청소년 태평양 심고와 미국 장 어에 새로운 마이크로 음향 태그의 주입

요약

이 문서에서는 청소년 태평양 심고에 미국 장 어 마이크로 음향 태그를 이식 하는 절차를 보여 줍니다. 우리의 응용 실험실 실험, 음향 태그의 수영 능력과 생존 또는 최소한의 태그 손실에 명백한 효력 없이 성공적으로 심은 수 있다는 표시를 기반으로 합니다.

초록

청소년 태평양 심고와 미국 놈 들 실험실 평가 태그 이식에서 잠재적인 효과 결정 하기 위해 사용 되었다. 원격 기술 보다 다른 알려진 기술로 광범위 한 공간 규모에 걸쳐 움직임과 동작에 대 한 자세한 정보를 얻을 수 있는 방법으로 확인 되었습니다. 이 방법의 목적은 lampreys와 장 어에 대 한 태그 이식에 자세한 단계별 지침을 제공 하는 것입니다. 실험실 연구는 적극적으로 마이그레이션 청소년 태평양 심고 (120-160 m m)를 사용 하 여, 우리는 태그의 존재 개인 태그 및 태그 사이의 수영 능력을 변경 하거나 어떤 중요 한 태그 상실 하지 않았다 결정 (< 3%). 유사한 결과 노란색 단계 미국 뱀장어 (113-175 m m)의 실험실 테스트 하는 동안 결정 했다. 아니 사망 38 일간 개최 기간 동안 발생 한 그리고 최소한의 태그 손실 (3.8%) 했다. 태그의 존재에 수영 능력 또는 태그 컨트롤에 비해 태그 뱀장어의 생존에 중요 한 영향 없 그리고 최소한의 태그 손실 했다.

서문

물고기 동작 및 수력 댐, 업스트림 또는 다운스트림 이동 경로 방해 수 있습니다 같은 강 구조 근처 움직임 이해는 지속적인 연구 필요는. 기존 기술을 사용 하 여 수많은 연구가 실시 되어, 비록 여전히 청소년 뱀장어 심고 생존 및 동작에 대 한 많은 연구 질문 있습니다. 주소 수 있도록이 질문, 퍼시픽 노스 웨스트 국립 연구소 (PNNL) 청소년 뱀장어와 lampreys, 심고/장 어 태그¹에서 사용 하기 위해 특별히 설계 된 새로운 음향 마이크로 송신기를 개발 했다. 이 개발 이전 기존 음향 태그 너무 커서 효과적으로 청소년 뱀장어와 lampreys의 체 강에 이식 되었고 태그 부담 허용된 기준을 초과 하는 결과 (태그 몸 무게 비율의 보수 값은 2% 또는 적은 다른 문학 제안 4-5%)^2,,34. 심고/장 어 태그 고정된 구조 또는 강에 수신기^5,6자치 수신기 (넘나드는)를 통해 모니터링 416.7 k h z의 주파수에서 독특한 코딩 된 신호를 방출 한다.

미국에서 컬럼비아 강 유역에서 인식 및 태평양 심고 (Entosphenus tridentatus)의 전체 라이프 사이클을 이해에 대 한 우려 전달 하고있다 지난 40 년 동안^{7 인구 크게 거부 하기 때문에} . 건설 및 수력 발전 시설 운영 수 있습니다 부정적인 영향을 미칠 청소년 심고, 그들의 하락 주요 수력 개발⁸기간 후 발생. 사망률의 1 개의 잠재적인 소스 청소년 태평양 심고 밖 바다⁹마이그레이션할 때 댐 통로 이다. 수동 통합 트랜스폰더 (구 덩이) 마이그레이션 물고기 종 전환 구조 (예: 청소년 바이패스 시스템)을 통과할 수 있습니다 태그 물고기 열거^10,11를 수 있는 일반적으로 사용 됩니다. 그러나, 청소년 심고 마이그레이션할 청소년 연어 보다 물 열에 깊이 생각 하 고 청소년 바이패스 시스템¹²통과 가능성이 적습니다. 낮은 탐지 확률 및 부 화장의 부족 또는 다른 집중된 소스 핏 태그, 청소년 심고 통로 대 한 정보에 대 한 청소년 심고의 생존, 또는 행동 매우 제한 됩니다. 청소년 태평양 심고 행동과 생존의 기술이 수력 시설 및 관개 전환 구조¹³용 바이패스 시스템의 설계를 포함 한 다운스트림 통로 대 한 완화 전략을 개발 합니다.

미국 장 어 (앵귈라 rostrata) 산란을 바다 쪽으로 민물에서 마이그레이션 성인 단계와 catadromous 이다. 그들의 인구 수준 지난 몇 년간 극적인 쇠퇴를 보았다. 이전에, 그들은 했다 매우 대서양으로 흐르는 모든 주요 하천에서 풍부 하 고 온타리오 호; 세인트 로렌스 강을 통해 업스트림 하지만 1980 년 이후 미국의 뱀장어는 온타리오 호수^14,,1516에서 97% 정도 체사피크만 50%에서 주식 풍부에 상당한 감소를 경험. 그들의 감소에 기여 하는 요소는 포함 한다; 수력 댐, 조각화 및 서식 지, 그리고 상업 수확 하는¹⁷의 손실의 건설. 그들은 현재 멸종 온타리오 (캐나다) 멸종 위기 수 종 법으로 나열 됩니다. 과거 동부 미국 주의 주요 강에 따라서 수력 시설 개발 청소년과 성인 둘 다의 목선 마이그레이션을 방해 하는 장애물을 만듭니다.

새로 개발된 된 심고/장 어 음향 태그는이 연구에 사용 되었다. 태그는 PNNL의 공인된 생물-음향 & 흐름 실험실¹⁸에서 제조 되었다. 태그 x 2 mm 직경 12 m m 길이 측정 하 고 공기에 0.08 g의 무게가 있다. 태그의 작은 전체 크기 때문에 그것은 사용할 수 있습니다 효과적으로 anguilliform 또는 sutureless 절 개를, 때문에 필요한 작은 절 개를 사용 하 여 청소년 물고기 이식 (< 3 m m 긴). Sutureless 절 개의 추가 혜택 포함: 감소 된 양의 시간 수술 과정, 빠른 속도, 치유에 필요한 및 이식 사이트¹⁹에서 감염의 가능성을 감소. 외과 이식 효과, 연구 기간, 및 환경 조건^20,21,,2223종, 생활 단계, 신체 구멍 길이, 절 개 위치에에서 달라 수 있습니다. 크기, 아니라 무게 태그 (즉, 물고기의 무게를 기준으로 태그의 무게)의 측정을 제공 하기 때문에 중요 한 변수입니다. 태그 부담 (예, 마 취, 처리, 수술), 수술 과정의 모든 다른 측면을 함께 협회에서 가질 수 있습니다 태그 보존, 생존, 성장, 성능, 또는 수 물고기의 포식^{24을 피하기 위해 수영에 직접적인 영향 25,,2627}.

프로토콜

PNNL 평가 및 실험 동물 관리 인증 협회에 의해 공인 됩니다. 뱀장어와 심고 관리 및 실험 동물의 사용에 대 한 연방 지침에 따라 처리 했다 그리고 우리의 연구에 대 한 프로토콜 compliance에 실시 PNNL의 기관 동물 관리 및 사용 위원회에 의해 승인 했다.

1. 태그 준비 (22 분 타이밍)

1. 20 분 동안 70% 에탄올 솔루션에 태그를 배치 합니다.
2. 플라스틱 핀셋을 사용 하 여 태그를 제거 하 고 메 마른 물을 포함 하는 작은 유리 접시에 놓습니다.
3. 태그를 제거 하 고 살 균 알 약 컵에.

2. 마 취 솔루션 준비 (타이밍 ~ 5 분)

1. 작은 플라스틱 컵에 Tricaine의 40 g 무게.
2. 믹서 바 활동가 접시에 500 mL 비 커에 가루와 수돗물을 녹이 고 80 g/L 재고 솔루션을 달성 하기 위해 플라스틱 병 다음 전송.
3. 나트륨 중 탄산염과 같은 절차를 반복 하 고 별도 500 mL 병 추가.
4. 5 L 물 (태그가 있을 물고기와 같은 물 소스)를 채워 10l 플라스틱 욕조 컨테이너를 사용 하 여.
5. Tricaine 마 취 솔루션 및 욕조를 100 mg/L 복용량을 얻기 위해 500 mL 병의 상단에 부착 된 측정 붓는 게이지를 사용 하 여 나트륨 중 탄산염의 6.25 mL 6.25 mL를 추가 합니다.
6. 혼합 솔루션 물에 저 어.
   참고: 뚜껑 심고 되도록 욕조를 사용할 수 있다 마 취 솔루션에서 이스케이프 하지 않습니다.

3. 심고 태그 (타이밍 ~ 6 분)

1. 장소 청소년 심고 (> 140 m m) 작은 복 각 그물을 사용 하 여 마 취 목욕으로.
2. 완전히 꼴 (이상 느린 꾸준한 길 운동에 의해 유지 하면서 솔루션, 수영) 될 심고에 대 한 4-5 분을 기다립니다.
3. 복 각 그물을 사용 하 여 심고 제거, 길이 무게 측정 및 음향 태그의 고유 식별 코드를 기록 하.
4. 준비 물 먼저 고 다음 150 µ L/L 보호 코팅과 포화 1.3 c m 두께 폐쇄 셀 폼 패드 ( 재료의 표참조). 보호 코팅 수술 동안 점액 막의 파열을 중화 도움이 됩니다.
5. 준비 폼에 심고 복 부 측을 놓습니다. 수술 과정 동안 입 영역을 통해 흐름을 (높은 물 탱크)에서 레 귤 레이트 된 물 공급 튜브의 작은 섹션을 배치 합니다. 이로써 호흡 동안 물고기 태그 주입을 겪고 있다.
6. 절 개 만들어질 사이트를 찾아, 왼쪽 또는 오른쪽 측면에 숨 구멍 ~ 20 mm 아가미에 후부. 자질과 통치자를 사용 하거나 참조에 대 한 거품 패드에 마커를 사용 합니다.
7. 15 ° 살 균 3.0 m m microsurgical 메스를 사용 하 여 블레이드 메스 내부 피부 벽을 통해 절단은 보장 측면 방향에서 여는 2.5-3 m m를 신중 하 게 확인 ( 재료의 표참조). 그림 1을 참조 하십시오.
8. 장소 소독된 태그 anteriorly 바디 구멍에 손으로. 태그는 신체 구멍으로 이동 되도록 태그 사이트에 약간의 압력을 적용 됩니다.
9. 신선한 강 물을 포함 하는 복구 양동이로 장소 태그 심고 물고기 탱크 산소 펌프, 배관, 및 공기 돌 제공.
10. 확인을 심고 미래 연구에 대 한 탱크를 들고 마 취 및 전송에서 회복.

4. 장 어 태그 (타이밍 ~ 6 분)

1. 복제 태그 준비 하 고 Tricaine와 나트륨 중 탄산염 농도 복용량 240 mg/L의 마 취 준비.
2. 5 L 물 목욕을 각각의 15 mL를 추가 합니다.
3. 청소년 뱀장어 장소 (> 130 m m) 작은 복 각 그물을 사용 하 여 마 취 목욕으로. 완전히 꼴 (이상 느리지만 꾸준한 길 운동 하면서 솔루션에 수영) 될 장 어에 대 한 4-5 분을 기다립니다.
4. 복 각 그물을 사용 하 여 장 어를 제거 하 고 복 부 측 물고기 보호와 코팅 폐쇄 셀 폼에 장소.
5. 절 개, 왼쪽 또는 오른쪽 측면에 가슴 지 느 러 미의 기지로 ~ 25 mm 만들어질 사이트를 찾습니다
6. 15 ° 살 균 3.0 m m microsurgical 메스를 사용 하 여 블레이드 신중 하 게 확인 하십시오 메스 내부 피부 벽을 통해 절단은 보장 측면 방향에서 여는 2.5-3 m m. 그림 2를 참조 하십시오.
7. 장소 소독된 태그 anteriorly 바디 구멍에 손으로. 태그 태그 바디 구멍으로 이동 되도록 사이트에 약간의 압력을 적용.
8. 복구에 장소 태그 뱀장어 양동이 물고기 탱크 산소 펌프, 튜브와 함께 제공 하는 신선한 강물을 포함 하 고 돌 어.
9. 그 장 어는 미래 연구에 대 한 탱크를 들고 마 취 및 전송에서 복구 되었습니다 확인 하십시오.

결과

청소년 심고 실험실 연구

연구 되었다 PNNL에 적극적으로 마이그레이션에 더미 심고/장 어 태그를 이식의 타당성을 결정 하기 위해 2015 년에서 청소년 태평양 심고. 195 태평양 심고 (macrophthalmia 생활 단계) 총 PNNL에 필드 컬렉션 사이트에서 수송 되었다. 두 가지 별도 작업을 실시 했다. 첫번째는 물고기 태그 이식에 대처 하는 방법을 결정 하는 것 이었다. 변수 결정 포함된 태그 손실, 지연된 사망률 및 태그 (제어) 그룹에 비해 태그 물고기에 대 한 요금을 치유. 두 번째 작업 수영에 대 한 재판 태그 및 태그 물고기 수영 능력와 관련 된 어떤 불리 한 효과 확인 하기 위해 10 mm 크기 범주 (120-160 m m)에서 실시 했다. 물고기 무게 1.25 %4.8에서 ranged 7.0 g 및 태그 부담 1.8에서 배열 했다. X-레이 바디 캐비티 내부 태그 위치를 보여주는 그림 3¹에 표시 됩니다. 두 물고기의 총의 첫번째 2 일 동안 그들의 태그를 삭제 하 고 추가 삭제 태그 28 일 개최 기간의 나머지 기간 동안 발견 됐다. 이 기간 동안 누적 사망률 14.3% (7 물고기) 태그 심고 되었고 9.6% (5 물고기) 컨트롤 그룹에 대 한. 개인 태그 및 컨트롤 물고기 수영 챔버에 배치 했다 11 c m/s의 지속적인 물 속도에서 수영. 유량에 선정 되었습니다 이전 실험실 테스트는 지속의 낮은 끝에 모션 수영 상수 표시 능력⁹수영. 컨트롤 그룹의 평균 수영 시간은 3.15 민 (SE 42.5 = s) 이식된 그룹의 평균 수영 시간 이었다 2.3 분 (SE 30.2 = s), 중요 한 차이 아니었다 (t = 0.958; p = 0.172). 수영 성능에서 결과 테스트 물고기 길이 수영 하는 태그에 대 한 기간 (즉, 충돌 하는 시간) 또는 제어 그룹 (그림 4) 사이의 중요 한 상관 관계가 나타났다. 충돌은 지속적인 물 속도에서 수영 수 없습니다 더 이상 생선으로 설명 하 고 다운스트림 화면에서 휴식.

미국 장 어 실험실 연구

우리가 중요 한 수영 속도 실시 하는 수영 성능에 어떤 가능한 l 태그 효과 확인 하려면 6 크기 그룹 U_크리, 장기간된 수영 성능 (인덱스)를 사용 하 여 테스트 (n = 120; 113-175 m m) 태그 및 태그 뱀장어의 11.4 m m x 1.8 m m을 측정 하는 더미 태그를 사용 하 여 (길이 x 직경)¹. 태그 및 태그 뱀장어 cm/s (그림 5) 또는 중간 값 태그 모든 몸 길이/s에서 측정 측정 사이 U_크리 에 큰 차이 고 태그 그룹 결합 (그림 6). 우리는 또한 태그 뱀장어 (38 일)의 장기 보유를 실시 하 고 태그 그룹 및 3.8% (생선 1 중 26)¹의 낮은 태그 손실에서 아무 사망률을 발견. 우리의 실험실 결과 바탕으로, 우리가 결론 마이크로 음향 태그 수영 능력, 장기 생존에 중요 한 효력 없이 청소년 미국 놈 들에 효과적으로 이식 될 수 있습니다 및 태그 (30 일) 기간 동안 최소한의 태그 손실 했다.

그림 1 . 사진 청소년 태평양 심고에서 태그 삽입을 위한 태그 순서를 보여주는. (A) 심고 거품 패드에 위치. (B) microsurgical 메스로 절 개가 했다. (C) 태그 이식 되 고입니다. (D) 심고 포스트 태그입니다. 동일한 심고 (148 m m)의 모든 사진은 촬영 했다. 

그림 2 . 청소년 미국 놈 들에 대 한 태그 절차를 보여주는 사진. (A) 앞 절 개. (B) 후 절 개. (C) 태그의의 이전 삽입 후 같은 장 어 (138 m m)의 모든 사진은 촬영 했다. 

그림 3 . 캐비티 내부에 시체 청소년 태평양 심고의 더미 심고/장 어 태그의 엑스선 이미지. 

그림 4 . 치는 행위 제어 (지정)에 대 한 성능 테스트를 수영에서 요금 및 심고, 긍정적인 표준 오차 막대와 10mm 크기 범주로 구분 태그. 샘플 크기는 개별 막대에 나열 됩니다.

그림 5 . 태그와 태그가 뱀장어 (치료 당 10) cm/s에서 테스트 하는 뱀장어의 크기 그룹에 대 한 중요 한 수영의 박스 플롯 속도. 각 상자 내의 라인 대표 중간; 상단 및 하단 라인 대표 75 및 25 백분위 각각; 수염은 최고 90 번째 및 하단 10 백분위; 그리고 outliers 동봉 원으로 표시 됩니다. 

그림 6 . 몸 길이/s 태그 및 태그 뱀장어 (치료 당 10)에 대 한 중요 한 수영의 박스 플롯 속도. 각 상자 내의 라인 대표 중간; 상단 및 하단 라인 대표 75 및 25 백분위 각각; 수염은 최고 90 번째 및 하단 10 백분위; 그리고 outliers 동봉 원으로 표시 됩니다. 

토론

실험실 연구의 결과 프로시저 태그 및 태그 효과 없는 물고기 생존 또는 수영 능력에 불리 한 영향을 보여 줍니다. 확장 된 지주 및 모니터링 보여주었다 최소한의 태그 손실 발생 및 태그 생활 (30 일) 동안에 분명 했다. 태그 이식 절차는 상당한 출혈 또는 태그 사이트에 곰 팡이 감염을 일으키는 원인이 되기 없이 바디 구멍에 태그를 배치에 효과적 이었다. 전체 태그의 기간 처리 (< 6 분) 마 취 되 고 물고기와 관련 된 스트레스 감소에 도움이 됩니다. 이러한 연구 결과 청소년 심고 및 장 어 통로 연구를 위한 새로운 도구를 특성화 하 고 미래의 연구에 이용 될 수 있다. 이 기술은 접근 수력 댐 또는 물고기 통행을 방해 하는 다른 구조 강 시스템 시간과 그들이 심고와 장 어 움직임을 추적 하는 연구를 허용할 것 이다. 차례로 결과 더 나은 그들의 청소년 생활 단계에 걸쳐 이러한 종의 보존 수 있도록 이러한 시설에서 관리 결정을 알릴 수 있습니다. 태그 주입 프로토콜의 가장 중요 한 단계 등이 마 취, 깊이 길이의 절 개, 태그의 배치의 적절 한 복용량을 사용 하 여 사용할 수 있는 탱크를 들고 적절 한 복구 하는 데 있습니다. 이 기술은 최소한의 제한이 있다. 특히, 외과 훈련은 효과적으로 확인 하는 데 필요한는 < 3mm 절 개 원하는 위치에 태그를 배치 하 고. 또한, 태그 프로세스 작은 크기의 뱀장어와 심고 제외 (< 140mm) 태그 부담 한계 때문. 우리는 설명 된 프로토콜을 수정 권장 하지 않습니다.

뱀장어와 심고 태그에 대 한 대체 방법은 구 덩이 태그를 사용 하 여를 포함 합니다. 그러나, 구 덩이-태그 적극적으로 신호를 전송 하지 않습니다, 그리고 따라서 구 덩이 태그 물고기만 열거 될 수 있습니다 그들이 개입 하 고 바이패스 시설, 또는 고정된 검출기^10,11가까이 우회. 심고/장 어 태그의 미래 응용 프로그램 태그 마이그레이션 심고와 그들이 서식 하는 어떤 환경 든 지에서 뱀장어의 인구를 추적 하는 기능을 포함 합니다. 심고/장 어 태그를 사용 하 여 추가 혜택 생존, spillways 또는 터빈을 통해 대체 속도 추정, 저수지 내에서 시간 여행, 지연 통로 수 포함 하 고 접근 댐 물고기 동작 관련.

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 L plastic tub	N/A	N/A
19 L pail	N/A	N/A
3.00 mm scalpel	Beaver-Vistec	377513
500 ml bottle	Nalgene	2089-0016
Adam scale	Certified Material Testing Products	BCL-LBK12A
Air pump	Amazon	N/A
Air stone	Pentair	ALS3
Dip net, 3/32 in mesh	N/A	N/A
Ethanol (70%)	Sigma-Aldrich	24102
Fish protector	Kordon LLC	31456
Foam pad	N/A	N/A
Gloves	Kimberly Clark	N/A
Mixer bar	Sigma-Aldrich	F37110-1128
Plastic tweezer	N/A	N/A
Pouring dispenser gage	Fischer Scientific	13-683-60C
Scalpel handle	Beaver-Vistec	371360
Sodium bicarbonate	Sigma-Aldrich	S5761
Stirrer plate	Corning, PC-351	N/A
Tricaine methanesulfonate, MS-222	Western Chemical Inc.	515388	Treated fish destined for food must be held in fresh water above 10°C (50°F) for 21 days before use
Tubing, 6 mm	N/A	N/A