Name: a simple approach to manipulate dissolved oxygen for animal behavior observations
Uploaded: 2016-06-28T16:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple Approach to Manipulate Dissolved Oxygen for Animal Behavior Observations at JoVE.com

The Authors would first like to acknowledge all students from the freshman Biology 121- Ecology Module lab at Juniata College for their help in generating data used in this study. We would also like to thank Dr. Randy Bennett, Chris Walls, Sherry Isenberg, and Taylor Cox for their assistance in acquiring materials necessary to develop this methodology. Additionally, we would like to thank Dr. Norris Muth and Dr. John Unger for their advice on methodological development and Dr. Jill Keeney and the Biology department for their support of this endeavor. We would also like to thank the anonymous reviewers that have helped to shape and focus this manuscript.&#160; Last but not least, I&#39;d like to thank Hudson Grant for his help with the initial stonefly collection for use in development of this technique

Bemærk: Dette eksperiment ikke bruge hvirveldyr og derfor ikke kræver godkendelse af Juniata akademiets Institute for Animal Care og brug Udvalg. Men for personer tilpasse denne metode til brug med hvirveldyr, bør søges IACUC godkendelse. 1. Field Prøvetagning <ol><li> Bestem og evaluere potentielle marken sites for evnen til at indsamle, lagre og transport slørvinger hurtigt for at minimere tid i transit med en anbefalet maksimal tid i transit af 1 time. </li><li> Udfør kick-net prøveudt...

<ol>
	<li>Hoback, W., Stanley, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insects+in+hypoxia.">Insects in hypoxia.</a> J. Insect Physiol. 47 (6), 533-542 (2001).</li><li>Craig, J., Crowder, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypoxia-induced+habitat+shifts+and+energetic+consequences+in+Atlantic+croaker+and+brown+shrimp+on+the+Gulf+of+Mexico+shelf.">Hypoxia-induced habitat shifts and energetic consequences in Atlantic croaker and brown shrimp on the Gulf of Mexico shelf.</a> Mar Ecol-Prog Ser. 294, 79-94 (2005).</li><li>Gaulke, G., Wolfe, J., Bradley, D., Moskus, P., Wahl, D., Suski, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+and+Physiological+Responses+of+Largemouth+Bass+to+Rain-Induced+Reductions+in+Dissolved+Oxygen+in+an+Urban+System.">Behavioral and Physiological Responses of Largemouth Bass to Rain-Induced Reductions in Dissolved Oxygen in an Urban System.</a> T Am Fish Soc. 144 (5), 927-941 (2015).</li><li>Genkai-Kato, M., Nozaki, K., Mitsuhashi, H., Kohmatsu, Y., Miyasaka, H., Nakanishi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Push-up+response+of+stonefly+larvae+in+low-oxygen+conditions.">Push-up response of stonefly larvae in low-oxygen conditions.</a> Ecol Res. 15 (2), 175-179 (2000).</li><li>McCafferty, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aquatic Entomology: The Fishermen's and Ecologists' Illustrated Guide to Insects and Their Relatives. , (1983).</li><li>Chapman, L., Schneider, K., Apodaca, C., Chapman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+ecology+of+macroinvertebrates+in+a+swamp-river+system+of+east+Africa.">Respiratory ecology of macroinvertebrates in a swamp-river system of east Africa.</a> Biotropica. 36 (4), 572-585 (2004).</li><li>Suski, C., Killen, S., Kieffer, J., Tufts, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+environmental+temperature+and+oxygen+concentration+on+the+recovery+of+largemouth+bass+from+exercise+implications+for+live+-+release+angling+tournaments.">The influence of environmental temperature and oxygen concentration on the recovery of largemouth bass from exercise implications for live - release angling tournaments.</a> J Fish Biol. 68, 120-136 (2006).</li><li>Abdallah, S., Thomas, B., Jonz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aquatic+surface+respiration+and+swimming+behaviour+in+adult+and+developing+zebrafish+exposed+to+hypoxia.">Aquatic surface respiration and swimming behaviour in adult and developing zebrafish exposed to hypoxia.</a> J Exp Biol. 218 (11), 1777-1786 (2015).</li><li>Gassmann, H., Chen, C., Vermot, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+apparatus+for+degassing+viscous+liquids+and+removing+gas+bubbles+suspended+therein.">Method and apparatus for degassing viscous liquids and removing gas bubbles suspended therein.</a> US patent. , (1974).</li><li>Berndt, M., Schomburg, W., Rummler, Z., Peters, R., Hempel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Apparatus+for+degassing+liquids.">Apparatus for degassing liquids.</a> US patent. , (2001).</li><li>Sims, C., Gerner, Y., Hamberg, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vacuum+degassing.">Vacuum degassing.</a> US patent. , (2002).</li><li>Barbour, M., Gerritsen, J., Snyder, B., Stribling, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Report+number+EPA+841-B-99-002.">Report number EPA 841-B-99-002.</a> Rapid bioassessment protocols for use in streams and wadeable rivers. , (1999).</li><li>Anderson, T., Darling, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Test+of+Goodness+of+Fit.">A Test of Goodness of Fit.</a> J Am Stat Assoc. 49 (268), 765-769 (1954).</li><li>Rounds, S., Wilde, F., Ritz, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+A6+Field+Measurements.+Section+6.2+DISSOLVED+OXYGEN.">Chapter A6 Field Measurements. Section 6.2 DISSOLVED OXYGEN.</a> National Field Manual for the Collection of Water-Quality Data. , (2013).</li><li>Hem, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural. , (1985).</li><li>Burggren, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=34;Air+Gulping&amp;#34;+Improves+Blood+Oxygen+Transport+during+Aquatic+Hypoxia+in+the+Goldfish+Carassius+auratus.">34;Air Gulping&amp;#34; Improves Blood Oxygen Transport during Aquatic Hypoxia in the Goldfish Carassius auratus.</a> Physiol Zool. 55 (4), 327-334 (2015).</li><li>Frederic, H., Mathieu, J., Garlin, D., Freminet, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral,+Ventilatory,+and+Metabolic+Responses+to+Severe+Hypoxia+and+Subsequent+Recovery+of+the+Hypogean+Niphargus+rhenorhodanensis+and+the+Epigean+Gammarus+fossarum+(Crustacea:+Amphipoda).">Behavioral, Ventilatory, and Metabolic Responses to Severe Hypoxia and Subsequent Recovery of the Hypogean Niphargus rhenorhodanensis and the Epigean Gammarus fossarum (Crustacea: Amphipoda).</a> Physiol Zool. 68 (2), 223-244 (2015).</li><li>Ultsch, G., Duke, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+Exchange+and+Habitat+Selection+in+the+Aquatic+Salamanders+Necturus+maculosus+and+Cryptobranchus+alleganiensis.">Gas Exchange and Habitat Selection in the Aquatic Salamanders Necturus maculosus and Cryptobranchus alleganiensis.</a> Oecologia. 83 (2), 250-258 (1990).</li></ol>

Kritiske trin Denne procedure giver en enkel og effektiv måde at manipulere DO i et laboratorium indstilling til at udføre adfærdsmæssige undersøgelser på vandorganismer. Vi fandt der at være flere kritiske trin / elementer til at være opmærksom på, når du udfører dette eksperiment, der er direkte relateret til resultaterne. Inden for en prøveperiode, er det afgørende at opretholde trykkammeret for at undgå ændringer i partialtrykket af gasser over vandet, og efterfølgende DO udsving. Efter trine...

Opløst ilt (DO) er en vigtig fysisk-parameter vigtige i at mediere en række biologiske og økologiske processer i akvatiske økosystemer. Engagementer med akut og kronisk subletal hypoxi reducere vækstrater i visse vandinsekter og reducere overlevelsen af insekter udsat en. Denne protokol blev udviklet til at give en kontrolleret metode til at manipulere DO niveauer i stream vand at observere virkningerne på dyrs adfærd. Eftersom alle aerobe vandlevende organismer overlevelse afhænger af koncentrationen ilt for at leve og formere sig, indregnes ændringer i koncentrationen af ​​DO afspejles ofte i adfærdsmæssige ændringer ved organismer. Flere mobile hvirvelløse vanddyr og fisk er observeret til at reagere på lave iltkoncentrationer (hypoxiske) ved at søge lokaliteter med højere DO 2,3. For mindre mobile vandlevende organismer, at adfærdsmæssige tilpasninger øge indtagelsen af ​​DO kan være den eneste holdbare løsning. Den akvatiske makroinvertebrater rækkefølge Plecoptera (Stonefly) er blevet noteret for at udføre &quot;Push-up&quot; bevægelser for at øge strømmen af vand, og optagelsen af ilt, på tværs af deres eksterne gæller 4 - 6. Disse adaptive adfærd er blevet observeret i naturlige miljøer og i laboratorieforsøg. Laboratorium manipulation af DO i vand åbner betydelige muligheder for dyrs adfærd studier, men store huller i metodiske implementering eksisterer. For eksempel er en undersøgelse brugte store akvarier til at evaluere den fysiologiske responstid på largemouth bas (Micropterus salmoides) til hypoxiske miljøer efter gasning med nitrogen, men ringe detalje er givet for den metode 7. En anden undersøgelse udført på zebrafisk (Danio rerio) beskrevet anvendelse af nitrogengas og en porøs sten til at levere gas til vand og reducere DO af vandet 8. For kemi-baserede applikationer, metoder til afgasning af opløsningsmidler udnytte specialiseredeApparatet 9 - 11 til fjerne oxygen fra opløsningsmidler, men ville ikke være egnet til dyrs adfærd studier. Mens disse undersøgelser anvender metoder til at fjerne oxygen fra vand, kunne der ikke beskrivende metode identificeres som ville give mulighed for evaluering af dyrenes adfærd som reaktion på DO ændringer. Denne metode er beskrevet i det følgende er et forsøg på at fuldt beskrive en protokol for manipulation af DO af vand ved anvendelse af nitrogengas. Endvidere blev denne metode udviklet i retning af at observere relationer mellem Stonefly adfærd (pushups) og DO, der blev ansat i en freshman-niveau biologi laboratorium. En af de vigtigste fordele ved denne metode er, at det nemt kan udføres inden for et laboratorium med fælles glasvarer og materialer tilgængelige for de fleste sekundære og højere uddannelsesinstitutioner. Protokollen er også let at tilpasse, der giver mulighed for den enkelte at skalere procedure for at opfylde de mål, der er fastsat for forskning eller undervisning applikationer. </p&gt;

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="665">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Filter flask 2 L</td>
			<td style="width:163px;">Pyrex</td>
			<td style="width:119px;">5340</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rubber Stopper size 6</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">Z164534</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Nalgene 180 Clear Plastic Tubing</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Scienfitic</td>
			<td>8001-1216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Whisper 60 air pump</td>
			<td style="width:163px;">Tetra</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Standard flexible Air line tubing</td>
			<td style="width:163px;">Penn Plax</td>
			<td>ST25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">0.25 inch Copper tubing</td>
			<td style="width:163px;">Lowes Home Improvement</td>
			<td align="right">23050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Male hose barb</td>
			<td style="width:163px;">Grainger</td>
			<td style="width:119px;">5LWH1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Female Connector</td>
			<td style="width:163px;">Grainger</td>
			<td style="width:119px;">20YZ22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Heavy Duty Dissolved Oxygen Meter</td>
			<td style="width:163px;">Extech</td>
			<td style="width:119px;">407510</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nitrogen gas</td>
			<td style="width:163px;">Matheson TRIGAS</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Radnor AF150-580 Regulator</td>
			<td style="width:163px;">Airgas</td>
			<td style="width:119px;">RAD64003036</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple approach to manipulate dissolved oxygen for animal behavior observations

Evnen til at manipulere opløst oxygen (DO) i laboratoriet har betydelig anvendelse for at undersøge en række økologiske og organismal adfærd spørgsmål. Den her beskrevne protokol giver en enkel, reproducerbar, og kontrolleret metode til at manipulere DO at studere adfærdsmæssige respons i akvatiske organismer hidrørende fra hypoxiske og iltfrie forhold. Under udførelsen af ​​afgasning af vand med kvælstof er almindeligt anvendt i laboratoriet indstillinger, findes der ingen eksplicitte metode til økologisk (vand) anvendelse i litteraturen, og denne protokol er den første til at beskrive en protokol til degasify vand at observere organismal respons. Denne teknik og protokol blev udviklet til direkte ansøgning om vandlevende hvirvelløse dyr; dog små fisk, padder og andre akvatiske hvirveldyr let kunne erstattes. Det giver mulighed for nem manipulation af DO-niveauer i området fra 2 mg / l til 11 mg / l med stabilitet i op til 5 min dyr-observationsperiode.Beyond en 5 min observationsperiode begyndte vandtemperaturer at stige, og på 10 min DO niveauer blev for ustabil til at vedligeholde. Protokollen er skalerbar til studiet organisme, reproducerbar og pålidelig, giver mulighed for en hurtig gennemførelse i indledende undervisning laboratorier og højt niveau forskningsansøgninger. De forventede resultater af denne teknik bør relaterer opløst ilt ændringer adfærdsmæssige reaktioner af organismer.

<html> Seks forsøg med den beskrevne opsætning blev udført af 24 freshmen bachelorstuderende i en undervisning laboratorium indstilling til at kvantificere antallet af armbøjninger slørvinger udføre som reaktion på forskellige DO koncentration i vand. Det gennemsnitlige antal push-ups udføres inden en DO-niveau og inden for hvert forsøg blev samlet at plotte push-ups mod DO-niveau i figur 2. En ANOVA blev udført oprindeligt udnytte DO-koncentration, rækkefølge...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple Approach to Manipulate Dissolved Oxygen for Animal Behavior Observations at JoVE.com

A Simple Approach to Manipulate Dissolved Oxygen for Animal Behavior Observations

Denne artikel beskriver en enkel og reproducerbar protokol til at manipulere opløst iltforholdene i et laboratorium indstilling for dyreadfærd studier. Denne protokol kan bruges i både undervisning og forskning laboratoriet indstillinger til evaluering organismal respons af smådyr, fisk eller padder på ændringer i koncentrationen af ​​opløst ilt.

En simpel tilgang til manipulere Opløst ilt for Animal Behavior Observationer

The ability to manipulate dissolved oxygen (DO) in a laboratory setting has significant application to investigate a number of ecological and organismal ...

Research

JoVE Journal

Environment

A Whole Cell Bioreporter Approach to Assess Transport and Bioavailability of Organic Contaminants in Water Unsaturated Systems

A Whole Cell Bioreporter tilgang til Vurdere Transport og biotilgængelighed organiske forureninger i vand Umættede Systems

Bioavailability of contaminants is a prerequisite for their effective biodegradation in soil. The average bulk concentration of a contaminant, however, is ...

A Simple Method for Automated Solid Phase Extraction of Water Samples for Immunological Analysis of Small Pollutants

En simpel metode til Automated Solid Phase Extraction af vandprøver for Immunologisk analyse af små miljøgifte

A new method for solid phase extraction (SPE) of environmental water samples is proposed. The developed prototype is cost-efficient and user friendly, and ...

How to Create Conditioned Taste Aversion for Grazing Ground Covers in Woody Crops with Small Ruminants

Sådan oprettes Konditioneret Smag Aversion for Afgræsning bunddække i Woody Afgrøder med små drøvtyggere

Conditioned taste aversion (CTA) is a learning behavior process where animals are trained to reject certain feed after gastrointestinal discomfort has ...

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

Den Benthic Udveksling af O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; og opløste næringsstoffer Brug lille kerne Inkubationer

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in ...

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

VacuSIP, en forbedret Inex Metode til<em&gt; In Situ</em&gt; Måle partikler og opløst Forbindelser Bearbejdet af aktiv affjedring Feeders

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Forståelse opløste organiske stoffer Biogeokemi Gennem<em&gt; In Situ</em&gt; Næringsstof Manipulationer i Stream Ecosystems

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

Basic Research in Plasma Medicine - A Throughput Approach from Liquids to Cells

Grundforskning i Plasma medicin - en overførselshastighed tilgang fra væsker til celler

In plasma medicine, ionized gases with temperatures close to that of vertebrate systems are applied to cells and tissues. Cold plasmas generate reactive ...

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

En simpel plantning teknik for ny etablering af træer hvor hyppige oversvømmelser forekommer

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 ...

Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure

Lab-skala Model til at vurdere lugt og koncentrationerne udsendes af dyb sengs Pack gødning

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope ...

Double-stranded RNA Oral Delivery Methods to Induce RNA Interference in Phloem and Plant-sap-feeding Hemipteran Insects

Dobbelt-strenget RNA Oral leveringsmetoder til at fremkalde RNA-interferens i Phloem og plante-sap-fodring Hemipteran insekter

Phloem and plant sap feeding insects invade the integrity of crops and fruits to retrieve nutrients, in the process damaging food crops. Hemipteran ...