Il finanziamento per la composizione e la pubblicazione di questo documento è stato fornito attraverso molteplici sovvenzioni e contratti al Gruppo Chironomidi Research (LC Ferrington, Jr., PI), presso il Dipartimento di Entomologia presso l&#39;Università del Minnesota. Grazie a Nathan Roberts per la condivisione di fotografie di lavoro sul campo utilizzati come figure nel video associato con questo manoscritto.

1. Preparazione del campo di raccolta Supplies <ol><li> Determinare il numero di campioni SFPE che dovrebbero essere raccolti sulla base del disegno di studio e acquisiscono un vaso campione (ad esempio, 60 ml) per ciascun campione. </li><li> Preparare due etichette di data e località per ogni barattolo campione. Posizionare uno all&#39;interno e apporre l&#39;altra all&#39;esterno del vaso. Assicurarsi che ogni etichetta data e località contiene le seguenti informazioni: paese, stato, contea, città, corpo acqua, coordinate GPS, data e nome della persona (s) la raccolta del campione. </li><li> Raccogliere altri materiali e attrezzature (vedi Tabella di materiali specifici / Equipment) specifici. </li></ol> 2. Campo Collection <ol><li> Mantenere un vassoio larvale in una mano e un setaccio nell&#39;altra. Immergere il vassoio larvale in acqua dove SFPE accumulano (ad esempio, accumuli di schiuma, strappi, vegetazione emergente, detriti, indietro vortici, e lungo i bordi delle banche) (Figura 2A), permettono watehm, esuvie, e detriti per accedere al cassetto larvale, e versare questo materiale attraverso il setaccio. Se da un campionamento in un sistema lotico, inizia all&#39;estremità a valle della portata campione e funziona monte (Figura 2B). Se da un campionamento in un sistema lentico, cominciare dalla costa sottovento. <ol><li> Ripetere il passaggio 2.1 per 10 min (o come altrimenti definito per un regime di campionamento specifico) all&#39;interno di ogni portata campione predefinito (in genere 100-200 m di campioni raccolti dai flussi, ma dipende dalla superficie totale del sito di monitoraggio acquatico); spostarsi tra le aree di accumulo SFPE a seconda dei casi. </li></ol></li><li> Concentrare detriti in una zona del vaglio utilizzando uno spruzzatore riempito con l&#39;acqua del sito campione e trasferire accuratamente campione SFPE pre-etichettato vaso campione con l&#39;ausilio di una pinza e un flusso di etanolo da una spruzzetta. Riempire vaso campione con etanolo. </li><li> Ripetere i passaggi 2,1-2,2 per tutti i campioni. </li></ol> 3. Il campione Picking NOTA: Il resto di questo protocollo riguarda un SFPE sottocampione di 300 e può essere necessario modificare per altre dimensioni sottocampione. Vedere Bouchard e Ferrington di 9 linee guida subsampling e frequenza di campionamento per adattare i metodi SFPE per raggiungere gli obiettivi e le risorse di studio specifici. <ol><li> Assegnare un flaconcino 1-dram per ogni campione SFPE; preparare una etichetta con la data e località di inserire all&#39;interno di ogni flacone e riempire la fiala ¾ con etanolo. </li><li> Togliere il coperchio dal corrispondente barattolo campione e verificare la presenza di allegato esuvie pupa. Lavare delicatamente il contenuto fuori il coperchio su una piastra di Petri con uno spruzzatore pieno di etanolo. Individuare e rimuovere l&#39;etichetta dalla parte interna del vaso campione utilizzando una pinza e delicatamente lavare contenuti fuori l&#39;etichetta sulla piastra di Petri. Mettere da parte l&#39;etichetta. </li><li> Trasferire il contenuto del barattolo campione in un vassoio larvale, risciacquo con etanolo per garantire che non SFPE rimangono nel vaso del campione. Trasferire una parte del esuvie pupa, residovuta e etanolo dal vassoio al piatto Petri. Assicurarsi che il campione è coperto in etanolo. </li><li> Porre la capsula di Petri in un microscopio stereo. Sistematicamente eseguire la scansione del contenuto della capsula di Petri per esuvie pupa. Scegli tutto exuvie pupa dal piatto con pinze e posto nel flaconcino. Non raccogliere i campioni che sono rotti (ad esempio, non hanno almeno la metà del cefalotorace e addome), secchi, o compresso per evitare problemi di identificazione successive. NOTA: Identificazione di specie spesso richiede che l&#39;intero campione è presente, anche se in alcuni casi, l&#39;identificazione-livello di genere può essere possibile con campioni parziali. <ol><li> Piatto Swirl e scansione di ulteriori esuvie pupa, comprese quelle che potrebbero essere attaccato ai lati del piatto, così come, le piccole e traslucide campioni che potrebbero non essere essere rilevato inizialmente. Ripetere l&#39;operazione fino a quando due scansioni consecutive non rivelano ulteriori esuvie pupa. </li></ol></li><li> Ripetere i punti 3.3 e3.4 fino a quando sono stati raccolti tutti o 300 esuvie pupa. Quando 300 esuvie pupe sono state raccolte, ritorno il residuo della piastra di Petri al vassoio larvale e risciacquare la piastra di Petri con etanolo. Quindi, trasferire il residuo dal vassoio larvale al barattolo campione vuoto, aggiungere l&#39;etichetta data e località, e mettere il coperchio sul vaso. Conservare o smaltire residui secondo protocolli specifici di progetto. </li></ol> 4. Campione Ordinamento <ol><li> Versare tutto scelto exuviae pupa dal flaconcino etichettato in una capsula di Petri riempite con abbastanza etanolo a coprire solo i campioni. </li><li> Sotto un microscopio stereo, campioni separati in gruppi morfologici distinti (cioè, morphotaxa) e mettono ogni morphotaxon in separatamente una fiale etichettate riempiti 3/4 ° pieno con etanolo. <ol><li> Utilizzare caratteristiche morfologiche esterne per separare chironomidi morphotaxa. Ad esempio, dal cefalotorace, utilizzare differenze nella presenza, dimensione, forma, ecolorazione dei tubercoli cefaliche, verruche frontali, setole frontali e corno toracica. Dalla addome, utilizzare spine, hookrows, shagreen, setole, e contrafforti segmenti addominali, oltre ai lobi anali di separazione morphotaxa (Figura 4A). Vedi Ferrington, et al. 5, Sæther 26, Pinder e Reiss 27 per le descrizioni aggiuntive e le figure di caratteristiche morfologiche. </li><li> Utilizzare etanolo supplementare se i campioni cominciano ad asciugare. </li></ol></li></ol> 5. Far scorrere di montaggio <ol><li> Riempire un pozzetto di una piastra a più pozzetti per ogni morphotaxon con etanolo al 95%. <ol><li> Inserite molteplici rappresentazioni (ad esempio, il 25% del totale) di ogni morphotaxon da slitta montato in singoli pozzetti della piastra. Lasciare i campioni di sedersi in bene per almeno 10 minuti a disidratarsi a sufficienza. </li></ol></li><li> Diapositive Label con sito appropriato, di raccolta e di identificazione information (Figura 3). </li><li> Porre il vetrino sul microscopio stereo. NOTA: Un modello della slitta nastro alla fase è utile per il posizionamento coerente. </li><li> Mettere una goccia di Euparal sul vetrino; diffondere la Euparal modo che approssima la dimensione del coprioggetto. Usare una ventilazione adeguata quando si lavora con Euparal. NOTA: Utilizzare una ventilazione adeguata quando si lavora con Euparal. </li><li> Incorpora un rappresentante della prima morphotaxon nel Euparal con pinze. NOTA: per invalidare l&#39;eccesso di etanolo dal campione, utilizzando una pinza, toccare delicatamente campione sul laboratorio salviette prima di incorporarlo in Euparal. </li><li> Separare il cefalotorace dall&#39;addome con pinze punta fine e / o sonde dissezione (figura 4a). <ol><li> Dividere il cefalotorace lungo la sutura ecdysial (Figura 4B) e aprire il cefalotorace modo che i bordi di sutura sono su lati opposti (Figura 4C). </li><li> Orientare la cephalothorax modo che il lato ventrale è rivolto verso l&#39;alto (Figura 4C). </li><li> Posizionare il lato dorsale addome; posizionare immediatamente sotto il cefalotorace (Figura 4C). </li></ol></li><li> Inserire un coprioggetto sul campione. Tenere vetrino in un angolo, con un bordo di toccare la diapositiva e quindi abbassare lentamente e rilasciare il vetrino per ridurre la formazione di bolle d&#39;aria. Premere leggermente sul vetrino per appiattire il campione. </li><li> Ripetere i passaggi da 5.3 tramite 5.7 per tutti i campioni disidratati. </li></ol> 6. Genus Identificazione <ol><li> Determinare genere di esemplari montati scorrevoli usando un microscopio composto. Identificare i campioni al genere con i tasti e le diagnosi in Wiederholm 28 e Ferrington, et al. 5. Se necessario, confermare l&#39;identificazione a livello di famiglia utilizzando Ferrington, et al. 5. NOTA: Ci sono stati numerosi descrizioni generiche e revisioni da Wiederholm 28 e Ferrington,et al. 5, di conseguenza, questi tasti e diagnosi sono incomplete e devono essere completati con la letteratura primaria. </li></ol>

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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Le fasi più critiche per il successo la raccolta SFPE campione, la raccolta, lo smistamento, il montaggio di diapositive, e l&#39;identificazione sono: (1) individuare le aree di elevato accumulo SFPE all&#39;interno dell&#39;area di studio durante la raccolta di campo (Figura 2A); (2) lentamente la scansione del contenuto della capsula di Petri per il rilevamento di tutti SFPE durante campione raccolta; (3) sviluppare la necessaria manualità per sezionare il cefalotorace dall&#39;addome durante il mo...

Programmi di monitoraggio biologico, che utilizzano organismi viventi per valutare la salute ambientale, sono spesso utilizzati per valutare la qualità dell&#39;acqua o monitorare il successo dei programmi di risanamento degli ecosistemi. Protocolli bioassessment Rapid (RBP) utilizzano assemblaggi di macroinvertebrati bentonici sono stati popolari tra agenzie statali delle risorse idriche dal 1989 1. I metodi tradizionali di campionamento macroinvertebrati bentonici per RBPs, come ad esempio il dip-net, Surber campionatore, e Hess campionatore 2, può essere tempo- , costoso, e può misurare solo assemblaggi da un particolare microhabitat 3. Un efficiente, RBP alternativa per la generazione di informazioni biologiche su un determinato corpo idrico prevede la raccolta di Chironomidae esuvie pupa-galleggiante di superficie (SFPE) 3. Il Chironomidae (Insecta: Diptera), comunemente noto come moscerini non pungenti, sono le mosche olometaboli che si verificano in genere in ambienti acquatici prima di emergere come adulti<html> 60, sulla superficie dell&#39;acqua. La famiglia chironomidi ricche di specie, con circa 5.000 specie descritte in tutto il mondo; tuttavia, ben 20.000 specie sono stimati a esistere 4. Chironomidi sono utili per documentare la qualità dell&#39;acqua e degli habitat in molti ecosistemi acquatici a causa della loro elevata diversità e variabili livelli di tolleranza inquinamento 5. Inoltre, essi sono spesso i più abbondanti e diffusi macroinvertebrati bentonici in sistemi acquatici, in genere pari al 50% o più delle specie nella comunità 5,6. Dopo emersione dell&#39;adulto terrestre, il esuvie pupa (fuso pelle pupa) rimane che galleggia sulla superficie dell&#39;acqua (Figura 1). Esuvie pupa si accumulano lungo le sponde o dietro gli ostacoli attraverso l&#39;azione della corrente del vento o l&#39;acqua e possono essere facilmente e rapidamente raccolti per dare un campione globale di specie chironomidi che sono emerse durante il precedente 24-48 ore 7. S copi &quot;&gt; L&#39;abbondanza relativa e la composizione tassonomica di raccolta SFPE riflette la qualità delle acque, considerando che alcune specie sono l&#39;inquinamento molto tolleranti, mentre altri sono molto sensibili 5 Il metodo SFPE ha molti vantaggi rispetto alle tecniche di campionamento chironomidi larvale tradizionali, tra cui:. (1) minima , se del caso, habitat anomalia si verifica in una zona di campionamento; (2) i campioni non si concentrano sulla raccolta di organismi viventi, ma piuttosto il non vivente pelle, in modo che la traiettoria di dinamiche comunitarie non sono interessati, (3) l&#39;identificazione di genere, e spesso le specie, è relativamente facile dato le chiavi e le descrizioni 3 appropriati; (4) la raccolta, l&#39;elaborazione e l&#39;identificazione dei campioni è efficiente ed economico rispetto ai metodi di campionamento tradizionali 3,8,9, (5) esuvie accumulati rappresentano taxa che abbia avuto origine da una vasta gamma di microhabitat 10, (6) il metodo è applicabile in quasi tutti gli ambienti acquatici, compresi i torrenti e fiumi, estuari, lakes, stagni, piscine naturali e delle zone umide; e (7) SFPE forse essere un indicatore più sensibile della salute degli ecosistemi in quanto rappresentano gli individui che hanno completato tutte le fasi immature e emerse con successo da adulti 11. Il metodo SFPE non è un nuovo approccio per la raccolta di informazioni sulle comunità chironomidi. L&#39;uso di SFPE fu suggerita da Thienemann 12 nei primi anni del 1900. Una serie di studi hanno usato SFPE per le indagini tassonomiche (ad esempio, 13-15), la biodiversità e studi ecologici (ad esempio 7,16-19), e le valutazioni biologiche (ad esempio, 20-22). Inoltre, alcuni studi hanno affrontato diversi aspetti del piano di campionamento, dimensione del campione, e il numero di eventi di campione necessari per il raggiungimento di vari livelli di rilevamento di specie o di generi (ad esempio, 8,9,23). Questi studi indicano che relativamente alte percentuali di specie o di generi possono essere rilevati con moderata effort o spese connessi con l&#39;elaborazione del campione. Ad esempio, Anderson e Ferrington 8 stabilito che sulla base di un sottocampione di 100-conteggio, 1/3 meno tempo è stato necessario per raccogliere campioni SFPE rispetto a tuffo-net campioni. Un altro studio ha determinato che 3-4 i campioni SFPE possono essere ordinati e identificati per ogni campione dip-net e che i campioni SFPE sono più efficienti rispetto ai campioni dip-net a specie di rivelazione come ricchezza di specie è aumentato di 3. Per esempio, in luoghi con ricchezza di specie valori di 15-16 specie, l&#39;efficienza dip-medio netto è stato del 45,7%, mentre i campioni SFPE erano 97,8% efficiente 3. È importante sottolineare che il metodo SFPE è stato standardizzato nell&#39;Unione europea 24 (conosciuta come tecnica chironomidi pupa esuvie (CPET)) e in Nord America il 25 per valutazione ecologica, ma il metodo non è stato descritto in dettaglio. Una applicazione della metodologia SFPE è stato descritto da Ferrington, et al. <sup&gt; 3; tuttavia, l&#39;obiettivo primario di questo studio è stato quello di valutare l&#39;efficienza, l&#39;efficacia, e l&#39;economia del metodo di SFPE. Lo scopo di questo lavoro è quello di descrivere tutte le fasi del metodo SFPE in dettaglio, compresa la raccolta di campioni, il trattamento di laboratorio, il montaggio di diapositive, e l&#39;identificazione genere. Il target comprende dottorandi, ricercatori e professionisti interessati ad espandere tradizionali attività di monitoraggio della qualità delle acque nei loro studi.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S25309B&#160;</td>
			<td>70-95%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic wash bottles</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>0340923B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample jar</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>0333510B</td>
			<td>Glass or plastic, 60-mL recommended</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing sieve</td>
			<td>Advantech</td>
			<td>120SS12F</td>
			<td>125-micron mesh size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Larval tray</td>
			<td>BioQuip</td>
			<td>5524</td>
			<td>White</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo microscope</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass shell vials</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>0333926B</td>
			<td>1-dram size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic dropper</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>1371110</td>
			<td>30 to 35 drops/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine forceps</td>
			<td>BioQuip</td>
			<td>4524</td>
			<td>#5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Carolina</td>
			<td>741158</td>
			<td>Glass or plastic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-well plate</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td align="right">144530</td>
			<td>Glass or plastic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass microslides</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>3010002</td>
			<td>3 x 1 in.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass cover slips</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>12-519-21G</td>
			<td>Circular or square</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Euparal mounting medium&#160;</td>
			<td>BioQuip</td>
			<td>6372B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pigma pen</td>
			<td>BioQuip</td>
			<td>1154F</td>
			<td>Black</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Probe</td>
			<td>BioQuip</td>
			<td>4751</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipes</td>
			<td>Kimberly-Clark Professional&#8482;</td>
			<td align="right">34120</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

use of chironomidae (diptera) surface-floating pupal exuviae as a rapid bioassessment protocol for water bodies

Protocolli bioassessment veloce con assemblaggi di macroinvertebrati bentonici sono stati utilizzati con successo per valutare l&#39;impatto umano sulla qualità dell&#39;acqua. Purtroppo, i metodi di campionamento tradizionali bentonici larvale, come il dip-net, possono essere in termini di tempo e costosa. Un protocollo alternativo prevede la raccolta di Chironomidae pupa esuvie fluttuante superficie (SFPE). Chironomidae è una famiglia ricca di specie di mosche (Ditteri) le cui fasi immature tipicamente si verificano in habitat acquatici. Chironomidi adulti emergono dall&#39;acqua, lasciando la pelle pupa o esuvie, che galleggia sulla superficie dell&#39;acqua. Esuvie spesso si accumulano lungo le sponde o dietro ostruzioni da parte all&#39;azione del vento o l&#39;acqua corrente, dove possono essere raccolti per valutare la diversità chironomidi e ricchezza. Chironomidi possono essere utilizzati come indicatori biologici importanti, poiché alcune specie sono più tolleranti all&#39;inquinamento di altri. Pertanto, l&#39;abbondanza relativa e la composizione delle raccolte SFPE rifletterecambiamenti nella qualità dell&#39;acqua. Qui, metodi associati raccolta sul campo, l&#39;elaborazione in laboratorio, il montaggio scorrevole, e l&#39;identificazione di chironomid SFPE sono descritte in dettaglio. I vantaggi del metodo SFPE includono minimo disturbo in una zona di prelievo, raccolta del campione efficiente ed economico e relativi laboratori, facilità di identificazione, applicabilità in quasi tutti gli ambienti acquatici, e una misura potenzialmente più sensibile di stress dell&#39;ecosistema. Limitazioni includono l&#39;impossibilità di determinare l&#39;uso microhabitat larvale e l&#39;incapacità di individuare esuvie pupa specie se non sono stati associati con i maschi adulti.

La Figura 1 illustra il ciclo di vita chironomid; stadi immaturi (uovo, larva, pupa) in genere si svolgono in, o strettamente legate, un ambiente acquatico. Al termine della fase di vita larvale, la larva costruisce un riparo tubo-like e si attacca con le secrezioni seta al substrato circostante e verifica impupamento. Una volta che l&#39;adulto in via di sviluppo è maturato, la pupa si libera e nuota alla superficie dell&#39;acqua in cui l&#39;adulto può emergere dalla esuvie pupa. Il esuvie riempie ...

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Use of Chironomidae Diptera Surface-Floating Pupal Exuviae as a Rapid Bioassessment Protocol for Water Bodies

Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrates are often used to monitor and assess water quality. An efficient protocol involves collections of Chironomidae surface-floating pupal exuviae (SFPE). Here, techniques for field collection, laboratory processing, slide mounting, and identification of Chironomidae SFPE are described.

Uso di Chironomidae (Ditteri) pupa esuvie come Rapid Bioassessment protocollo per i corpi idrici-galleggiante Surface

Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrate assemblages have been successfully used to assess human impacts on water quality. ...

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Research

JoVE Journal

Environment

Use of Chironomidae (Diptera) Surface-Floating Pupal Exuviae as a Rapid Bioassessment Protocol for Water Bodies

11.6K Views.  University of Minnesota. Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrates are often used to monitor and assess water quality. An efficient protocol involves collections of Chironomidae surface-floating pupal exuviae (SFPE). Here, techniques for field collection, laboratory processing, slide mounting, and identification of Chironomidae SFPE are described.

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Laboratory-determined Phosphorus Flux from Lake Sediments as a Measure of Internal Phosphorus Loading

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) loading from lake sediments can account for a substantial portion of the total P load in eutrophic, and some mesotrophic, lakes. Laboratory determination of P release rates from sediment cores is one approach for determining the role of internal P loading and guiding management decisions. Two principal alternatives to experimental determination of sediment P release exist for estimating internal load: in situ measurements of changes in hypolimnetic P over time and P mass balance. The experimental approach using laboratory-based sediment incubations to quantify internal P load is a direct method, making it a valuable tool for lake management and restoration.
Laboratory incubations of sediment cores can help determine the relative importance of internal vs. external P loads, as well as be used to answer a variety of lake management and research questions. We illustrate the use of sediment core incubations to assess the effectiveness of an aluminum sulfate (alum) treatment for reducing sediment P release. Other research questions that can be investigated using this approach include the effects of sediment resuspension and bioturbation on P release.
The approach also has limitations. Assumptions must be made with respect to: extrapolating results from sediment cores to the entire lake; deciding over what time periods to measure nutrient release; and addressing possible core tube artifacts. A comprehensive dissolved oxygen monitoring strategy to assess temporal and spatial redox status in the lake provides greater confidence in annual P loads estimated from sediment core incubations.

Lake eutrophication is a water quality issue worldwide, making the need to identify and control nutrient sources critical. Laboratory determination of phosphorus release rates from sediment cores is a valuable approach for determining the role of internal phosphorus loading and guiding management decisions.

Laboratorio-determinato Fosforo Flux dal lago di sedimenti come misura di fosforo interno Loading

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) ...

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The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during storage. These processes are the major sources of greenhouse gas (GHG) emissions from animal production systems. Techniques for measuring enteric CH4 vary from direct measurements (respiration chambers, which are highly accurate, but with limited applicability) to various indirect methods (sniffers, laser technology, which are practical, but with variable accuracy). The sulfur hexafluoride (SF6)&#160;tracer gas method is commonly used to measure enteric CH4 production by animal scientists and more recently, application of an Automated Head-Chamber System (AHCS) (GreenFeed, C-Lock, Inc., Rapid City, SD), which is the focus of this experiment, has been growing. AHCS is an automated system to monitor CH4 and carbon dioxide (CO2) mass fluxes from the breath of ruminant animals. In a typical AHCS operation, small quantities of baiting feed are dispensed to individual animals to lure them to AHCS multiple times daily. As the animal visits AHCS, a fan system pulls air past the animal&#8217;s muzzle into an intake manifold, and through an air collection pipe where continuous airflow rates are measured. A sub-sample of air is pumped out of the pipe into non-dispersive infra-red sensors for continuous measurement of CH4 and CO2 concentrations. Field comparisons of AHCS to respiration chambers or SF6 have demonstrated that AHCS produces repeatable and accurate CH4 emission results, provided that animal visits to AHCS are sufficient so emission estimates are representative of the diurnal rhythm of rumen gas production. Here, we demonstrate the use of AHCS to measure CO2 and CH4 fluxes from dairy cows given a control diet or a diet supplemented with technical-grade cashew nut shell liquid.

The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

L&#39;uso di un sistema automatizzato (GreenFeed) per monitorare enterica metano e anidride carbonica Emissioni dei ruminanti

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most experiments examine only two or a few levels of CA concentration and a single soil type, but if CA can be varied as a gradient from subambient to superambient concentrations on multiple soils, we can discern whether past ecosystem responses may continue linearly in the future and whether responses may vary across the landscape. The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility applies a 250 to 500 &#181;l L-1 CA gradient to Blackland prairie plant communities established on lysimeters containing clay, silty clay, and sandy soils. The gradient is created as photosynthesis by vegetation enclosed in in temperature-controlled chambers progressively depletes carbon dioxide from air flowing directionally through the chambers. Maintaining proper air flow rate, adequate photosynthetic capacity, and temperature control are critical to overcome the main limitations of the system, which are declining photosynthetic rates and increased water stress during summer. The facility is an economical alternative to other techniques of CA enrichment, successfully discerns the shape of ecosystem responses to subambient to superambient CA enrichment, and can be adapted to test for interactions of carbon dioxide with other greenhouse gases such as methane or ozone.

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility creates a 250 to 500 &#181;l L-1 linear carbon dioxide gradient in temperature-controlled chambers housing grassland plant communities on clay, silty clay, and sandy soil monoliths. The facility is used to determine how past and future carbon dioxide levels affect grassland carbon cycling.

A CO<sub&gt; 2</sub&gt; Gradiente di concentrazione strumento per il test di CO<sub&gt; 2</sub&gt; Arricchimento e del suolo Effetti sulla Prateria Ecosistema Funzione

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

Preparation and Testing of Impedance-based Fluidic Biochips with RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluation of Drinking Water Samples for Toxicity

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity sensor. A monolayer of RTgill-W1 cells forms on the sensing electrodes enclosed within the biochips. The biochips are then used for testing in a field portable electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) device designed for rapid toxicity testing of drinking water. The manuscript further describes how to run a toxicity test using the prepared biochips. A control water sample and the test water sample are mixed with pre-measured powdered media and injected into separate channels of the biochip. Impedance readings from the sensing electrodes in each of the biochip channels are measured and compared by an automated statistical software program. The screen on the ECIS instrument will indicate either "Contamination Detected" or "No Contamination Detected" within an hour of sample injection. Advantages are ease of use and rapid response to a broad spectrum of inorganic and organic chemicals at concentrations that are relevant to human health concerns, as well as the long-term stability of stored biochips in a ready state for testing. Limitations are the requirement for cold storage of the biochips and limited sensitivity to cholinesterase-inhibiting pesticides. Applications for this toxicity detector are for rapid field-portable testing of drinking water supplies by Army Preventative Medicine personnel or for use at municipal water treatment facilities.

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial cells for use in a field portable electric cell-substrate impedance sensor. The protocol for running a rapid drinking water toxicity test with the sensor is also described.

Preparazione e test di impedenza a base di biochip fluidici con le cellule RTgill-W1 per valutare rapidamente campioni di acqua potabile per la tossicità

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity ...

Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future energy resources and energy storage media. To develop a method for gas production from natural MH-bearing sediments and hydrate-based technologies, it is imperative to understand the thermal properties of gas hydrates.
The thermal properties' measurements of samples comprising sand, water, methane, and MH are difficult because the melting heat of MH may affect the measurements. To solve this problem, we performed thermal properties' measurements at supercooled conditions during MH formation. The measurement protocol, calculation method of the saturation change, and tips for thermal constants' analysis of the sample using transient plane source techniques are described here.
The effect of the formation heat of MH on measurement is very small because the gas hydrate formation rate is very slow. This measurement method can be applied to the thermal properties of the gas hydrate-water-guest gas system, which contains hydrogen, CO2, and ozone hydrates, because the characteristic low formation rate of gas hydrate is not unique to MH. The key point of this method is the low rate of phase transition of the target material. Hence, this method may be applied to other materials having low phase-transition rates.

We present a protocol for measuring the thermal properties of synthetic hydrate-bearing sediment samples comprising sand, water, methane, and methane hydrate.

Protocollo per la misurazione delle proprietà termiche di un super-raffreddato sintetica Sand-acqua-gas-idrato di metano Campione

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future ...

Soil Lysimeter Excavation for Coupled Hydrological, Geochemical, and Microbiological Investigations

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled Earth-system processes. Such knowledge is imperative in improving predictions of hydro-biogeochemical cycles, especially under climate change scenarios. We present an experimental method, designed to capture sub-surface heterogeneity of an initially homogeneous soil system. This method is based on destructive sampling of a soil lysimeter designed to simulate a small-scale hillslope. A weighing lysimeter of one cubic meter capacity was divided into sections (voxels) and was excavated layer-by-layer, with sub samples being collected from each voxel. The excavation procedure was aimed at detecting the incipient heterogeneity of the system by focusing on the spatial assessment of hydrological, geochemical, and microbiological properties of the soil. Representative results of a few physicochemical variables tested show the development of heterogeneity. Additional work to test interactions between hydrological, geochemical, and microbiological signatures is planned to interpret the observed patterns. Our study also demonstrates the possibility of carrying out similar excavations in order to observe and quantify different aspects of soil-development under varying environmental conditions and scale.

This study presents an excavation method for investigating subsurface hydrological, geochemical, and microbiological heterogeneity of a soil lysimeter. The lysimeter simulates an artificial hillslope which was initially under homogeneous condition and had been subjected to approximately 5,000 mm of water over eight cycles of irrigation in an 18-month period.

Terreno lisimetro scavo per accoppiate idrologici, geochimiche e microbiologiche Investigations

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

Use of a Filter Cartridge for Filtration of Water Samples and Extraction of Environmental DNA

Recent studies demonstrated the use of environmental DNA (eDNA) from fishes to be appropriate as a non-invasive monitoring tool. Most of these studies employed disk fiber filters to collect eDNA from water samples, although a number of microbial studies in aquatic environments have employed filter cartridges, because the cartridge has the advantage of accommodating large water volumes and of overall ease of use. Here we provide a protocol for filtration of water samples using the filter cartridge and extraction of eDNA from the filter without having to cut open the housing. The main portions of this protocol consists of 1) filtration of water samples (water volumes &#8804;4 L or &gt;4 L); (2) extraction of DNA on the filter using a roller shaker placed in a preheated incubator; and (3) purification of DNA using a commercial kit. With the use of this and previously-used protocols, we perform metabarcoding analysis of eDNA taken from a huge aquarium tank (7,500 m3) with known species composition, and show the number of detected species per library from the two protocols as the representative results. This protocol has been developed for metabarcoding eDNA from fishes, but is also applicable to eDNA from other organisms.

We describe a protocol for filtration of water samples with a filter cartridge and extraction of environmental DNA (eDNA) without having to cut open the housing to remove the filter. This protocol is developed for metabarcoding eDNA from fishes, but is also applicable to eDNA from other organisms.

L&#39;utilizzo di una cartuccia filtrante per filtrazione di acqua campioni ed estrazione di DNA ambientale

Recent studies demonstrated the use of environmental DNA (eDNA) from fishes to be appropriate as a non-invasive monitoring tool. Most of these studies ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of scientific publications address microplastic pollution of the sea surface. The protocol below describes the methodology for sampling, sample preparation, separation and chemical identification of microplastic particles. A manta net fixed on an &#187;A frame&#171; attached to the side of the vessel was used for sampling. Microplastic particles caught in the cod end of the net were separated from samples by visual identification and use of stereomicroscopes. Particles were analyzed for their size using an image analysis program and for their chemical structure using ATR-FTIR and micro FTIR spectroscopy. The described protocol is in line with recommendations for microplastics monitoring published by the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) Technical Subgroup on Marine Litter. This written protocol with video guide will support the work of researchers that deal with microplastics monitoring all over the world.

The protocol below describes the methodology for: microplastics sampling on the sea surface, separation of microplastic and chemical identification of particles. This protocol is in line with the recommendations for microplastics monitoring published by the MSFD Technical Subgroup on Marine Litter.

Protocollo per microplastiche campionamento sulla superficie del mare e Analisi dei campioni

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

Misura e mappatura modelli di erosione e deposizione relazionati al suolo carbonato concentrazioni sotto gestione agricola

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

A Simple Planting Technique for Re-establishing Trees Where Frequent Inundation Occurs

Many of the Everglades tree islands have lost elevation over the past century and most of their trees have died such that they are now covered with herbaceous plants. This protocol describes a simple, cost-effective tree planting technique needed for restoring degraded Everglade tree islands. The design is patterned after a natural Everglades process that creates floating peat islands, which allows tree survival and growth in flooded conditions and often leads to the development of tree islands. Commercially available peat bags were used as the medium for the growth and establishment of potted native tree saplings. The pop-up configuration floated initially and provided additional elevation to minimize inundation, with a single native tree species sapling and a single tree fertilizer spike. During a 3 year study involving 105 pop-ups, most plants survived (80%) and many thrived. Determining whether this technique can establish trees on a degraded tree island will require longer studies and extensive field tests.

This protocol describes a simple, cost-effective tree planting technique for restoring degraded Everglades tree islands that experience inundation. The design creates an island (pop-up) which floats initially and adds elevation to promote tree survival and growth under flooded conditions.

Una semplice tecnica di impianto per ristabilire gli alberi dove si verifica frequente Inundation

Many of the Everglades tree islands have lost elevation over the past century and most of their trees have died such that they are now covered with ...