En gennemstrømnings-enhed for at bruge metoden biodeposition til at kvantificere filtrering og fodring adfærd af toskallede bløddyr blev ændret til bord brug. En to-dimensionel kardan tabel bygget op omkring enheden isolerer apparater fra båd bevægelse, hvorved nøjagtig kvantificering af toskallede filtrering variabler på offshore skaldyr akvakulturanlæg.
Skaldyr akvakultur bevæger sig fra kystnære embayments og flodmundinger til offshore steder, præsenterer er nødvendigheden at kvantificere økosystem vekselvirkninger mellem opdrættede muslinger (dvs., muslinger, østers og muslinger) nye udfordringer. Kvantitative data om suspension-fodring bløddyr fodring adfærd er nødvendigt at fastlægge vigtige økosystem interaktioner af offshore skaldyr gårde, herunder deres bæreevne, konkurrence med Fællesskabets zooplankton den tilgængeligheden af trofiske ressourcer på forskellige dybder og deposition til benthos. Metoden biodeposition bruges til at kvantificere fodring variabler i suspension-fodring muslinger i naturlige omgivelser og repræsenterer en mere realistisk proxy end laboratorieforsøg. Denne metode er dog afhængig af en stabil platform til at opfylde de krav, som vand flow priser leveret til skaldyr forbliver konstante og muslinger er uforstyrret. En gennemstrømnings-enhed og proces for at bruge metoden biodeposition til at kvantificere fodring af toskallede bløddyr blev ændret fra en land-baseret format til bord brug ved opbygning af en todimensional kardan tabel omkring enheden. Planimeter data afslører en minimal pitch og krøje af afdelingerne indeholdende test skaldyr trods båd bevægelse, strømningshastigheder inden for afdelingerne forbliver konstant, og operatørerne er i stand til at indsamle biodeposits (afføring og pseudofeces) med tilstrækkelig sammenhæng at få nøjagtige målinger af toskallede clearance, filtrering, udvælgelse, indtagelse, afvisning og absorption på offshore skaldyr akvakulturanlæg.
Wild-capture fiskeri faldende over hele verden1. Således, den fremtidige vækst i skaldyr levering skal komme fra en udvidelse af akvakultur. Akvakulturproduktion af fisk og skaldyr har været stigende og vil fortsætte med at vokse hurtigt gennem 2025, hvilket gør akvatiske landbrug mest hurtigt stigende fødevare produktion system2. Opdræt af suspension-fodring toskallede bløddyr (blåmuslinger, østers, muslinger og muslinger) anses for at være blandt de mest miljøvenlige former for akvakultur, fordi disse organismer kræver ingen supplerende fodring, men i stedet få ernæring fra den naturlige planteplankton sagen produktion og overførsel økologisk for hvirvelløse organismer3,4. Faktisk, skaldyr akvakultur overvejes som et legitimt redskab til at forbedre vandkvaliteten og trofiske struktur i eutrofisk flodmundinger5,6. Trods de generelt gunstige udsigter for udvidelse af skaldyr akvakultur i kystnære embayments og flodmundinger, konflikter med andre kystnære havet interesser som kommercielle og rekreative fiskeri, rekreative aktiviteter og æstetiske begær af kystnære grundejere-samfundsmæssige begrænsninger samlet under betegnelsen “social bæreevne”-har fået nogle til at se at det “åbent hav” for en storstilet udvidelse af skaldyrsopdræt7.
Flytte skaldyr landbrug offshore, i åbne farvande, tilbyder store muligheder for skaldyr akvakulturens ekspansion men præsenterer også hidtil usete udfordringer til organismer i oceaniske økosystem8. Første, mest opdrættet, suspension-fodring toskallede arter er flodmundingsorganismer, der har udviklet sig i miljøer, der adskiller sig på mange måder fra åbne hav økosystem9. Sæsonbestemte og temperaturprofil tidsmæssige variationer i saltindhold, temperatur, og vand kemi, og den intense biologiske aktivitet stimuleres af det høje og variable næringsstoftilgængelighed i kystnære farvande har valgt for adfærdsmæssige og fysiologiske egenskaber i muslinger, østers, muslinger og muslinger, der kan indebære lille fordel i den forholdsvis konstant, fortyndes ocean miljø10. Muslinger er kendt for at reagere på disse miljømæssige ændringer ved at regulere deres filtrering til at drage fordel af perioder med en god vandkvalitet og til at optimere deres mad erhvervelse11,12. I en mere konstant miljø, såsom åbne farvande, er det uklart, om muslinger vil regulere deres pumpe og filtrering satser effektivt for at opretholde en positiv energibalance for hurtig vækst. Den anden udfordring for offshore skaldyr landbrug er også relateret til relativt lav seston fødevarer tilgængelighed i havet. Med planteplankton tætheder er meget lavere offshore end i flodmundinger, vil de toskallede arter i øjeblikket opdrættes med succes i flodmundinger finde nok til at spise for at bevare både stofskifte og vækst? Nuværende praksis beskæftiger linjer, resultere sokker, bure eller andre kabinetter til at holde skaldyr i flodmundinger i tre-dimensionelle filtre, der kan nedbryder planteplankton lokalt selv i næringsrige, kystnære farvande13,14. Antagelser om kultur gear design, belægningsgrad, afstanden mellem linjerne, og afgrøde procestid muligvis skal revurderes i det åbne hav til at styre både produktion bæreevne gården og det lokale marine økosystem økologiske bæreevne 15 , 16. intensiv skaldyr landbrug som praktiserede nearshore skal muligvis ændres for at være forenelig med den fortyndede miljø af havet.
For at fremme vores forståelse af hvordan kystnære skaldyr landbrug praksis skal muligvis ændres for at lykkes offshore, kvantitative data om hvordan skaldyr interagerer med seston stede i offshore placeringer foreslås som potentielle farm websteder er afgørende. En række teknikker til at kvantificere filtrering, clearance, indtagelse, afvisning og absorption af partikler ved suspension-fodring toskallede bløddyr har været udviklede17,18. Nogle af disse metoder har været optimeret til at registrere variationer over meget korte tidsfrister, valg mellem forskellige partikel typer eller fysiologiske svar til forskellige miljømæssige variationer19,20,21 . For nylig, justeringer af såkaldte metoden biodeposition har ført til accepten af denne tilgang som et legitimt redskab til at kvantificere de fleste af de vigtige filtrering og fodring variabler i muslinger, østers og muslinger17,22 .
Biodeposition metode, i almindelighed, bruger en masse-balance tilgang med uorganiske seston komponent som et sporstof, at kvantificere partitionering af individuelle skaldyr af organiske og uorganiske seston komponenter i proportioner fanget, afvist, indtages, og absorberes over en tidsskala timer17. Denne tilgang skal være nøjagtige, er det afgørende vigtigt, at vand flow priser leveret til individuelle skaldyr er konstant og netop kendt og at skaldyr ikke er forstyrret fysisk, således at de fastholder deres konstante filtrering adfærd. Det er også nødvendigt at synkronisere indsamling af vand prøver i forbindelse med toskallede indtagelse med indsamling af afføring prøver fremstillet efter fordøjelsen (dvs, egestion). Disse to processer (indtagelse og egestion) er opvejet af længden af tid, det tager for en partikler til transit gennem de toskallede gut. Tarmen transit tid repræsenterer forløbet mellem indtagelse af mad og frigivelse af ufordøjet materiale i form af afføring. Yderligere, fra et praktisk synspunkt, biodeposits skal være indsamlet kvantitativt af forskeren, før de er opdelt efter vand bevægelse. Af disse grunde, apparatur og procedurer til kvantificering af toskallede filtrering ved hjælp af metoden biodeposition er blevet begrænset til meget nearshore steder hvor en stabil platform-tør jord eller en fast pier-er tæt nok på skaldyr befolkning bliver undersøgt. For biodeposition metoden anvendes offshore, var det nødvendigt at finde en måde at opfylde metode en stabil platform ombord på en båd.
Århundreder siden, udviklet søfolk søger at løse de samme grundlæggende sådan isolere bord artikler fra skibets bevægelse kardan. En kardan introducerer en eller flere omdrejningspunkterne mellem platform knyttet til skibet og artiklen bliver isoleret, så isolerede artiklen til at reagere mere til tyngdekraften end til skibets bevægelse. Vi ansat måske de enkleste kardan design-pin omdrejningspunkterne på 90° vinkler-i design af et apparat ændres fra den ene rapporteret af Galimany og co-arbejdere22. I den foreliggende betænkning, den effektive funktion af apparatet er valideret ved at måle: 1) forslaget af bordet med skaldyr kamre i forhold til båd bevægelse, 2) sammenhængen mellem strømningshastigheder gennem 20 replikere kamre samtidig på havet, og 3) den filtrering data fra muslinger testet på tre offshore steder ombord på tre forskellige fartøjer.
Forskellige metoder er blevet brugt til at studere filtrering og fodring af muslinger i laboratoriet og feltet. Målinger, der foretages ved hjælp af naturlige seston vil give fodring satser mest ligner dem i de naturlige miljø24. Eksisterende bærbare fodring anordninger til måling toskallede fodring25,26 er afhængige af en stabil platform, såsom jord eller en fast dock; således kvantificere toskallede filtrering og fodring i feltet har indtil nu været begrænset til meget nær kysten farvande. Roman apparater og metode præsenteres her repræsenterer et pålideligt redskab til at kvantificere fodring udførelsen af muslinger i offshore-farvande hvor interaktioner mellem muslinger og miljøet har tidligere været dårligt beskrevet.
De afgørende skridt inden for offshore anvendelsen af metoden biodeposition omfatter følgende: (1) beluftning af hoved kampvognen og kalibrering af strømningshastigheder på tværs af alle fodring kamre til at sikre en endnu partikel distribution til muslinger; (2) en nøjagtig bestemmelse af den eksperimentelle gut transittid før samlingen af biodeposits; (3) identifikation, adskillelse og komplet samling af alle afføring og pseudofeces produceret af muslinger, herunder indsamling af nok biodeposits overstiger detektionsgrænsen for organiske og uorganiske partikler. Høj strømningshastigheder er afgørende for at undgå vand recirkulering i fodring afdelinger, som kan øge fænomenet med mad koncentration reduktion på grund af refiltration18,25,27,28.
Nøjagtig identifikation og adskillelse af afføring og pseudofeces kan være udfordrende i offshore miljøer. Samling af afføring og pseudofeces i Massachusetts farvande blev sandsynligvis påvirket af høj sø i den sidste time af målingen. Måling ved hjælp af denne metode vil blive begrænset af tilstanden af havet, der påvirker evnen af plukkerne at proper adskille og præcist skelne mellem afføring, pseudofeces og andre partikler materiale (dvs., silt eller partikler) deponeres i fodring afdelingerne. Denne eksperimentelle problem kan observeres i de resulterende data, hvor det organiske indhold af pseudofeces har en større variation i resultaterne fra Massachusetts end fra de andre to lokaliteter (figur 7).
Steder med meget lav partikler, såsom Californien, vil præsentere en analytisk udfordring, fordi de partikler, der opsamlet i dette eksperiment var meget tæt på detektionsgrænsen, selvom 2 L vand blev filtreret for hver vandprøve. Metode til kvantificering af organiske og uorganiske bidrag til den samlede partikler er baseret på massebalancen; således kan lille analytiske fejl nær påvisningsgrænsen resultere i fysiologisk umuligt skaldyr fodring resultater som negative afvisning eller clearance satser. Data som følge af denne type fejl, og den passende korrektion, er illustreret i figur 8, som afbilder den gennemsnitlige værdi for regnskabsafslutning sats, filtrationshastighed og absorptionshastigheden fra Californien eksperiment. Afføring mængder var så små i denne placering, at nogle blev forvekslet med pseudofeces af biodeposit plukkerne. De meget små mængder af “pseudofeces” indsamlet var ekstremt tæt på detektionsgrænsen efter vægt, og de resulterende data givet negative skaldyr filtrering og fodring data for flere gentagelser, hvilket fysiologisk umuligt og dermed åbenbart forkert. Partikler tæt på detektionsgrænsen også givet en høj variabilitet samlet til denne måling. Disse resultater kunne være forårsaget af en fejl i vejer filtrene, men mere sandsynligt, blev på grund af forkert identifikation af pseudofeces. Den sidstnævnte mulighed blev yderligere støttet af den iagttagelse, at den samlede partikler i vandet var for lavt til at udløse pseudofeces produktion22,23. Dataene blev korrigeret ved udsmid forkert pseudofeces data og kun beregne indtagelse pathway (figur 8).
Apparater til kvantificering af toskallede suspension fodring ved hjælp af metoden biodeposition ombord på en båd kan ændres og tilpasses flere toskallede arter. Størrelsen af de opfodring kamre kan variere en smule for at rumme bredere eller smallere toskallede skaller. Det er vigtigt at bemærke, at ændre dimensionerne for fodring afdelinger fra dem beskrevet her kræver imidlertid, at selv partikel distribution på tværs af de fodring kamre er etableret før foretage målinger. Mængden vand filtreret bør justeres baseret på de lokale forhold. Lav-seston miljøer såsom Californien kræve en større mængde vand filtreret overstiger detektionsgrænsen for de vægt-baseret analyse. På samme tid, hvis for meget vand er filtreret, så filtrene blokere og tørretid (ikke temperatur) i ovnen skal øges. Samlingen biodeposit kan ligeledes skal blive forlænget i lav-seston miljøer til at indsamle nok materiale at overskride den analytiske detektionsgrænsen. En anden indikator for en problematisk biodeposit samling er den relative organiske indhold af vand vs. pseudofeces og afføring. Afføring og pseudofeces kan ikke indeholde en betydeligt større procentdel af organisk stof end vand; de er et produkt af de filtrerede og forarbejdede partikler fra vandet. På nogle betingelser, kan det organiske indhold af biodeposits være lidt større end vandet på grund af den økologiske investeringer, der muslinger gør at behandle fødevarer partikler; men denne investering vil, på de fleste, give en mindre stigning i afføring organisk materiale. Procentdelen af organisk materiale rapporteret her er langt over den procentdel, der kunne tilskrives metaboliske fækal tab. Pseudofeces prøver fra Massachusetts illustrere dette potentielle problem. Det organiske indhold af pseudofeces var meget varierende, som nævnt ovenfor, men nogle af replikater viste indhold af organiske stoffer, der væsentligt oversteg de tilsvarende vandprøver. Det er muligt, at pseudofeces under de tunge havene af den sidste time paa biodeposit samlingen, blev kombineret med eksogene organisk materiale, som kunstigt forhøjede det organiske indhold og givet fysiologisk umuligt resultater (figur 7) . Hvis høje søtilstande er en sandsynlig mulighed i fremtiden anbefales anvendelser af denne metode, tilføjelse af flere replikater gennem yderligere kamre.
En begrænsning af metoden er, at dette apparat er designet til at kvantificere fodring af voksne individer. Den nøjagtige og komplette samling af afføring og pseudofeces fra toskallede frø er vanskelig på grund af den lille størrelse af (pseudo) afføring og ville kræve meget længere eksperimenter for at få nok materiale at overskride den analytiske detektionsgrænsen. Hvis små individer bliver brugt, kunne flere samles i én afdeling til at øge hastigheden af afføring og pseudofeces produktion pr. kammer. Alternativt, enhederne kunne være redesignet med meget mindre eksperimentelle kamre. Vejr- og søforholdene staten kan også være vigtigt begrænsninger, som disse vil påvirke nøjagtigheden af samlingen biodeposit prøve. Ekstreme temperaturer og regn kan reducere antallet af toskallede replikater, der feed. Den dybde, hvormed vand pumper er indsat kan varieres mellem eksperimenter for at sikre, seston anvendes i eksperimenter afspejler seston typisk for den dybde, hvormed toskallede dyrkning vil forekomme. Trods disse potentielle begrænsninger giver metoden en enestående mulighed for at studere filtrering og fodring af muslinger naturlige betingelser med naturlige seston, i modsætning til simulerede forhold i laboratoriet. Data genereret er meget mere realistisk end laboratorieforsøg og mere tilbøjelige til at afspejle udførelsen af muslinger i placeringen af interesse. Den nye metode til at gennemføre bord målinger høj grad udvider det potentielle geografiske omfang.
Den stigende interesse for offshore mussel akvakultur præsenterer en ideel brugergruppe for fremtidige anvendelser af denne metode. Interessenter interesserede i at optimere placeringen af nye offshore akvakultur operationer kan bruge denne fremgangsmåde til at undersøge de toskallede ydeevne på foreslåede placeringer. Et eksempel på et program, der er ved at blive planlagt er at afprøve hypoteser om de optimale dybder til en blå-mussel suspension kultur i de kystnære farvande ud af det sydlige New England (Mizuta og Wikfors, i anmeldelse).
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne anerkende NEFSC og NOAA fiskeri Service Office af akvakultur for finansiering. Forfatterne er taknemmelig for deres akademiske og branchepartnere, Scott Lindell, forskning Specialist på Woods Hole Oceanographic Institute, og Phil Cruver, CEO af Catalina Sea Ranch, der arrangerede og givet adgang til offshore mussel-voksende områder. Arbejde ville ikke have været muligt uden de følgende arbejdsplatforme; R/V Kaptajn Jack ejes af Catalina Sea Ranch, R/V Gemma ejes og forvaltes af den Marine biologiske laboratorium, og R/V Victor Loosanoff drives af NOAA fiskeri, nordøst fiskeri Science Center. Vi takker også båd kaptajner Jim Cvitanovich og Bill Klim for deres ekspertise. Werner Schreiner fastsat sin tekniske ekspertise i designe og fabrikere rammer, kardan tabel og ballast tank, hoved tank og eksperimenterende kamre.
GF/C glass microfibre filters | Whatman | 1822-025 | 25 mm diameter circles |
Submersible Utility Pump | Utilitech | PPSU33 | 1/3 HP |
Filtration manifold | Sterlitech | 313400 | 3-place manifold, PVC |
Filter forceps | Millipore | XX6200006P | |
Filter funnel | Ace Glass | D140942 | 300 ml; glass |
Frit support | Fisher Scientific | 09-753-14 | 25mm diameter; glass |
Vacuum Filter Holders | Fisher Scientific | 09-753-4 | For 25mm filter funnels and frit supports |
Drying Oven | Fisher Scientific | 15-103-0503 | Gravity convection |
Box Furnace Oven | ThermoFisher Scientific | BF51794C | |
Ammonium formate | Fisher Scientific | A666-500 | |
Tetraselmis sp. | National Center for Marine Algae and Microbiota | 119 strains of Tetraselmis sp. are available for sale by NCMA, and specific strain should be selected based on temperature of planned experiments. As such, we have not recommended a specific catalog number here. | |
Glass petri dish | Fisher Scientific | 08-747A | 60 mm diameter |