Schnelle Prüfung der Beständigkeit von Holz gegen den biologischen Abbau durch marine holzbohrende Krebstiere
Summary
Dieses Protokoll stellt eine Methode zur Bewertung der Fütterungsrate des holzbohrenden Krebstiers Limnoria durch Messung der Fäkalpelletproduktion dar. Diese Methode ist für den Einsatz in nicht spezialisierten Labors konzipiert und bietet das Potenzial, in Standardprüfprotokolle integriert zu werden, um eine verbesserte Holzhaltbarkeit unter Marinebedingungen zu bewerten.
Abstract
Holzbohrende Wirbellose zerstören schnell Meereshölzer und hölzerne Küsteninfrastruktur und verursachen jedes Jahr Schäden in Milliardenhöhe auf der ganzen Welt. Da die Behandlung von Holz mit Breitbandbioziden wie Kreosot und chromatiertem Kupferarsenat (CCA) in der marinen Verwendung durch die Gesetzgebung eingeschränkt ist, sind natürlich haltbare Holzarten und neuartige Konservierungsmethoden für Holz erforderlich. Diese Methoden werden getestet, um regulatorische Normen wie die europäische Norm zur Prüfung von Holzschutzmitteln gegen Meeresbohrer, EN 275, zu erfüllen. Die Erstuntersuchung langlebiger Hölzerarten oder Holzschutzbehandlungen kann schnell und kostengünstig durch Labortests erreicht werden, was viele Vorteile gegenüber marinen Feldversuchen bietet, die typischerweise kostspielige, langfristige Bemühungen sind. Viele Arten von Limnoria (Gribble) sind marine holzbohrende Krebstiere. Limnoria ist ideal für den Einsatz in Labortests des biologischen Abbaus von Holz durch Marine-Holzbohrer, aufgrund der Praktikabilität der Aufzucht in Aquarien und der Leichtigkeit, ihre Fütterungsraten auf Holz zu messen. Hierin beschreiben wir einen standardisierbaren Labortest zur Beurteilung des biologischen Abbaus von Holz mit Gribble.
Introduction
Holzbohrer können umfangreiche Schäden an marinen Holzkonstruktionen wie Seeverteidigungen, Piers und Aquakulturstrukturen verursachen. deren Ersatz oder Wiederherstellung weltweit Milliarden von Dollar pro Jahr kostet1,2,3. Um diese Strukturen zu schützen, wird Holz oft behandelt, um den biologischen Abbau zu reduzieren. Aufgrund der Beschränkung der Verwendung von Breitbandbioziden in Australien, der EU, dem Vereinigten Königreich und den USA in der Meeresumwelt werden jedoch neue Modifikationstechniken und Holzarten, die für Bohrer von Natur aus haltbar sind, gesucht4,5,6,7. Neuartige Techniken zur Erhaltung von Holz in der Meeresumwelt erfordern gründliche Tests, um die gesetzlichen Standards zu erfüllen und die Umweltauswirkungen von Gefahren wie dem Auslaugen chemischer Konservierungsmittel zu begrenzen. Beispielsweise wird die europäische Norm EN 275, die aktuelle europäische Norm von 1992, verwendet, um Holzschutzbehandlungen gegen Marine-Holzbohrerschäden zu bewerten8,9. Diese Norm erfordert zusammen mit anderen Rechtsvorschriften gegen die Verwendung von Biozidverbindungen wie CCA4,5,6,7 und Kreosot10 nachhaltige, ungiftige Methoden des Holzschutzes und die Verwendung von natürlich haltbaren Holzarten als Ersatz für Biozidbehandlungen11,12 . Marine Versuche, wie sie in EN 275 spezifiziert sind, erfordern lange Expositionszeiten und sind daher teuer und langsam, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. Laborversuche bieten jedoch eine viel schnellere Alternative zu Testmethoden zur Konservierung von Holzprodukten gegen den Angriff von Holzbohrern im Meer, was eine schnelle Bewertung von Anpassungen der Behandlungspläne ermöglicht13. Die Ergebnisse dieses schnellen Laborexperiments sollen neuartige Modifikationsprozesse von Holz informieren und Holzarten mit natürlicher Haltbarkeit für Bohrerschäden identifizieren. Eine niedrige Fütterungsrate und Vitalität kann auf eine erhöhte Resistenz in potenziellen Produkten hinweisen, und diese Informationen können dann an Industriepartner zurückgegeben werden, damit sie designs verbessern können. Unsere Methode ermöglicht eine flinke und schnelle Reaktion, die in der Industrie wünschenswert ist, und sobald vielversprechende Produkte identifiziert wurden, können die Ergebnisse mit denen aus marinen Studien ergänzt werden.
Gribbles (Limnoria) ist eine Gattung von Krebstieren aus der Familie der Limnoriidae. Es gibt über 60 Arten von Limnoria weltweit13,14,15, mit drei häufigen Arten in Großbritannien, Limnoria lignorum, Limnoria tripunctata und Limnoria quadripunctata16. Sie bohren Tunnel auf der Oberfläche von Holz, das in Meerwasser eingetaucht ist, und verursachen oft wirtschaftlich erhebliche Schäden. Gribbles sind in britischen Küstengewässern sehr häufig und unter Laborbedingungen leicht zu pflegen, was sie zu idealen Organismen für die Untersuchung des biologischen Abbaus von Holz durch marine holzbohrende Wirbellose macht. Die Bewertung der Fütterungsraten und der Vitalität von Körnern an verschiedenen Holzarten und Holzschutzmethoden kann die Wirksamkeit ihrer Beständigkeit gegen biologischen Abbau bestimmen. Das folgende Protokoll legt eine Standardmethode zur Messung der Gribble-Vorschubgeschwindigkeit fest, die aus der von Borges und Kollegen beschriebenen Methode entwickelt wurde12,17, und rationalisiert die Einführung der Bildanalyse, um den Prozess in nicht spezialisierten Labors bedienbar zu machen. Die Bildanalyse wird auch verwendet, um die praktischen Einschränkungen beim manuellen Zählen einer großen Anzahl von Proben zu reduzieren. Die Haltbarkeit bei Langzeit-Marinetests gemäß der britischen Norm EN350-1:1994 wird in Bezug auf Pinus sylvestris-Splintholz18 eingestuft. In den hier vorgestellten Kurzzeit-Labortests verwenden wir Splintholz der Waldkiefer (Pinus sylvestris L) als Kontrolle zur Prüfung von Kernholz der Arten Ekki (Lophira alata Banks ex C.F Gaertn), Buche (Fagus sylvatica L), Edelkastanie (Castanea sativa Mill) und Terpentin (Syncarpia glomulifera (Sm.) Nied). Die durchschnittliche Fäkalpelletproduktion und Vitalität von acht Replikaten pro Holzart wurde als Indikator für die Haltbarkeit verwendet. Wir liefern anschauliche Daten, die aus einer typischen Bewertung unter Verwendung der Gribble-Art Limnoria quadripunctata und einer Reihe von natürlich haltbaren Holzarten gesammelt wurden. Limnoria quadripunctata, identifiziert durch die von Menzies (1951) zur Verfügung gestellten Schlüssel, wurde als die optimale Art für biologische Abbauversuche ausgewählt, da sie das am besten untersuchte Mitglied der Familie ist und sich als Modellspezies für den Einsatz in biologischen Abbauversuchen etabliert hat. Dieses Protokoll gilt auch für die Untersuchung von Hölzern unterschiedlicher Behandlungen, obwohl die verwendete Kontrolle unbehandelte Replikationen derselben Art sein sollte.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vor der Auswahl von Gribble-Proben, die im Fütterungsexperiment verwendet werden sollen, sollten Die Individuen gescreent werden, um ihre Eignung zu beurteilen. Es kann aufgrund von Größenunterschieden zu Unterschieden in der Fütterungsrate zwischen den Individuen kommen, daher sollten nur ausgewachsene erwachsene Exemplare ausgewählt werden. Borges et al., 200917, fanden keinen signifikanten Unterschied zwischen der Fütterungsrate von Individuen zwischen 1,5 mm und 3 mm Länge. Weibliche <…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vielen Dank an den Norwegischen Forschungsrat (Regionalfonds Oslo, Alcofur rffofjor 269707) und die Universität Portsmouth (PhD-Forschungsstipendium der Fakultät für Naturwissenschaften) für die Finanzierung der Studien von Lucy Martin. Auch an Gervais S. Sawyer, der das Holz zur Verfügung stellte, aus dem die repräsentativen Ergebnisse generiert wurden. Terpentin wurde von Prof. Philip Evans von der University of British Columbia zur Verfügung gestellt.
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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