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

Obs: Detta experiment använde inte ryggradsdjur och därför inte kräver godkännande av Juniata College Institute for Animal Care och användning kommittén. Men för personer som anpassar den här metoden för användning med ryggradsdjur, bör IACUC godkännande sökas. 1. Fält Provtagning <ol><li> Bestämma och utvärdera potentiella fält platser för förmågan att samla in, lagra och transportbäcksländor snabbt för att minimera tiden i transit med en maximal rekommenderad tid i trans...

<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>

kritiska stegen Detta förfarande ger ett enkelt och effektivt sätt att manipulera DO i laboratoriemiljö för att utföra beteendestudier på vattenlevande organismer. Vi fann att det finns flera viktiga steg / objekt att vara medveten om när du utför detta experiment som direkt relaterade till resultaten. Inom en studie, är det kritiskt att upprätthålla kammartrycket för att undvika förändringar i partialtrycket av gaser över vattnet, och efterföljande DO svängningar. Efter stegen i &quot;testa stab...

Löst syre (DO) är en viktig fysikalisk parameter viktig i att förmedla ett antal biologiska och ekologiska processer inom vattenekosystem. Exponeringar mot akut och kronisk subletal hypoxi minska tillväxttakten i vissa vattenlevande insekter och minska överlevnaden av insekter utsätts en. Detta protokoll har utvecklats för att ge en kontrollerad metod för att manipulera DO nivåer i strömmande vatten för att observera effekterna på djurens beteende. Eftersom alla aeroba vattenlevande organismer överlevnad beror på syrekoncentrationen för att leva och föröka sig, är förändringar i koncentrationen av DO ofta uttryck i beteendeförändringar av organismer. Fler mobila ryggradslösa vattendjur och fiskar har observerats att svara på låga syrehalter (hypoxiska) genom att söka lokaler med högre DO 2,3. För mindre rörliga vattenlevande organismer, beteende anpassningar öka intaget av DO kan vara det enda möjliga alternativet. Den akvatiska makroinvertebrater ordning Plecoptera (stonefly) har noterats att utföra &quot;push-up&quot; rörelser för att öka flödet av vatten, och upptag av syre, över deras yttre gälar 4 - 6. Dessa adaptiva beteende har observerats i naturliga miljöer och i laboratorieexperiment. Laboratorium manipulation av DO i vatten öppnar upp stora möjligheter för djurbeteendestudier, men betydande brister i metod driftsättning finns. Till exempel använde en studie stora akvarier att utvärdera den fysiologiska svarstid Largemouth basen (Micropterus salmoides) till hypoxiska miljöer efter gasning med kväve, men föga detalj ges för metoden 7. En annan studie utförd på zebrafisk (Danio rerio) beskrivs användning av kvävgas och en porös sten för att leverera gas till vatten och minska DO i vattnet åtta. För kemi-baserade applikationer, metoder för avgasning av lösningsmedel utnyttjar specialiseradeapparat 9-11 för att ta bort syre från lösningsmedel, men skulle inte vara lämpligt för foderbeteendestudier. Även om dessa studier använder metoder för att avlägsna syre från vatten, kan någon beskrivande metod identifieras som skulle göra det möjligt för utvärdering av djurens beteende som svar på DO förändringar. Denna metod beskrivs i det följande är ett försök att fullständigt beskriva ett protokoll för manipulering av DO av vatten genom användning av kvävgas. Vidare har denna metod utvecklats mot att observera relationer mellan stonefly beteende (armhävningar) och göra det användes i en förstaårselev-nivå biologi laboratorium. En av de största fördelarna med denna metod är att det lätt kan utföras inom ett laboratorium med gemensam glas och material tillgängliga för de flesta sekundära och högre utbildningsinstitutioner. Protokollet är också lätt att anpassa, vilket för individer att skala förfarande för att uppfylla de mål som anges i forsknings- eller undervisningsprogram. </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

Förmågan att manipulera löst syre (DO) i laboratoriemiljö har betydande tillämpning för att undersöka ett antal ekologiska och organismbeteendefrågor. Protokollet som beskrivs här ger en enkel, reproducerbar och kontrollerad metod för att manipulera DO att studera beteendesvar i vattenlevande organismer till följd av hypoxisk och anoxiska förhållanden. När de utför avgasning av vatten med kväve används ofta i laboratoriemiljö, finns ingen explicit metod för ekologisk (akvatisk) ansökan i litteraturen, och detta protokoll är den första att beskriva ett protokoll till degasify vatten för att observera organismsvar. Denna teknik och protokoll utvecklades för direkt tillämpning för vatten macroinvertebrates; kunde dock små fiskar, amfibier, och andra vattenlevande ryggradsdjur enkelt sätt kan ersättas. Det möjliggör enkel hantering av DO nivåer som sträcker sig från 2 mg / l till 11 mg / L med stabilitet under upp till en 5 min djur-observationsperioden.Bortom en 5 min observationsperiod vattentemperaturer började stiga, och vid 10 min DO nivåer blev alltför instabil för att underhålla. Protokollet är skalbar till studien organismen, reproducerbar och pålitlig, vilket möjliggör ett snabbt genomförande i inledande undervisningslabb och på hög nivå forskningsansökningar. De förväntade resultaten av denna teknik bör gälla löst syre ändras till beteendemässiga reaktioner av organismer.

<html> Sex studier av den beskrivna installationen utfördes av 24 freshmen studenter i undervisningslaboratoriemiljö för att kvantifiera antalet armhävningar bäcksländor utföra som svar på olika DO koncentration i vatten. Det genomsnittliga antalet armhävningar utförs inom en DO-nivå och inom varje försök slogs samman för att rita armhävningar mot DO nivån i Figur 2. En ANOVA utfördes initialt utnyttja DO koncentration, ordningsföljd av försök, tempera...

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

Den här artikeln beskriver en enkel och reproducerbar protokoll för att manipulera löst syreförhållandena i laboratoriemiljö för djurbeteendestudier. Detta protokoll kan användas i både undervisning och forskning laboratoriemiljö för att utvärdera organismsvar macroinvertebrates, fiskar eller amfibier till förändringar i koncentrationen av löst syre.

Ett enkelt sätt att manipulera löst syre för djurens beteende 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

En hel cell Bioreporter metod för att bedöma transport och biotillgänglighet av organiska föroreningar i vatten Omättade 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 enkel metod för Automated Fastfasextraktion av vattenprover för immunologisk analys av små föroreningar

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

Hur man skapar kondition Taste Aversionen för betes Covers i Woody Grödor med små idisslare

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

Bentiska Utbyte av O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; och upplösta näringsämnen med små kärn 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 förbättrad Inex metod för<em&gt; In Situ</em&gt; Mätning av partikel och lösta föreningar bearbetade Active suspensionsätare

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

Förståelse Upplöst Organiskt material Biogeochemistry Genom<em&gt; In Situ</em&gt; Närings manipulationer i Stream ekosystem

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 genomströmning strategi från vätskor till 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 enkel plantering teknik för åter upprättar träd där frekvent översvämning uppstår

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 modell att utvärdera lukt och gaskoncentrationerna som avges från djupt bäddade Pack gödsel

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

Dubbelsträngat RNA Oral leveransmetoder att framkalla RNA-interferens i floem och växt-sap-utfodring Ditropis insekter

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