The authors would like to acknowledge the effort of Sandro Lucchinetti (Schenkung Dapples, Z&#252;rich) for constructing the devices needed to guarantee progress in sample preparation.

1. Stichprobenverfahren <ol><li> Kernproben <ol><li> Für die Probenahme Baumstämme, extrahieren mindestens zwei Kerne mit einer Schrittweite Greifer aus jedem Stamm der Wachstumsentwicklung analysieren. Variieren Sie die Position der Probennahme auf der Forschungsaufgabe, zB für gemeinsame Klimarekonstruktionen nehmen Sie die Kerne parallel zum Hang. Bei der Arbeit mit Arten, nehmen Sie mindestens drei oder mehr Kerne. </li><li> Verwenden Sie eine scharfe Zunahme Greifer (5, 10 oder 12 mm Durchmesser) und setzen Sie den Kernbohrer senkrecht zur Wachstumsachse des Schafts. HINWEIS: Um eine kontrollierte und stabile Lage des corer haben, verwenden Sie einen Schieber, um Bewegungen des andere als seine Drehgreifer zu vermeiden, wenn das Bohren sie in den Baum. Bohrung in den Schaft ganz in und durch das Mark. Zum Kern sehr dichten Wald (dh tropische Arten), werden spezielle rekonfiguriert Kettensäge Körper mit einem Adapter der Bohrkerne, die Kern auch dichten Wäldern wie Diospyrus ebenum ermöglichen (Ebenholz). &lt;/ Li&gt; <li> Verwenden Sie einen Abzugs und entfernen Sie den resultierenden Kern vom Baum. Schalten Sie das corer und entfernen Sie sie aus dem Stamm. </li><li> Hinzufügen einer spezifischen ID zu der extrahierten Kern mit einem weichen Bleistift durch Schreiben auf ein Band, das dann direkt auf dem Kern platziert. Wiederholen der Prozedur auf der gegenüberliegenden Seite des Stiels. </li><li> Bewahren Sie die zwei Proben des Baumes in Kunststoff oder Papier Rohre oder spezielle Boxen, um Schäden zu verhindern. HINWEIS: Papierstrohe sind von Vorteil vor allem in tropischen Umgebungen, weil sie verhindern, dass die Kerne aus Form. </li><li> Abschließend hängen Sie die Kerne (Faserrichtung senkrecht) auf Holzstützbalken. Verwenden Sie kaltes Wasser resistent Holzleim und trocknen lassen. HINWEIS: montieren Sie niemals die Kerne auf Holzunterlagen, wenn das Ziel der Studie umfasst weitere chemische, Isotop oder Dichteanalyse. Zu diesem Zweck legen die Kerne in offenen Kabelkanälen oder einem einzigen Wellpappe. </li></ol></li><li> Mikrokernproben <ol><li> Verwenden Sie eine spezielle Stanzvorrichtungoder Nadel mit einer Öffnung von 2 mm. In Abhängigkeit von der Rindendicke mit einem Meißel, um einen notwendigen Teil der Rinde zu entfernen. </li><li> Platzieren der Vorrichtung senkrecht zu der Wachstumsachse auf dem Stamm, wie oben beschrieben, und mit einem Hammer das Xylem des Schafts bis etwa 2 cm in die Tiefe eindringen. </li><li> Drehen Sie die Nadel, um den resultierenden Mikrokern im Werkzeug zu brechen und entfernen Sie sie aus dem Stamm. Bewahren Sie die Mikrokerne in Mikrofläschchen und beschriften. </li></ol></li><li> Disc Probenahme <ol><li> In besonderen Fällen (und vor allem in den Tropen), beispielsweise bei der Probenahme Stümpfe und umgestürzte Bäume oder soweit möglich, Scheiben (Querschnitte senkrecht zur Wachstumsachse) mit einer Kettensäge. Einfach Beschriften Sie die Discs und lagern Sie sie bis zur weiteren Analyse. HINWEIS: Dieses Probenahmeverfahren wird in der Regel für alle Trocken tot, historische, archäologische und Unter fossiles Material sowie sehr dichte Laubhölzer, die den Einsatz Zuwachsbohrer nicht zulassen angewendet. </li></ol&gt; </li></ol> 2. Probenvorbereitung <ol><li> Schleifscheiben <ol><li> Legen Sie die Scheiben auf einer Schleifmaschine und schleifen Sie die Oberfläche mit einer Folge von immer feineren Schleifmittel, mit Schleifpapier der Körnung 80, gefolgt von 120, 220, 300 Körnung. Eine abschließende Polieren mit 400er reicht für die meisten Nadelbäume. Für Harthölzer und vor allem Arten, Nutzung Schleifkörnungen bis 1200, um die wachstumsZonenGrenzen zu unterscheiden. </li></ol></li><li> Schneidplanflächen auf Kerne <ol><li> Fixieren die Bohrkerne in dem Kernhalter eines neu entwickelten Kern Mikrotom ermöglicht, ebenen Flächen an Kernen über ihre gesamte Ausdehnung geschnitten. HINWEIS: Korrigieren der Ausrichtung des Kerns innerhalb des Halters, um die Faserrichtung der Probe aufrecht, die in einem rechten Winkel auf das Messer des Mikrotoms ist zu haben. </li><li> Heben Sie den Kern, bis es die Klinge leicht berührt. Ziehen der Klinge, die auf Kugellager-Führung über die Ausdehnung des Kerns befestigt ist, die an die CUt off einen ersten Teil der Oberseite. </li><li> Schieben Sie das Messer hinter dem Kern, heben Sie den Probenhalter mit dem Kern etwa 10 um und wiederholen Sie den Schneidvorgang. Tun, bis etwa ein Drittel des Durchmessers des Kerns nach unten, was zu einer kontinuierlichen ebenen Oberfläche geschnitten. </li></ol></li><li> Vorbereitung Mikroschnitte durch Hinzufügen Maisstärkelösung. <ol><li> Für detaillierte Bildanalyse der anatomischen Struktur, fix Kernen oder anderen Proben Abspaltung von Scheiben in die Halterung eines Mikrotoms. Positionieren Sie den Mikrotomklinge, durch eine Kugellagerführung eines neu entwickelten Schlittenmikrotoms an der oberen Kante der Probe geführt und ziehen Sie darüber. </li><li> Schieben Sie die Klinge zum Anheben der Probe von etwa 20 bis 30 um und ziehen Sie die Klinge über die Probe wieder. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis eine durchgehende Fläche auf der Probe erzeugt wird. </li><li> Decken die resultierende Oberfläche mit einem Maisstärkelösung (10 g Maisstärke, 8 ml Wasser und 7 g 100% glycerol) mit einem gemeinsamen Bürste. HINWEIS: Die Stärkekörner füllen die offenen Zellen der Probe für die anschließende Schneiden der dünnen Abschnitten die Struktur zu stabilisieren. </li><li> Heben Sie die Probe mit 15 &amp; mgr; m, legen Sie eine Bürste auf der Oberfläche der Probe und ziehen Sie die Klinge langsam in Richtung der Probe beginnen, schnitt ein dünner Abschnitt (unterhalb der Bürste). Beim Schneiden, gleitet der resultierende Abschnitt auf der Klinge durch den Pinsel geführt. </li><li> Wenn der gesamte Abschnitt geschnitten wird, entfernen Sie den Mikrobereich von der Klinge mit einer Bürste und Wasser (zur Verringerung der Reibung) und setzen Sie den Abschnitt auf einen Objektträger zur weiteren Vorbereitung. Um sie vor dem Austrocknen zu verhindern, decken sie unter Verwendung einer kleinen Menge Glycerin (33% = ein Teil der 100% Glycerin und zwei Teile Wasser). </li></ol></li></ol> 3. Mikroobjekt Vorbereitung <ol><li> Für die nach der Herstellung von Dauerrutschen, zuerst die Glycerin waschen vom Mikrobereich mit einer Pipette und Wasser. </li><li> Bedecken Sie den nassen seRésol mit einigen Tropfen Safranin (1 g Safranin Pulver + 100 ml Wasser) und Astrablue (0,5 g Astra blaues Pulver + 2 ml 100% Essigsäure + 100 ml Wasser), um zwischen verholzten und nicht verholzten unterscheiden Strukturen, sondern auch, um den Kontrast für die nachfolgende Bildanalyse zu verbessern. </li><li> Lassen Sie den Abschnitt Rest für 5 Minuten durch den Farbstoff überzogen und dann waschen Sie sich mit einer Pipette und nochmals Wasser. </li><li> Sobald die überschüssige Farbstoff entfernt wird, trocknen die Sektion mit Pipetten durch Waschen mit einer Sequenz von 75% verdünnt, 96% und schließlich 100% Ethanol. </li><li> Pipetten, die Proben auf dem Objektträger statt, indem die Proben in einem Bad, die Verarbeitungszeit auf etwa zwei bis 3 min für das gesamte Entwässerungsprozess zu reduzieren spülen. HINWEIS: Die Dehydratisierung mit Ethanol verhindert fragile Proben aus brechen. </li><li> Danach spülen Sie den Abschnitt mit 100% Xylol. HINWEIS: Xylol ist krebserregend und Lüftung ist im Labor obligatorisch, wenn Sie es. AndereProdukte bestehen ersetzen Xylol, aber wenn es Absicht, die Proben über einen längeren Zeitraum (Jahre, Jahrzehnte) für eine mögliche erneute Analyse zu speichern, ist Kanadabalsam (Schritt 3.5.2) der einzige Einbettmedium, die klar, ohne Farbe im Laufe der Zeit bleibt. Leider Kanadabalsam muss in Kombination mit Xylol verwendet werden. </li><li> Solange das Xylol milchig (weißlich) Wiederholen Dehydratationsverfahren, da es nicht ausreichend dehydriert. </li><li> Sobald das Xylol klar bleibt, decken Sie den Abschnitt mit einem Rückgang von 100% Kanadabalsam und bedecken Sie es mit einem Deckglas von mindestens der Größe des Abschnitts. HINWEIS: Achten Sie auf Entfernen von Luftblasen durch leichtes Eindrücken der Glasabdeckung nach unten. </li><li> Legen Sie die resultierenden Mikroschlitten zwischen zwei Streifen aus hitzebeständigem Kunststoff und legen Sie sie auf eine Metallplatte. Legen Sie ein Gewicht (zB ein Magnet) am oberen Rand der Folie, um sie nach unten drücken, um den Abschnitt in der folgenden Trocknungsprozess flach zu halten. </li><li> Objektträger in einem Ofen bei60 ° C für etwa 12 Std. Nach 12 Stunden, nehmen Sie die Folien aus dem Ofen heraus und legen Sie sie auf einem Regal sie abkühlen auf Raumtemperatur (ca. 20 ° C) zu lassen. Abkühlen lassen, entfernen Sie das Gewicht und den Kunststoffstreifen und reinigen Sie die Folie mit Rasierklingen, den Überschuss Kanadabalsam zu entfernen. </li></ol> 4. Die Visualisierung von Zellinhalten <ol><li> Bereiten Nawashin Lösung 25. <ol><li> Es wird eine Lösung (A) mit 5 g Chromsäure, 50 ml 96% iger Essigsäure und 320 ml entionisiertes Wasser. Bereiten andere Lösung (B) mit 200 ml von Formalin mit 175 ml entionisiertem Wasser. </li><li> Mischungs Lösung A und Lösung B in einem 1: 1-Verhältnis, das Nawashin Lösung. </li></ol></li><li> Um den Inhalt der Zelle zu visualisieren, fixieren Sie die Probe mit Nawashin Lösung für 10 Minuten, um alle Abbauprozesse in der Zelle zu stoppen. HINWEIS: Die Fixierung bewahrt Zellkernen ermöglicht für die Einschätzung der Zelle Langlebigkeit (Langlebigkeit der Zelle = vorhandenen Kerne / Kerne fehlt; die Anwesenheit or Abwesenheit des Kerns zeigt an, ob die Zelle lebend oder tot). </li><li> Nach der Fixierung, waschen Sie die Teile mit Wasser, um die Nawashin Lösung vollständig zu entfernen, bevor sie mit der Färbung mit Safranin-Astra Blau und zusätzlich vor der Anfärbung mit Pikrinsäure-Anilinblau (1 Teil gesättigte wasserlösliche Anilin blau + 4 Teilen 10% Pikrinsäure) . </li><li> Erhitze der Probe auf etwa 80 ° C (in jedem Fall unter dem Siedepunkt), um den Färbevorgang zu beschleunigen. Zur Entwässerung und Einbettung der Proben folgen das Protokoll die Schritte 3,4-3,8. </li></ol> 5. Vorbereitung Digitale Bilder des anatomischen Merkmale <ol><li> Erstellen Sie digitale Bilder von Kernflächen zur Gefäßanalyse. <ol><li> Schneiden Sie die Kernoberflächenebene mit Hilfe der Kern Mikrotom und Flecken auf der resultierenden Oberfläche schwarz indem Sie einfach mit einem Filzschreiber. </li><li> Sobald der Farbstoff wird getrocknet, reiben die Oberfläche des Kerns mit weißer Kreide. Drücken Sie die Kreide in den Zellen durch einfaches Reiben der Kreide über dieOberfläche mit dem Finger. Entfernen Sie auch den Überschuß durch dieses Verfahren Kreide. HINWEIS: Dadurch werden die Zellwände sind schwarz und die Lumenteile der Gefäße sind weiß. Dieser Kontrast ist die Voraussetzung für eine automatisierte Bildanalyse. </li><li> Die vorbereitete Kern unter einem Binokular mit einer Digitalkamera ausgestattet. Nimm eine Sequenz von leicht überlappenden (ca. 10%) Bilder beginnend an einer Seite des Kerns, bis die gesamte Oberfläche eingefangen wird. Nähen Sie die Einzelbilder zu einem Gesamtbild der Kernoberfläche erstellen. </li></ol></li><li> Erstellen Sie digitale Bilder von Objektträger <ol><li> Legen Sie die gereinigten Objektträger unter dem Mikroskop und nehmen Sie einander überlappende Aufnahmen aus dem gesamten Abschnitt. </li><li> Definieren Sie eine bestimmte Vergrößerung abhängig von den Strukturen zu analysieren, die zwischen 40X und 1,000x Vergrößerung. </li><li> Nähen Sie die Einzelbilder zu einem Gesamtbild der Abschnitt erstellen. Zur Vermeidung von Verzerrungen bei der Heftvorgang zu vermeiden, verwenden Sie &quot;, Planen &quot;-Typ Objektive mit dem Mikroskop. </li></ol></li></ol> 6. Quantifizierung anatomischer Merkmale <ol><li> Um Zellen und Ring Grenzen mit Hilfe der Bildanalyse-Tool ROXAS18 oder ähnliche Software erkennen, laden Sie ein vollständiges Bild eines Mikrobereich und der damit verbundenen räumlichen Kalibrierung auf quantitative Ergebnisse in metrischen Einheiten zu erhalten. Berechnen der räumlichen Kalibrierung durch Messen der Anzahl der Pixel zwischen den Skalen der Mikrometerstufe Bilder gleichzeitig Vergrößerung und Dividieren des erhaltenen Wertes durch den Schuppenabstand in metrischen Einheiten (zum Beispiel 1,000 um). </li><li> Wählen Sie aus der angezeigten Liste (in der Software zur Verfügung gestellt) eine geeignete Konfiguration vor dem Start des automatischen Teil der Analyse. ANMERKUNG: Eine Konfiguration ist eine zuvor optimierten Satz von Programmeinstellungen, die zum Beispiel berücksichtigt die Streichfarbe von der Probe und der Größe und Form Bereich der Zellen nachgewiesen werden. Maßgeschneiderte Konfigurationen damitermöglichen eine optimale Erkennungsergebnisse für die verschiedenen Arten und Bildqualitäten zu produzieren. <ol><li> Wählen Sie weitere Optionen wie den Einsatz von Regionen in dem Bild, die ein- oder ausgeschlossen werden, um zu vermeiden, sind zB leere Bildränder oder Risse in der Probe, falls erforderlich. </li></ol></li><li> Starten Sie die Analyse, indem Sie die Schaltfläche Analysieren. Wird entschieden, definieren Bereiche in dem Bild, die ein- oder ausgeschlossen mit dem Polygon, Rechteck oder Kreis-Werkzeug werden. Die folgende automatische Analyse verwendet flexible Algorithmen einige Bild Mängel (zB schlechten Kontrast) auf der Grundlage der Qualität des Bildes zu korrigieren und zu verbessern den Kontrast. </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

Die Herausforderungen für eine erfolgreiche und nachhaltige Integration der Holzanatomie in dendroökologischen Forschung sind neben vielfältigen analytischen Problemen, vor allem auf technische Aspekte. Diese Herausforderungen reichen von Prinzip Stichprobenverfahren zur Erstellung von qualitativ hochwertigen Mikroschnitte und ihre anschließende Analyse 19. Auf den ersten Blick ist die Entnahme von Kernen oder auch Scheiben ein einfaches Verfahren, das seit vielen Jahren bekannt ist. Es gibt viele Dinge, die schief getan werden kann, und eine kleine Ungenauigkeit bei der Probenahme kann zu schweren Problemen bei der weiteren Ausarbeitung und Analysephase zur Folge haben. Kleine Ungenauigkeiten wie Kernbohrungen, die nicht exakt senkrecht zur Schaftachse oder mit einem unvollkommen geschärft Greifer sind kein Problem, wenn das Ziel der Studie beschränkt sich auf die Messungen Breiten klingeln. Wenn jedoch mit dem Ziel für die mikroskopische Analyse der Proben, eine falsche Richtung Probenahme könnte in optischen Verzerrungen führenZellwände, während der Verwendung von stumpfen Entkernern Ergebnisse in Mikrorisse innerhalb des Kerns. Als Ergebnis, wenn Sie versuchen, um Mikroschnitte dieser Adern schneiden die dünnen Abschnitte nur auseinanderfallen und eine effiziente Vorbereitung nicht mehr gewährleistet. Dasselbe gilt auch für die Mikro-Kernproben. Eine stumpfe Spitze wird in Hochdruck führen, wenn der Kämpfer in das Stammholz eingeschlagen. Folglich ist die kambiale Schicht komprimiert. Die cambial Zellen (Figur 5) werden folglich zusammengedrückt und kann nicht analysiert werden. Disc Probenahme ist in der Tat die beste Strategie bei der Analyse von Wachstumsschwankungen, um sie auf Veränderungen der Umwelt beziehen. Leider ist es einfach unmöglich, Scheiben von allen Bäumen soll für weitere Analysen beprobt werden zu nehmen. Dennoch, insbesondere im Falle der tropischen dendrochronology, eine bestimmte Menge der Stammscheiben in Kombination mit Bohrkerne benötigt. Die Festplatten werden als Basis für die Zonengrenzen zu definieren und verwendet dafür die boundar unterstützenn definiert, basierend auf der Analyse Bohrkerne 12,27,28. Die Vor- und Nachteile von Schleif gegen Schneid werden häufig diskutiert 1,11,21. Wie oben erwähnt, die beste Vorgehensweise ist immer abhängig von der Forschungsfrage und die Parameter zu analysieren (makroskopische oder mikroskopische) werden. Von größter Bedeutung, wenn Isotopen oder chemische Analysen werden in einem weiteren Arbeitsschritt projiziert wird, ist es, dass der Schleifstaub erzeugt durch Schleifen, dass kann in Zell Lumen über die gesamte Probe zu füllen, wird sorgfältig durch Absaugen oder Druckluft entfernt. Schneiden Mikroschnitte ist für alle mikroskopisch analysiert die am besten geeignete Weg zur Herstellung von Proben für weitere Analysen. Zunächst wird der Abschnitt von der Probe, die dann ohne jegliche Kontamination für mögliche weitere Analysen aufbewahrt werden abgeschnitten. Zweitens diese Abschnitte ermöglichen hochauflösende Messungen der Einzelzellparameter. Außerdem vermeidet die zeitaufwendige EinbettungVerfahren unter Verwendung einer Maisstärke Lösung 26, um die Zellen zu stabilisieren ist ein großer Vorteil in der Mikroschneide. Ein Nachteil der Mikroschneide ist immer noch der begrenzten Stichprobengröße, was zu langen Vorbereitungszeiten. Für die Echtzeitreihen-Analysen zurückgehen in der Zeit über Jahrhunderte oder sogar Jahrtausenden gibt es eine Notwendigkeit, bestehende Schneidvorrichtungen 17,19, aber auch Bildverarbeitung und -analyse 18 weiter zu entwickeln. Ein erster Schritt in diese Richtung ist die Entwicklung von Kern Mikrotom 21, zunächst auf ebenen Oberflächen auf Kerne (1) geschnitten wird. Jüngste Tests zeigte die Fähigkeit, Mikroschnitte ganzer Kerne mit diesem Gerät (Abbildung 1) zu schneiden. Hochwertige Mikro Abschnitten finden Sie das Grundprinzip für eine effektive Bildanalyse. Unter die Bilder unter dem Mikroskop ist ein übliches Verfahren 19, aber ihre effektive Analyse ist nach wie vor eine Aufgabe, die Bedürfnisseweiterentwickelt 17 werden. Alle vorhandenen Bildanalysesysteme sind halbautomatisch, das heißt sie müssen mehr oder weniger stark durch den Techniker gesteuert. In vielen Fällen müssen die Bilder korrigiert werden oder sogar neue Bilder müssen durchgeführt, um den Kontrast für eine bessere Erfassung der Strukturen von der Software ohne Änderung Zellwanddicke innerhalb des Bildes zu verbessern. Spezialisierte Bildanalysewerkzeuge wie ROXAS 18, WinCell oder spezifische Skripte für ImageJ 29 in der Lage, grundlegende anatomische Daten wie Zellzahl, Zelldimension, Zellwandstärke und Zellenposition im Rahmen des jährlichen Ring geben. Viele zusätzliche anatomischen Metriken, die in einem dendroökologischen Kontext relevant sind, können von diesen grundlegenden Messungen wie Größe der größten Leitungen, Größenverteilung von Leitungen, die Größe der Früh- oder der ersten Reihe von Leitungen (optische) Holzdichte, intra-Jahres berechnet werden Profile der Leitungsgröße und ZellwandDicke, und Gruppierungsmuster der Leitungen (einsame, Multiples, etc.). Mit der Software ROXAS 18 werden die Umrisse der Leitungs Lumina (dh wasserleitenden Zellen) und Jahresringgrenzen automatisch erkannt und visuell als Overlays über das Originalbild dargestellt. Erkennungsalgorithmen für die Leitungen auf Farbe, Größe und Form Informationen, Erkennungsalgorithmen für Ring grenzt an den lokalen Kontext jeder Leitung basiert. Eine Toolbox ermöglicht es uns, diese Ergebnisse von Hand zu verbessern, indem das direkte Editieren der Overlay-Funktionen, dh, Löschen, Hinzufügen und Ändern von Grenzen und Ringleitung beschreibt. Nach dem Bearbeiten wird die endgültige Datenausgabe, einschließlich der Zellwanddicke (Koniferen), automatisch erzeugt und in einer Tabelle gespeichert. Vollautomatische Systeme sind derzeit nicht verfügbar, auch nicht für Nadelbäume, die eine relativ einfache Struktur, aber das ist ein Ziel, für zukünftige Entwicklungen. Dies würde starke Unterstützung für die full Integration von Holz anatomische Parameter in Zeitreihenanalysen.

Bäume sowie Sträucher, Zwergsträuchern und sogar Kräuter, zeigen vielfältige Reaktionsmuster auf Veränderungen in ihrer Umwelt. Diese Muster wurden seit der Mitte des 19. Jahrhunderts unter der Botanik und Pflanzenphysiologie. Damals Forschung verholzte Pflanzen meist auf Bäumen und einem beschreibenden Analyse der Struktur und Variabilität der Jahresringe in einem ökologischen Kontext ein. Als Andrew Ellicott Douglass erfand die Querdatierungstechnik für Ringforschung 2 wurde dieser ökologischen Kontext mehr oder weniger durch die neue Fähigkeit, genau zu datieren Holz Erkenntnisse der Archäologie unterdrückt. Übergreifende aus zum ersten Mal ermöglichte die genaue Datierung von Baumringen mit dem Kalenderjahr und wird bis heute als das Rückgrat der Jahrringforschung in allen Bereichen seiner Anwendung 1 angesehen. Parallel dazu seit Ende des 19. Jahrhunderts, Holzanatomie zu einem wichtigen Forschungsdisziplin entwickelt beziehend zu vielen anderen Gebieten der Naturwissenschaften und angewandte Wissenschaften 3. Zwei Hauptbereiche etabliert: die systematische Holzanatomie, die die Grundlage für die Identifizierung Holz in der Archäologie 4 ist, und die aufgebrachte Holzanatomie, auf Holztechnik, Physiologie, Pathologie und Ökologie 3,5 zusammen. In Jahrringforschung, Dendroökologie heute als Thema definiert umfassende Jahrringbezogene Untersuchungen zu den Umweltstudien wie geomorphologischen Prozessen (Dendrogeomorphologie), Temperatur- und Niederschlagsrekonstruktionen (Dendroklimatologie), Wasserstandsänderungen (Dendrohydrologie) oder sogar Gletscherschwankungen ( Dendroglaziologie) 6. Da diese Definition zeigt, haben Jahrringanalysen werden im Bereich der Datierung und Rekonstruktion von Umweltprozessen immer wichtiger, wie (i) Vergangenheit klimatischen Bedingungen durch die Analyse von jährlichen Schwankungen in Ringbreite 7,8, Holzdichte 9 oder Isotope 10 oder (ich ser Rezidiv Abständen von geomorphologischen Prozessen 11. Diese sehr detaillierte Studien über Ringbreitenschwankungen und deren Isotopengehalt zeigen die Notwendigkeit, Ringe näher, also zu analysieren, um die anatomische Struktur der Ringe zu studieren. Allerdings sind detaillierte Studien aus Holz anatomische Merkmale im Rahmen der Jahresringe auf Veränderungen der Umwelt im Zusammenhang selten 12,13. Obwohl diese mikroskopische Merkmale bekannt sind 14, haben sie nur selten auf mikroskopischer Ebene zu dendroökologischen Forschung angewendet. Darüber hinaus ist die genaue Timing dieser Wachstumsreaktionen in natürlich gewachsenen Bäumen, die für genaue Datierung Zwecke selten vor kurzem 15 dokumentiert. In Bezug auf die Auswirkungen der globalen Erwärmung 16, um die Verbesserung bestehender und Entwicklung neuer Techniken zu erfassen und zu quantifizieren, vergangene und laufende Umweltprozesse erforderlich ist, insbesondere im Hinblick auf die Klimafolgenforschung 11.Mit dem Ausbau der traditionellen Holz anatomische Forschung zu einer ökologisch basierte Holzanatomie 17 kann Dendro-Wissenschaftler neue Parameter zu analysieren und entwickeln neue Methoden, um die kurz- und langfristigen Auswirkungen von bestimmten Umweltfaktoren auf die Anatomie der Gehölze 18 zu verstehen. Detaillierte Kenntnisse über Veränderungen in verschiedenen Zellparameter in den einzelnen Ringen um spezifische Treiber (zB mechanische Kräfte, Klimaschwankungen) verwandt ist die Grundvoraussetzung für das Verständnis der Variabilität der Jahrringbildung. Im Vergleich zu herkömmlichen Ringbreitenmessungen, Identifizieren Holz anatomischen Variationen erfordert komplexere und expansive Präparationstechniken, die viel Arbeit und Zeit erfordern. Detaillierte Verfahren der Proben Schneiden, Färben und Einbettung sind vielfältig und sind immer abhängig vom Ziel der Studie 19. Für makroskopische Analyse der Ringbreite in Nadelbäumen oder auch Strukturen für die Anzahl, Größe oder distribution von Schiffen in Harthölzern ist die Oberfläche einer Probe häufig mit feinem Schleifpapier oder Spezialschleifmaschinen 20 poliert. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die Befüllung der einzelnen Zellen, die mit Staub, der ferner halbautomatischen mikroskopische Analyse 21 verhindert. Die besten Ergebnisse für makroskopischen Probenvorbereitung werden erzielt, wenn Probenoberfläche mit einer Rasierklinge oder einem anderen scharfen Messer. Während für kleine Proben sind Rasierklingen ein perfektes Werkzeug; Proben größer als Kerne erfordern das Schneiden von ebenen Flächen über die gesamte Ausdehnung der Kerne. Im Gegensatz zu schleifen, sind die Zellen nicht mit Staub, was weitere Vorbereitung für die nachfolgende Bildanalyse ermöglicht gefüllt. Ferner sind die offenen Zellen Lumen die richtig geschnitten Zellwände und die ebene Fläche der gesamten Probe ermöglichen die Anwendung von Hochfrequenz-Densitometrie 22 auf den gesamten Umfang des Kerns. Für die Bildanalyse, die Oberfläche der Proben (ZellWände) können mit dunkler Tinte gefärbt werden, und die offenen Zellen Lumen kann anschließend mit weißer Kreide gefüllt, um den Kontrast zwischen der Zellwand und der Lumenfläche 19,23 zu verbessern. Diese recht einfache Technik ermöglicht eine Grund makroskopische Beurteilung der größeren Zellstrukturen für Schiffsgrößenmessungen. Diese Verfahren zum Schneiden von Planflächen sind ausreichend für makroskopische Analysen. Für eine detaillierte holzanatomische (dh mikroskopische Analyse) wird die Durchlichtmikroskopie in Dendro Sciences angewendet am häufigsten verwendete Methode. Xylem Zellen differenzieren durch komplexe Prozesse umfassenden Zelltyp-Bestimmung, Zellteilung, Zelldifferenzierung und der programmierte Zelltod 24. Da der Zeitpunkt und die Geschwindigkeit, mit der diese Prozesse bestimmen Zell anatomischen Gegebenheiten können Umweltbedingungen beeinflussen diese Prozesse anatomische Abweichungen in der Ringstruktur zu erzeugen. Als wichtige Voraussetzung für diese Analyses, müssen Mikroschnitte mit einem Mikrotom 19 hergestellt werden. Bei der Herstellung von Proben für das Schneiden, ist die Sichtbarkeit der Tracheid oder Faserrichtung entscheidend. Die Verwendung von Hand angetrieben Schlittenmikrotome wird empfohlen, Mikro Abschnitte geschnitten, weil diese Technik erleichtert hochwertige Abschnitte wie für Bildanalysen erforderlich 19. Abhängig von der spezifischen Ziel einer bestimmten Studie werden Mikroschnitte senkrecht oder parallel zur Längserstreckung der Zellen geschnitten. Diese Abschnitte werden dann unter dem Mikroskop fotografiert und Zelldimensionen gemessen mit speziellen Bildanalyse-Software. Bis vor kurzem war die Fähigkeit, Mikro Abschnitten herzustellen, um kleine Probenmengen nur (ungefähr 1 cm x 1 cm) beschränkt. Dies ist akzeptabel, Einzelereignisse wie Störungen in bestimmten Jahren zu analysieren, aber diese Technik nicht die erweiterte Zeitreihenanalyse für Umweltrekonstruktionen notwendig zu erlauben. Dieser Aufwand kann nur zu realisierendurch die Entwicklung von neuen, effizienten und wirtschaftlichen Herstellungsverfahren und Analyseverfahren d. In den letzten Jahren haben die Mitglieder des Jahrringlabor an der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL in der Schweiz intensiv an diesem Thema gestartet. Als Ergebnis neuer Geräte und Analysetechniken entwickelt worden, um die Idee der Integration Holz anatomische Merkmale auf einen breiten Bereich von Umweltforschungsthemen unterstützen.

<table><tbody><tr><td>Increment corer</td><td></td><td></td><td>http://www.haglofinc.com/index.php?option=com_content&amp;amp;view=article&lt;br/&gt; &amp;amp;id=57&amp;amp;Itemid=88&amp;amp;lang=en</td></tr><tr><td>Core-Microtome</td><td></td><td></td><td>http://www.wsl.ch/dendro/products/microtomes/index_EN</td></tr><tr><td>Laboratory microtome</td><td></td><td></td><td>http://www.wsl.ch/dendro/products/microtomes/index_EN</td></tr><tr><td>Trephor micro corer</td><td></td><td></td><td>http://intra.tesaf.unipd.it/Sanvito/trephorEn.asp</td></tr><tr><td>Nawashin solution</td><td></td><td></td><td>Ten parts 1% chromic acid, four parts 4% formaldehyde and one part acetic acid</td></tr><tr><td>Picric-Anilin blue</td><td></td><td></td><td>One part saturated aniline blue and four parts Trinitrophenol dissolved in 95% ethanol</td></tr><tr><td>Safranin</td><td></td><td></td><td>Empirical Formula (Hill Notation) C&lt;sub&gt;20&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;19&lt;/sub&gt;ClN&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Astra-blue</td><td></td><td></td><td>Empirical Formula (Hill Notation) C&lt;sub&gt;47&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;52&lt;/sub&gt;CuN&lt;sub&gt;14&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;S&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td></td><td></td><td>Linear Formula CH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;CH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;OH&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Xylol (Xylene)</td><td></td><td></td><td>Linear Formula C&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;(CH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Canada Balsam</td><td></td><td></td><td>Embedding solution for microscopy</td></tr><tr><td>Roxas Software</td><td></td><td></td><td>http://www.wsl.ch/dienstleistungen/produkte/software/roxas/index_EN</td></tr><tr><td>ImageJ Software</td><td></td><td></td><td>http://imagej.nih.gov/ij/</td></tr><tr><td>WinCell</td><td></td><td></td><td>http://imagej.nih.gov/ij/</td></tr></tbody></table>

a technical perspective in modern tree-ring research - how to overcome dendroecological and wood anatomical challenges

Dendroökologische Forschung verwendet Informationen in Baumringen gelagert, um zu verstehen, wie einzelne Bäume und ganze Waldökosysteme reagiert auf Veränderungen der Umwelt und schließlich zu rekonstruieren solche Änderungen. Dies wird durch die Analyse von Wachstums Variationen in der Zeit zurück und Korrelieren verschiedener anlagenspezifische Parameter (zum Beispiel) Temperatur-Aufzeichnungen gemacht. Die Integration von holzanatomische Parameter in diesen Analysen würden Rekonstruktionen zu stärken, bis hin zu innerJahresAuflösung. Wir stellen daher ein Protokoll auf, wie man für die anschließende mikroskopische Analysen probieren, vorzubereiten und zu analysieren Holzprobe für die gemeinsame makroskopischen Analysen, aber auch. Darüber hinaus stellen wir eine mögliche Lösung für die Analyse von digitalen Bildern von gemeinsamen kleinen und großen Proben erzeugt werden, um zu unterstützen Zeitreihenanalysen. Das Protokoll stellt die grundlegenden Schritte, wie sie derzeit verwendet werden. Darüber hinaus gibt es einen anhaltenden Bedarf zur Verbesserung der bestehenden Techniken, und die Entwicklung neuer techniques, zu erfassen und zu quantifizieren, vergangene und laufende Umweltprozesse. Traditionelle Holz anatomische Forschung muss erweitert werden, um ökologische Hinweise zu diesem Forschungsgebiet gehören. Dies würde Dendro-Wissenschaftler, die neuen Parameter zu analysieren und entwickeln neue Methoden, um die kurz- und langfristigen Auswirkungen von bestimmten Umweltfaktoren auf die Anatomie der holzigen Pflanzen zu verstehen, die Absicht zu unterstützen.

Alle dendroökologischen Analysen hängen von genauen Proben, egal ob Scheiben, Kernen oder Mikrokerne werden übernommen. Dazu müssen die Geräte in perfekter Form (genauer geschärft) sein, um Mikrorisse in der Holzprobe zu vermeiden. Bei der Herstellung von Oberflächen an Bohrkernen, ist die Verwendung eines Kerns Mikrotom wesentlich. Die Fähigkeit zur offenen Zellen, die weiter behandelt werden, um den Kontrast zu erhöhen für Bildanalysen und Schiffsgröße Messungen (Abbildung 1) werden müssen, ist ein erster wichtiger Schritt zur Anpassung der anatomischen Strukturen in Zeitreihenanalysen. Manchmal ist die Dichte eines Hartholzprobe verhindert die Verwendung eines Mikrotoms. In diesem Fall eine richtige Politur und anschließender Entfernung des übermäßigen Sägemehl aus den Gefäßen mit einem Kompressor oder Vakuum ist die beste Option. Für weitere detaillierte Analysen der kleineren Zellstrukturen wie Früh- und Spätholz Tracheiden in Nadelbäumen, sind qualitativ hochwertige Mikroschnitte benötigt. Hier potential Artefakte wie sekundäre Zellwände von der primären Wand Notwendigkeit zu vermeiden (Figur 2) abgezogen. Wenn diese Artefakte in den digitalen Bildern auftreten, ist eine automatisierte Analyse der Zellabmessungen nicht mehr möglich. Die Artefakte müssen dann manuell korrigiert werden, was zeitaufwendig und in den meisten Fällen zu einer fehlerhaften Messung der Zellabmessungen ist. Das einfache Anlegen eines Nicht-Newtonschen Fluids, dh einem Maisstärkelösung, um die Oberseite der Probe unterstützt die Stabilität der Struktur und reduziert das Auftreten von Artefakten auf einem Minimum (Figur 2) 26. Diese Anwendung von Maisstärke, geeignet für alle Holzproben einschließlich Arten, macht die Anwendung des Einbettungsverfahren zu den Proben vor dem Schneiden redundant. Micro Abschnitte ermöglichen eine sichere Bestimmung der Jahresringe. Dies ist insbesondere der Fall bei Nadelbäumen auf ihre natürlichen Grenzen, dh wachsenden &lt;/ Em&gt;, an der Waldgrenze in hochalpinen Gebieten. Extrem schmale Ringe sind häufig und schwer zu makroskopisch erkennen (Abbildung 3). In extremen Fällen können die Ringe bestehen aus einer oder zwei Reihen von Frühholzzellen und eine Reihe von abgeflachten Spätholz-Zellen, die (im Gegensatz zu gemeinsamen Spätholzzellen) verdickt Zellwände fehlen. Dafür sind sie besser oder auch nur sichtbar, wenn unter Verwendung von Mikroschnitten. Darüber hinaus können Dichteschwankungen von Zonengrenzen deutlicher unterschieden werden, die den Nachweis der Jahresringe vor allem im Mittelmeerraum und den Tropen (Abbildung 3) vereinfacht. Bei der Analyse von Bildern bei einer Vergrößerung von 40X oder mehr, sind einzelne Zellen sichtbar, und die Dicke der Zellwand ist ebenfalls nachweisbar. Halbautomatische Analyse-Software ermöglicht die Messung bestimmter Parameter entlang definierten Pfade nach der Richtung ihrer zeitlichen und räumlichen Entwicklung (Abbildung 4). Damit changes einzelner Parameter wie beispielsweise die Zelle Lumen oder Zellwandstärke über den gesamten Umfang eines Jahresring (Abbildung 4) bestimmt werden. Dies kann für alle Ringe im Bild sichtbar gemacht werden, und dies unterstützt vollständig die Notwendigkeit für eine ausgedehnte Zeitreihenanalyse. Bildanalysen können auch verwendet werden, um die Entwicklungsphasen der Jahresringe innerhalb der Vegetationsperiode (Abbildung 5) zu bestimmen. Bei der Analyse der Aufnahme eines Ausschnitts mit Safranin und Astra-blau mit polarisiertem Licht, auch die verschiedenen Stufen der Verholzung, beginnend in den äußersten Ecken der Zellenwände bis zur vollständigen Verholzung der sekundären Zellwand befleckt, werden sichtbar. Denn die verholzten (reifen) Zellwände leuchten in polarisiertem Licht (Abbildung 5). Detaillierte Informationen finden Sie auf Umweltdaten für den jeweiligen Vegetationsperiode dokumentiert bezogen werden, um zum Beispiel eine genauere Klima-Wachstums relati bestimmen<html> terschaft. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/52337/52337fig1.jpg" /> Abbildung 1. Beispiele für einen Mikroschnitt und eine vorbereitete ebene Fläche eines Eichen einschließlich Ringbreite und Schiffsgröße Messungen. Links: äußerste Teil einer Eiche Bohrkern. Die 5 mm Kerndurchmesser wurde mit einem Kern Mikrotom geschnitten. Die Oberfläche wurde dann mit einem Filzstift schwarz gebeizt und die Zellen wurden mit weißer Kreide gefüllt, nachdem der Fleck trocken war. Rechts: das Diagramm angibt Ringbreite und Gefäßgröße Messungen an der Oberfläche des auf der linken Seite gezeigten Kerns erfolgt. Keine Mikroschnitte waren nötig, um diese Messungen zu tun durch die klare Oberfläche, die durch die Kern Mikrotom (nach 21 modifiziert). Unten: Micro Abschnitt aus einem Bohrkern geschnitten, gefärbt, dehydriert und in Kanadabalsam fixiert. Dicke: 20 &amp; mgr; m, Länge: 25 cm.<html> g &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/52337/52337fig2.jpg" /> Abbildung 2. Bilder von Mikro Abschnitte geschnitten ohne Stabilisierung gegenüber einem Abschnitt geschnitten mit dem Maisstärkelösung. Links: Micro Schnitt, Schneiden Artefakte in den Frühholz Tracheiden eines Nadelbaums. Die Probe wurde ohne Einbettung geschnitten und als Ergebnis die eher dünn Sekundärwände der Frühholzzellen wurden von der Hauptwand (blaue Pfeile) aufgeteilt. Rechts: Mikrobereich ohne Artefakte in den Frühholz Tracheiden eines Nadelbaums. Dieser Abschnitt (gleiche Probe wie links abgebildet) wurde nach dem Auftragen der Maisstärkelösung mit einer Bürste auf der Probenoberfläche zu schneiden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52337/52337fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> ove_content &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52337/52337fig3.jpg" /> . Abbildung 3. Beispiele für kaum nachweisbar Jahrringgrenzen Links: Micro Abschnitt eines Bohrkerns (hier: Larix decidua) zeigt einen Ring Grenze (schwarzer Pfeil) durch eine einzige Reihe von abgeflachter Spätholzzellen ohne Verdickung der Zellwand angezeigt. Dieser Ring nicht makroskopisch sichtbar. Rechts: Intra-Jahresdichteschwankungen (weißer Pfeil) sind häufig in mediterranen Arten (Mikrobereich: Quercus ilex). Die allmähliche Veränderung der Zellstruktur in Richtung Spätholz und zurück zum Frühholz Struktur (weißer Pfeil) ermöglicht die Differenzierung Dichteschwankungen von echten Zonengrenzen (schwarzer Pfeil). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52337/52337fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> Abbildung 4. Abbildung der Lumenfläche und Wanddickenmessung im Rahmen eines jährlichen Ring von einem Nadelbaum. Oben: Ausschnitt-Bild, das eine exemplarische Ergebnisse der ROXAS Analyse in einem Baum-Ring von Pinus sylvestris (Waldkiefer). Ring Grenzen werden gelb angezeigt und Umrisse von Tracheid Lumina in Cyan. Für eine radiale Datei (blau Tracheid Lumina) die gemessenen Zellwandstärken wird durch rote Kreise dargestellt. Schwarze Balken = 100 um. Unten:. Die inner jährlichen Veränderungen Tracheid Lumenfläche und Tracheid Zellwandstärke für den gesamten Jahresring <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52337/52337fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/52337/52337fig5.jpg" /> Abbildung 5. example eines Formjahresring. Das Bild wurde unter einem Lichtmikroskop mit polarisiertem Licht von einer aus einem Mikrokern auf Juli von einem Larix decidua abgetastet 7. 2007 wachsen in die erhaltene Safranin und Astra-blau gefärbte Mikrobereich eingefangen Lötschental auf 1.300 m über dem Meeresspiegel. Auf dieser Mikroschnitt die cambial Zellen, die Zellen in den Erweiterungsphase werden die Zellen in der Wandverdickungsphase und die reifen Zellen sind erkennbar. Die tangentiale Breite des Bildes abdeckt ~ 1 mm von Xylem Querschnitt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52337/52337fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a>

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A Technical Perspective in Modern Tree-ring Research - How to Overcome Dendroecological and Wood Anatomical Challenges

Here we present a protocol outlining how to sample wooden specimens for the overall assessment of their growth structures. Macro- and microscopic preparation and visualization techniques necessary to generate well-replicated and highly resolved wood anatomical and dendroecological dataset, are described are described.

Technischer Sicht in Modern Jahrringforschung - Wie Dendroökologische und Holz anatomische Herausforderungen zu meistern

Dendroecological research uses information stored in tree rings to understand how single trees and even entire forest ecosystems responded to ...

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Research

JoVE Journal

Environment

29.0K Aufrufe.  Swiss Federal Research Institute WSL. Here we present a protocol outlining how to sample wooden specimens for the overall assessment of their growth structures. Macro- and microscopic preparation and visualization techniques necessary to generate well-replicated and highly resolved wood anatomical and dendroecological dataset, are described are described.

Serie: A Technical Perspective in Modern Tree-ring Research - How to Overcome Dendroecological and Wood Anatomical Challenges

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use due to increased demand for landscape irrigation. Improper irrigation practices and large rainfall events can result in runoff from urban landscapes which has potential to carry nutrients and sediments into local streams and lakes where they may contribute to eutrophication. A 1,000 m2 facility was constructed which consists of 24 individual 33.6 m2 field plots, each equipped for measuring total runoff volumes with time and collection of runoff subsamples at selected intervals for quantification of chemical constituents in the runoff water from simulated urban landscapes. Runoff volumes from the first and second trials had coefficient of variability (CV) values of 38.2 and 28.7%, respectively. CV values for runoff pH, EC, and Na concentration for both trials were all under 10%. Concentrations of DOC, TDN, DON, PO4-P, K+, Mg2+, and Ca2+ had CV values less than 50% in both trials. Overall, the results of testing performed after sod installation at the facility indicated good uniformity between plots for runoff volumes and chemical constituents. The large plot size is sufficient to include much of the natural variability and therefore provides better simulation of urban landscape ecosystems.

This paper describes the design, construction, and function of a 1,000 m2 facility containing 24 individual 33.6 m2 field plots equipped for measuring total runoff volumes with time and collection of runoff subsamples at selected intervals for quantification of chemical constituents in the runoff water from simulated home lawns.

Design und Bau eines Stadt Abfluss Research Facility

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use ...

Forschung

Umwelt

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. I. Collection of Virus Samples

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. The standardized sampling component of the method concentrates viruses that may be present in water by passage of a minimum specified volume of water through an electropositive cartridge filter. The minimum specified volumes for surface and finished/ground water are 300 L and 1,500 L, respectively. A major method limitation is the tendency for the filters to clog before meeting the sample volume requirement. Studies using two different, but equivalent, cartridge filter options showed that filter clogging was a problem with 10% of the samples with one of the filter types compared to 6% with the other filter type. Clogging tends to increase with turbidity, but cannot be predicted based on turbidity measurements only. From a cost standpoint one of the filter options is preferable over the other, but the water quality and experience with the water system to be sampled should be taken into consideration in making filter selections.

EPA Method 1615 uses an electropositive filter to concentrate enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. This manuscript describes the procedure for collecting samples for Method 1615 analyses.

EPA-Methode 1615 Messung der Enterovirus und Norovirus Vorkommen in Wasser von Kultur und RT-qPCR. I. Sammlung von Virenproben

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. ...

Preparation and Testing of Plant Seed Meal-based Wood Adhesives

Recently, the interest in plant seed meal-based products as wood adhesives has steadily increased, as these plant raw materials are considered renewable and environment-friendly. These natural products may serve as alternatives to petroleum-based adhesives to ease environmental and sustainability concerns. This work demonstrates the preparation and testing of the plant seed-based wood adhesives using cottonseed and soy meal as raw materials. In addition to untreated meals, water washed meals and protein isolates are prepared and tested. Adhesive slurries are prepared by mixing a freeze-dried meal product with deionized water (3:25 w/w) for 2 hr. Each adhesive preparation is applied to one end of 2 wood veneer strips using a brush. The tacky adhesive coated areas of the wood veneer strips are lapped and glued by hot-pressing. Adhesive strength is reported as the shear strength of the bonded wood specimen at break. Water resistance of the adhesives is measured by the change in shear strength of the bonded wood specimens at break after water soaking. This protocol allows one to assess plant seed-based agricultural products as suitable candidates for substitution of synthetic-based wood adhesives. Adjustments to the adhesive formulation with or without additives and bonding conditions could optimize their adhesive properties for various practical applications.

To facilitate the effort in seeking more economic and environment-friendly formulations of natural product-based wood adhesives, this work demonstrates the preparation and testing of plant seed-based wood adhesives. This protocol allows one to assess plant seed-based agricultural products as suitable candidates for the substitution of synthetic-based wood adhesives.

Herstellung und Prüfung der Pflanzensamen Speisen basierte Holzklebstoffe

Recently, the interest in plant seed meal-based products as wood adhesives has steadily increased, as these plant raw materials are considered renewable ...

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. Part III. Virus Detection by RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a standardized method for use in multiple analytical laboratories during monitoring period 3 of the Unregulated Contaminant Monitoring Rule. Herein we present the protocol for extraction of viral ribonucleic acid (RNA) from water sample concentrates and for quantitatively measuring enterovirus and norovirus concentrations using reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR). Virus concentrations for the molecular assay are calculated in terms of genomic copies of viral RNA per liter based upon a standard curve. The method uses a number of quality controls to increase data quality and to reduce interlaboratory and intralaboratory variation. The method has been evaluated by examining virus recovery from ground and reagent grade waters seeded with poliovirus type 3 and murine norovirus as a surrogate for human noroviruses. Mean poliovirus recoveries were 20% in groundwaters and 44% in reagent grade water. Mean murine norovirus recoveries with the RT-qPCR assay were 30% in groundwaters and 4% in reagent grade water.

Here we present a procedure to quantify enterovirus and norovirus in environmental and drinking waters using reverse transcription-quantitative PCR. Mean virus recovery from groundwater with this standardized procedure from EPA Method 1615 was 20% for poliovirus and 30% for murine norovirus.

EPA-Methode 1615 Messung der Enterovirus und Norovirus Vorkommen in Wasser, Kultur und RT-qPCR. Teil III. Virenerkennung durch RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a ...

Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology

Sheet erosion is among the crucial drivers of soil degradation. Erosion is controlled by environmental factors and human activities, which often lead to severe environmental impacts. The understanding of sheet erosion is, consequently, a worldwide issue with implications for both environment and economies. However, the knowledge on how erosion evolves in space and time is still limited, as well as its effects on the environment. Below, we explain a new dendrogeomorphological protocol for deriving eroded soil thickness (Ex) by acquiring accurate microtopographic data using both terrestrial laser scanning (TLS) and microtopographic profile gauges. Additionally, standard dendrogeomorphic procedures, dependent on anatomical variations in root rings, are utilized to establish the timing of exposure. Both TLS and microtopographic profile gauges are used to obtain ground surface pro&#64257;les, from which Ex is estimated after the threshold distance (TD) is determined, i.e., the distance between the root and the sediment knickpoint, which allows de&#64257;ning the lowering of the ground surface caused by sheet erosion. For each profile, we measured the height between the topside of the root and a virtual plane tangential to the ground surface. In this way, we intended to avoid small-scale impacts of soil deformation, which may be due to pressures exerted by the root system, or by the arrangement of exposed roots. This may provoke small amounts of soil sedimentation or erosion depending on how they physically affect the surface runoff. We demonstrate that an adequate microtopographic characterization of exposed roots and their associated ground surface is very valuable to obtain accurate erosion rates. This finding could be utilized to develop the best management practices designed to eventually halt or perhaps, at least, lessen soil erosion, so that more sustainable management policies can be put into practice.

Characterizing erosion from dendrogeomorphology has usually focused on accurately finding the starting time of root exposure, by examining macroscopic or cell level changes caused by exposure. Here, we offer a detailed description of different novel techniques to obtain more precise erosion rates from highly accurate microtopographic data.

Labor und Feld-Protokoll für die Schätzung der Blatt-Erosion-Raten von Dendrogeomorphology

Sheet erosion is among the crucial drivers of soil degradation. Erosion is controlled by environmental factors and human activities, which often lead to ...

Using Tree-Rings to Reconstruct Fire History Information from Forested Areas

Annual tree-ring patterns are a source of ecological and environmental information including the history of fires in forested areas. Tree-ring based fire histories include three fundamental phases: field collection, laboratory methods (preparation and dating), and data analysis. Here we provide step-by-step instructions and issues to consider, including the process for selecting the study area, sampling sites, plus how and which fire-scarred trees to sample. In addition, we describe fire-scar sample preparation and dating which are done in the laboratory. Finally, we describe basic analysis and relevant results, including examples from studies that have reconstructed fire history patterns. These studies allow us to understand the historical fire frequency, changes in those frequencies related to anthropogenic factors, and analyzes of how climate influences fire occurrence over time. The description of these methods and techniques should provide a greater understanding of fire history studies that will benefit researchers, educators, technicians, and students interested in this field. These detailed methods will allow new researchers to this field, a resource to start their own work and achieve greater success. This resource will provide a greater integration of tree-ring aspects within other studies and lead to a better understanding of natural processes with forested ecosystems.

This work explains the most appropriate techniques and methods for conducting a fire history study from beginning site selection to final analysis of fire-climate relationship.

Annual tree-ring patterns are a source of ecological and environmental information including the history of fires in forested areas. Tree-ring based fire ...

How to Extract Climate Variability from Tree-Rings

Tree rings have been used to reconstruct climatological variables in many locations around the world. Moreover, tree-rings can provide valuable insights into climatic variability of the last few centuries and, in some areas, several millennia. Despite the important development, that dendrochronology has had in recent decades to study the dendroclimatic potential of a large number of species present in different ecosystems, much remains to be done and explored. In addition to this, in the last few years more people (students, teachers and researchers) around the world are interested in implementing this science to extend the timeline of climate information backwards and understand how climate has changed on scales of decades, centuries or millennia. Therefore, the objective of this work is to describe the general aspects and basic steps needed to conduct a tree-ring climate reconstruction, from site selection and field sampling to laboratory methods and data analysis. In this method's video and manuscript, the general basis in tree-ring climatic reconstructions is explained so newcomers and students can use it as an available guide into this field of research.

Tree-ring climate reconstructions can be helpful to better understand past climate variability beyond instrumental records. This protocol shows how to reconstruct past climate using tree rings and meteorological instrumental records.

Tree rings have been used to reconstruct climatological variables in many locations around the world. Moreover, tree-rings can provide valuable insights ...

Advanced Workflow for Taking High-Quality Increment Cores - New Techniques and Devices

In dendroecological research, precise dating of each single growth ring is a basic requirement for all studies, focusing on ring-width variations only, chemical or isotope analyses, or wood anatomical studies. Independent of the sampling strategy for a certain study (e.g., climatology, geomorphology), the way samples are taken is crucial for their successful preparation and analyses.
Until recently, it was sufficient to use a (more or less) sharp increment corer to obtain core samples that could be sanded for further analyses. Since wood anatomical characteristics can be applied to long time series, the need to obtain high-quality increment cores has taken on a new meaning. Essentially, the corer needs to be sharp(ened) when used. When coring a tree by hand, there are some problems in handling the corer, resulting in the hidden occurrence of micro cracks along the entire core: When starting to drill by hand, the drill bit is strongly pressed against the bark and the outermost ring until the thread has fully entered the trunk. At the same time, the drill bit is moved up and down as well as sideward. Then, the corer is drilled all the way into the trunk; however, it is necessary to stop after each turn, change the grip, and turn again. All these movements, as well as the start/stop-coring, puts mechanical stress on the core. The resulting micro cracks make it impossible to create continuous micro sections, as they fall apart along all these cracks.
We present a protocol to overcome these obstacles by applying a new technique using a cordless drill to minimize these problems when coring a tree, as well as its effect on the preparation of long micro sections. This protocol includes the preparation of long micro sections, as well as a procedure to sharpen corers in the field.

Here, we present a protocol on how to avoid micro cracks in increment cores by applying a cordless drill with a torque multiplier to minimize problems when coring trees, as well as its effect on preparing long micro sections. This protocol also includes a procedure to sharpen corers in the field.

Erweiterter Arbeitsablauf für die Aufnahme hochwertiger Inkrementalkerne – neue Techniken und Geräte

In dendroecological research, precise dating of each single growth ring is a basic requirement for all studies, focusing on ring-width variations only, ...

Hochdurchsatz-Baumringanalyse und Dichteschätzung

Tree Core Analysis with X-ray Computed Tomography

An X-ray computed tomography (CT) toolchain is presented to obtain tree-ring width (TRW), maximum latewood density (MXD), other density parameters, and quantitative wood anatomy (QWA) data without the need for labor-intensive surface treatment or any physical sample preparation. The focus here is on increment cores and scanning procedures at resolutions ranging from 60 &#181;m down to 4 &#181;m. Three scales are defined at which wood should be looked at: (i) inter-ring scale, (ii) ring scale, i.e., tree-ring analysis and densitometry scale, as well as (iii) anatomical scale, the latter approaching the conventional thin-section quality. Custom-designed sample holders for each of these scales enable high-throughput scanning of multiple increment cores. A series of software routines were specifically developed to efficiently treat three-dimensional X-ray CT images of the tree cores for TRW and densitometry. This work briefly explains the basic principles of CT, which are needed for a proper understanding of the protocol. The protocol is presented for some known species that are commonly used in dendrochronology. The combination of rough density estimates, TRW and MXD data, as well as quantitative anatomy data, allows us to broaden and deepen current analyses for climate reconstructions or tree response, as well as further develop the field of dendroecology/climatology and archeology.

Autor im Rampenlicht: Fortschritte in der Röntgen-CT-Werkzeugkette für die Baumkernanalyse

Here we show how to process tree cores with an X-ray computed tomography toolchain. Except for chemical extraction for some purposes, no further physical lab treatment is needed. The toolchain can be used for biomass estimations, for obtaining MXD/tree-ring width data as well as for obtaining quantitative wood anatomy data.

Baumkernanalyse mit Röntgen-Computertomographie

An X-ray computed tomography (CT) toolchain is presented to obtain tree-ring width (TRW), maximum latewood density (MXD), other density parameters, and ...

Technischer Sicht in Modern Jahrringforschung - Wie Dendroökologische und Holz anatomische Herausforderungen zu meistern

Zusammenfassung

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Design und Bau eines Stadt Abfluss Research Facility

EPA-Methode 1615 Messung der Enterovirus und Norovirus Vorkommen in Wasser von Kultur und RT-qPCR. I. Sammlung von Virenproben

Herstellung und Prüfung der Pflanzensamen Speisen basierte Holzklebstoffe

EPA-Methode 1615 Messung der Enterovirus und Norovirus Vorkommen in Wasser, Kultur und RT-qPCR. Teil III. Virenerkennung durch RT-qPCR

Labor und Feld-Protokoll für die Schätzung der Blatt-Erosion-Raten von Dendrogeomorphology

Using Tree-Rings to Reconstruct Fire History Information from Forested Areas

How to Extract Climate Variability from Tree-Rings

Erweiterter Arbeitsablauf für die Aufnahme hochwertiger Inkrementalkerne – neue Techniken und Geräte

Baumkernanalyse mit Röntgen-Computertomographie

Baumkernanalyse mit Röntgen-Computertomographie