L'utilisation de Chironomidae (Diptera) Surface-Flottant nymphose exuvies comme un protocole Rapid Bioassessment des plans d'eau

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

Protocoles de bioévaluation rapide en utilisant les assemblages de macroinvertébrés benthiques ont été utilisés avec succès pour évaluer les impacts humains sur la qualité de l'eau. Malheureusement, les méthodes d'échantillonnage traditionnelles benthiques larvaires, comme l'épuisette, peuvent prendre beaucoup de temps et coûteux. Un autre protocole implique la collecte des Chironomidae exuvies de pupe flottant en surface (SFPE). Chironomidae est une famille de mouches (diptères) dont les stades immatures se produire généralement dans des habitats aquatiques riches en espèces. Chironomes adultes émergent de l'eau, laissant leurs peaux de nymphe, ou exuvie, flottant à la surface de l'eau. Exuviae accumulent souvent le long des berges ou derrière les obstructions par action du vent ou de l'eau courante, où ils peuvent être collectées pour évaluer la diversité et la richesse de chironomes. Chironomes peuvent être utilisés comme indicateurs biologiques importants, car certaines espèces sont plus tolérantes à la pollution que d'autres. Par conséquent, la composition d'abondance relative et les espèces d'collectées SFPE reflètechangements dans la qualité de l'eau. Ici, les méthodes associées à la collecte sur le terrain, le traitement en laboratoire, montage diapositive, et l'identification des chironomes SFPE sont décrites en détail. Avantages de la méthode SFPE comprennent une perturbation minimale à une zone d'échantillonnage, la collecte de l'échantillon efficace et économique et de la transformation de laboratoire, la facilité d'identification, d'application dans presque tous les milieux aquatiques, et une mesure potentiellement plus sensibles de stress de l'écosystème. Limitations comprennent l'incapacité de déterminer l'utilisation de micro-habitat larvaire et incapacité à identifier exuvie nymphale aux espèces si elles ne sont pas associées avec des mâles adultes.

Introduction

Programmes de surveillance biologique, qui utilisent des organismes vivants pour évaluer la santé de l'environnement, sont souvent utilisés pour évaluer la qualité de l'eau ou de surveiller le succès des programmes de restauration de l'écosystème. Protocoles d'évaluation biologique rapide (RBP) en utilisant les assemblages de macroinvertébrés benthiques ont été populaire parmi les agences des ressources en eau de l'Etat depuis 1989 ^1. Les méthodes traditionnelles d'échantillonnage des macroinvertébrés benthiques pour les pratiques commerciales restrictives, telles que l'épuisette, Surber sampler, et Hess sampler ^2, peut être Time- , coûteux, et ne peut mesurer les assemblages à partir d'un micro-habitat particulier ^3. Un efficace, RBP alternative pour générer des informations biologiques sur une masse d'eau donnée implique la collecte des Chironomidae exuviae pupe flottant en surface (SFPE) ^3.

Le Chironomidae (Insecta: Diptera), communément connu sous le nom de moucherons piqueurs non, sont les mouches holométaboles, qui surviennent généralement dans les milieux aquatiques avant d'émerger comme des adultes 60, sur la surface de l'eau. La famille de chironomes est riche en espèces, avec environ 5.000 espèces décrites dans le monde entier; Cependant, autant que 20.000 espèces sont estimées à exister ^4. Chironomes sont utiles dans la documentation de l'eau et de la qualité de l'habitat dans de nombreux écosystèmes aquatiques en raison de leur grande diversité et le niveau de tolérance de la pollution variables ^5. En outre, ils sont souvent les macroinvertébrés benthiques les plus abondantes et généralisées dans les systèmes aquatiques, représente généralement 50% ou plus de l'espèce dans la communauté ^5,6. Suite à l'émergence de l'adulte terrestre, le exuviae pupe (jeter la peau pupe) reste flottant à la surface de l'eau (Figure 1). Exuviae pupes accumulent le long des berges ou derrière les obstacles grâce à l'action du vent ou de l'eau courante et peuvent être facilement et rapidement collectés pour donner un échantillon complet des espèces de chironomes qui ont émergé au cours de la précédente 24-48 h ^7.

ntent "> L'abondance relative et la composition taxonomique des collectées SFPE reflète la qualité de l'eau, étant donné que certaines espèces sont la pollution très tolérante, tandis que d'autres sont très sensibles ⁵ La méthode SFPE présente de nombreux avantages par rapport aux techniques traditionnelles d'échantillonnage de l'chironomes larvaire y compris:. (1) minimale , le cas échéant, la perturbation de l'habitat se produit à une zone d'échantillonnage; (2) échantillons ne se concentrent pas sur la collecte des organismes vivants, mais plutôt la peau non-vivant, de sorte que la trajectoire de la dynamique de la communauté ne sont pas affectés; (3) l'identification de genre, et souvent des espèces, est relativement facile étant donné les clés et descriptions ³ appropriées; (4) la collecte, le traitement et l'identification des échantillons est efficace et économique par rapport aux méthodes traditionnelles d'échantillonnage ^3,8,9; (5) dépouilles accumulées représentent taxons qui sont issus de un large éventail de microhabitats ^10; (6) la méthode est applicable dans presque tous les environnements aquatiques, y compris les ruisseaux et les rivières, les estuaires, lakes, les étangs, les piscines de roche, et les zones humides; et (7) SFPE peut-être être un indicateur plus sensible de la santé des écosystèmes, car ils représentent des individus qui ont terminé tous les stades immatures et devenir des adultes ^11.

La méthode SFPE est pas une nouvelle approche pour recueillir des informations sur les communautés de chironomes. L'utilisation de SFPE a d'abord été suggérée par Thienemann ¹² au début des années 1900. Une variété d'études ont utilisé SFPE pour les enquêtes taxonomiques (par exemple, ^13-15), de la biodiversité et des études écologiques (par exemple ^7,16-19), et des évaluations biologiques (par exemple, ^20-22). En outre, certaines études ont abordé différents aspects de la conception de l'échantillon, taille de l'échantillon, et le nombre d'événements d'échantillon requis pour la réalisation de différents niveaux d'espèces ou genres (par exemple, ^8,9,23) détection. Ces études indiquent que des pourcentages relativement élevés d'espèces ou genres peuvent être détectés avec effor modéréet ou frais associés à la transformation de l'échantillon. Par exemple, Anderson et Ferrington ⁸ déterminé que basé sur un sous-échantillon de 100 comte, ^1/3 moins de temps a été nécessaire pour prendre des échantillons SFPE rapport à l'épuisette échantillons. Une autre étude a déterminé que les échantillons 3-4 SFPE pourraient être classés et identifiés pour chaque échantillon à l'épuisette et que les échantillons SFPE étaient plus efficaces que les échantillons de l'épuisette à la détection des espèces comme la richesse en espèces ont augmenté ^{de 3.} Par exemple, sur les sites avec la richesse en espèces des valeurs de 15-16 espèces, l'efficacité épuisette moyenne était de 45,7%, tandis que les échantillons étaient SFPE 97,8% efficace ^3.

Surtout, la méthode SFPE a été normalisé dans l'Union européenne ²⁴ (connu sous le nom technique de chironomes pupe exuvies (CPET)) et en Amérique du Nord ²⁵ pour l'évaluation écologique, mais la méthode n'a pas été décrite en détail. Une application de la méthode a été décrite par SFPE Ferrington, et al. <sjusqu'à> 3; Cependant, l'objectif principal de cette étude était d'évaluer l'efficacité, l'efficience et l'économie de la méthode SFPE. Le but de ce travail est de décrire toutes les étapes de la méthode SFPE en détail, y compris la collecte de l'échantillon, le traitement en laboratoire, montage diapositive, et l'identification de genre. Le public cible comprend les étudiants des cycles supérieurs, chercheurs et professionnels intéressés par l'expansion des efforts traditionnels de surveillance de la qualité de l'eau dans leurs études.

Protocol

1. Préparation du terrain Collection Fournitures Déterminer le nombre d'échantillons SFPE qui devraient être recueillies sur la base de la conception de l'étude et acquièrent un pot de l'échantillon (par exemple, 60 ml) pour chaque échantillon. Préparer deux étiquettes de date et localité pour chaque pot de l'échantillon. Placer une à l'intérieur et fixer l'autre à l'extérieur du bocal. Assurez-vous que chaque étiquette de la date et de la locali…

Representative Results

La figure 1 illustre le cycle de vie de chironomes; stades immatures (œuf, larve, nymphe) ont généralement lieu dans, ou étroitement associées à un environnement aquatique. À la fin du stade larvaire, la larve construit un abri en forme de tube et se fixe avec des sécrétions de soie au substrat environnante et se transforment en chrysalides. Une fois que l'adulte en développement a mûri, la nymphe se libère et nage à la surface de l'eau où l'adulte peut émerger de la exuviae c…

Discussion

Les étapes les plus critiques pour la réussite de la collecte de l'échantillon SFPE, la cueillette, le tri, montage diapositive, et l'identification sont: (1) la localisation des zones de forte accumulation SFPE au sein de la zone d'étude lors de la collecte de terrain (figure 2A); (2) balayer lentement le contenu de la boîte de Pétri pour la détection de tous SFPE pendant échantillon cueillette; (3) développer la dextérité manuelle nécessaire pour disséquer le céphalothorax de…

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