Bioindication afprøvning af Stream miljø egnethed for unge ferskvands perle muslinger med In Situ eksponering metoder
Summary
In situ bioindications aktiverer bestemmelse af egnetheden af en miljø for truede musling arter. Vi beskrive to metoder baseret på ferskvands perle muslinger i bure juvenile eksponering for oligotrophic floden levesteder. Begge metoder er implementeret i varianter til åbent vand og hyporheic vand miljøer.
Abstract
Viden om habitat egnethed for ferskvand muslinger er et vigtigt skridt i bevarelsen af denne truede arter-gruppen. Vi beskriver en protokol til at udføre i situ juvenile eksponering test i oligotrophic floden afvandingsområder en måned og tre-måneders perioder. To metoder (i både ændringer) præsenteres for at evaluere den juvenile vækst og overlevelse sats. Metoder og ændringer har forskellig værdi for lokalitet bioindication og hver har dens fordele samt begrænsninger. Den sandede bur metode anlæg med en lang række enkeltpersoner, men kun nogle af personerne, der er målt og resultaterne evalueres i bulk. I metoden mesh bur enkeltpersoner holdes og måles separat, men et lavt individuelle tal er evalueret. Åbent vand eksponering ændring er relativt lette at anvende; Det viser den juvenile vækst potentiale af websteder og kan også være effektive for vand toksicitetstest. Inden for bed eksponering ændring har brug for en stor arbejdsbyrde men er tættere på betingelserne af en juvenil natur og det er bedre for rapportering virkelige egnetheden af lokaliteter. På den anden side er mere replikationer nødvendige i denne ændring på grund af dens high-hyporheic miljø variabilitet.
Introduction
Eksponering af eksperimentelle organismer i situ med den efterfølgende evaluering af deres tilstand er en mulig måde at få oplysninger om miljøkvalitet og (især) websted egnethed til en art. Inden for dyr kan sådan en bioindication anvendes primært til små hvirvelløse dyr, som er i stand til at leve i en begrænset afgrænset rum. Unge stadier af muslinger (Bivalvia) er en sådan egnet organisme gruppe1.
Muslinger af slægten Unionidae er en meget vigtig del af vandøkosystemer2. Disse arter er imidlertid ofte kritisk truet, især i vandløb og floder. Nogle af dem er karakteriseret som ‘paraply arter’ hvis bevaring er nært beslægtet med bevarelse af den hele strøm biotop og som kræver en omfattende tilgang3. Disse dyr har en livscyklus, der er forbundet med mange miljø komponenter, fra vand kemi4,5 til ændringer i bestandene af fisk, der tjener som mussel larver værter6. Fordi mussel ungfisk ofte repræsenterer en kritisk fase af livscyklus mussel site egnethed for deres udvikling på dette stadium er afgørende for en vellykket arter befolkning udvikling i et lokalområde.
Ferskvands perle muslingen (FWPM, Margaritifera margaritifera; Unionida, Bivalvia) er et kritisk truede toskallede forekommende i oligotrophic europæiske vandløb. Deres antal er faldet drastisk i løbet af 20århundrede på tværs af området forekomst . Det lader til, at den nuværende nedgang i arter reproduktion i fleste af de centrale europæiske befolkninger er primært forårsaget af meget lav nul overlevelse af ungfisk under de første år af deres liv. Det antages, at unge FWPMs lever i mange år i lavvandede hyporheic zone7, hvoraf betingelserne og deres variation ikke er stadig godt beskrevet. Desuden, indtil deres andet år af livet, unge kun har en dimension af op til ca. 1 mm, så de er meget svære at finde i store mængder sediment under naturlige forhold8. Det er derfor nødvendigt for studiet af deres økologi eksperimenter med fangenskab ungfisk.
Inden for den tjekkiske handlingsplan for ferskvands perle Mussel9, der er tusindvis af unge stigende hvert år fra en semi-naturlige avlsprogram. Der er dog et spørgsmål som lokaliteter og levesteder er egnet til vellykket befolkning støtte af disse ungfisk eller eventuel arter genindførelse. In situ bioindications præsentere en måde at finde svaret.
På trods af at inkonsekvent overlevelsesprocenten af unge muslinger i eksponering bure blev observeret i nogle tidligere værker, der satte spørgsmålstegn ved egnetheden af unge muslinger som bioindikatorerne10, flere nyere undersøgelser har bekræftet den anvendeligheden af juvenile eksponering metoder for vandkvaliteten test11,12,13. Det er desuden påvist, at flere faktorer skal tages i betragtning ved fortolkningen af disse særlige undersøgelser, som bestanden oprindelse14 og de vedvarende virkninger af larve vilkår15.
Spørgsmålet er hvordan du installerer eksperimentelle ungfisk i testet lokaliteter og hvordan man mest effektivt evaluere deres tilstand. Den første strenge anvendelse af i situ eksponering metoder med juvenil FWPMs blev udgivet af Buddensiek16. Juvenile FWPM personer blev holdt i ark bure, udsat i frit strømmende vand fra vandløb, og deres overlevelse og vækst blev kvantificerede efter flere ugers udsættelse. Metoden blev oprindeligt udviklet som en semi-kunstig avl metode, men forfatteren også fremhævet dens anvendelighed for vurdering af habitat krav og vandkvalitet. Selv om den FWPM ungdoms overlevelse er naturligt meget lavt på en skala fra måneder/år og kun et meget lille antal dyr vil overleve, overlevelsesraten kan være en god markør for den miljømæssige virkning på en skala fra flere uger16. Over års forskning, blev eksponering metoder udviklet efter hold eksperimentelle juvenile mussel i stream levesteder og evaluere deres vækst og overlevelse satser; Disse omfatter sandede rubrik17, mussel siloer baseret på en upwelling princippet18, og forskellige andre eksponering bure (sammenfattet af tyggegummi og kolleger)11. Fordi yngel forekommer naturligt i lavvandede hyporheic zone7, er anvendelse af eksperimentelle enheder inden for stream bunden meget ønskeligt.
I vores artikel, vi beskriver brugen af to eksponering enheder til FWPMs: Jeg) ændret Buddensiek ark bure (“mesh bure”) også aktivering bioindication test i hyporheal betingelser; og ii) Hruška sandstrand bokse (“sandede bure”). Protokollen beskriver anvendelsen af begge metoder i åbent vand og hyporheic betingelser (dvs.fire varianter af eksponering er beskrevet). Metoderne blev gradvist ændret og udvidet i mere end 15 år i programmet i den tjekkiske handlingsplan for ferskvands perle Mussel9 og kontrolleret af et sæt af forsøg.
Protocol
Representative Results
Discussion
Eksponeringstid:
Selv en måned udsat mesh bure Vis en synlig vækst afspejler forskellene mellem lokaliteter (figur 3), så de er meget anvendelige til hurtig og nem afsløring af en lokalitet karakterisering. Ikke desto mindre afhænger relevansen af resultaterne den kortsigtede stat af de betingelser, som kan svinge. Især kan korte regn begivenheder spille en rolle. Derimod kan uforudsigelige episodisk forurening ikke altid være registreret. I lokalområde V (<s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Michal Bílý og Ondřej P. Simon blev støttet af tilskud fra den tjekkiske Universitet af Life Science [interne Grant agenturet af fakultetet for miljøvidenskab, CULS Prag (42110 1312 3175 (20164236))]. Støtte til Karel Douda kom fra Czech Science Foundation (13-05872S). Data om bioindication og nuværende forekomst af perle muslinger blev indsamlet under gennemførelsen af handlingsplanen for tjekkiske for ferskvands perle muslinger forvaltes af Naturstyrelsen bevarelse af Den Tjekkiske Republik, som er finansieret af regeringen i den Tjekkiet og er tilgængelig på
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).
