Deniz Ahşap-Sıkıcı Kabuklular Tarafından Kerestenin Biyobozunurluk Direncinin Hızlı Test Edilmesi
Summary
Bu protokol, dışkı pelet üretimini ölçerek odun sıkıcı kabuklu Limnoria’nın beslenme oranını değerlendirmek için bir yöntem sunar. Bu yöntem uzman olmayan laboratuvarlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve deniz koşullarında gelişmiş ahşap dayanıklılığını değerlendirmek için standart test protokollerine dahil olma potansiyeline sahiptir.
Abstract
Odun sıkıcı omurgasızlar, deniz kerestelerini ve ahşap kıyı altyapısını hızla yok ederek her yıl dünya çapında milyarlarca dolarlık hasara neden oluyor. Creosote ve kromlu bakır arsenat (CCA) gibi geniş spektrumlu biyositlere sahip ahşabın tedavileri artık mevzuat tarafından deniz kullanımında kısıtlandığı için, doğal olarak dayanıklı kereste türleri ve ahşabın yeni koruma yöntemleri gereklidir. Bu yöntemler, ahşap koruyucuların deniz borerlerine karşı test etmek için Avrupa standardı olan EN 275 gibi düzenleyici standartları karşılamak için testlerden geçer. Dayanıklı kereste türlerinin veya ahşap koruyucu tedavilerin ilk araştırması, tipik olarak maliyetli, uzun vadeli çabalar olan deniz sahası denemelerine göre birçok avantaj sunan laboratuvar testleri ile hızlı ve ucuz bir şekilde elde edilebilir. Birçok Limnoria türü (gribble) deniz odunu sıkıcı kabuklulardır. Limnoria , deniz odun borerleri tarafından ahşabın biyobozunurluğunun laboratuvar testlerinde, kovalarda yetiştirilmesinin pratikliği ve odundaki beslenme oranlarını ölçme kolaylığı nedeniyle kullanım için idealdir. Burada, kumlama kullanarak ahşap biyobozunurluğunu değerlendirmek için standart bir laboratuvar testi özetliyoruz.
Introduction
Ahşap borerler deniz savunması, iskeleler ve su ürünleri yapıları gibi deniz ahşap yapılarına büyük zarar verebilir; dünya çapında yılda milyarlarca dolara mal olan değiştirme veya restorasyon1,2,3. Bu yapıları korumak için, kereste genellikle biyobozunurluğunu azaltmak için tedavi edilir. Bununla birlikte, Avustralya, AB, İngiltere ve ABD’de geniş spektrumlu biyositlerin deniz ortamında kullanımının kısıtlanması nedeniyle, borerlere doğal olarak dayanıklı olan yeni modifikasyon teknikleri ve ahşap türleri 4,5,6,7’den sonra aranmaktadır. Deniz ortamında ahşabın korunmasına yönelik yeni teknikler, düzenleyici standartları karşılamak ve herhangi bir kimyasal koruyucunun sızması gibi tehlikelerden kaynaklanan çevresel etkileri sınırlamak için kapsamlı testler gerektirir. Örneğin, 1992’den kalma mevcut Avrupa standardı olan EN 275, deniz odun-borer hasarına karşı ahşap koruma tedavilerini değerlendirmek için kullanılır8,9. Bu standart, CCA4,5,6,7 ve creosote10 gibi biyosidal bileşiklerin kullanımına karşı diğer mevzuatlarla birlikte, sürdürülebilir, toksik olmayan ahşap koruma yöntemlerini ve biyosidal tedavilerin yerini almak için doğal olarak dayanıklı kereste türlerinin kullanılmasını gerektirir11,12 . EN 275’te belirtilenler gibi deniz denemeleri uzun pozlama süreleri gerektirir ve bu nedenle anlamlı sonuçlar vermek için pahalı ve yavaştır. Bununla birlikte, laboratuvar testleri, kereste ürünlerini deniz odun-borer saldırısına karşı koruma test yöntemlerine çok daha hızlı bir alternatif sunarak, tedavi programlarındaki ayarlamaların hızlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlar13. Bu hızlı laboratuvar deneyinden elde edilen sonuçlar, ahşabın yeni modifikasyon süreçlerini bilgilendirmek ve doğal dayanıklılığı olan kereste türlerini borer hasarına belirlemek için tasarlanmıştır. Düşük bir beslenme oranı ve canlılık, potansiyel ürünlerde direncin arttığını gösterebilir ve bu bilgiler daha sonra tasarımları geliştirmelerine izin vermek için endüstri ortaklarına geri beslenebilir. Yöntemimiz, endüstride istenen çevik ve hızlı bir yanıt sağlar ve umut verici ürünler belirlendikten sonra, sonuçlar deniz denemelerinden elde edilenlerle desteklenebilir.
Gribbles (Limnoria), Limnoriidae familyasında bulunan bir izopod kabuklu cinsidir. İngiltere’de Limnoria lignorum, Limnoria tripunctata ve Limnoria quadripunctata16 olmak üzere üç yaygın tür bulunan dünya çapında 13.14.15 Limnoria türü vardır. Deniz suyuna batırılmış ahşap yüzeyinde tüneller açtılar ve genellikle ekonomik olarak önemli hasara neden oldular. Gribbles kıyı İngiltere sularında oldukça boldur ve laboratuvar koşullarında bakımı kolaydır, bu da onları deniz odunu sıkıcı omurgasızlar tarafından ahşap biyobozunurluğunun incelenmesi için ideal organizmalar haline getirir. Gribbles’ın beslenme oranlarını ve canlılığını farklı kereste türleri ve ahşap koruma yöntemleri üzerinde değerlendirmek, biyobozunurluğa karşı dirençlerinin etkinliğini belirleyebilir. Aşağıdaki protokol, Borges ve meslektaşları tarafından açıklanandan geliştirilen gribble besleme oranlarını ölçmek için standart bir yöntem belirlemeye başlar12,17, ayrıca süreci uzman olmayan laboratuvarlarda çalıştırılamaz hale getirmek için görüntü analizinin başlatılmasını kolaylaştırır. Görüntü analizi, çok sayıda numunenin manuel olarak sayılmasının pratik sınırlamalarını azaltmak için de kullanılır. İngiliz EN350-1:1994 standardına göre uzun süreli deniz testlerinde dayanıklılık, Pinus sylvestris sapwood18’e atıfta bulunularak derecelendirilmektedir. Burada sunulan kısa süreli laboratuvar testinde, ekki (Lophira alata Banks ex C.F Gaertn), kayın (Fagus sylvatica L), tatlı kestane (Castanea sativa Mill) ve terebentin (Syncarpia glomulifera (Sm.) Nied) türlerinin kalp odunlarını test etmek için kontrol olarak İskoç çamı (Pinus sylvestris L) sapwood’u kullanıyoruz. Ortalama faekal pelet üretimi ve ahşap türleri başına sekiz kopya arasında canlılık dayanıklılığın bir göstergesi olarak kullanılmıştır. Limnoria quadripunctata gribble türleri ve doğal olarak dayanıklı kereste türleri kullanarak tipik bir değerlendirmeden toplanan açıklayıcı veriler sunuyoruz. Menzies (1951) tarafından sağlanan anahtarlar tarafından tanımlanan Limnoria quadripunctata, ailenin en iyi çalışılmış üyesi olması ve biyobozunurluk denemelerinde kullanılmak üzere bir model tür olarak iyi kurulmuş olması nedeniyle biyobozunurluk denemeleri için en uygun tür olarak seçildi. Bu protokol, kullanılan kontrolün aynı türün tedavi edilmemiş replikasyonları olması gerektiği halde, farklı tedavilerin ormanlarını test etmek için de geçerlidir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Beslenme deneyinde kullanılacak gribble örneklerini seçmeden önce, bireyler uygunluklarını değerlendirmek için taranmalıdır. Boyut farklılıkları nedeniyle bireyler arasında beslenme oranında bazı farklılıklar olabilir, bu nedenle sadece tamamen yetişkin örnekler seçilmelidir. Borges ve ark., 200917 yılları arasında bireylerin beslenme oranı arasında 1,5 mm ile 3 mm uzunluğunda anlamlı bir fark saptanmıştır. Dişi Limnoria yumurtalarını kuluçkaya yakar, b…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Norveç Araştırma Konseyi’ne (Oslo Bölge Fonu, Alcofur rffofjor 269707) ve Portsmouth Üniversitesi’ne (Fen Fakültesi Doktora araştırma bursları) Lucy Martin’in çalışmaları için fon sağladıkları için teşekkür ederiz. Ayrıca, temsili sonuçları elde etmek için kullanılan ahşabı sağlayan Gervais S. Sawyer’a. Terebentin British Columbia Üniversitesi’nden Prof. Philip Evans tarafından sağlanmıştır.
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 |
References
- Morrell, J. J., Kutz, M. Protection of wood-based materials. Handbook of environmental degradation of materials, 3rd ed. , 343-368 (2018).
- Distel, D. L., Goodell, B., Nicholas, D., Schultz, T. The biology of marine wood boring bivalves and their bacterial endosymbionts. Wood deterioration and preservation. , 253-271 (2003).
- Buslov, V., Scola, P. Inspection and structural evaluation of timber pier: case study. Journal of Structural Engineering. 117 (9), 2725-2741 (1991).
- Registration Eligibility Decision for Chromated Arsenicals. List A, Case No. 0132. US EPA – Office of prevention, pesticides and toxic substances Available from: https://swap.stanford.edu/20110202084/http://www.epa.gov/oppsrrd1/reregistration/REDs/cca_red.pdf (2008)
- Arsenic timber treatments (CCA and arsenic trioxide) review scope document, Review series 03.1. ISSN number 1443. Australian pesticides and veterinary medicines authority Available from: https://apvma.gov.au/sites/default/files/publication/14296-arsenic-timber-review-scope.pdf (2003)
- Commission directive 2003/2/EC of 6 January 2003 relating to restrictions on the marketing and use of arsenic (tenth adaptation to technical progress to Council Deretive 76/769/EEC). Official Journal of the European Communities Available from: https://www.legislation.gov.uk/eudr/2003/2/adopted (2003)
- The Hazardous Waste (England and Wales) Regulations 2005 No.894. Environmental Protection England and Wales Available from: https://www.legislation.gov.uk/uksi/2005/894/contents/made (2005)
- Palanti, S., Cragg, S. M., Plarre, R. Resistance against marine borers: About the revision of EN 275 and the attempt for a new laboratory standard for Limnoria. International Research Group on Wood Preservation, Document No. IRG/WP 20-20669. , (2020).
- The European Commission for Standardization. EN 275:1992. Wood preservatives- Determination of the protective effectiveness against marine wood borers. The European Commission for Standardization (CEN). , (1992).
- European Commission. Directive 98/8/EC concerning the placing of biocidal products on the market. Communication and Information Resource Centre for Administrations, Businesses and Citizens. , (2010).
- Mantanis, G. I. Chemical modification of wood by acetylation or furfurylation: A review of the present scaled-up technologies. BioResources. 12 (2), 4478-4489 (2017).
- Borges, L. M. S., Cragg, S. M., Bergot, J., Williams, J. R., Shayler, B., Sawyer, G. S. Laboratory screening of tropical hardwoods for natural resistance to the marine borer Limnoria quadripunctata: The role of leachable and non-leachable factors. Holzforschung. 62 (1), 99-111 (2008).
- Cragg, S. M., Pitman, A., Henderson, S. Developments in the understanding of the biology of marine wood boring crustaceans and in methods of controlling them. International Biodeterioration & Biodegradation. 43 (4), 197-205 (1999).
- Cookson, L. J., Vic, M. D. C. Additions to the taxonomy of the Limnoriidae. Memoirs of the Museum of Victoria. 56 (1), 129-143 (1997).
- Cookson, L. Australasian species of Limnoriidae (Crustacea: Isopoda). Memoirs of the Museum of Victoria. 52 (2), 137 (1991).
- Jones, L. T. The geographical and vertical distribution of British Limnoria [Crustacea: Isopoda]. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 43 (3), 589-603 (1963).
- Borges, L. M. S., Cragg, S. M., Busch, S. A laboratory assay for measuring feeding and mortality of the marine wood borer Limnoria under forced feeding conditions: A basis for a standard test method. International Biodeterioration & Biodegradation. 63 (3), 289-296 (2009).
- BSI Standards Publication. BS EN 350:2016. Durability of wood and wood-based products – Testing and classification of the durability to biological agents of wood and wood-based materials. BSI Standards Publication. , (2016).
- Menzies, R. . The phylogeny, systematics, distribution, and natural history of limnoria. , 196-208 (1951).
- Palanti, S., Feci, E., Anichini, M. Comparison between four tropical wood species for their resistance to marine borers (Teredo spp and Limnoria spp) in the Strait of Messina. International Biodeterioration & Biodegradation. 104, 472-476 (2015).
- Delgery, C. C., Cragg, S. M., Busch, S., Morgan, E. Effects of the epibiotic heterotrich ciliate Mirofolliculina limnoriae and moulting on the faecal pellet production by the wood-boring isopods Limnoria tripunctata and Limnoria quadripunctata. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 334 (2), 165-173 (2006).
- Morrell, J. J., Helsing, G. G., Graham, R. D. Marine wood maintenance manual: a guide for proper use of Douglas-fir in marine exposures. Forest Research Laboratory. , (1984).
- Slevin, C. R., Westin, M., Lande, S., Cragg, S. Laboratory and marine trials of resistance of furfurylated wood to marine borers. Eighth European Conference on Wood Modification. , 464-471 (2015).
- Westin, M., et al. Marine borer resistance of acetylated and furfurylated wood – results from up to 16 years of field exposure. International Research Group on Wood Preservation. , (2016).
- Westin, M., Rapp, A., Field Nilsson, T. Field test of resistance of modified wood to marine borers. Wood Material Science and Engineering. 1 (1), 34-38 (2006).
- Borges, L. M. S. Biodegradation of wood exposed in the marine environment: Evaluation of the hazard posed by marine wood-borers in fifteen European sites. International Biodeterioration & Biodegradation. 96 (1), 97-104 (2014).
- Treu, A., et al. Durability and protection of timber structures in marine environments in Europe: An overview. BioResources. 14 (4), 10161-10184 (2019).
- Williams, J. R., Sawyer, G. S., Cragg, S. M., Simm, J. A questionnaire survey to establish the perceptions of UK specifiers concerning the key material attributes of timber for use in marine and freshwater engineering. Journal of the Institute of Wood Science. 17 (1), 41-50 (2005).
- Purnell, P. The carbon footprint of reinforced concrete. Advances in Cement Research. 25 (6), 362-368 (2013).
- Hill, C. A. S. The environmental consequences concerning the use of timber in the built environment. Frontiers in Built Environment. 5, 129 (2019).
- Mercer, T. G., Frostick, L. E. Leaching characteristics of CCA-treated wood waste: a UK study. Science of the Total Environment. 427, 165-174 (2012).
- Brown, C. J., Eaton, R. A., Thorp, C. H. Effects of chromated copper arsenate (CCA) wood preservative on early fouling community formation. Marine Pollution Bulletin. 42 (11), 1103-1113 (2001).
- Brown, C. J., Eaton, R. A. Toxicity of chromated copper arsenate (CCA)-treated wood to non-target marine fouling communities in Langstone Harbour, Portsmouth, UK. Marine Pollution Bulletin. 42 (4), 310-318 (2001).
- Brown, C. J., Albuquerque, R. M., Cragg, S. M., Eaton, R. A. Effects of CCA (copper-chrome-arsenic) preservative treatment of wood on the settlement and recruitment of wood of barnacles and tube building polychaete worms. Biofouling. 15 (1-3), 151-164 (2000).
- Lebow, S. T., Foster, D. O., Lebow, P. K. Release of copper, chromium and arsenic from treated southern pine exposed in seawater and freshwater. Forest Products Journal. 49 (7), 80-89 (1999).
- Smith, P. T. Risk to human health and estuarine posed by pulling out creosote-treated timber on oyster farms. Aquatic Toxicology. 86 (2), 287-298 (2008).
- Brown, C. J., et al. Assessment of Effects of Chromated Copper Arsenate (CCA)-Treated Timber on Nontarget Epibiota by Investigation of Fouling Community Development at Seven European Sites. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 45 (1), 0037-0047 (2003).
