Gebruik van Chironomidae (Diptera)-Surface Drijvende Pupal Exuviae als Rapid Protocol Bioassessment voor Water Bodies

Summary

Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrates are often used to monitor and assess water quality. An efficient protocol involves collections of Chironomidae surface-floating pupal exuviae (SFPE). Here, techniques for field collection, laboratory processing, slide mounting, and identification of Chironomidae SFPE are described.

Abstract

Snelle protocollen bioassessment met benthische macro-invertebraat levensgemeenschappen assemblages zijn met succes gebruikt om de menselijke invloed op de waterkwaliteit te beoordelen. Helaas, traditionele benthonische larvale bemonsteringsmethoden, zoals de dip-net kan tijdrovend en duur. Een alternatief protocol gaat collectie Chironomidae oppervlak zwevende pupal exuviae (SFPE). Chironomidae is een soortenrijke familie van vliegen (Diptera), waarvan de onvolwassen stadia typisch voorkomen in aquatische habitats. Adult chironomiden komen uit het water, het verlaten van hun pupal skins, of exuviae, drijvend op het wateroppervlak. Larvenhuidje accumuleren vaak langs de oevers of achter obstakels door de werking van de wind of stroming, waar ze kunnen worden verzameld om de diversiteit en rijkdom chironomid beoordelen. Chironomiden kan als belangrijke biologische indicatoren, aangezien sommige soorten beter bestand tegen vervuiling dan andere. Daarom is de relatieve overvloed en soortensamenstelling van verzamelde SFPE weerspiegelenveranderingen in de kwaliteit van het water. Hier werkwijzen geassocieerd met dataverzamelauto, laboratorium verwerken, glijbaan montage en identificatie van chironomiden SFPE worden beschreven. Voordelen van de SFPE methode omvatten minimale verstoring op een sampling gebied, efficiënt en economisch monstername en laboratorium verwerken, het gemak van identificatie, toepasbaarheid in bijna alle aquatische milieu, en een potentieel gevoeliger maatstaf van ecosysteem stress. Beperkingen zijn onder andere het onvermogen om larvale microhabitat gebruik en het onvermogen te bepalen pupal exuviae identificeren soorten, als zij zijn niet geassocieerd met volwassen mannen.

Introduction

Biologische monitoring programma's, die levende organismen gebruiken om milieu en gezondheid te evalueren, worden vaak gebruikt om de waterkwaliteit te beoordelen of monitor succes van het ecosysteem restauratie programma. Rapid bioassessment protocollen (RBP) met behulp van macro-invertebraat levensgemeenschappen bodemdieren assemblages zijn populair onder water staat resource agentschappen sinds 1989 ^1. De traditionele methoden van bemonstering benthische macroinvertebraten voor RBPs, zoals de dip-net, Surber sampler en Hess sampler ^2, kunnen worden tijd- consumeren, dure, en mag alleen assemblages te meten van een bepaalde microhabitat ^3. Een efficiënte, alternatieve RBP voor het genereren van biologische informatie over een bepaald waterlichaam gaat collectie Chironomidae oppervlak zwevende pupal exuviae (SFPE) ^3.

De Chironomidae (Insecta: Diptera), algemeen bekend als non-bijten midges, zijn holometabolous vliegen die typisch voorkomen in het aquatisch milieu vóór opkomst als volwassenen 60, op het oppervlak van het water. De chironomid familie rijk zijn aan soorten, met ongeveer 5.000 soorten wereldwijd beschreven; worden echter wel 20.000 soorten schatting bestaan ^​​4. Chironomiden zijn nuttig in het documenteren van het water en de habitat kwaliteit in vele aquatische ecosystemen vanwege hun hoge diversiteit en variabele tolerantie vervuiling niveau ^5. Bovendien zijn ze vaak de meest voorkomende en wijdverbreide bentische macrofauna in aquatische systemen, doorgaans goed voor 50% of meer van de soorten in de gemeenschap ^5,6. Na de opkomst van de aardse volwassene, de pupal exuviae (pupal huid te brengen) blijft drijven op het oppervlak van het water (figuur 1). Pupal exuviae ophopen langs banken of achter obstakels door de werking van wind of water stroom en kan gemakkelijk en snel worden verzameld om een uitgebreide steekproef van chironomid soorten die tijdens de vorige 24-48 uur ⁷ naar voren zijn gekomen geven.

ntent "> De relatieve overvloed en taxonomische samenstelling van de verzamelde SFPE weerspiegelt waterkwaliteit, gezien het feit dat sommige soorten zijn erg tolerant vervuiling, terwijl anderen heel gevoelig ⁵ De SFPE methode heeft veel voordelen ten opzichte van traditionele larvale chironomid sampling technieken, waaronder:. (1) minimale , indien van toepassing, habitat verstoring optreedt bij een sampling gebied, (2) monsters niet gericht op het verzamelen van levende organismen, maar de niet-levende huid, zodat het traject van de gemeenschap dynamiek wordt niet beïnvloed, (3) de identificatie naar geslacht, en vaak species, is relatief eenvoudig gegeven betreffende toetsen en beschrijvingen van ^3; (4) het verzamelen, verwerken, en het identificeren van monsters is efficiënt en economisch in vergelijking met de traditionele steekproefmethoden ^3,8,9; (5) geaccumuleerde exuviae vertegenwoordigen taxa die zijn ontstaan ​​uit een breed scala van microhabitats ^10; (6) de methode is toepasbaar in bijna alle aquatische milieu, met inbegrip van beken en rivieren, estuaria, lakes, vijvers, rock zwembaden, en wetlands; en (7) SFPE misschien een meer gevoelige indicator van de gezondheid van het ecosysteem, omdat ze individuen dat alle onvolwassen stadia hebben voltooid en met succes naar voren als volwassenen ¹¹ vertegenwoordigen.

De SFPE methode is niet een nieuwe aanpak voor het verzamelen van informatie over chironomid gemeenschappen. Gebruik van SFPE werd voor het eerst voorgesteld door Thienemann ¹² in het begin van 1900. Een verscheidenheid van studies hebben SFPE gebruikt voor taxonomische enquêtes (bv ^13-15), biodiversiteit en ecologische studies (bv ^7,16-19), en biologische evaluaties (bijvoorbeeld, ^20-22). Daarnaast hebben sommige studies gericht verschillende aspecten van het monster ontwerp, steekproefomvang, en het aantal van het monster gebeurtenissen die nodig zijn voor het bereiken van verschillende niveaus detectie van soorten of genera (bijv, ^8,9,23). Deze studies geven aan dat relatief hoge percentages soorten of genera kunnen worden gedetecteerd met matige effort of kosten in verband met het monster verwerking. Bijvoorbeeld, Anderson en Ferrington ⁸ bepaald dat op basis van een 100-count subgroep, werd 1/3 ^rd minder tijd nodig om SFPE monsters in vergelijking met dip-net samples halen. Een andere studie vastgesteld dat 3-4 SFPE monsters kunnen worden gesorteerd en geïdentificeerd voor elke dip-net monster en dat SFPE monsters waren efficiënter dan dip-net monsters bij het ​​opsporen van soorten als soortenrijkdom gestegen ^3. Bijvoorbeeld, in inrichtingen met soortenrijkdom waarden van 15-16 species, de gemiddelde dip-net efficiency was 45,7%, terwijl SFPE monsters waren 97,8% efficiënt ^3.

Belangrijk is dat de werkwijze SFPE gestandaardiseerd in de Europese Unie ²⁴ (zogenaamde chironomiden pupal larvenhuidje techniek (CPET)) en Noord-Amerika ²⁵ ecologische beoordeling, maar de werkwijze is niet in detail beschreven. Een toepassing van de SFPE methode beschreven door Ferrington, et al. <sup> 3; De primaire focus van deze studie was om de efficiëntie, de doeltreffendheid en de economie van de werkwijze SFPE evalueren. Het doel van dit werk is om alle stappen van de SFPE methode in detail beschrijven, met inbegrip van monstername, laboratorium verwerken, glijbaan montage en geslacht identificatie. De doelgroep omvat studenten, onderzoekers en professionals die geïnteresseerd zijn in het uitbreiden van de traditionele inspanningen monitoring van de waterkwaliteit in hun studies.

Protocol

1. Voorbereiding van het veld Collection Supplies Bepaal het aantal SFPE monsters die op basis van de studie ontwerp moet worden verzameld en het verwerven van één monster pot (bv 60 ml) voor elk monster. Bereid twee datum en plaats etiketten voor elk monster pot. Plaats een aan de binnenzijde en bevestig de andere naar de buitenzijde van de pot. Zorg ervoor dat elke datum en plaats label bevat de volgende informatie: land, staat, provincie, stad, water lichaam, GPS-coördinaten, datum en…

Representative Results

Figuur 1 illustreert de chironomid levenscyclus; onvolwassen stadia (ei, larve, pop) neemt doorgaans plaats in, of nauw verbonden met een aquatisch milieu. Na voltooiing van de larvale levensfase, de larve construeert een slangvormig shelter en hecht zich met zijden afscheidingen op de omringende substraat en verpopping plaatsvindt. Nadat de ontwikkeling van volwassen gerijpt, de pop losmaakt en zwemt naar de oppervlakte van het water waarin de volwassene kan voortkomen uit het popstadium exuviae. De la…

Discussion

De meest kritische stappen voor een succesvolle SFPE monstername, het plukken, sorteren, glijbaan montage, en de identificatie zijn: (1) het lokaliseren van gebieden met een hoge SFPE accumulatie binnen het studiegebied tijdens veld verzameling (Figuur 2A); (2) langzaam scannen van de inhoud van de petrischaal voor detectie van alle SFPE tijdens monster picking; (3) ontwikkeling van de nodige handvaardigheid de kopborststuk van de buik ontleden tijdens slide bevestiging (figuur 4A); en …

Materials

Ethanol	Fisher Scientific	S25309B	70-95%
Plastic wash bottles	Fisher Scientific	0340923B
Sample jar	Fisher Scientific	0333510B	Glass or plastic, 60-mL recommended
Testing sieve	Advantech	120SS12F	125-micron mesh size
Larval tray	BioQuip	5524	White
Stereo microscope
Glass shell vials	Fisher Scientific	0333926B	1-dram size
Plastic dropper	Thermo Scientific	1371110	30 to 35 drops/mL
Fine forceps	BioQuip	4524	#5
Petri dish	Carolina	741158	Glass or plastic
Multi-well plate	Thermo Scientific	144530	Glass or plastic
Glass microslides	Thermo Scientific	3010002	3 x 1 in.
Glass cover slips	Thermo Scientific	12-519-21G	Circular or square
Euparal mounting medium	BioQuip	6372B
Pigma pen	BioQuip	1154F	Black
Probe	BioQuip	4751
Kimwipes	Kimberly-Clark Professional™	34120