Имплантация новый микро акустическая тега в несовершеннолетних Тихоокеанского минога и американский угорь

Резюме

Эта статья иллюстрирует порядок имплантировать микро акустическая тег в несовершеннолетних Тихого океана минога и американский угорь. Наше приложение на основе лабораторных испытаний, которые указывают, что акустические Теги могут быть успешно имплантированных без очевидной эффектов на плавание способности или выживание и потери минимальными тег.

Аннотация

Несовершеннолетних Тихого океана минога и американский угрей использовались для лабораторной оценки для определения потенциальных эффектов от тега имплантации. Телеметрия технологии были определены как способ получить более подробную информацию о движении и поведение в широком пространственном масштабе чем это возможно с других известных технологий. Цель этого метода является предоставить подробную шаг за шагом инструкции по имплантации тег для миноги и угорь. Для лабораторных исследований с использованием активно миграция несовершеннолетних Тихого океана минога (120-160 мм), мы определили, что наличие тега не изменяйте плавательный способность между тегами и непомеченным лиц и не имеют каких-либо значительных тег потери (< 3%). Аналогичные результаты были определены в ходе лабораторных испытаний фазы желтого американский угрей (113-175 мм). Нет смертности произошло в 38-й день проведения период и было минимальным тег потери (3,8%). Присутствие тега не имеют каких-либо существенное воздействие на способность плавательный или выживание тегами угрей, по сравнению с расставленными управления и было минимальным тег потери.

Введение

Понимание поведения рыбы и движений возле реки структур, таких как гидроэлектростанций, которые могут препятствовать маршрутов вверх или вниз по течению миграции необходимо текущих исследований. Хотя были проведены многочисленные исследования с использованием существующих технологий, есть еще много вопросов исследования о несовершеннолетних угорь и минога выживания и поведение. Чтобы помочь решить эти вопросы, Тихоокеанская северо-западная Национальная лаборатория (PNNL) разработал новый акустическая микро передатчик, специально предназначенные для использования в несовершеннолетних угрей и миноги, называемый тег минога/угорь¹. До этого развития, существующих акустических теги были слишком большими, чтобы быть эффективно имплантируется в полости тела несовершеннолетних угрей и миноги и приведет к тег бремя, которое превышает принятых стандартов (консервативное значение тега, чтобы соотношение массы тела составляет 2% или меньше и другой литературы предлагает 4-5%)^2,3,4. Минога/угорь Теги выделяют уникальный закодированных сигналов на частоте 416.7 кГц, которые контролируются через автономные приемники (гидрофонов) в стационарных сооружений или приемники река-^5,6.

В бассейне реки Колумбия в Соединенных Штатах информированности и обеспокоенности для понимания весь жизненный цикл Тихого океана минога (Entosphenus tridentatus) обострилась потому что населения значительно снизился за последние 40 лет⁷ . Строительство и эксплуатация гидроэнергетических объектов может негативно повлиять на несовершеннолетних минога, как их снижение произошло после периода крупные гидроэлектростанции развития⁸. Одним из потенциальных источников смертности при плотины проход несовершеннолетних Тихого океана минога вне мигрируют на океан⁹. Пассивный комплексной транспондеров (Пит) обычно используются для мигрирующих видов рыб, что может пройти водозаборных сооружений (например, несовершеннолетних обходом систем), который позволяет тегами рыбы перечисленных^10,11. Однако несовершеннолетних минога считается мигрируют в толщу воды глубже несовершеннолетних лосося и меньше шансов пройти через несовершеннолетних обходом систем¹². Из-за низкой обнаружения вероятностей и нехватка инкубаторов или других источников концентрированных несовершеннолетних минога для ямы меток, информации о несовершеннолетних минога проход, выживания, или поведение является весьма ограниченным. Знание несовершеннолетних поведение Тихого океана минога и выживания критически важное значение для разработки стратегий смягчения последствий для прохода вниз по течению, включая дизайн обходом систем для использования на гидроэлектростанциях и орошения утечки структуры¹³.

С этапа взрослых, мигрирующих из пресной воды к океану на нерест катадромных американский угорь (Ангилья носатый). Их численность популяций видели резкое снижение за последние несколько десятилетий. Ранее они были очень обильные во всех крупных реках, впадающих в Атлантический океан и вверх по течению через реки Святого Лаврентия в озеро Онтарио; Однако с 1980 года, американский угрей испытали значительное снижение численности запасов, начиная от 50% в Чесапикского залива до 97% в озере Онтарио^14,,1516. Факторы, способствующие их снижение включают; строительство гидроэлектростанций, фрагментации и потери обитания и коммерческой заготовки¹⁷. В настоящее время они перечислены как находящиеся под угрозой исчезновения, согласно закону о находящихся под угрозой исчезновения видов Онтарио (Канада). Последние развития гидроэнергетических сооружений вдоль крупных рек Восточной США создают препятствия, мешающих речные миграции содержание несовершеннолетних и взрослых.

Недавно разработанный минога/угорь акустическая тег был использован в этом исследовании. Теги были изготовлены в PNNL аккредитованных био-акустика & Flow Лаборатория¹⁸. Тег меры 12 мм длина х 2 мм в диаметре и имеет вес 0,08 г в воздухе. Из-за небольшой общий размер тег, он может эффективно использоваться для имплантации в anguilliform или молоди с использованием бесшовной разрез, из-за небольшой разрез требуется (< 3 мм). Дополнительные преимущества бесшовной разреза включают: уменьшение количества времени для хирургического процесса, быстрее исцеление ставки и снизилась возможность инфекции на сайте имплантации¹⁹. Хирургической имплантации эффекты могут изменяться в ответ на видов, стадия жизни, длина полости тела, место разреза, исследование продолжительности и условий окружающей среды^20,21,,2223. Помимо размера вес является важной переменной, потому что он представляет собой меру тег бремя (т.е., вес тега относительно веса рыбы). Тег бремя, в сотрудничестве со всеми другими аспектами хирургического процесса (например, анестезия, обработка, хирургия), может иметь прямое влияние на тег хранения, выживание, рост, плавание производительность или возможность избежать хищничество^{24, рыбы 25,,2627}.

протокол

PNNL аккредитована ассоциации оценки и аккредитации лабораторных животных уход. Угорь и минога были обработаны в соответствии с Федеральный руководящие принципы для ухода и использования лабораторных животных, и протоколы для нашего исследования были проведены в соответствии с и одобрены PNNL институциональный уход за животными и использовать Комитета.

1. тег подготовка (сроки 22 минут)

1. Поместите теги в 70% этанола раствор для 20 мин.
2. Удалите теги, с помощью пластиковых пинцета и место в маленьких стеклянных блюдо, содержащие стерильной водой.
3. Удалите теги и место на Кубок стерильной таблетки.

2. Подготовьте анестезирующий раствор (сроки ~ 5 минут)

1. В небольшой пластиковый стаканчик весят 40 g Tricaine.
2. Растворите порошок и водопроводной воды в стакан 500 мл на плите мешалки с смеситель бар и затем передавать пластиковую бутылку для достижения решения запасов 80 г/Л.
3. Повторите ту же процедуру с бикарбонатом натрия и добавить отдельный 500 мл бутылки.
4. С помощью контейнера пластиковое корыто 10 Л, заполните с 5 Л воды (же источник воды как рыбы должен быть помечен).
5. Добавление 6,25 мл Tricaine анестезирующий раствор и 6,25 мл бикарбоната натрия с помощью измерения лить Гейдж, прилагается к верхней части 500 мл бутылки для получения дозы 100 мг/Л к ванне.
6. Перемешайте смешать раствор в воде.
   Примечание: У крышки для покрытия ванны для обеспечения минога не бежать в анестезирующий раствор.

3. минога меток (сроки ~ 6 минут)

1. Место минога несовершеннолетних (> 140 мм) в анестезии ванны с использованием чистой небольшой провал.
2. Ждать 4-5 мин для минога стать полностью демобилизованных (больше не плавание в растворе, при сохранении медленным движением устойчивый Гилл).
3. Используйте освежиться чистой удалить минога, взять измерения длины и веса и записать уникальный идентификационный код акустических тега.
4. Подготовьте площадку 1,3 см толщиной закрытые ячейки пены, насыщенных с защитным покрытием первого и затем 150 мкл/Л воды (см. Таблицу материалы). Защитное покрытие помогает противодействовать срыв слизистые оболочки во время хирургической операции.
5. Место минога вентральной стороне вверх на подготовленный пены. Позиция небольшой участок трубопровода с регулируемой подачей воды (от повышенных резервуар) течь через рот региона во время хирургического процесса. Это позволяет для дыхания, в то время как рыба переживает тег имплантации.
6. Найдите сайт, где производится разрез, ~ 20 мм кзади Гилл поры на левой или правой боковой стороне. Используйте линейку с задатки или маркеры, на поролоновую подкладку для справки.
7. С помощью стерильных микрохирургическое скальпель 3.0-мм с 15° лезвия (см. Таблицу материалы) тщательно сделать 2,5-3 мм, открытие в боковой направлении обеспечить что скальпель резки только через стенку внутренний кожи. Смотрите Рисунок 1.
8. Поместите тег вылеченных кпереди в полости тела вручную. Примените небольшое давление к тегов сайта, чтобы обеспечить, что тег переехал в полость тела.
9. Место тегами миноги в ведро восстановления, содержащий свежей речной воды поставляется с рыбы цистерны кислорода насоса, трубы и воздух камень.
10. Убедитесь, что минога оправились от анестезии и передачи Холдинг танк для будущего исследования.

4. угорь меток (сроки ~ 6 минут)

1. Реплицировать тегов подготовки и подготовить анестезии с концентрацией дозе 240 мг/Л для Tricaine и бикарбоната натрия.
2. Добавьте 15 мл каждого в ванну воды 5 Л.
3. Место несовершеннолетних угрей (> 130 мм) в анестезии ванны с использованием чистой небольшой провал. Ждать 4-5 мин для угорь стать полностью демобилизованных (больше не плавание в растворе при сохранении медленный, но устойчивый жабры движение).
4. Используйте освежиться чистой удалить угорь и место вентральной стороне вверх на закрытые ячейки пены покрытием с протектором рыбы.
5. Найдите сайт, где разрез должен быть сделаны, ~ 25 мм на базе грудной плавник на левой или правой боковой стороне
6. С помощью стерильных микрохирургическое скальпель 3.0-мм с 15° лезвия тщательно сделать 2,5-3 мм, открытие в боковой направлении обеспечить что скальпель резки только через стенку внутренний кожи. Смотрите Рисунок 2.
7. Поместите тег вылеченных кпереди в полости тела вручную. Приложите небольшое давление для пометки сайт, чтобы убедиться, что тег перешла в полости тела.
8. Место с меткой Угри в восстановлении ведро, содержащие пресной речной воды, поставляемой с насосом рыбы танк кислорода, шланги и воздух камень.
9. Убедитесь, что угорь оправился от анестезии и передачи Холдинг танк для будущего исследования.

Результаты

Несовершеннолетних минога лабораторных исследований

Исследование было проведено в PNNL в 2015 году для определения возможности имплантации тег Макетные минога/угорь в активно миграция несовершеннолетних Тихого океана минога. В общей сложности 195 Тихоокеанского минога (стадия жизни macrophthalmia) были доставлены из поля коллекции сайта PNNL. Были проведены две отдельных задач. Первая заключалась в определении как рыбы реагируют на тег имплантации. Переменные определяются включен тег потеря, задержка смертности и исцеление тарифы за тегами рыбы по сравнению с расставленными (контроль). Для второй задачи плавания испытания были проведены с тегами и без тегов рыбой из категорий размера 10 мм (120-160 мм) определить любые неблагоприятные последствия, связанные с плавание способности. Рыба весов, варьировались от 1,8 до 7,0 g и тег бремени варьировались от 4,8 до 1,25%. Рентгеновский, иллюстрирующие местоположение тег внутри полости тела показан на рисунке 3¹. В общей сложности две рыбы сбросили их метки в течение первых 2 дней холдинга и без дополнительных пропущенные теги были найдены в течение оставшейся части периода 28-дневного содержания. 14,3% (7 рыбы) для меткой минога и 9,6% (5 рыб) для группы управления накопленными смертности в этот период. Меткой индивидуальные и управления рыбы были помещены в камеру плавательный и плавали на скорость постоянной водой 11 см/сек. Скорость потока было выбрано, основываясь на предыдущих лабораторное тестирование, которое указывается константа плавание движения в нижнем конце устойчивой плавание способность⁹. Средняя купания время группе контроля было 3,15 мин (SE = 42,5 s) и среднее купания время имплантированных группы был 2.3 мин (SE = 30.2 s), который не было значительной разницы (t = 0.958; p = 0.172). Результаты от плавательный производительности тесты показали не значимая корреляция между длина рыбы и плавание продолжительности (то есть, время покушение) для меткой или контрольными группами (рис. 4). Покушение описывается как рыба более не в состоянии плавать на скорость постоянной водой и отдыхал на экране ниже по течению.

Лабораторные исследования американских угорь

Определить тег последствия любых возможных л на плавание производительности, мы провели критический плавательный скорость испытания с использованием U_{критического удара}, (индекс производительности длительного плавательный) для шести групп размера (n = 120; 113-175 мм) без тегов и тегами угрей используя Макетные теги, которые измерены 11,4 x 1.8 мм (длина х диаметр)¹. Существует никакого существенного различия в U_криты между тегами и непомеченным угрей, как измеряется в см/сек (рис. 5) или медианных значений, измеренных в тело длина/s для всех отмеченных и непомеченным группы вместе (рис. 6). Мы также провели длительное проведение тегами угрей (38 дней) и нашли не смертности от метки групп и низкой тег потери¹3,8% (1 из 26 рыбы). Основываясь на наших лабораторных результатов, мы заключить, что микро акустическая тегов может быть эффективно имплантирован в несовершеннолетних американских угрей без значительных эффектов на плавание способности, долгосрочное выживание и имел минимальные тег потери во время жизни тег (30 дней).

Рисунок 1 . Фотографии, иллюстрирующие пометки последовательности для вставки тегов в несовершеннолетних Тихого океана минога. (A) минога позиционируется на поролоновую подкладку. (B) разрез с микрохирургической скальпель. (C) тег быть имплантированы. (D) минога после пометки. Все фотографии были взяты из же минога (148 мм). 

Рисунок 2 . Фотографии, иллюстрирующие пометки процедуры для несовершеннолетних американских Eels. (A) до разреза. (B) после разреза. (C) после передней вставки тега. Все фотографии были приняты же угря (138 мм). 

Рисунок 3 . Рентгеновские снимки Макетные минога/угорь тег внутри полости тела несовершеннолетних минога Тихого океана. 

Рисунок 4 . Покушение курсы от плавание тесты производительности для управления (непомеченные) и отмеченных минога, разделены на категории размера 10 мм с позитивным стандарт погрешностей. Размеры выборки, перечислены в отдельных барах.

Рисунок 5 . Box участков критические плавание скорость для размера групп угрей, протестированы в см/сек для тегами и непомеченным угрей (10 на лечение). Линии в пределах каждой коробки представляют средний; верхней и нижней линии представляют 25 и 75-й процентили, соответственно; Усы являются топ 90 и нижней 10 процентили; и выбросов изображены в закрытых кругах. 

Рисунок 6 . Box участков критические плавание скорость в тело длина/s для тегами и непомеченным угрей (10 на лечение). Линии в пределах каждой коробки представляют средний; верхней и нижней линии представляют 25 и 75-й процентили, соответственно; Усы являются топ 90 и нижней 10 процентили; и выбросов изображены в закрытых кругах. 

Обсуждение

Результаты лабораторных исследований показывают, что пометки процедуры и пометки эффекты не имеют отрицательное влияние на выживаемость рыбы или плавательный способности. Расширенный Холдинг и мониторинга показали, что минимальный тег потеря произошла и не проявилось во время жизни тег (30 дней). Процедура имплантации тег был эффективным средством размещения тегов в полости тела, не вызывая значительные кровоизлияния или грибковой инфекции на объекте тегов. Продолжительность всего пометки процесс (< 6 мин) является полезным в том, что он уменьшает стресс, связанный с рыбой под наркозом. Эти выводы характеризуют новый инструмент для несовершеннолетних угорь и минога проход исследований и могут быть использованы в будущих исследованиях. Эта технология позволит исследователям для отслеживания движений минога и угорь в пределах речных систем и как они подход гидроэлектростанций или других структур, которые препятствуют прохода рыбы. В свою очередь результаты можно лучше информировать управленческих решений на этих объектах, чтобы помочь сохранить эти виды этапах их жизни несовершеннолетних. Наиболее важные шаги протокола имплантации тег включают в себя с помощью правильной дозы цистит, глубины и длины разреза, размещение тегов и имея правильное восстановление Холдинг танки доступны. Эта техника имеет минимальные ограничения. Прежде всего, хирург обучение требуется эффективно сделать < 3 мм разрез и поместите теги в нужное место. Кроме того, процесс пометки будет исключать меньшего размера угорь и минога (< 140 мм) из-за ограничений бремя тег. Любые изменения в описанные протоколы не рекомендуется.

Альтернативные методы для пометки угорь и минога включают в себя использование тегов ЯМУ. Однако Пит теги не активно передают сигналы, поэтому Пит тегами рыбы могут быть перечислены только как они увлекаемого и в обход объектов, или проходят недалеко от фиксированной детектор^10,11. Будущие приложения тега минога/угорь включают в себя способность тег и отслеживать популяций мигрирующих минога и угрей в любой среде, которые они населяют. Дополнительные преимущества использования тега минога/угорь будет включать возможность оценить выживания, резервной ставки водосбросов или через турбины, путешествия в течение водохранилищ, проход задержки и связанных поведение как рыба подход плотин.

Материалы

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