Toon een zichtbare groei als gevolg van verschillen tussen plaatsen (Figuur 3), dus ze zeer bruikbaar voor de snelle en gemakkelijke opsporing van de karakterisering van een plaats zijn. De relevantie van de resultaten is echter afhankelijk van de korte termijn staat van de voorwaarden, die kunnen schommelen. Korte neerslag gebeurtenissen kunnen met name een rol spelen. In tegenstelling, kan onvoorspelbare e…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Michal Bílý en Ondřej P. Simon werden ondersteund door subsidies van de Tsjechische Universiteit van Life Science [interne Grant Agentschap van faculteit Ruimtelijke Wetenschappen, CULS Praag (42110 1312 3175 (20164236))]. Ondersteuning voor Karel Douda kwam uit de Tsjechische Science Foundation (13-05872S). Gegevens over de bioindication en het huidige exemplaar van parel mosselen zijn verzameld tijdens de uitvoering van het actieplan voor de Tsjechische voor zoetwater parel mosselen beheerd door het Agentschap instandhouding natuur van Tsjechië, dat wordt gefinancierd door de regering van de Tsjechië en is beschikbaar op
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).
