Test rapidi di resistenza del legno alla biodegradazione da parte di crostacei marini che annoiano il legno
Summary
Questo protocollo presenta un metodo per valutare la velocità di alimentazione del crostaceo legnoso, Limnoria, misurando la produzione di pellet fecale. Questo metodo è progettato per l’uso in laboratori non specializzati e ha il potenziale per l’incorporazione nei protocolli di test standard, per valutare una maggiore durata del legno in condizioni marine.
Abstract
Gli invertebrati che trivellano il legno distruggono rapidamente i legni marini e le infrastrutture costiere in legno, causando miliardi di dollari di danni in tutto il mondo ogni anno. Poiché i trattamenti del legno con biocidi ad ampio spettro, come il creosoto e l’arseniato di rame cromato (CCA), sono ora limitati nell’uso marino dalla legislazione, sono necessarie specie di legno naturalmente durevoli e nuovi metodi di conservazione del legno. Questi metodi sono sottoposti a test al fine di soddisfare gli standard normativi, come la norma europea per il collaudo dei conservanti del legno contro le trivellatrici marine, EN 275. L’indagine iniziale su specie di legni durevoli o trattamenti di conservazione del legno può essere ottenuta in modo rapido ed economico attraverso test di laboratorio, che offrono molti vantaggi rispetto alle prove marine sul campo che sono in genere costose e a lungo termine. Molte specie di Limnoria (gribble) sono crostacei marini che annoiano il legno. I Limnoria sono ideali per l’uso in test di laboratorio di biodegradazione del legno da parte di piralide marine, grazie alla praticità di allevarli in acquari e alla facilità di misurare i loro tassi di alimentazione su legno. Qui, delineiamo un test di laboratorio standardizzabile per valutare la biodegradazione del legno utilizzando il gribble.
Introduction
Le piralide possono causare ingenti danni alle strutture marine in legno, come le difese marine, i moli e le strutture di acquacoltura; la cui sostituzione o ripristino costa miliardi di dollari all’anno in tutto il mondo1,2,3. Per proteggere queste strutture, il legname viene spesso trattato per ridurre la biodegradazione. Tuttavia, a causa della restrizione dell’uso di biocidi ad ampio spettro in Australia, UE, Regno Unito e Stati Uniti, nell’ambiente marino, sono ricercate nuove tecniche di modifica e specie di legno che sono naturalmente durevoli per le trivellatrici4,5,6,7. Le nuove tecniche per la conservazione del legno nell’ambiente marino richiedono test approfonditi al fine di soddisfare gli standard normativi e limitare gli impatti ambientali derivanti da pericoli come la lisciviazione di qualsiasi conservante chimico. Ad esempio, la norma europea, EN 275, che è l’attuale norma europea del 1992, viene utilizzata per valutare i trattamenti di conservazione del legno contro i danni da piralide marina8,9. Questa norma, insieme ad altre legislazioni contro l’uso di composti biocidi, come CCA4,5,6,7 e creosoto10, richiede metodi sostenibili e non tossici di protezione del legno e l’uso di specie legnose naturalmente durevoli per sostituire i trattamenti biocidi11,12 . Le prove marine, come quelle specificate nella norma EN 275, richiedono lunghi periodi di esposizione e sono quindi costose e lente a produrre risultati significativi. I test di laboratorio, tuttavia, forniscono un’alternativa molto più rapida ai metodi di prova per preservare i prodotti del legno contro l’attacco della piralide marina, consentendo una rapida valutazione delle regolazioni dei programmi di trattamento13. I risultati di questo rapido esperimento di laboratorio sono progettati per informare nuovi processi di modifica del legno e per identificare le specie di legno con una durata naturale ai danni della piralide. Un basso tasso di alimentazione e vitalità possono indicare una maggiore resistenza nei potenziali prodotti e queste informazioni possono quindi essere restituite ai partner industriali per consentire loro di migliorare i progetti. Il nostro metodo consente una risposta agile e rapida, che è auspicabile nell’industria, e una volta identificati i prodotti promettenti, i risultati possono essere integrati con quelli delle prove marine.
Gribbles (Limnoria) è un genere di crostacei isopodi della famiglia Limnoriidae. Ci sono oltre 60 specie di Limnoria in tutto il mondo13,14,15, con tre specie comuni trovate nel Regno Unito, Limnoria lignorum, Limnoria tripunctata e Limnoria quadripunctata16. Hanno scavato tunnel sulla superficie del legno che è sommerso dall’acqua di mare, causando spesso danni economicamente significativi. I gribbles sono molto abbondanti nelle acque costiere del Regno Unito e sono facili da mantenere in condizioni di laboratorio, rendendoli organismi ideali per lo studio della biodegradazione del legno da parte di invertebrati marini. La valutazione dei tassi di alimentazione e della vitalità dei gribbl su diverse specie di legno e i metodi di conservazione del legno possono determinare l’efficacia della loro resistenza alla biodegradazione. Il seguente protocollo stabilisce un metodo standard per misurare i tassi di alimentazione dei gribble, sviluppato a partire da quello descritto da Borges e colleghi12,17, oltre a semplificare l’introduzione dell’analisi delle immagini per rendere il processo operabile in laboratori non specializzati. L’analisi delle immagini viene anche utilizzata per ridurre i limiti pratici del conteggio manuale di un gran numero di campioni. La durata nei test marini a lungo termine, secondo lo standard britannico EN350-1:1994, è classificata in riferimento all’alburno pinus sylvestris18. Nei test di laboratorio a breve termine qui presentati, utilizziamo l’alburno di pino silvestre (Pinus sylvestris L) come controllo per testare il durame delle specie ekki (Lophira alata Banks ex C.F Gaertn), faggio (Fagus sylvatica L), castagno dolce (Castanea sativa Mill) e trementina (Syncarpia glomulifera (Sm.) Nied). La produzione media di pellet fecale e la vitalità tra otto repliche per specie di legno sono state utilizzate come indicatore di durata. Forniamo dati illustrativi raccolti da una valutazione tipica, utilizzando la specie di gribble Limnoria quadripunctata e una gamma di specie di legname naturalmente durevoli. Limnoria quadripunctata, identificata dalle chiavi fornite da Menzies (1951), è stata selezionata come specie ottimale per gli studi di biodegradazione a causa del fatto che è il membro più ben studiato della famiglia ed è ben consolidato come specie modello per l’uso in studi di biodegradazione. Questo protocollo è applicabile anche per testare legni di trattamenti diversi, anche se il controllo utilizzato dovrebbe essere repliche non trattate della stessa specie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Prima di selezionare i campioni di gribble da utilizzare nell’esperimento di alimentazione, gli individui devono essere sottoposti a screening per valutarne l’idoneità. Ci può essere qualche variazione nel tasso di alimentazione tra gli individui a causa di differenze di dimensioni, quindi dovrebbero essere selezionati solo esemplari adulti completamente cresciuti. Nessuna differenza significativa tra la velocità di alimentazione degli individui tra 1,5 mm e 3 mm di lunghezza è stata rilevata da Borges et al., <sup …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Grazie al Consiglio di ricerca della Norvegia (Fondo regionale di Oslo, Alcofur rffofjor 269707) e all’Università di Portsmouth (borsa di ricerca della Facoltà di Scienze) per aver fornito finanziamenti per gli studi di Lucy Martin. Inoltre, a Gervais S. Sawyer che ha fornito il legno utilizzato per generare i risultati rappresentativi. La trementina è stata fornita dal Prof. Philip Evans dell’Università della British Columbia.
Materials
| 12-well cell culture plates | ThermoFisher Scientific | 150200 | |
| 50ml Falcon tubes | Fisher Scientific | 14-432-22 | |
| Adjustable volume pipette | Fisher Scientific | FBE10000 | 1-10 ml |
| Beech | G. Sawyer (consultant in timber technology) | Fagus sylvatica | Taxonomic authority: L |
| Ekki | G. Sawyer (consultant in timber technology) | Lophira alata | Taxonomic authority: Banks ex C. F. Gaertn. |
| Forceps | Fisher Scientific | 10098140 | |
| Incubator | LMS LTD | INC5009 | |
| Microporous specimen capsules | Electron Microscopy Sciences | 70187-20 | |
| Petri dish | Fisher Scientific | FB0875713 | |
| Scots Pine | G. Sawyer (consultant in timber technology) | Pinus sylvestris | Taxonomic authority: L. |
| Size 00000 paintbrush | Hobby Craft | 5674331001 | Size 000 or 0000 also acceptable |
| Sweet Chestnut | G. Sawyer (consultant in timber technology) | Castanea sativa | Taxonomic authority: Mill |
| Turpentine | P. Evans (Professor, Dept. Wood Science, University of British Columbia) | Syncarpia glomulifera | Taxonomic authority: (Sm.) Nied. |
| Vacuum desiccator | Fisher Scientific | 15544635 |
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