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

Let op: Dit experiment niet gewervelde dieren te gebruiken en daarom geen goedkeuring door Juniata College Institute for Animal Care en gebruik Comite niet nodig. Maar voor individuen aanpassing van deze werkwijze voor gebruik bij vertebraten, moet IACUC goedkeuring aangevraagd. 1. Gebied Monsternemingsprocedure <ol><li> Vast te stellen en te evalueren mogelijke veld plaatsen voor de mogelijkheid om te verzamelen, opslaan en transporteren steenvliegen snel tot tijd in transit te minimaliseren met...

<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>

kritische stappen Deze procedure zorgt voor een eenvoudige en efficiënte manier te doen te manipuleren in een laboratorium setting om behavioral studies uit te voeren op het water levende organismen. We vonden er zijn een aantal cruciale stappen / zaken bewust te zijn van bij het uitvoeren van dit experiment die direct verband houden met de uitkomsten. In een proef, is het essentieel om de kamerdruk op veranderingen in de partiële druk van gassen boven het water te vermijden behouden en daaropvolgende DO schomm...

Opgeloste zuurstof (DO) is een belangrijke parameter fysiochemische belang bij het mediëren diverse biologische en ecologische processen in aquatische ecosystemen. Blootstelling aan acute en chronische sub-dodelijke hypoxie verminderen groeicijfers in bepaalde levende insecten en het voortbestaan ​​van insecten blootgesteld 1 te verminderen. Dit protocol is ontwikkeld om een ​​gecontroleerde manier te verstrekken aan DO niveaus manipuleren stroom water naar de effecten op het gedrag van dieren te observeren. Omdat overleven alle aërobe water levende organismen &#39;afhankelijk van de zuurstofconcentratie in om te leven en te reproduceren, worden veranderingen in de concentratie van DO vaak tot uiting in gedragsveranderingen door organismen. Meer mobiele ongewervelde dieren en vissen zijn waargenomen om te reageren op lage zuurstofconcentraties (hypoxie) door te trachten locales met hogere DO 2,3. Voor minder mobiele het water levende organismen, gedragsaanpassingen om de inname van DO te verhogen kan de enige realistische optie. De aquatische macro-invertebraat levensgemeenschappen orde van PlecOptera (stonefly) is aangegeven op &quot;push-up&quot; bewegingen uitvoeren om de waterstroom en zuurstofopname te verhogen, tegenover de uitwendige kieuwen 4-6. Deze adaptieve gedrag waargenomen in de natuur en in laboratoriumexperimenten. Laboratorium manipulatie van DO in water opent aanzienlijke mogelijkheden voor het gedrag van dierproeven, maar belangrijke lacunes in methodologische implementatie bestaan. Bijvoorbeeld, een studie gebruikte grote aquaria om de fysiologische responstijd van Largemouth bass (Micropterus salmoides) naar hypoxische omgevingen na begassing met stikstof te evalueren, maar weinig detail wordt gegeven voor de methodiek 7. Een andere studie uitgevoerd op Zebra vis (Danio rerio) beschreven met behulp van stikstofgas en een poreuze steen om gas te leveren aan water en de DO van het water 8 verminderen. Voor de chemie-gebaseerde toepassingen, methoden voor het ontgassen van oplosmiddelen te gebruiken gespecialiseerdeInrichting 9-11 om zuurstof uit oplosmiddelen te verwijderen, maar niet geschikt voor het gedrag dierstudies. Hoewel deze studies met methoden om zuurstof uit water te verwijderen, kon geen beschrijvende methode gekozen die het mogelijk maken voor de evaluatie van het gedrag van dieren in reactie op veranderingen DO. Deze werkwijze hierna beschreven is een poging om een ​​protocol voor manipulatie van DO van water volledig te beschrijven met stikstofgas. Verder werd deze methode ontwikkeld in de richting van het observeren van de relaties tussen stonefly gedrag (push-ups) en DO die werd gebruikt in een eerstejaars-niveau biologie laboratorium. Een van de belangrijkste voordelen van deze methode is dat het gemakkelijk kan worden uitgevoerd in een laboratorium met gemeenschappelijke glaswerk en materialen toegankelijk voor de meeste middelbaar en hoger onderwijs instellingen. Het protocol is ook eenvoudig aan te passen, waardoor individuen om de procedure om de uiteengezet voor onderzoek of onderwijs toepassingen doelstellingen te schalen. </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

Het vermogen om opgeloste zuurstof (DO) in een laboratoriumomgeving manipuleren significante toepassing op een aantal ecologische en organismaal gedrag vragen onderzoeken. De hier beschreven protocol voorziet in een eenvoudige, reproduceerbare en gecontroleerde manier te manipuleren doen om behavioral reactie in het water levende organismen als gevolg van hypoxie en zuurstofloze omstandigheden te bestuderen. Tijdens het uitvoeren ontgassen water met stikstof gewoonlijk wordt gebruikt in het laboratorium instellingen, geen expliciete methode ecologische (levende) toepassing bestaat in de literatuur, en dit protocol als eerste een protocol om water te ontgassen organismal respons waar te beschrijven. Deze techniek en protocol werden ontwikkeld voor rechtstreekse aanvraag voor aquatische macrofauna; kon echter kleine vissen, amfibieën en andere ongewervelde gewervelde dieren gemakkelijk worden vervangen. Het maakt gemakkelijke manipulatie van DO variërend van 2 mg / l tot 11 mg / l met stabiliteit tot 5 min dierlijke observatieperiode.Beyond a 5 min observatieperiode watertemperaturen begon te stijgen, en op 10 min DOEN levels werd te instabiel te onderhouden. Het protocol is schaalbaar tot de studie organisme, reproduceerbaar en betrouwbaar, waardoor een snelle implementatie in inleidende onderwijs laboratoria en onderzoek op hoog niveau toepassingen. De verwachte resultaten van deze techniek dienen betrekking opgeloste zuurstof wijzigingen gedragsreacties organismen.

<html> Zes proeven met de beschreven opstelling werd uitgevoerd door 24 freshmen studenten tijdens een leer- laboratoriumopstelling het aantal push-ups steenvliegen voeren als reactie op verschillende DO concentratie in water kwantificeren. Het gemiddelde aantal push-ups uitgevoerd binnen een DO-niveau en binnen elke proef werd samengevoegd met push-ups tegen de DO niveau plot in figuur 2. Een ANOVA werd in eerste instantie uitgevoerd met behulp van DO concentratie, volgo...

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

Dit artikel beschrijft een eenvoudige en reproduceerbare protocol om opgeloste zuurstof omstandigheden in een laboratorium omgeving voor gedrag dierstudies manipuleren. Dit protocol kan worden gebruikt in zowel het onderwijs en onderzoek laboratorium instellingen organismal reactie van macrofauna, vissen, amfibieën of op veranderingen in de concentratie van opgeloste zuurstof te evalueren.

Een eenvoudige benadering van opgeloste zuurstof for Animal Behavior Observaties manipuleren

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 Aanpak Verkeer en biologische beschikbaarheid van organische stoffen te evalueren in Water Onverzadigde 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

Een eenvoudige methode voor Automated Solid Phase Extraction van watermonsters voor immunologische Analyse van Kleine verontreinigende stoffen

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

Hoe te Geconditioneerd Taste Afkeer Maak voor beweiding Hoezen in houtgewassen met kleine herkauwers

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

De Benthische Uitwisseling van O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; En opgeloste voedingsstoffen Met behulp van kleine kern Incubaties

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, een verbeterde INEX Methode voor het<em&gt; In Situ</em&gt; Meten van Particulate en opgeloste componenten verwerkt door Active Suspension Voeders

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

Het begrijpen van opgeloste organische stof Biogeochemie Through<em&gt; In Situ</em&gt; Nutrient manipulaties in Stroom 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

Basisonderzoek in Plasma geneeskunde - een benadering van de doorvoer van vloeistoffen naar cellen

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

Een eenvoudige aanplant techniek voor het opnieuw vaststellen van bomen waar frequente inundatie treedt op

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-maquette te evalueren van de geur en de gasconcentraties uitgestoten door Deep bedden Pack mest

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

Double-stranded RNA orale afleveringsmethoden voor het opwekken van RNA-interferentie in het floëem en Hemipteran insecten Plant-sap-voeding

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