Pruebas rápidas de resistencia de la madera a la biodegradación por crustáceos perforadores de madera marina
Summary
Este protocolo presenta un método para evaluar la tasa de alimentación del crustáceo perforador de madera, Limnoria, mediante la medición de la producción de pellets fecales. Este método está diseñado para su uso en laboratorios no especializados y tiene potencial para su incorporación en protocolos de prueba estándar, para evaluar la durabilidad mejorada de la madera en condiciones marinas.
Abstract
Los invertebrados perforadores de madera destruyen rápidamente las maderas marinas y la infraestructura costera de madera, causando miles de millones de dólares en daños en todo el mundo cada año. Como los tratamientos de la madera con biocidas de amplio espectro, como la creosota y el arseniato de cobre cromado (CCA), ahora están restringidos en el uso marino por la legislación, se requieren especies de madera naturalmente duraderas y nuevos métodos de preservación de la madera. Estos métodos se someten a pruebas para cumplir con las normas reglamentarias, como la norma europea para probar conservantes de madera contra barrenadores marinos, EN 275. La investigación inicial de especies de maderas duraderas o tratamientos conservantes de madera se puede lograr de manera rápida y económica a través de pruebas de laboratorio, lo que ofrece muchas ventajas sobre los ensayos de campo marinos que suelen ser costosos y a largo plazo. Muchas especies de Limnoria (gribble) son crustáceos perforadores de madera marina. Limnoria son ideales para su uso en pruebas de laboratorio de biodegradación de madera por barrenadores de madera marinos, debido a la practicidad de criarlos en acuarios y la facilidad de medir sus tasas de alimentación en madera. A continuación, describimos una prueba de laboratorio estandarizable para evaluar la biodegradación de la madera utilizando gribble.
Introduction
Los barrenadores de la madera pueden causar daños extensos a las estructuras marinas de madera, como las defensas marinas, los muelles y las estructuras acuícolas; cuyo reemplazo o restauración cuesta miles de millones de dólares anuales en todo el mundo1,2,3. Con el fin de proteger estas estructuras, la madera a menudo se trata para reducir la biodegradación. Sin embargo, debido a la restricción del uso de biocidas de amplio espectro en Australia, la UE, el Reino Unido y los Estados Unidos, en el medio marino, se buscan nuevas técnicas de modificación y especies de madera que sean naturalmente duraderas para los barrenadores4,5,6,7. Las nuevas técnicas para la preservación de la madera en el medio marino requieren pruebas exhaustivas para cumplir con las normas reglamentarias y limitar los impactos ambientales de peligros como la lixiviación de cualquier conservante químico. Por ejemplo, la norma europea, EN 275, que es la norma europea actual de 1992, se utiliza para evaluar los tratamientos de conservación de la madera contra el daño del barrenador de la madera marina8,9. Esta norma, junto con otras legislaciones contra el uso de compuestos biocidas, como CCA4,5,6,7 y creosota10, requiere métodos sostenibles y no tóxicos de protección de la madera y el uso de especies de madera naturalmente duraderas para reemplazar los tratamientos biocidas11,12 . Los ensayos marinos, como los especificados en la norma EN 275, requieren largos períodos de exposición y, por lo tanto, son costosos y lentos para producir resultados significativos. Las pruebas de laboratorio, sin embargo, proporcionan una alternativa mucho más rápida a los métodos de prueba para preservar los productos de madera contra el ataque del barrenador de la madera marina, lo que permite una evaluación rápida de los ajustes a los programas de tratamiento13. Los resultados de este rápido experimento de laboratorio están diseñados para informar nuevos procesos de modificación de la madera e identificar especies de madera con durabilidad natural para el daño del barrenador. Una baja tasa de alimentación y vitalidad puede indicar una mayor resistencia en los productos potenciales y esta información se puede devolver a los socios de la industria para permitirles mejorar los diseños. Nuestro método permite una respuesta ágil y rápida, que es deseable en la industria, y una vez que se han identificado productos prometedores, los resultados se pueden complementar con los de los ensayos marinos.
Limnoria es un género de crustáceos isópodos de la familia Limnoriidae. Hay más de 60 especies de Limnoria en todo el mundo13,14,15, con tres especies comunes que se encuentran en el Reino Unido, Limnoria lignorum, Limnoria tripunctata y Limnoria quadripunctata16. Perforaron túneles en la superficie de la madera que está sumergida en el agua de mar, a menudo causando daños económicamente significativos. Los gribbles son muy abundantes en las aguas costeras del Reino Unido y son fáciles de mantener en condiciones de laboratorio, lo que los convierte en organismos ideales para el estudio de la biodegradación de la madera por invertebrados perforadores de madera marina. La evaluación de las tasas de alimentación y la vitalidad de las planchas en diferentes especies de madera y los métodos de preservación de la madera pueden determinar la eficacia de su resistencia a la biodegradación. El siguiente protocolo establece un método estándar para medir las tasas de alimentación de gribble, desarrollado a partir del descrito por Borges y colegas12,17, además de agilizar la introducción del análisis de imágenes para que el proceso sea operable en laboratorios no especializados. El análisis de imágenes también se utiliza para reducir las limitaciones prácticas de contar manualmente un gran número de muestras. La durabilidad en las pruebas marinas a largo plazo, de acuerdo con la norma británica EN350-1:1994, se clasifica en referencia a la albura Pinus sylvestris18. En las pruebas de laboratorio a corto plazo presentadas aquí, utilizamos albura de pino silvestre (Pinus sylvestris L) como control para probar el duramen de las especies ekki (Lophira alata Banks ex C.F Gaertn), haya (Fagus sylvatica L), castaño dulce (Castanea sativa Mill) y trementina (Syncarpia glomulifera (Sm.) Nied). La producción promedio de pellets fecales y la vitalidad entre ocho réplicas por especie de madera se utilizó como indicador de durabilidad. Proporcionamos datos ilustrativos recopilados de una evaluación típica, utilizando la especie gribble Limnoria quadripunctata y una gama de especies de madera naturalmente duraderas. Limnoria quadripunctata, identificada por las claves proporcionadas por Menzies (1951), fue seleccionada como la especie óptima para los ensayos de biodegradación debido al hecho de que es el miembro más estudiado de la familia y está bien establecido como una especie modelo para su uso en ensayos de biodegradación. Este protocolo también es aplicable para ensayar maderas de diferentes tratamientos aunque el control utilizado debe ser replicaciones no tratadas de la misma especie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Antes de seleccionar los especímenes de gribble para ser utilizados en el experimento de alimentación, los individuos deben ser examinados para evaluar su idoneidad. Puede haber alguna variación en la tasa de alimentación entre los individuos debido a las diferencias de tamaño, por lo que solo se deben seleccionar especímenes adultos completamente desarrollados. Borges et al., 200917 no detectaron diferencias significativas entre la velocidad de alimentación de los individuos entre 1,5 mm y 3 mm…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gracias al Consejo de Investigación de Noruega (Fondo Regional de Oslo, Alcofur rffofjor 269707) y a la Universidad de Portsmouth (beca de investigación de doctorado de la Facultad de Ciencias) por proporcionar fondos para los estudios de Lucy Martin. También, a Gervais S. Sawyer quien proporcionó la madera utilizada para generar los resultados representativos. La trementina fue proporcionada por el Prof. Philip Evans de la Universidad de Columbia Británica.
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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