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

Si ringrazia Melinda Forseth per scattare foto di ostriche e misurando la loro larghezza di gape in ImageJ. Ringraziamo Denise Breitburg per l'accesso per gli acquari con diel ciclismo ipossia e condizioni di pH ciclica. Si ringrazia il centro di ricerca ambientale Smithsonian, Edgewater, Maryland, per lo spazio per gli esperimenti. Gli esperimenti di ipossia sono stati finanziati da un National Oceanic and Atmospheric Administration - Center per sponsorizzato Coastal Ocean Research grant No. NA10NOS4780138 e il fondo di Hunterdon Smithsonian a Denise Breitburg. La valvola gape misurazioni durante l'ipossia esperimenti erano finanziati da una sovvenzione di potenziamento di facoltà di Washington College di Elka T. Porter.

1. costruzione del ponte di Wheatstone per apparecchiatura di Gape della valvola
Nota: L'estensimetro è nominalmente 1000 Ω, così completamente bilanciare e il ponte di null, tutti i componenti dovrebbero essere 1000 Ω.
<ol><li>Come illustrato nella Figura 1, resistori di precisione di saldatura due 1 kΩ a vicenda e poi per un resistore ~ 976 Ω e un Ω 100 10 Ruotare il potenziometro. La gamma tipica dell'estensimetro è qualche Ω fuori il Ω di 1000 nomi...

Focus tipici studi su continuo, estesi periodi di condizioni di bassa dell'ossigeno e la risposta, spesso misurata come la sopravvivenza, degli animali. Tuttavia, allo stato attuale, la nostra comprensione delle risposte comportamentali degli animali all'ipossia diel-ciclismo è minimo63. Quindi, ulteriori studi dovrebbero concentrarsi sul comportamento degli organismi in risposta all'ipossia diel-escursioni in bicicletta, che si verifica regolarmente durante l'estate in molti estuari<sup class="x...

Ipossia, cioè, dissolto le concentrazioni ossigeno [] sufficientemente basso per influenzare negativamente biologico e processi ecologici ma spesso funzionalmente definita come [DO] < 2 mg / L1e anossia (funzionalmente definita come [DO] 0,0-0,2 mg/L) si verificano più frequentemente e gravemente in acque costiere del mondo, estuari e il profondo oceano2,3 e sono spesso aggravate dalla crescente eutrofizzazione4,5. Con un crescente estensione areale di ipossia e anossia, macrofauna sono influenzati negativamente e perdere la misura di habitat e qualità dell'habitat. Il cambiamento climatico è preveduto per peggiorare l'ipossia e anossia6.
In molti estuari stratificati, arricchita di sostanze nutritive come la Chesapeake Bay, Stati Uniti d'America, stagionalmente persistente ipossia può prevalere e può verificarsi anno dopo anno2. Inoltre, diel-ciclismo di ipossia è frequente negli estuari come la baia di Chesapeake e altri luoghi e si verifica tardi durante la notte o le prime ore del mattino in estate7,8.
Maggior parte degli studi si sono concentrati sull'effetto dell'esposizione continua di organismi a bassa [DO] e sulla loro tolleranza all'ipossia e anossia9,10,11,12,13,14 . Inoltre, gli studi hanno esaminato il cambiamento su larga scala nella composizione delle distribuzioni, abbondanze e specie specie in risposta a estesa [DO] basso4,15. Spesso specie che sono molto sensibili a bassa [], morire nelle masse,16 spostando le restanti specie di una fauna più giovane, più piccolo di dimensioni, di breve durata come, ad esempio, trovate sulla mensola Louisiana-Texas ecosistema4.
Cambiamenti comportamentali in genere precedono comunità crollo17 e gli studi hanno riferito sulle risposte comportamentali degli organismi a estesa basso [DO]4,16,17,18,19 ,20,21,22,23,24,25. Questi studi, tuttavia, non si concentrano sulle risposte degli organismi alle esposizioni diel-ciclismo di ipossia e la natura fluttuante di [DO] disponibilità negli estuari.
Diel-ciclismo ipossia negli estuari superficiali ha ricevuto crescente consapevolezza come studi monitorare [DO] più frequentemente nel corso dei giorni con sonde in estuari16,26. Acqua può rimanere ipossica per ore alla fine della notte o le prime ore del mattino in estate quando non c'è nessuna fotosintesi di generazione di ossigeno durante la notte, ma che consumano ossigeno alta respirazione aerobica7,16. Si è inoltre constatato che le maree influenzato il diel ciclismo condizioni basso con più estremi minimi osservati quando bassa marea ha coinciso con la fine della notte27. Solo dopo diverse ore di ipossia [DO] tornare a normoxia7,16,28 nel ciclo giornaliero.
Per determinare la risposta comportamentale di c. virginica diel-ciclismo ipossia e pH abbiamo monitorato l'apertura e la chiusura delle valvole di ostriche esposte al laboratorio indotto diel ciclica e ciclismo di [DO] pH. Gape risposte di bivalvi sono state utilizzate per rilevare condizioni ambientali avverse. Chiusure di valvola di molluschi bivalvi in risposta a contaminanti29,30,31, alghe tossiche32,33,34, l'inquinamento termico35,36 , 37,38,39,40, alimentazione regime39,41, emersione37,42, fotoperiodo43 diminuire la quantità di cibo , 44, pH45,46e combinato pH e ossigeno disciolto47 sono stati misurati. Gape tecniche hanno, ad esempio, incluso osservazioni dirette48,49,13, misurazioni continue utilizzando interruttori reed e magneti (Dreissena monitor)50o sensori in fibra ottica 51 che richiedono acqua limpida. Inoltre, sensori di Hall forza magneti e campi magnetici sono stati utilizzati per studiare la cozza gape angolo52,53,54,55e un sistema di induzione elettromagnetica ad alta frequenza che può misurare la distanza varia tra due bobine elettriche che sono incollati sulle valvole è stato utilizzato56,57,58,59. Una sorgente di alta tensione è necessaria per il sistema di induzione elettromagnetica e potenza deve essere consegnato ad entrambi i lati del guscio52. Questo sistema è anche disponibile nel commercio come il "MOSSELMONITOR" (http://mosselmonitor.nl/).
Un budget di ricerca stretto, abbiamo costruito un monitor economico strain-gauge (SGM) per misurare continuamente gape ostrica sopra indotta da laboratorio diel ciclismo di [DO] e pH, in condizioni di scarsa visibilità. Il nostro sistema è anche molto più semplice rispetto ai sistemi concorrenti, consentendo molti animali da instrumentare durante un esperimento. Abbiamo voluto determinare le risposte comportamentali di c. virginica diel ciclismo grave ([] = 0,6 mg/L) ipossia con pH di controllo (pH = 7.8) e ciclismo pH (pH = 7,8-7.0), rispettivamente e le risposte di gape al delicato ([] = 1,7 mg/L) ipossia. Inoltre, abbiamo voluto determinare se le ostriche sono in grado di rispondere rapidamente ai cambiamenti in [] sopra il diel ciclo e come reagire quando normoxia ritorna dopo un evento hypoxic. Forse le ostriche sono adattate all'ambiente rapidamente fluttuante che si trova in molti estuari16,27 dove vivono. Mentre più complessa valvola gape monitor sono disponibili, la SGM offre una tecnica poco costoso che consente misurazioni continue della valvola gape nelle acque anche in condizioni di scarsa visibilità.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57404/57404fig1.jpg"> Figura 1. Ponte di Wheatstone per l'apparecchiatura di gape valvola. <a href="/files/ftp_upload/57404/57404fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
I sensori dell'estensimetro utilizzati per il monitoraggio gape bivalvi sono film resistivo in un modello di meandro su un supporto di polyimide. Piccole quantità di sforzo modulano la resistenza del sensore. I bivalvi si flette l'estensimetro quando esso gapes causando un cambiamento nella resistenza del sensore. Abbiamo impiegato un ponte di Wheatstone Annulla, equilibrato, per ogni canale bivalvi come mostrato nella Figura 1 per misurare la variazione nella resistenza del sensore. Il ponte di Wheatstone è annullato dal potenziometro che permette un guadagno abbastanza alto essere impiegato dal datalogger. Un ponte di Wheatstone è un metodo standard per misurare con precisione una resistenza sconosciuta utilizzando un rapporto di un noto standard di resistenza e un voltmetro. La storia di questa antichissima tecnica è discussa in Ekelof (2001)60. Abbiamo integrato 12 canali, ognuno con il proprio ponte di Wheatstone e Annulla potenziometro, Strain Gauge Monitor (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 monitor di gape valvola poco costoso, basato sul laboratorio, strain-gauge (SGM) è stato sviluppato per monitorare il comportamento di gape valvola di molluschi bivalvi in risposta all'ipossia diel-escursioni in bicicletta. Un ponte di Wheatstone era collegato ad estensimetri che sono stati attaccati ai gusci di ostriche (Crassostrea virginica). I segnali registrati consentito per l'apertura e la chiusura dei bivalvi da registrare continuamente sopra due giorni periodi di ipossia di diel-ciclismo sperimentalmente indotta e diel-ciclismo variazioni di pH. Qui, descriviamo un protocollo per lo sviluppo di un monitor economico strain-gauge e descrivere, in un esperimento di laboratorio di esempio, come abbiamo usato per misurare il comportamento di gape valvola di orientale ostriche (c. virginica), in risposta all'ipossia diel-ciclismo e cicliche variazioni di pH. Gape valvola è stata misurata su ostriche sottoposte a ciclica severa ipossia (0,6 mg/L) dissolto condizioni di ossigeno con e senza cambiamenti ciclici in pH, condizioni cicliche mite hypoxic (1,7 mg/L) e condizioni di normossia (7,3 mg/L). Dimostriamo che quando ostriche incontrano diel ripetuti cicli, rapidamente chiudere loro gusci in risposta all'ipossia severa e chiudere con un ritardo lieve ipossia. Quando viene ripristinato il normoxia, hanno rapidamente aperto nuovamente. Le ostriche non hanno risposto alla condizioni di pH ciclica sovrapposte diel ciclismo ipossia severa. Alle condizioni di ridotta di ossigeno, più di un terzo delle ostriche chiusi contemporaneamente. Dimostriamo che ostriche rispondono all'ipossia diel-escursioni in bicicletta, che deve essere considerato quando valutare il comportamento di bivalvi di ossigeno disciolto. La valvola SGM può essere utilizzata per valutare le risposte dei molluschi bivalvi ai cambiamenti di ossigeno disciolto o contaminanti. Tecniche per migliore guarnizione di tenuta valvola gape estensimetri da acqua di mare hanno bisogno di ulteriore miglioramento per aumentare la longevità dei sensori.

Ostriche esposte all'acqua di estuario normoxic ininterrotta (senza ipossia durante la fase di plateau basso del ciclo giornaliero) sono stati aperte la maggior parte del tempo e soltanto brevemente chiuso raramente (Figura 5). Quando hanno chiuso varia da ostrica di ostrica. Questo modello è stato trovato anche da Loosanoff e Nomejko 194644 e Higgins 198039. Ostriche, inoltre, non hanno risposto alla differenz...

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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 Monitor di Strain Gauge (SGM) per misurazioni continue di Gape valvola nei molluschi bivalvi in risposta all'ipossia laboratorio indotto Diel-ciclismo e pH

Comprendere le risposte comportamentali di bivalvi sospensione-alimentatori alle variabili ambientali, come l'ossigeno disciolto, può spiegare alcuni processi dell'ecosistema. Abbiamo sviluppato un monitor economico, basato sul laboratorio, strain-gauge (SGM) per misurare le risposte di gape valvola di ostriche, Crassostrea virginica, ipossia diel-ciclismo e pH ciclica.

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

Ottimizzare le impostazioni dei gas di scarico per promuovere la crescita di microalghe in fotobioreattori tramite simulazioni al computer

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