Articolo metodologico

Determinazione dei limiti termici per lo zooplancton utilizzando un blocco termico

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DOI:

10.3791/64762

18 novembre 2022

In questo articolo

Sommario

Il presente protocollo illustra l'uso di componenti disponibili in commercio per generare un gradiente termico stabile e lineare. Tale gradiente può quindi essere utilizzato per determinare il limite termico superiore degli organismi planctonici, in particolare delle larve di invertebrati.

Abstract

I limiti termici e l'ampiezza sono stati ampiamente utilizzati per prevedere la distribuzione delle specie. Mentre la temperatura globale continua a salire, capire come cambia il limite termico con l'acclimatazione e come varia tra le fasi della vita e le popolazioni è vitale per determinare la vulnerabilità delle specie al riscaldamento futuro. La maggior parte degli organismi marini ha cicli di vita complessi che includono i primi stadi planctonici. Mentre quantificare il limite termico di questi piccoli stadi iniziali di sviluppo (da decine a centinaia di micron) aiuta a identificare i colli di bottiglia dello sviluppo, questo processo può essere difficile a causa delle piccole dimensioni degli organismi bersaglio, del grande spazio richiesto al banco e degli elevati costi iniziali di fabbricazione. Qui viene presentata una configurazione orientata verso piccoli volumi (da ml a decine di ml). Questa configurazione combina componenti disponibili in commercio per generare un gradiente termico stabile e lineare. Vengono inoltre presentate le specifiche di produzione della configurazione, nonché le procedure per introdurre ed enumerare individui vivi rispetto a quelli morti e calcolare la temperatura letale.

Introduzione

La tolleranza termica è fondamentale per la sopravvivenza e la funzione degli organismi 1,2. Mentre il pianeta continua a riscaldarsi a causa delle emissioni antropogeniche di carbonio, viene prestata crescente attenzione alla determinazione e all'applicazione dei limiti termici3. Vari endpoint, come la mortalità, il mancato sviluppo e la perdita di mobilità, sono stati utilizzati per determinare i limiti termici superiori e inferiori4. Questi limiti termici sono spesso considerati un proxy per la nicchia termica di un organismo. Queste informazioni vengono a lor....

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Protocollo

1. Fabbricazione del blocco termico

  1. Collegare il riscaldatore a strisce da 120 V, 100 W al reostato (vedere Tabella dei materiali).
  2. Preparare il blocco di alluminio di 20,3 cm x 15,2 cm x 5 cm (8 pollici x 5 pollici x 2 pollici) praticando 60 fori in una griglia 6 x 10 (vedere Tabella dei materiali). Assicurarsi che i fori siano distanziati di 2 cm da centro a centro in entrambe le direzioni. Ciascuno dovrebbe avere un diametro di 1,1 cm e una profondità di 4,2 cm (Figura 1).
    NOTA: Eseguire la foratura su una fresatrice o una pressa con punte in acciaio ad alta velo....

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Risultati

L'obiettivo di questo protocollo è determinare il limite termico superiore dello zooplancton. Per fare ciò, è necessario un gradiente termico stabile e lineare. La configurazione proposta è stata in grado di generare un gradiente termico compreso tra 14 °C e 40 °C impostando la temperatura del bagno d'acqua a 8 °C e il riscaldatore a 39 °C (Figura 2A). Il gradiente di temperatura può essere ridotto e spostato modificando i valori finali. È stato inoltre generato un gradiente termico con un i.......

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Discussione

Questo protocollo fornisce un approccio accessibile e personalizzabile per determinare i limiti termici di piccoli organismi plancton attraverso l'esposizione termica acuta. Il design a 10 fori e i punti finali di temperatura flessibili, controllati dal bagno d'acqua all'estremità inferiore e dal riscaldatore all'estremità superiore, consentono di determinare LT50 con precisione. Utilizzando questo approccio, è stata rilevata una differenza nel limite termico di <1 °C (Figura 3). .......

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno alcun conflitto di interessi da dichiarare.

Ringraziamenti

Questo lavoro è supportato dal Faculty Research Fund dello Swarthmore College [KC] e dalla Robert Reynolds and Lucinda Lewis '70 Summer Research Fellowship per BJ.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
0,45 & micro; m filtro a membranaVWR74300-042
½ ” Lastra acrilicaMcMaster-Carr8560K266Utilizzato per costruire una custodia rigata con isolamento sufficiente.
Siringa da 1 mLVWR76290-420
canali 7 tipi di termocoppia DataloggerOmega EngineeringHH506APuò essere sostituito con qualsiasi termometro che si inserisce all'interno di una provetta per microcentrifuga
Pipetta automatica Ranin 
Riscaldatore a strisce con montaggio a bullone e morsetto
con guaina in acciaio inossidabile 430, 120 V CA, 1-1/2" di larghezza, 100 W
McMaster-Carr3619K32
Crystal Sea Bioassay MixPentairCM2BUtilizzare per rendere aritifical l'acqua di mare 
Denraster excentricusM-Rep Dollari di sabbia dalla California
Microscopio da dissezione Nikon SMZ645
Blocco di raffreddamento ad acqua in alluminio fai-da-te, sistema di dissipazione del calore del radiatore del radiatore della grafica del computer del computer per PC Testa endotermica Argento (40 mm x 120 mm x 12 mm)AmazonSi collega al bagno d'acqua e viene utilizzato per raffreddare un'estremità del blocco.
Foglio di alluminio pressofuso MIC6 facile da lavorare 2" di spessore 8" x 8" McMaster-Carr86825K953Lavorato a 2" x 6" x 8" con 60 fori equidistanti (11 mm di diametro, 42 mm di profondità) con due fori aggiuntivi praticati su un lato per le sonde del termostato.
Isolamento economico del tubo flessibile del polietilene espansoMcMaster-Carr4530K121Copre il tubo di plastica tra il refrigeratore e il blocco per ridurre la perdita di calore. Può essere omesso se l'intervallo di temperatura è vicino alla temperatura ambiente 
EVERSECU 72w 110-240v Refrigeratore d'acqua per acquari Regolatore di temperatura per pesci Serbatoio per gamberetti Serbatoio della barriera corallina marina Refrigeratore per acquario inferiore a 20 L/30 LPuò essere utilizzato al posto del bagno d'acqua da laboratorio...
Esempio con dollaro larvale di sabbia 
GENNEL 100 g Pasta grassa composta termoconduttiva siliconica argento per GPU CPU IC LED Forni RaffreddamentoAmazonMigliora la conduttanza termica tra il blocco e gli elementi di riscaldamento e raffreddamento.
Regolatore di temperatura per termostato per rettili WiFi Inkbird con 2 sonde e 2 uscite, termostato per tappetino riscaldante per rettili IPT-2CH (max 250 W per presa)Amazonmonitora le estremità calde e fredde. Mantiene l'estremità calda nella gamma
Lauda Ecoline Silver Termostati a circolazione raffreddati ad aria VWR89202-386Può essere sostituito con un refrigeratore per acquari 
Provette per microcentrifugaVWR76019-014Se si utilizzano animali più grandi, le fiale di scanilazione (VWR 66022-004) sono una buona alternativa.
Filtro a rete in nitex  Fatto da séColla a caldo usata per attaccare la rete Nitex al tubo in PVC da 1/2 "
Pipetta PasteurVWR14673-010
Cloruro di potassio (0,35 M) Millpore-SigmaP3911-500G
R.Il progetto R per il calcolo
Ago per siringaVWR89219-346A seconda delle dimensioni dell'organismo bersaglio, è possibile utilizzare i gague 14 e 16
Tygon Tubing McMaster-Carr5233K65Regolare in base al refrigeratore e al blocco utilizzati 
Il reostato Zoo Med Repti TempChewy.comvalutato fino a 150 W e ricablato per essere alimentato direttamente nell'elemento riscaldante. Utilizzato per controllare la velocità di produzione di calore
2 Amazon Software statistico statistico

Riferimenti

  1. Dowd, W. W., King, F. A., Denny, M. W. Thermal variation, thermal extremes and the physiological performance of individuals. Journal of Experimental Biology. 218 (12), 1956-1967 (2015).
  2. García, F. C., Bestion, E., Warfield, R., Yvon-Durocher, G.

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Blocco termico per zooplanctonGradiente di temperaturaOrganismi planctoniciTemperatura criticaProvette da microcentrifugaMicroscopio da dissezioneRegressione logisticaLarve di dollari di sabbiaEffetti dell acclimatamento

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