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

Note: Cette expérience n&#39;a pas utilisé les vertébrés et n&#39;a donc pas besoin de l&#39;approbation par l&#39;Institut de Juniata College de protection des animaux et l&#39;utilisation du Comité. Toutefois, pour les personnes en adaptant cette méthode pour une utilisation avec les vertébrés, l&#39;approbation IACUC doit être recherchée. 1. Champ de prélèvement des échantillons <ol><li> Déterminer et évaluer les sites potentiels de terrain pour la capacité de recueillir, de st...

<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>

Les étapes critiques Cette procédure constitue un moyen simple et efficace pour manipuler DO dans un environnement de laboratoire pour effectuer des études comportementales sur les organismes aquatiques. Nous avons trouvé qu&#39;il y ait plusieurs critiques étapes / articles à connaître lors de l&#39;exécution de cette expérience qui directement liée aux résultats. À l&#39;intérieur d&#39;un essai, il est essentiel de maintenir la pression dans la chambre pour éviter les variations de la pression pa...

L&#39;oxygène dissous (DO) est un paramètre physicochimique clé importante dans la médiation d&#39;un certain nombre de processus biologiques et écologiques dans les écosystèmes aquatiques. L&#39; exposition à la sous-létale hypoxie aiguë et chronique de réduire les taux de croissance de certains insectes aquatiques et de réduire la survie des insectes exposés 1. Ce protocole a été développé pour fournir une méthode contrôlée pour manipuler les niveaux DO dans l&#39;eau des cours d&#39;eau pour observer les effets sur le comportement animal. Depuis la survie tous les organismes aquatiques aérobies dépend de la concentration en oxygène pour vivre et se reproduire, les changements dans la concentration de DO sont souvent pris en compte dans les changements de comportement par des organismes. Plus invertébrés aquatiques et les poissons mobiles ont été observés pour répondre aux faibles concentrations d&#39;oxygène (hypoxiques) en cherchant des endroits avec DO plus 2,3. Pour moins les organismes aquatiques mobiles, des adaptations comportementales pour augmenter l&#39;apport de DO peut être la seule option viable. L&#39;ordre de macroinvertébrés aquatique de PlecOPTera (stonefly) a été noté pour effectuer des mouvements &quot;push-up&quot; pour augmenter le débit de l&#39; eau, et l&#39; absorption d&#39;oxygène, à travers leurs branchies externes 4 - 6. Ces comportements adaptatifs ont été observés dans les milieux naturels et dans des expériences de laboratoire. manipulation en laboratoire de DO dans l&#39;eau ouvre des possibilités importantes pour les études sur le comportement des animaux, mais il existe des lacunes importantes dans le déploiement méthodologique. Par exemple, une étude a utilisé les grands aquariums pour évaluer le temps physiologique de réponse des graves Largemouth (Micropterus salmoides) aux environnements hypoxiques suivants gazage avec de l&#39; azote, mais peu de détails est donnée pour la méthodologie 7. Une autre étude réalisée sur Zebra poissons (Danio rerio) décrit en utilisant de l&#39; azote gazeux et une pierre poreuse de livrer du gaz à l&#39; eau et réduire la DO de l&#39;eau 8. Pour les applications basées sur la chimie, les méthodes de dégazage de solvants utilisent spécialisésappareil 9 - 11 pour éliminer l&#39; oxygène de solvants, mais ne serait pas approprié pour les études sur le comportement des animaux. Bien que ces études utilisent des méthodes pour éliminer l&#39;oxygène de l&#39;eau, aucune méthode descriptive n&#39;a pu être identifié qui permettrait à l&#39;évaluation du comportement animal en réponse à des changements DO. Ce procédé est décrit ci-après une tentative de décrire en détail un protocole de manipulation de DO de l&#39;eau en utilisant de l&#39;azote gazeux. En outre, cette méthode a été développée vers l&#39;observation des relations entre le comportement de stonefly (tractions) et DO qui a été employé dans un laboratoire de biologie niveau de première année. L&#39;un des principaux avantages de cette méthode est qu&#39;elle peut facilement être effectuée dans un laboratoire avec verrerie et produits accessibles à la plupart des établissements d&#39;enseignement secondaire et supérieur commun. Le protocole est également facilement adaptable, permettant aux individus à l&#39;échelle de la procédure pour répondre aux objectifs fixés pour les applications de recherche ou d&#39;enseignement. </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

La capacité de manipuler l&#39;oxygène dissous (DO) dans un environnement de laboratoire a une application importante pour enquêter sur un certain nombre de questions de comportement écologique et organismales. Le protocole décrit ici fournit une méthode simple, reproductible et contrôlée à manipuler DO pour étudier la réponse comportementale dans les organismes aquatiques résultant de conditions hypoxiques et anoxiques. Tout en effectuant un dégazage de l&#39;eau avec de l&#39;azote est couramment utilisé en laboratoire, aucune méthode explicite pour écologique application (aquatique) existe dans la littérature, et ce protocole est le premier à décrire un protocole pour dégazer l&#39;eau pour observer la réponse de organismal. Cette technique et le protocole ont été développés pour une application directe pour les macroinvertébrés aquatiques; Cependant, les petits poissons, les amphibiens, et d&#39;autres vertébrés aquatiques pourraient être facilement remplacés. Elle permet une manipulation aisée des niveaux d&#39;OD allant de 2 mg / l à 11 mg / L, avec une stabilité pendant une période d&#39;observation de l&#39;animal 5 min.Au-delà d&#39;une période d&#39;observation de 5 min température de l&#39;eau a commencé à augmenter, et à 10 min DO niveaux est devenu trop instable pour maintenir. Le protocole est extensible à l&#39;organisme d&#39;étude, reproductible et fiable, permettant une mise en œuvre rapide dans les laboratoires d&#39;enseignement d&#39;introduction et d&#39;applications de recherche de haut niveau. Les résultats attendus de cette technique devraient se rapportent dissous changements d&#39;oxygène à des réactions comportementales des organismes.

<html> Six essais de la configuration décrite ont été réalisées par 24 étudiants de première année étudiants de premier cycle dans un environnement de laboratoire d&#39;enseignement pour quantifier le nombre de push-ups plécoptères effectuer en réponse à la concentration DO différente dans l&#39;eau. Le nombre moyen de push-ups effectuées au sein d&#39; un niveau DO et dans chaque essai a été mis en commun pour tracer push-ups contre le niveau DO dans la figure 2....

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

Cet article décrit un protocole simple et reproductible pour manipuler des conditions d&#39;oxygène dissous dans un environnement de laboratoire pour les études sur le comportement des animaux. Ce protocole peut être utilisé dans les milieux d&#39;enseignement et de laboratoire de recherche pour évaluer la réponse de organismal des macroinvertébrés, poissons, amphibiens ou aux changements de concentration d&#39;oxygène dissous.

Une approche simple à manipuler l&#39;oxygène dissous pour Comportement animal Observations

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

Une approche Cell biorapporteur entières pour évaluer transport et la biodisponibilité des contaminants organiques dans les systèmes insaturés eau

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

Recherche

Environnement

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

Une méthode simple pour l&#39;extraction des échantillons d&#39;eau automatisée en phase solide pour immunologique analyse des petits polluants

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

Comment faire pour créer Conditionné Taste Aversion pour le pâturage couvre-sol dans les cultures ligneuses avec les petits ruminants

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

Le benthique Échange de O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; et nutriments dissous par petit noyau incubations

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, une méthode Inex améliorée pour<em&gt; In Situ</em&gt; Mesure des particules et composés dissous transformés par suspensivores actifs

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

Comprendre Dissous Matière organique biogéochimie Grâce<em&gt; In Situ</em&gt; Manipulations éléments nutritifs dans les cours d&#39;eau Écosystèmes

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

Recherche fondamentale en médecine Plasma - une approche de débit des liquides aux cellules

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

Une Simple Technique de plantation pour rétablir des arbres où les inondations fréquentes se produit

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

Modèle de laboratoire pour évaluer les odeurs et les Concentrations de gaz émises par Deep lits Pack fumier

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

Méthodes de prestation orale ARN double-brin d’induire l’interférence d’ARN dans le phloème et insectes hémiptères plante-sap-alimentation

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