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

Nous remercions Melinda Forseth pour prendre des photos d’huîtres et de mesurer la largeur de leur bouche dans ImageJ. Nous remercions Denise Breitburg pour accéder à l’aquarium avec nycthémérale cyclisme hypoxie et des conditions de pH cyclique. Nous remercions le Smithsonian Environmental Research Center, Edgewater, Maryland, espace pour les expériences. Les expériences d’hypoxie ont été financés par un National Oceanic and Atmospheric Administration - Center for parrainé Coastal Ocean Research grant no. Le Fonds de Hunterdon Smithsonian à Denise Breitburg et de NA10NOS4780138. La valve gape mesures pendant l’hypoxie expériences ont été financés par une bourse de perfectionnement Faculté par Washington College à Elka T. Porter.

1. construction du pont de Wheatstone pour l’appareil de Gape de Valve
Remarque : La jauge de contrainte est nominalement 1000 Ω, donc à bien équilibrer et null le pont, tous les composants doivent être Ω de 1000.
<ol><li>Comme dans la Figure 1, résistances de précision deux 1 kΩ souder les uns aux autres, puis à une résistance de ~ 976 Ω et un Ω 100 10 tourner le potentiomètre. La gamme typique des jauges de contrainte est quelques Ω hors de la...

Accent typique d’études sur le continu, étendu les périodes de temps des conditions de faible teneur en oxygène et la réponse, souvent mesuré comme la survie, des animaux. Toutefois, à l’heure actuelle, notre compréhension des réponses comportementales des animaux à l’hypoxie cycle nycthéméral est minimale63. Ainsi, plusieurs études devraient porter sur le comportement des organismes en réponse à l’hypoxie diel-vélo qui se produit régulièrement au cours de l’été de no...

Hypoxie, c'est-à-dire dissous des concentrations d’oxygène [faire] suffisamment faible pour nuire biologiques et des processus écologiques mais souvent fonctionnellement définie comme [faire] de < 2 mg / L1et l’anoxie (fonctionnellement définie comme [] de 0,0 à 0,2 mg/L) se produisent plus fréquemment et fortement dans l’océan profond2,3 , les estuaires et les eaux côtières du monde et sont souvent exacerbées en augmentant l’eutrophisation4,5. Avec une superficie croissante de l’hypoxie et l’anoxie, macrofaune sont affectés négativement et perdre l’étendue de l’habitat et la qualité de l’habitat. Le changement climatique devrait pour s’aggraver à l’hypoxie et l’anoxie6.
Dans nombreux estuaires stratifiés, enrichis de nutriments tels que la baie de Chesapeake, USA, hypoxie saisonnièrement persistant peut l’emporter et peut se produire chaque année2. En outre, diel-cyclisme de l’hypoxie est fréquente dans les estuaires comme la baie de Chesapeake et d’autres lieux et survient tardivement au cours de la nuit ou tôt le matin dans l’été7,8.
La plupart des études ont mis l’accent sur l’effet d’une exposition continue des organismes à faible [] et leur tolérance à l’hypoxie et l’anoxie9,10,11,12,13,14 . En outre, des études ont examiné le passage à grande échelle dans la composition spécifique de répartition, l’abondance et espèces en réponse à étendue [] faible4,15. Souvent les espèces qui sont très sensibles aux faibles [faire], mourir dans les masses,16 en déplaçant les espèces restantes une faune plus jeune, plus petite taille, éphémères, comme, par exemple, trouvés sur le plateau de Louisiane-Texas écosystème4.
Les changements de comportement généralement précédant communauté effondrement17 et études ont rapporté sur les réponses comportementales des organismes à longues bas []4,16,17,18,19 ,20,21,22,23,24,25. Ces études, cependant, ne vous focalisez pas sur les réponses des organismes de l’exposition journalière-cyclisme de l’hypoxie et la nature fluctuante de disponibilité [] dans les estuaires.
Cycle nycthéméral hypoxie dans les estuaires peu profonds a reçu de conscience comme études surveillent [faire] plus fréquemment au cours des jours avec des sondes dans les estuaires16,26. L’eau peut rester hypoxique pour les heures à la fin de la nuit ou tôt le matin en été quand il n’y a aucune photosynthèse générateurs d’oxygène pendant la nuit, mais haute consommatrices d’oxygène respiration aérobie7,16. Il a été constaté aussi que les marées affecté le diel cyclisme d’est faible avec la plus extrême minima observés quand les marées coïncide avec la fin de la nuit27. Seulement après plusieurs heures d’hypoxie [fait] revenir normoxie7,16,28 dans le cycle quotidien.
Pour déterminer la réponse comportementale de c. virginica à hypoxie cycle nycthéméral et pH nous avons mesuré l’ouverture et la fermeture des valves d’huîtres exposés au laboratoire induit nycthémérale cyclisme de [DO] et cyclique, pH. Réponses de baillement de mollusques bivalves ont été utilisés pour détecter des conditions environnementales défavorables. Fermeture de vanne de bivalves en réponse aux contaminants29,30,31, algues toxiques32,33,34, la pollution thermique35,36 , 37, diminuer la quantité de nourriture38,39,40, alimentation régime39,41, émersion37,,42,43 de la photopériode , 44, pH45,46et combinée de pH et l’oxygène dissous,47 ont été mesurés. Gape techniques ont, par exemple, inclus des observations directes48,49,13, mesures en continu à l’aide des interrupteurs reed et aimants (Dreissena moniteur)50ou capteurs à fibre optique 51 qui nécessitent de l’eau claire. En outre, capteurs Hall de force magnétique et champ magnétique ont été utilisés pour étudier les moules gape angle52,53,,du5455et un système d’induction électromagnétique haute fréquence que peut mesurer la distance variable entre deux bobines électriques qui sont collés sur les vannes a été utilisé56,57,58,59. Une source de haute tension est nécessaire pour le système d’induction électromagnétique et électrique doit être livré aux deux côtés de la coque52. Ce système est également disponible dans le commerce comme le « MOSSELMONITOR » (http://mosselmonitor.nl/).
Sur un budget serré de recherche, nous avons construit un moniteur de jauge de contrainte peu coûteux (SGM) pour mesurer en continu gape huîtres sur nycthémérale induite par le laboratoire vélo de [DO] et pH, dans des conditions de faible visibilité. Notre système est aussi beaucoup plus simple que les systèmes concurrents, ce qui permet de nombreux animaux à instrumenter pendant une expérience. Nous avons voulu déterminer les réponses comportementales de c. virginica à nycthémérale cyclisme sévère ([DO] = 0,6 mg/L) hypoxie avec pH control (pH = 7,8) et cyclisme pH (pH = 7,8-7.0), respectivement et baillement réponses à léger ([DO] = 1,7 mg/L) hypoxie. En outre, nous avons voulu déterminer si les huîtres sont capables de s’adapter rapidement aux changements [faire] sur le diel cycle et comment ils réagissent quand normoxie revient après un événement hypoxique. Peut-être les huîtres sont parfaitement adaptés à l’environnement fluctuant rapidement que l'on retrouve dans de nombreux estuaires16,27 où ils vivent. Bien qu’il existent des moniteurs de baillement vanne plus complexes, la SGM offre une technique peu coûteuse qui permet des mesures en continu des soupape gape dans les eaux même dans des conditions de faible visibilité.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57404/57404fig1.jpg"> La figure 1. Pont de Wheatstone pour l’appareil de baillement soupape. <a href="/files/ftp_upload/57404/57404fig1large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
Les capteurs de la jauge de contrainte utilisés pour la surveillance des bivalve gape sont film résistif dans un motif méandre sur un polyimide backing. De petites quantités de souche modulent la résistance du capteur. Le bivalve fléchit l’extensomètre lorsqu’il Baille provoquant un changement dans la résistance de la sonde. Nous avons utilisé un pont de Wheatstone invalide, équilibré, pour chaque canal de bivalve, comme illustré à la Figure 1 pour mesurer le changement de résistance de la sonde. Le pont de Wheatstone est annulé par le potentiomètre permettant un gain relativement élevé d’être employée par l’enregistreur de données. Un pont de Wheatstone est une méthode standard pour mesurer avec précision une résistance inconnue à l’aide d’un rapport à une norme de résistance connue et un voltmètre. L’histoire de cette technique très ancienne est discutée dans Ekelof (2001)60. Nous avons intégré 12 canaux, chacun avec son propre pont de Wheatstone et potentiomètre invalide, dans l’unité de jauge de contrainte moniteur (SGM).

<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

Un moniteur de baillement vanne peu coûteux, en laboratoire, les jauges de contrainte (SGM) a été développé pour contrôler le comportement de baillement vanne de mollusques bivalves en réponse à l’hypoxie cycle nycthéméral. Un pont de Wheatstone a été connecté à jauges de contrainte qui étaient attachés à des coquilles d’huîtres (Crassostrea virginica). Les signaux enregistrés autorisés pour l’ouverture et la fermeture des bivalves à être enregistrées en continu sur des périodes de deux jours d’expérimentalement induite par l’hypoxie cycle nycthéméral et variations nycthémérales-cyclisme de pH. Ici, les auteurs décrivent un protocole pour le développement d’un moniteur de jauge de contrainte peu coûteux et décrire, lors d’une expérience de laboratoire exemple, comment nous l’avons utilisé pour mesurer le comportement de baillement vanne d’orientale des huîtres (c. virginica), en réponse à l’hypoxie diel-cyclisme et variations cycliques de pH. Gape de soupape a été mesurée sur les huîtres soumis à sévères cyclique hypoxique (0,6 mg/L) dissous des conditions d’oxygène avec et sans des changements cycliques en pH, les conditions de doux cyclique hypoxique (1,7 mg/L) et les conditions normoxiques (7,3 mg/L). Nous démontrons que quand les huîtres rencontrent les cycles nycthéméraux répétées, ils fermer leur coquille en réponse à l’hypoxie sévère et ferment rapidement avec un décalage dans le temps à l’hypoxie doux. Lorsque normoxie est rétablie, ils ouvrent rapidement à nouveau. Les huîtres ne répondent pas aux conditions de pH cyclique superposées sur nycthémérale cyclisme hypoxie sévère. Dans des conditions d’oxygène, plus d’un tiers des huîtres fermées simultanément. Nous démontrons que les huîtres répondent aux cycle nycthéméral hypoxie, qui doit être considéré quand évaluer le comportement de mollusques bivalves de l’oxygène dissous. La valve SGM peut servir à évaluer les réponses des mollusques bivalves à l’évolution de l’oxygène dissous ou de contaminants. Techniques pour mieux joint d’étanchéité les jauges de contrainte de baillement vanne d’eau de mer besoin d’amélioration supplémentaire pour augmenter la longévité des capteurs.

Huîtres exposées à l’eau estuarienne normoxique sans interruption (sans hypoxie pendant la phase de plateau bas du cycle journalier) étaient ouvertes la plupart du temps et que brièvement fermée est rare (Figure 5). Quand on les referme a varié de l’huître à l’huître. Ce modèle a également été trouvé par Loosanoff et Nomejko 194644 et Higgins 198039. Aussi les huîtres n’a pas répondu à ...

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

Un moniteur de jauge de contrainte (SGM) pour les mesures continues Gape Valve dans les mollusques bivalves en réponse à l’hypoxie de laboratoire induite par Diel-cyclisme et pH

Comprendre les réponses comportementales des suspensivores bivalves à des variables environnementales, telles que de l’oxygène dissous, peut expliquer certaines fonctions des écosystèmes. Nous avons développé un moniteur peu coûteux, en laboratoire, les jauges de contrainte (SGM) pour mesurer les réponses gape vanne d’huîtres, Crassostrea virginica, à l’hypoxie de cycle nycthéméral et pH cyclique.

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

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