JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

הבנת דפוסי spatiotemporal בדינמיקה של אוכלוסיית סרטנים ירוקים חיונית לחיזוי וניהול ההשפעות האקולוגיות והכלכליות של מין פולשני מזיק זה. פרוטוקול זה פותח במאמץ ליצור שיטה מתוקנת להערכת אוכלוסיות סרטנים ירוקים באזור הבין-תידים הסלעי של צפון מערב האוקיינוס האטלנטי.

Abstract

מינים פולשניים גרמו לשיבושים משמעותיים במערכות אקולוגיות ברחבי העולם. הסרטן הירוק האירופי פלש לצפון אמריקה בשנות ה-1800 ונחשב לאחד מ-100 הפולשים הגרועים בעולם על ידי ה-IUCN. תצפיות של דינמיקת אוכלוסיית הסרטנים הירוקים של spatiotemporal חיוניות לחיזוי וניהול ההשפעות האקולוגיות והכלכליות של מין פולשני מזיק זה. פרוטוקול זה פותח במאמץ ליצור שיטה מתוקנת להערכת דינמיקת אוכלוסיית הסרטנים הירוקים באזור הבין-תידים הסלעי של ניו אינגלנד ואטלנטיק קנדה. הפרוטוקול תוכנן להיות נגיש למשתמשים מרובים כולל חוקרים, מחנכים, סטודנטים, ומדענים אזרחיים. למרות שהוא תוכנן לסקר אוכלוסיות סרטנים, פרוטוקול זה קל להסתגל ותו לא יכול לשמש עבור כל מספר של מינים בין-סטידליים. לנתונים המתווברים הנאספים באמצעות פרוטוקול זה יש מגוון רחב של שימושים, לרבות כדי ליידע מחקר אקולוגי, מאמצי שימור, אסטרטגיות להפחתת הסיכון ופיתוח דיג, כמו גם למטרות סיוע חינוכיות.

Introduction

פלישות ביולוגיות עלולות לשבש את האינטראקציות בין מינים ותהליכים אקולוגיים, וייתכן שישלהן השלכות אקולוגיות מרחיקות לכת 1,,2,,3 והשלכות כלכליות 4. היכולת לחזות, למתן ולהסתגל בהצלחה לפלישות תלויה מאוד באיפיון דינמיקת האוכלוסייה5. בעוד מגוון של כלים קיימים (למשל, גנטיקה של האוכלוסייה, isotopes יציב) והם מתעוררים (למשל, eDNA) למעקב אחר מינים פולשניים, מסורתי בטכניקות ניטור situ ממשיכים להיות מנוצלים באופן נרחב להערכת הפצת מינים פולשניים ושפע.

הסרטן הירוק האירופי(Carcinus maenas) הואמין פולשני שזוהה לראשונה בצפון אמריקה בשנת 1817 ופלש בהצלחה למערכות אקולוגיות ברחבי העולם6,,7. לסרטנים ירוקים יש שפע של השפעות שליליות על המערכות האקולוגיות המקומיות, כולל צמצום אוכלוסיית הדו-שכולים המקומייםבאמצעות טריפת 8,9 , מתחרים עםסרטניםמקומיים עלמזון ומחסה 10 , 11,12והרסשל בית גידולעשב צלופחים ושינוייםהבאים במבנה קהילת הדגים 12,13,14. תרכובת סוגיות אלה היא הקשר בין הגדלת הטמפרטורה לבין הגדלת שפעהסרטנים הירוקים ו/או הרחבת טווח 15,16, שהיו לה השלכות אקולוגיות וסוציו-אקונומיות חמורות באזורים כמו מפרץ מיין, שם ההתחממות מתרחשת מהר יותר מ-99% מהאוקיינוסים האחרים בעולם17.

בחוף המזרחי של צפון אמריקה, סרטנים ירוקים נעים מווירג'יניה לניופאונדלנד. הם נמצאים בדרך כלל על קווי חוף מוגנים בגלים, שפך, וembayments במעמקים החל מרמת הגאות ועד 5-6 m18. נוכחותם באזור הבין-תידי הופכת אותם למין ימי אידיאלי לסקורי קו החוף. המאפיין הבולט ביותר המשמש לזיהוי סרטנים ירוקים הוא התבנית של חמישה קוצים או 'שיניים' בכל צד של העיניים ושלושה קוצים בין העיניים (ראה נספח 1). carapace שלהם (צד הגב) הוא בדרך כלל ירוק כהה מנודן וחום, אבל דפוסי צבע גחוני יכול להשתנות מאוד (ראה נספח 2).

ישנם ארגונים רבים, חוקרים, קבוצות מדענים אזרחיים, ומחנכים כיום מנהלים ניטור אוכלוסיית סרטנים ירוקים. עם זאת, היעדר פרוטוקול מתוקן מקשה על השוואת ערכות נתונים ובסופו של דבר להבין אוכלוסיות סרטנים ירוקים הן בקנה מידה מקומי והן בקנה מידה אזורי. פרוטוקול זה נועד לכמת את דינמיקת האוכלוסייה spatiotemporal של סרטנים ירוקים באזור intertidal סלעי בניו אינגלנד ואטלנטיק קנדה. באופן אידיאלי, פיתוח של סקר מתוקן, זול, וניתן להתאמה בקלות יקדם מאמצי ניטור ארוכי טווח על ידי מגוון רחב של משתמשים, כולל חוקרים, מדענים אזרחיים, מחנכים, וסטודנטים.

למרות סרטנים ירוקים הם מין היעד של עניין בפרוטוקול זה, הנתונים נאספים גם עבור יונה יליד סרטנים סלע (סרטן borealis וסרטן irroratus), כמו גם סרטן החוף האסייתי פולשני (Hemigrapsus sanguineus). מדובר בזני סרטנים הנפוצים באזור הבין-תידים הסלעי בצפון ניו אינגלנד, ולמגמות בהתפלגות האוכלוסייה ובשפע שלהם יש משמעות אקולוגית וכלכלית. מדריך שדה סרטנים Intertidal פותח לצד פרוטוקול זה כדי לסייע בזיהוי סרטנים (נספח 1) ספציפי לצפון ניו אינגלנד. כמו כן, פותחה פלטפורמת הזנת נתונים ואחסון בשם "פרויקט הסרטן הירוק של Intertidal" עבור פרוטוקול זה באמצעות Anecdata19. אנקדוטה היא פלטפורמה מדעית אזרחית מקוונת ללא תשלום המספקת פתרונות מבוססי אינטרנט ונייד לאיסוף וגישה לתצפיות, ומספקת פלטפורמה ידידותית למשתמש לאיסוף, ניהול ושיתוף נתונים בקלות.

Protocol

1. תזמון עבודת הסקר

  1. ערוך סקרים בין מאי לנובמבר, בשיא הפריון באזור הבין-תידים.
  2. תזמן סקרים סביב גאות ושפל שליליים או אפסיים (בדרך כלל מחזורי ירח חדשים ומלאים) כדי לאפשר זמן מתאים באזור הבין-טידים הנמוך (כלומר, לפחות שעתיים).

2. הכנה לפני הסקר

  1. אתר והדפס את כל מדריכי השדות וגליונות איסוף הנתונים (ראה נספחים) לפני ביצוע הסקר אם זו השיטה המועדפת. אם אתם משתמשים באפליקציית אנקדוטה עבור מדריכי שטח ואיסוף נתונים, בקרו באתר האינטרנט של אנקדוטה וצטרפו לפרויקט הסרטן הירוק19. קטגוריות איסוף הנתונים ואיסוף אנקדוטות זהות.

3. בחירת אתר ותיאור

  1. אתר אתר בין-סטידל סלעי מוגן בגלים עם מרצפת (כלומר, לא יציב, מגולגל על ידי פעולת גל) ובית גידול של אצות. ודא כי יש לפחות 100 מ ' של קו החוף כדי להתאים את הדגימה המתוכננת.
  2. הקלט את המיקום של אתר המחקר באמצעות יחידת מערכת מיקום גלובלית (GPS), או מכשיר כגון טלפון חכם שיש לו יכולת GPS (למשל, אפליקציות מצפן רבות חופשיות להורדה או כבר מתוכנתות מראש בטלפונים חכמים). תיעוד קואורדינטות אתר בגליון נתוני הסקר הבין-טידאלי (נספח 3) או ישירות לתוך פרויקט הסרטן הירוק הבין-טידאלי באנקדוטה.
  3. בזמן הגאות הנמוכה החזוי (שנקבע מאתר NOAA Tide Predications או אפליקציה כגון Tides) להפעיל קלטת 50 מ ' transect אנכית מן האזור intertidal נמוך (כלומר, אזור ההתזה) לאזור intertidal גבוה (כלומר, אזור microalgal שחור כי הוא בדרך כלל יבש בגאות). מחלקים את המרחק שנוצר לשלושה מקטעים שווים: גבוה, אמצעי ונמוך(איור 1). החלק הבין-תידתי הנמוך, במקביל לקו החוף, הוא אזור הדגימה של המטרה.
  4. בתוך האזור הבין-דקאלי הנמוך, למדוד מרחק של 100 מ ' מקביל לקו החוף ( איור 2 )וקם סמניםקבועים המקפים אזור זה באמצעות מוטות ברזל או ציוני דרך קבועים טבעיים כגון סלעים בלתי ניתנים להזזה, מדף, עיגון עגינה, וכו '.

4. עריכת סקר

  1. לפני ההגעה לאתר הסקר, רמתו את המידע הבא בגליון נתוני הסקרהבין-תיאטדלי (נספח 3)או ישירות בפרויקט הסרטן הירוק הבין-צירי באנקדוטה: שם אתר, תאריך דגימה, משתתפים, זמן וגובה של גאות נמוכה במיקום/תאריך לדגום (נקבע באמצעות אתר NOAA Tide Predications, או אפליקציה כגון Tides) ושלב ירחי (נקבע באמצעות לוח שנה ירחי כגון www.moongiant.com).
  2. עם ההגעה לאתר הסקר, אתר את קטע 100 מ' של קו החוף הבין-טסטיאלי הנמוך שבו יערך הסקר, לפרוק ציוד ולארגן גליונות נתונים ומדריכי שדה.
  3. לחלופין, למדוד את טמפרטורת המים באמצעות מדחום דיגיטלי עמיד למים במים הרדודים הסמוכים לאזור הדגימה.
    1. למדוד את המלוה על ידי הצבת מספר טיפות מים שנאספו בסמוך לאזור הדגימה על הפריזמה של שבירה של שבירה של ממליח.
    2. הקלט את טמפרטורת המים ב-°C ואת המליה בחלקים לאלף (ppt) בגליון נתוני הסקר הבין-טידאלי או ישירות לתוך פרויקט הסרטן הירוק של Intertidal באפליקציית אנקדוטה.
  4. התחל את הסקר על ידי השלכה אקראית של 1 מ' 2 quadrat בתוך אזור אזור intertidal נמוך מוגדר מראש הפועל במקביל לקו החוף (קלטת transect אין צורך לנהל את הסקר כי אזור המדגם כבר הוגדר). הקלט הערכה חזותית של אחוז הסלע הניתן להזזה (כלומר, מרצפת/חצץ שניתן להסתכל מתחתיו) וכיסוי אצות (לדוגמה, אסקופילום או פוקוס spp)בתוך הרבעון הקרוב ביותר (כלומר, 0, 25, 50, 75 או 100%). בית גידול בין-סטידלי סלעי הוא לעתים קרובות לא אחיד והוא יכול להכיל אזורים של חול, בוץ, מדף, או בתי גידול אחרים שבו סרטנים ירוקים אינם נמצאים.
    1. כדי להימנע מהערכות צפיפות על ידי דגימה של בית גידול לא מתאים, רק רבעים לדוגמה עם יותר מ-50% סלע נייד, או יותר מ-50% בחפת אצות. כמו כן להימנע מדגם אזורים שבהם סלעים או מדפים מוגבהים באופן ניכר מעל הפרופיל של קו החוף בתוך האזור הבין-טידים הנמוך, כמו בית גידול זה עשוי להיות נציג יותר של האזור הבין-טידים באמצע.
  5. בתוך כל מרובע, להרים סלעים נעים או מרצפת בזהירות להזיז אצות הצידה כדי לחפש סרטנים. הקפד להחליף את כל הסלעים והאצות כפי שהם נמצאים. לאסוף את כל הסרטנים שנמצאו ולאחסן אותם בדלי עד quadrat כולו כבר חיפש.
  6. זהה את המינים של כל סרטן באמצעות מדריך השדהבין-טידליסטי (נספח 1,או מקור בפלטפורמת פרויקט אנקדוטה) ורשמו באמצעות קודי המינים המפורטים בגליון נתוני הסקרהבין-תידאלי (נספח 3)או בפרויקט הסרטן הירוק הבין-טידאלי באפליקציית אנקדוטה.
  7. למדוד את רוחב carapace (CW) של כל סרטן על פני החלק הרחב ביותר של carapace, המשתרע מקצה לקצה של הקוצים מסוף, כדי הקרוב ביותר 1 מ"מ באמצעות Calipers Vernier.
  8. השתמש בבטן (או "סינר") בצד האוורני של הסרטן כדי לקבוע מין. סרטנים זכרים נוטים להיות צרים, מחודדים בטן וסרטנים נקבה נוטים להיות רחב יותר, כוורת בצורת בטן(נספח 1). רק להקליט סקס לסרטנים ≥ 10 מ"מ CW.
  9. עבור כל הסרטנים, מספר שיא של טפרים, מספר הרגליים, מצב המעטפת (כלומר, קשה- או רך-מעטפת כפי שנקבע על ידי אם carapace מתנגד (קשה) או נותן (רך) כאשר לחץ האצבע מוחל), ואת הנוכחות (כלומר, ovigerous) או היעדר ביצים מובלטות לנקבות.
  10. לחלופין, להקליט את הצבע עבור סרטנים ירוקים, אבל לא מינים אחרים של סרטנים, באמצעות פרוטוקול הצבע שפותח על ידי יאנגואליוט 20 (נספח 2). יש להשתמש בפרוטוקול זה רק אם ניתן להשתמש בשבבי הצבע בפועל ולהובא אותם לשדה, מכיוון שהגירסאות המודפסות עשויות להשתנות באופן משמעותי. זהה מצב מעטפת טרום-מוליך לסרטנים ירוקים באמצעות אינדיקטורים חיצוניים לפני ההט(נספח 4,או מקור בפלטפורמת פרויקט אנקדוטה). סרטנים ירוקים Pre-molt הם בתוך 3 שבועות של molting והם עניין מיוחד דיג סרטנים ירוקקליפה רכה המתעוררים 21,22.
  11. להחזיר את כל הסרטנים לבית הגידול בתוך quadrat פעם כל המדידות והמאפיינים נרשמו.
  12. המשך באקראת לזרוק את quadrat בתוך האזור הבין-טידאלי הנמוך המוגדר מראש עד סך של 10 מ'2 נדגמו. ממשיכים להתקדם לאורך האזור הבין-טסטי הנמוך של קו החוף ולהבטיח כי quadrats מופרדים על ידי מינימום של 1 מ ', כך resampling לא מתרחשת ומקסימום של 10 מ ', כך אזור הסקר לא יעלה על 100 מ '.

5. ניהול וניתוח נתונים

  1. אם אתה משתמש בגליונות נתונים, בדוק את כל גליונות הנתונים הגולמיים לאיתור שגיאות וקריאות לאחר הסקר, צילום מסמכים, סריקה וארכיון. השתמש בצילום עבור הזנת נתונים בגיליון אלקטרוני של Excel (ראה נספח 5 לדוגמה) או לתוך פרויקט הסרטן הירוק בין-ציריבאנקדוטה 19. אחסן גליונות נתונים סרוקים באופן אלקטרוני.
  2. ערוך ניתוחי נתונים המתאימים לעיצוב המחקר. מדדי אוכלוסיה שימושיים כוללים צפיפות סרטנים (המספר הכולל של סרטנים המחולקים לפי המספר הכולל של quadrats שנדגמו), יחס מין, תדירות גודל מצטברת, שיעור פציעה, יחס מצב מעטפת, ותעריפים הכוללים של מפגש מינים (למשל, % של סרטנים ילידים לעומת פולשניים).

תוצאות

בשנת 2019, פרוטוקול זה שימש כדי לערוך סקרי סרטנים ירוקים בין-תידאליים חודשיים בשלושה מקומות ממאי-נובמבר (סנדי פוינט, ירמוט, ME (43°46'17.92"N, 70° 8'45.52"W), רובין הוד קוב, ג'ורג'טאון, ME (43°48'13.80"N, 69°44'50.97"W) וניו מדוז ריבר, ווסט באת', ME (43°51'17.84"N, 69°51'55.20 "W)), ובמיקום אחד ממאי-אוגוסט (נהר דמריסקוטה, וולפול, ME (43°56'9.42"...

Discussion

פרוטוקול זה מתאר שיטת סקר להערכת מגמות מרחביות וזמניות של אוכלוסיות סרטנים באזור הבין-טידים הסלעי הנגיש למשתמשים מרובים, כולל חוקרים, מחנכים, סטודנטים ומדענים אזרחיים. היתרונות של פרוטוקול זה כוללים את הדברים הבאים: הוא אינו דורש ציוד מיוחד או יקר, המתודולוגיה נגישה למגוון רחב של רמות מיו...

Disclosures

למחבר אין מה לחשוף.

Acknowledgements

אני רוצה להכיר ,החוקרים הרבים תלמידים, מורים ומדענים אזרחיים שבדקו ועזרו לי לשפר את הפרוטוקול הזה בשנים האחרונות: ד"ר גבריאלה בראדט, ד"ר רוברט סטנק, אריקה פרלי, אתל וילקרסון, סוזן איירס ובית הספר המרכזי של ג'ורג'טאון3 תלמידי כיתה ד' ו-ד', ג'ולי אפהאם ובית הספר היסודי ווסטבאת' ד', צוות הסימנים החיוניים של GMRI ומתנדבי השירות הקהילתי של מעבדות אידקס.th אני מודה לאן היידן, קייטלין קליבר וחנה וובר על שסיפקו הערות והצעות על כתב היד הזה. אני מודה למקורות המימון הבאים על תמיכה בפיתוח וביצוע של פרוטוקול זה: NOAA Saltonstall-Kennedy גרנט תוכנית (גרנט #NA18NMF4270194), מיין ים גרנט, רוברט ופטרישיה שוויץ קרן, וקרן החינוך של האי ג'ורג'טאון. לבסוף, כתב יד זה שופרה מאוד הודות להערות ועערוך שסיפקו שלושה סוקרים אנונימיים.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1 m2 PVC quadrat (1/2" PVC)Any hardware/home improvement storePVC can be sourced at any hardware/home improvement store and cut into 1m lengths to form quadrat (4 1/2" PVC elbows will also be needed to connect 1 m lengths into square)
1/2" rebarHome depot5152*optional (for marking low intertidal area)
40 m Fiberglass Transect TapeGrainger3LJX1
5 gal bucketHome depot05GLHD2
Ade Advanced Optics Salinity RefractometerAmazon*optional
Clip boardAny office supply store or Amazon
Uei Waterproof Digital ThermometerAmazon*optional
Vernier calipersBel-ArtMany companies make calipers, however our preferred brand is Bel-Art which can be sourced on Amazon

References

  1. Barnosky, A. D., et al. Approaching a state shift in Earth's biosphere. Nature. 486, 52-58 (2012).
  2. Butchart, S. H. M., et al. Global biodiversity: indicators of recent declines. Science. 328, 1164-1168 (2010).
  3. Grosholz, E. Ecological and evolutionary consequences of coastal invasions. Trends in Ecology and Evolution. 17, 22-27 (2002).
  4. Marbuah, G., Gren, I. M., McKie, B. Economics of harmful invasive species: A review. Diversity. 6, 500-523 (2014).
  5. Kamenova, S., et al. Invasions toolkit: current methods for tracking the spread and impact of invasive species. Advances in Ecological Research 2017. 56, 85-182 (2017).
  6. Carlton, J. T., Cohen, A. N. Episodic global dispersal in shallow water marine organisms: The case history of the European shore crabs Carcinus maenas and C. aestuarii. Journal of Biogeography. 30, 1809-1820 (2003).
  7. Klassen, G. J., Locke, A. A biological synopsis of the European green crab, Carcinus maenas. Fisheries and Oceans Canada. Canadian Manuscript Report of Fisheries and Aquatic Sciences. 2818, (2007).
  8. Baeta, A., Cabral, H. N., Marques, J. C., Pardal, M. A. Feeding ecology of the green crab, Carcinus maenas (L. 1758) in a temperate estuary, Portugal. Crustaceana. 79, 1181-1193 (2006).
  9. Pickering, T., Quijón, P. A. Potential effects of a non-indigenous predator in its expanded range: assessing green crab, Carcinus maenas, prey preference in a productive coastal area of Canada. Marine Biology. 158, 2065-2078 (2011).
  10. Rossong, M. A., Williams, P. J., Comeau, M., Mitchell, S. C., Apaloo, J. Agonistic interactions between the invasive green crab, Carcinus maenas (Linnaeus) and juvenile American lobster, Homarus americanus (Milne Edwards). Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 329, 281-288 (2006).
  11. Rossong, M. A., Quijon, P. A., Williams, P. J., Snelgrove, P. V. R. Foraging and shelter behavior of juvenile American lobster (Homarus americanus): the influence of a non-indigenous crab. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 403, 75-80 (2011).
  12. Matheson, K., Gagnon, P. Effects of temperature, body size, and chela loss on competition for a limited food resource between indigenous rock crab (Cancer irroratus Say) and recently introduced green crab (Carcinus maenas L). Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 428, 49-56 (2012).
  13. Davis, R. C., Short, F. T., Burdick, D. M. Quantifying the effects of green crab damage to eelgrass transplants. Restoration Ecology. 6, 297-302 (1998).
  14. Garbary, D. J., Miller, A. G., Williams, J., Seymour, N. R. Drastic decline of an extensive eelgrass bed in Nova Scotia due to the activity of the invasive green crab (Carcinus maenas). Marine Biology. 161, 3-15 (2014).
  15. Congleton, W. R., et al. Trends in Maine softshell clam landings. Journal of Shellfish Research. 25, 475-480 (2006).
  16. Pershing, A. J., et al. Slow adaptation in the face of rapid warming leads to collapse of the Gulf of Maine cod fishery. Science. 350, 809-812 (2015).
  17. Young, A. M., Elliott, J. A. Life history and population dynamics of green crabs (Carcinus maenas). Fishes. 5, (2019).
  18. Young, A. M., Elliott, J. A., Incatasciato, J. M., Taylor, M. L. Seasonal catch, size, color, and assessment of trapping variables for the European green crab Carcinus maenas (Brachyura: Portunoidea: Carcinidae), a nonindigenous species in Massachusetts, USA. Journal of Crustacean Biology. 37, 556-570 (2017).
  19. St-Hilaire, S., Krause, J., Wright, K., Poirier, L., Singh, K. Break-even analysis for a green crab fishery in PEI, Canada. Management of Biological Invasions. 7, 297-303 (2016).
  20. Poirier, L. A., et al. Moulting synchrony in green crabs (Carcinus maenas) from Prince Edward Island, Canada. Marine Biology Research. 12, 969-977 (2016).
  21. Peters, G. P., et al. The challenge to keep global warming below 2 C. Nature Climate Change. 3, 4-6 (2013).
  22. Masson-Delmotte, V., et al. IPCC. Summary for Policymakers. Global Warming of 1.5 °C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. 32, (2018).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

163

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved