A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يصف هذا البروتوكول استخدام المؤشرات الحيوية للكشف المبكر عن الآثار الضارة في النظم الإيكولوجية المائية. ترتبط المؤشرات الحيوية ارتباطا وثيقا بالسمات الخافرة ، وتساعد تغييراتها في الكشف عن أضرار الإنذار المبكر.
تتميز يرقات ذبابة الدوبسون من جنس Corydalus ، المعروف باسم Hellgrammites ، بحجمها الملحوظ ، ومجموعة واسعة من حدوثها ، وفترة طويلة من عدم النضج ، والتي يمكن أن تستمر حتى عام واحد. من المعروف بوضوح أن Hellgrammites تظهر حساسية تجاه التلوث وتأثيرات بنية الموائل. بالنظر إلى هذه الميزات الفريدة ، فإن استخدام يرقات Corydalus texanus مناسب للغاية كعوامل مراقبة حيوية موثوقة لتقييم السلامة البيئية للنظم البيئية المائية. يهدف هذا البروتوكول إلى توفير الأدوات اللازمة لتقييم C. texanus وإثبات فعاليتها من خلال دراسة حالة. نتائج البحث لها آثار عملية ، تشير إلى أن C. texanus تظهر يرقات استجابات إنذار مبكر لتلوث التعدين ، حيث تتراكم كميات كبيرة من المعادن الثقيلة مثل Zn و Fe و Al. قد يكون وجود أو عدم وجود C. texanus التجمعات بمثابة مؤشر مفيد لتحديد المشكلات المحتملة المتعلقة بصحة النظام البيئي. أظهر النهج غير التقليدي تحذيرات مبكرة من التلوث في المواقع المتأثرة بالتعدين ، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى اتخاذ إجراءات في الوقت المناسب لحماية البيئة. نظرا لسماتها الفريدة ، يقترح استخدام C. texanus يرقات كمؤشر حيوي غير تقليدي موثوق.
Hellgramites هي يرقات حشرات من رتبة Megaloptera (Latreille ، 1802) ، تسمى dobsonflies أو ذباب السمك في مرحلة البلوغ. تنوع منخفض ولكنه واسع النطاق يميز هذه المجموعة من يرقات الحشرات المفترسة من النظم البيئية المائية1. توجد أنواع هيلغراميت في مناطق بيولوجية جغرافية محددة جيدا. لذلك ، من السهل نسبيا تحديد الأنواع التي ليس لديها معرفة تصنيفية عالية. والجدير بالذكر أن يرقات Corydalidae تمتلك أبرز الأنواع من رتبة Megaloptera (طول الجسم 20-90 مم)2 ، مما يجعل hellgramite مرئيا للعين المجردة.
تلعب Hellgrammites دورا مهما في النظم البيئية المائية كحيوانات مفترسة ، مع وجود قوي بسبب المضغ الكبير الذي يدل على شكلها المفترس المثير للإعجاب. ينضم الجسم المسطح ظهريا البطيني أيضا إلى 7-8 أزواج من الخياشيم الخيوط على طول الجسم ، وكبسولة الرأس التي تحتوي على ستة جذام لكل جانب تجعل الجحيم كائنات رائعة لعلماء الحشرات والمشجعين3. يفاجئ البالغون في Corydalidae ويخلقون صورة انطباع للناس نظرا لحجمهم البارز ؛ ومع ذلك ، فهي غير ضارة تماما. من الجدير بالذكر أن hellgrammites لديها القدرة على الاستمرار في البيئات المائية في مرحلة اليرقات لفترة طويلة.
تسمح السمات المظهرية للhellgrammites بفرصة خاصة لتسليط الضوء على دورها في النظم البيئية المائية. ومع ذلك ، فإن إمكانات المؤشر الخاصة بهم هي الميزة الأكثر طلبا لعلماء البيئة المائية. يتم تسليط الضوء على المعرفة الواسعة بإمكانيات المؤشرات الحيوية في النظم الإيكولوجية المائية لأن حدوثها يتعلق بالظروف الصحية الجيدة في موائلها بسبب عدم تحملها للتلوث العضوي في المياه السطحية4،5،6،7،8.
تعيش معظم Corydalidae megalopterans في مياه جارية عالية السرعة مثل الركائز والركائز التي تهيمن عليها الحصى والحصى ، ولكن hellgrammites تحدث أيضا في تيارات منخفضة التدرج مع عقبات وركائز رملية ، وكذلك في الموائل العدسية مثل البحيرات3،9،10. يعكس نطاقها الواسع من حدوثها السمات الحاسمة لحيوان مفترس كبير وقدرتها على استعمار العديد من الموائل التي تستهدفها استراتيجيات تاريخ حياتهم الفعالة11. ربط Hellgramites سماتهم بديناميكيات النظم البيئية المائية. وبالتالي ، فإن استراتيجيات مثل التكيف مع التنفس الجوي بواسطة الفتحات التنفسية (بالإضافة إلى خصلات خياشيم القصبة الهوائية البطنية) مناسبة لاستراتيجيات Corydalidae10.
تعيش Hellgrammites في أنظمة بيئية معينة وتظهر استجابات سريعة للانحرافات عن الأنماط المعمول بها ، وبالتالي تعمل كنظام إنذار مبكر7. يمكن استخدام تفاعلات هذه الكائنات الحية البرية كأداة قيمة لتقييم تأثير التلوث على النظم الإيكولوجية المائية ، لا سيما في حالة مخاليط الملوثات غير المستهدفة. وقد تم التعرف على بعض الآثار الضارة على الكائنات الحية في النظم الإيكولوجية بسبب السمية الفردية للمواد الكيميائية، ولكن يجب تحديد تأثير مخاليط الملوثات. قد تتيح استجابات الإنذار المبكر من hellgrammites تحديد الآثار الضارة من خلال إعطاء إشارة إلى تأثيرات خليط من الملوثات أو حتى عندما تتعرف التأثيرات الفردية للملوثات على تركيز عدم وجود تأثير ملحوظ (NOEC) 12.
تم استخدام العديد من الكائنات الحية النموذجية للاختبارات التجريبية الحادة والمزمنة. ومع ذلك ، يتم استزراعها وصيانتها في ظل ظروف خاضعة للرقابة13. الظروف الخاضعة للرقابة تجعلهم غير قادرين على تحديد الآثار غير المستهدفة للعديد من الملوثات التي يتعرضون لها. أيضا ، يتم التعرف على NOEC بشكل متكرر بسبب تعقيد خليط الملوث. لهذا السبب ، في العقود الماضية ، تم التعرف على الأنواع المحلية غير النموذجية ذات التأثيرات غير المستهدفة لأنظمة الفحص ، والتي تعتبر ضرورية لإجراء أبحاث السميةالبيئية 14. وبالتالي ، يبدو أن hellgrammites قادرة على تقييم الآثار الضارة للتلوث في النظم البيئية المائية. سمات مثل بيولوجيتها وعلم الوراثة وعلم وظائف الأعضاء ، من بين أمور أخرى ، تجعل الكائنات غير النموذجية مناسبة لتقييم التأثير في النظمالبيئية 14.
يهدف هذا البروتوكول إلى إنشاء أداة جديدة للرصد البيولوجي باستخدام كائن حي غير نموذجي يمكنه اكتشاف إشارات الإنذار المبكر استجابة لمخاليط التلوث غير المستهدفة. لتحقيق أفضل النتائج ، تم النظر بشكل شامل في السمات التي أظهرتها يرقات الأنواع النموذجية ، C. texanus ، ودمجها في التحليل15.
الشكل 1: دليل سريع خطوة بخطوة حول كيفية استخدام المراقبة الحيوية غير التقليدية Corydalus texanus للتنفيذ في النظم البيئية المائية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
1. العمل الميداني
2. تشريح اليرقات المأخوذة بعينات وفصل الأنسجة
3. القياس الكمي للمعادن الثقيلة
4. المقايسات المجهرية لتقييم الإجهاد التأكسدي والمؤشرات الحيوية
تكشف نتائج الدراسة أن المعادن الثقيلة ، وتحديدا الألومنيوم (Al) والحديد (Fe) والزنك (Zn) ، لها تأثير ضار على البيئة ، كما يتضح من الشكل 2. أدى اكتشاف مستويات عالية من المعادن الثقيلة في عينات الأنسجة والمياه التي تم جمعها من جميع المواقع إلى نتيجة غير مواتية. تم...
على الرغم من أن استخدام C. texanus هو الأمثل للتقييم ، إلا أنه من الضروري مراعاة عدة جوانب لاستخدامه وجمعه. أثبتت مواقع الدراسة المختارة أنها تمثل تحديا ، بسبب عدة عوامل مثل الظروف الجوية غير المواتية ، أو عدم إمكانية الوصول الجغرافي ، أو مستويات الجفاف المرتفعة ، أو عدم...
لم يكشف المؤلفون عن أي تضارب في المصالح في عملهم.
يود المؤلفون أن يعربوا عن امتنانهم الصادق ل CONAHCyT لتقديم منحة FONINS P 1931 ، والتي سهلت جهودهم البحثية بشكل كبير. كما يشكرون أمانة التحقيقات والبوسغرادو في المعهد السياسي الوطني على الدعم القيم المقدم من خلال منحة مشروع SIP (20200577). بالإضافة إلى ذلك ، يرغب المؤلف الأول في الاعتراف بالمنحة الدراسية السخية للدراسات العليا التي تمنحها CONAHCyT ، والتي مكنت الفريق من إجراء رحلات ميدانية وجمع البيانات الأساسية. أخيرا ، يود المؤلفان الإعراب عن تقديرهم للمساعدة القيمة التي قدمتها ماريا تيريزا غارسيا كاماتشو في المختبر ، والتي لولاها لما كان هذا المشروع ممكنا.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Analytical balance of 220 g | Ohaus | PR224/E | This balance is useful for weighing the extracted tissue from specimens. |
Chest waders | LaCrosse | 700152M | We recommend using waders for sample collection. Alternatively, you can also use boots with rubber hip boots for sampling. |
Cutting board | True | TRUE915121 | It is recommended to use white and plastic boards. |
Forceps | DR Instruments | 112 | It is recommended to use a 12 pul forceps made of stainless steel. |
Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy System | Perkin Elmer | 7300 DV | A device for quantifying heavy metals using spectroscopy. |
Kick net | LaMotte | 0021-P | An alternative method for making a kick net involves manually crafting one using a mesh with a thickness of 500 micrometers. |
Liquid Nitrogen | NA | NA | NA |
Liquid Nitrogen Dewar Static Cryogenic Container | BestEquip | DF0504 | It is recommended to use an aluminum tank with canisters. |
Mortar and Pestle Set | Cole-Parmer | EW-63100-54 | This is a porcelain mortar and pestle used for grinding dry tissues. |
Multiwave GO Plus | Anton Paar | C93IP001EN-E | Multiwave is a useful tool for digesting multiple samples. |
Oven for drying | Fisher scientific | 506G | An incubator oven, also known as a dry tissue oven, is essential for drying tissues at temperatures of at least 80°C. |
Precision scalpel | Xcelite by Weller | 037103-48768 | It is recommended to use a scalpel made of aluminum. |
Tissue Homogenizer (tearer) | Kopro | K110000 | It is recommended to use a tissue tearer with a base. Some companies offer ultrasonic tearers, which may be the optimal choice. |
Ultra-Low Temperature Chest Freezer | REVCO | CA89200-384 | Many companies provide freezers, but it is recommended to choose one with a storage temperature of at least -40°C. |
Wide mouth plastic bottles | United Scientific | 81900 | Using polypropylene bottles with wide caps and mouths is strongly recommended. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved