Name: a strain gauge monitor (sgm) for continuous valve gape measurements in bivalve molluscs in response to laboratory induced diel-cycling hypoxia and ph
Uploaded: 2018-08-01T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Strain Gauge Monitor SGM for Continuous Valve Gape Measurements in Bivalve Molluscs in Response to Laboratory Induced Diel-cycling Hypoxia and pH at JoVE.co

Vi takker Melinda Forseth for at tage billeder af østers og måle deres måbe bredde i ImageJ. Vi takker Denise Breitburg for adgang til akvarier med diel cykling hypoxi og cykliske pH betingelser. Vi takker Smithsonian Environmental Research Center, Edgewater, Maryland, for plads til eksperimenter. Hypoxi eksperimenter blev finansieret af en National Oceanic and Atmospheric Administration - Center for sponsoreret kystnære Ocean Research grant nr. NA10NOS4780138 og Smithsonian Hunterdon fond til Denise Breitburg. Ventilen måbe målinger under hypoxi eksperimenter blev finansieret af et fakultet Enhancement tilskud af Washington College til Elka T. Porter.

1. opførelse af Wheatstone broen til Valve måbe apparater
Bemærk: Strain gauge er nominelt 1000 Ω, så at afbalancere og null broen, alle komponenter skal være 1000 Ω.
<ol><li>Som i figur 1Drej lodde to 1 kΩ præcision modstande til hinanden og derefter til en ~ 976 Ω modstand og en 100 Ω 10 potentiometer. Rækken typisk strain gauge er et par Ω ud af 1000 Ω nominelle, så kun denne modstand skal matches. Bruge en fast 976 Ω modstand og en justerbar ...

Typiske undersøgelser fokus på det løbende, udvidet tidsperioder med lav ilt betingelser og svar, ofte målt som overlevelse af dyr. I øjeblikket er vores forståelse af de adfærdsmæssige reaktioner af dyr på diel-cykling hypoxi dog minimal63. Således bør flere undersøgelser fokusere på opførsel af organismer i svar på diel-cykling hypoxi, som forekommer regelmæssigt i løbet af sommeren i mange flodmundinger7,8.
<p class...

Hypoxi, dvs, opløst ilt koncentrationer [gøre] tilstrækkeligt lav for at indvirke negativt på biologiske og økologiske processer men ofte funktionelt defineret som [gøre] < 2 mg / L1og iltmangel (funktionelt defineret som [] af 0,0-0,2 mg/L) forekommer hyppigere og alvorligt i verdens kystfarvande, flodmundinger og dybe hav2,3 og er ofte forværres ved at øge eutrofiering4,5. Med en stigende areal omfanget af hypoxi og iltmangel, macrofauna påvirkes negativt og miste habitat omfang og habitat kvalitet. Klimaændringer forventes for at forværre hypoxi og iltmangel6.
I mange stratificeret, næringsstof-beriget flodmundinger som Chesapeake Bay i USA, sæsonkorrigerede vedvarende iltmangel kan sejre og kan forekomme år efter år2. Derudover diel-cykling af hypoxi er hyppige i flodmundinger som Chesapeake Bay og andre steder og opstår sent i løbet af natten eller de tidlige morgentimer i sommeren7,8.
De fleste undersøgelser har fokuseret på effekten af kontinuerlig eksponering af organismer til lav [] og deres tolerance at hypoxi og iltmangel9,10,11,12,13,14 . Desuden, undersøgelser har kiggede på de store skift i artssammensætning distributioner, mængder og arter i svar til udvidet lav []4,15. Ofte arter, der er meget følsomme over for lav [DO], dør i masserne,16 skiftende den resterende arter til en yngre, mindre og mellemstore, kortlivede fauna som for eksempel fundet på Louisiana-Texas hylde økosystem4.
Adfærdsmæssige ændringer typisk gå forud for Fællesskabets sammenbrud17 og studier har rapporteret om adfærdsmæssige reaktioner af organismer til udvidet lav []4,16,17,18,19 ,20,21,22,23,24,25. Disse undersøgelser, dog fokus ikke på svarene fra organismer til diel-cykling engagementer af hypoxi og den svingende karakter af [] tilgængelighed i flodmundinger.
Diel-cykling hypoxi i lavvandede flodmundinger har fået stigende bevidsthed som undersøgelser overvåge [gøre] mere hyppigt i løbet af dage med sondes i flodmundinger16,26. Vand kan forblive hypoksiske for timer i slutningen af natten eller tidlig morgentimer om sommeren når der er ingen ilt-genererende fotosyntese i løbet af natten men høj ilt-forbrugende aerob respiration7,16. Det konstateredes også, at tidevandet påvirket diel cykling i lave betingelser med den mest ekstreme minima observeret Hvornår lavvande faldt sammen med slutningen af natten27. Først efter flere timer af hypoxi betyder [gøre] vende tilbage til normoxia7,16,28 i den daglige cyklus.
Til at bestemme den adfærdsmæssige reaktion på C. virginica diel-cykling hypoxi og pH vi kontrolleret åbning og lukning af ventiler af østers udsat for laboratoriet induceret diel cykling [do] og cykliske pH. Måbe svar af muslinger har været brugt til at påvise negative miljømæssige forhold. Ventil lukninger af muslinger i svar til forurenende stoffer29,30,31, giftige alger32,33,34, varmeforurening35,36 , 37, mad mængde falde38,39,40, fodring regime39,41, emersion37,42, lysperiode43 , 44, pH45,46, og kombinerede pH og oploest ilt47 er blevet målt. Måbe teknikker har, for eksempel, inkluderet direkte observationer48,49,13, kontinuerlige målinger ved hjælp af reed switches og magneter (Dreissena skærm)50eller fiber-optiske sensorer 51 der kræver klare vand. Derudover har magnet og magnetiske felt styrke Hall sensorer været brugt til at studere mussel måbe vinkel52,53,54,55, og en højfrekvente elektromagnetiske induktion system kan foranstaltningen den varierende afstand mellem to elektriske spoler, der er limet på ventilerne har været brugt56,57,58,59. En høj spændingskilde er nødvendig for den elektromagnetiske induktion system og magt skal leveres til begge sider af shell52. Dette system er også kommercielt tilgængelige som "MOSSELMONITOR" (http://mosselmonitor.nl/).
På en stram forskningsbudget, vi bygget en billig strain gauge skærm (sdb) at løbende måle oyster måbe over laboratorium-induceret diel cykling [do] og pH, under lav sigtbarhed. Vores system er også langt enklere end konkurrerende systemer, så mange dyr, der skal være instrumenteret under et eksperiment. Vi ønskede at afgøre C. virginica adfærdsmæssige Reaktionerne diel cykling svær ([gøre] = 0,6 mg/L) hypoxi med kontrol pH (pH = 7,8) og cykling pH (pH = 7,8-7,0), henholdsvis, og måbe svar til mild ([gøre] = 1,7 mg/L) hypoxi. Desuden, vi ønskede at afgøre, om østers er hurtigt reagere på ændringer i [gøre] over diel cyklus og hvordan de reagerer når normoxia vender tilbage efter en hypoksiske begivenhed. Måske er østers optimalt tilpasses hurtigt skiftende miljø, som findes i mange flodmundinger16,27 , hvor de lever. Mens mere komplekse ventil måbe skærme er tilgængelige, tilbyder SGM en billig teknik, der giver mulighed for kontinuerlig måling af ventil måbe i farvande selv under forhold med dårlig sigtbarhed.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57404/57404fig1.jpg"> Figur 1. Wheatstone bro til valve måbe apparater. <a href="/files/ftp_upload/57404/57404fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Strain gauge sensorer til overvågning toskallede måbe er resistiv film i en bugte mønster på en polyimid opbakning. Små mængder af pres modulere modstand af sensoren. Toskallede bøjer strain gage når det gapes forårsager en ændring i sensorens modstand. Vi ansat en værdiløs, afbalanceret, Wheatstone bro for hver toskallede kanal som vist i figur 1 til at måle ændringen i sensor modstand. Wheatstone broen er nulled af potentiometeret giver en temmelig stor gevinst at være ansat af en datalogger. En Wheatstone bro er en standardmetode til præcis måling af en ukendt modstand ved hjælp af et forhold til en kendt modstand standard og et voltmeter. Historien om denne meget gamle teknik er beskrevet i Ekelof (2001)60. Vi integreret 12 kanaler, hver med sin egen Wheatstone bro og værdiløs potentiometer, i Strain Gauge skærm (sdb) enhed.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:805px;" width="805">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Campbell CR 10x data logger</td>
			<td style="width:268px;">Campbell Scientific, Logan, Utah</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Or other data logger. At Campbell the CR 10X has been replaced with the CR 1000</td>
		</tr>
		<tr height="51">
			<td height="51" style="height:51px;width:216px;">Campbell CR 10x multiplexer</td>
			<td>Campbell Scientific, Logan, Utah</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Data logger needs to have space for 12 channels</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:216px;">Dsub connector male crimp pins</td>
			<td style="width:268px;">TE Connectivity</td>
			<td>205089-1</td>
			<td style="width:183px;">pins for gape sensor leads</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PCA tape</td>
			<td>Micro Measurements Corp, NC</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">To seal the strain gauge</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Duro Quick Gel</td>
			<td>Ace Hardware</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Superglue</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SG13/1000-LY43 or LY41</td>
			<td>Omega Engineering Inc., Stanford, CT</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Strain gauges</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">32 AWG (7/40) teflon Alpha wires</td>
			<td style="width:268px;">AlphaWire, Elizabeth, NJ</td>
			<td style="width:139px;">2840/7</td>
			<td style="width:183px;">Sensor cables, different colors are available</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">1/16&#34; heat shrink tubing</td>
			<td style="width:268px;">Qualtek</td>
			<td>B01A3QKKO6</td>
			<td style="width:183px;">To seal the leads of the sensor cable</td>
		</tr>
		<tr height="210">
			<td height="210" style="height:210px;width:216px;">Weller WES51 Analog Soldering Station</td>
			<td style="width:268px;">Amazon</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Lots of soldering, need a good soldering iron. https://www.amazon.com/Weller-WES51-Analog-Soldering-Station/dp/B000BRC2XU/ref=sr_1_23?s=hi&#38;ie=UTF8&#38;qid=1505654295 
			&#38;sr=1-23&#38;keywords=soldering+iron</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rosin Soldering Flux Paste</td>
			<td style="width:268px;">Amazon</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Needed for soldering</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">60-40 Tin Lead Rosin Core Solder Wire</td>
			<td style="width:268px;">Amazon</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Needed for soldering</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Aquarium sealant</td>
			<td style="width:268px;">Home Depot</td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Attach sensors to bivalve</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">PC Laptop</td>
			<td style="width:268px;"></td>
			<td style="width:139px;"></td>
			<td style="width:183px;">Any old PC to run Campbell gape program</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">heat gun</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td style="width:183px;">shrink shrink tubing</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Drill</td>
			<td>Hardware store, Amazon</td>
			<td></td>
			<td style="width:183px;">for twisting wires to make sensor cables</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">AC to DC power module</td>
			<td>Acopian</td>
			<td>DB15-30</td>
			<td style="width:183px;">Wheatstone bridge power supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poteniometer</td>
			<td>Clarostat</td>
			<td>733A</td>
			<td style="width:183px;">Wheatsone bridge nulling</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">isolating BNC connector</td>
			<td>Sterren Electronics</td>
			<td>&#34;200-148</td>
			<td style="width:183px;">Wheatstone bridge output for multimeter</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Fused AC receptical panel module</td>
			<td>Adam technologies</td>
			<td>IEC-GS-1-200</td>
			<td style="width:183px;">Wheatstone bridge power supply connector</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">976 ohm 1% resistor</td>
			<td>Vishay Dale</td>
			<td>CMF50976R00FHEB</td>
			<td style="width:183px;">Wheatstone bridge resistor</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">1 kohm 1% resistor</td>
			<td>Vishay Dale</td>
			<td>CMF501K0000FHEB</td>
			<td style="width:183px;">Wheatstone bridge resistor</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Potentiometer scale dial</td>
			<td>Kilo International</td>
			<td align="right">462</td>
			<td style="width:183px;">10 turn dial for nulling potentiometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">DB25 male panel connector</td>
			<td>TE connectivity</td>
			<td>1757819-8</td>
			<td style="width:183px;">Data logger connector on Wheatstone bridge</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">DB25 female panel connector</td>
			<td>TE connectivity</td>
			<td>1757819-8</td>
			<td style="width:183px;">Sensor connector to Wheatstone bridge</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">perforated circuit board</td>
			<td>Vector electronics</td>
			<td>64P44WE</td>
			<td style="width:183px;">circuit board for mounting of bridge components</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">enclosure</td>
			<td>Hammond Manufacturing</td>
			<td>1444-29</td>
			<td style="width:183px;">Enclosure for sensor readout electronics</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a strain gauge monitor (sgm) for continuous valve gape measurements in bivalve molluscs in response to laboratory induced diel-cycling hypoxia and ph

En billig, laboratorium-baseret, strain gauge ventil måbe skærm (sdb) blev udviklet for at overvåge den ventil måbe opførsel af toskallede bløddyr i svar på diel-cykling hypoxi. En Wheatstone bro var tilsluttet strain gauges, der var tilknyttet skallerne af østers (Crassostrea virginica). De indspillede signaler tilladt for åbning og lukning af muslinger skal registreres kontinuerligt to-dages perioder af eksperimentelt inducerede diel-cykling hypoxi og diel-cykling ændringer i pH. Her, vi beskriver en protokol for at udvikle en billig strain gauge skærm og beskrive, i et eksempel laboratorium eksperiment, hvor vi brugte det til at måle ventil måbe opførsel af østlige østers (C. virginica), som svar på diel-cykling hypoxi og cykliske ændringer i pH. Ventil måbe blev målt på østers udsat for cykliske svær hypoksiske (0,6 mg/L) opløst ilt betingelser med og uden cykliske ændringer i pH, cykliske mild hypoksiske (1,7 mg/L) forhold og normoxic (7,3 mg/L) forhold. Vi viser at når østers støder gentagne diel cyklusser, de hurtigt lukker deres skaller som reaktion på svær hypoxi og lukke med en tidsforskydning til mild hypoxi. Når normoxia er gendannet, åbne de hurtigt igen. Østers reagerede ikke på cyklisk pH betingelser overlejret på diel cykling svær hypoxi. På reduceret ilt betingelser, mere end en tredjedel af østers lukket samtidigt. Vi demonstrere, at østers reagere på diel-cykling hypoxi, som skal overvejes når vurdere adfærd af muslinger til opløst ilt. Ventil SGM kan bruges til at vurdere svar af toskallede bløddyr til ændringer i opløst ilt eller forurenende stoffer. Forsegling teknikker til bedre tætning ventil måbe strain gauges fra havvand har brug for yderligere forbedring at øge levetiden af sensorer.

Østers udsat for uafbrudt normoxic estuarint vand (ingen hypoxi lavt plateau fase af den daglige cyklus) var åben det meste af tiden og kun kortvarigt lukket sjældent (figur 5). Når de lukkede varierede fra østers til østers. Dette mønster er også blevet fundet af Loosanoff og Nomejko 194644 og Higgins 198039. Østers også svarede ikke til forskellen i mørke og lyse faser.
<p class="jove_content" f...

Watch this Scientific Journal Video about A Strain Gauge Monitor SGM for Continuous Valve Gape Measurements in Bivalve Molluscs in Response to Laboratory Induced Diel-cycling Hypoxia and pH at JoVE.co

A Strain Gauge Monitor SGM for Continuous Valve Gape Measurements in Bivalve Molluscs in Response to Laboratory Induced Diel-cycling Hypoxia and pH

En Strain Gauge skærm (sdb) for kontinuerlig ventil måbe målinger i toskallede bløddyr som svar på laboratoriet induceret Diel-cykling hypoxi og pH

Forstå de adfærdsmæssige reaktioner af toskallede suspension-foderautomater til miljøvariabler, som opløst ilt, kan forklare nogle økosystem-processer. Vi har udviklet en billig, laboratorium-baseret, strain gauge skærm (sdb) til at måle ventil måbe svar af østers, Crassostrea virginica, diel-cykling hypoxi og cykliske pH.

An inexpensive, laboratory-based, strain gauge valve gape monitor (SGM) was developed to monitor the valve gape behavior of bivalve molluscs in response ...

Research

JoVE Journal

Environment

A Strain Gauge Monitor (SGM) for Continuous Valve Gape Measurements in Bivalve Molluscs in Response to Laboratory Induced Diel-cycling Hypoxia and pH

Optimize Flue Gas Settings to Promote Microalgae Growth in Photobioreactors via Computer Simulations

Optimer Røggas indstillinger for at fremme mikroalger Vækst i fotobioreaktorer via computersimuleringer

Flue gas from power plants can promote algal cultivation and reduce greenhouse gas emissions1. Microalgae not only capture solar energy more efficiently ...

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Design og drift af en kontinuerlig<sup&gt; 13</sup&gt; C og<sup&gt; 15</sup&gt; N Mærkning Afdeling for Uniform eller differentiale, Metabolisk og Konstruktioner, Plant isotopmærkning

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Metoder til Soil Resampling at overvåge ændringer i de kemiske Koncentrationer af skovbundens

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

Kontinuerlig Instream overvågning af næringsstoffer og Sediment i landbruget vandskel

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in ...

Continuous Hydrologic and Water Quality Monitoring of Vernal Ponds

Løbende hydrologiske og vand kvalitet overvågning af Vernal damme

Vernal ponds, also referred to as vernal pools, provide critical ecosystem services and habitat for a variety of threatened and endangered species. ...

The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees

Kalibrering og brug af kapacitans sensorer til at overvåge stilk vandindholdet i træer

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus ...

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

Plante infektion Test: Spray og sår-medieret podning med plante patogen Magnaporthe Grisea

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...

A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions

En fleksibel lavpris hydroponiske System til vurdering af plante svar til små molekyler i Sterile forhold

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for ...

Experimental Protocol for Examining Behavioral Response Profiles in Larval Fish: Application to the Neuro-stimulant Caffeine

Forsøgsplan for behandlingen af adfærdsmæssige reaktion profiler i larve fisk: ansøgning til Neuro-stimulerende koffein

Fish models and behaviors are increasingly used in the biomedical sciences; however, fish have long been the subject of ecological, physiological and ...

Design and Use of an Apparatus for Quantifying Bivalve Suspension Feeding at Sea

Design og brug af et apparat til kvantificering af toskallede Suspension fodring på havet

As shellfish aquaculture moves from coastal embayments and estuaries to offshore locations, the need to quantify ecosystem interactions of farmed bivalves ...