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 å ta bilder av østers og måle gape bredden i ImageJ. Vi takker Denise Breitburg for tilgang til akvarier med men også sykling hypoksi og sykliske pH forhold. Vi takker Smithsonian Environmental Research Center, Edgewater, Maryland, for plass for eksperimenter. Hypoksi eksperimentene ble finansiert av en National Oceanic and Atmospheric Administration - senter for sponset kyst Ocean Research grant. NA10NOS4780138 og Smithsonian Hunterdon fondet til Denise Breitburg. Ventilen gape målinger under hypoksi eksperimenter ble finansiert av fakultetet ekstrautstyr stipend ved Washington College til Elka T. Porter.

1. bygging av Wheatstone broen for ventil Gape apparatet
Merk: Press måle er nominelt 1000 Ω, så å fullt balanse og null broen, alle komponenter skal være 1000 Ω.
<ol><li>I figur 1slå lodde to 1 kΩ presisjon motstander til hverandre og deretter til en ~ 976 Ω motstand og en 100 Ω 10 potensiometer. Typisk belastninger måle er noen Ω av 1000 Ω nominelle, så bare denne motstanden må samsvare. Bruke en fast 976 Ω motstand og en justerbar motstand (10...

Typisk studier fokus på kontinuerlig, utvidet tidsperioder av oksygen og svaret, ofte målt som overlevelse, av dyr. Men i dag er vår forståelse av atferdsdata svar dyr men også-sykling hypoksi minimal63. Dermed bør flere studier fokusere på virkemåten til organismer svar men også-sykling hypoksi som forekommer regelmessig i løpet av sommeren i mange elvemunninger7,8.
Her presenterer vi en metode for ko...

Hypoksi, dvs. oppløst Oksygenkonsentrasjoner [gjøre] tilstrekkelig lave negativt påvirke biologiske og økologiske prosessene men ofte funksjonelt definert som [gjøre] < 2 mg / L-1og anoxia (funksjonelt definert som [DO] av 0,0-0.2 mg/L) oppstår oftere og sterkt i verdens farvann, elvemunninger og den dype hav2,3 og er ofte forsterket ved å øke eutrofiering4,5. Med økende areal grad av hypoksi og anoxia, macrofauna påvirkes negativt og miste habitat grad og habitat kvalitet. Klimaendringer er spådd for å forverre hypoksi og anoxia6.
I mange lagdelt, Nærings-beriket elvemunninger som Chesapeake Bay, USA, sesongmessig vedvarende hypoksi kan råde og kan oppstå år etter år2. I tillegg, men også-sykling av hypoksi er hyppige i elvemunninger som Chesapeake Bay og andre steder og oppstår sent i natt eller de tidlige morgentimene i summer7,8.
De fleste studier har fokusert på effekten av kontinuerlig eksponering av lav [DO] og deres toleranse hypoksi og anoxia9,10,11,12,13,14 . Videre har studier sett på store skiftet i distribusjoner, dyp og arter artssammensetning svar på utvidede lave [DO]4,15. Ofte arter som er svært følsomme for lav [gjør], dø i massene,16 skiftende den gjenværende arten å en yngre, mindre størrelse, kortvarig fauna som for eksempel funnet på Louisiana-Texas hylle økosystem4.
Atferdsendringer vanligvis foran samfunnet kollaps17 og studier har rapportert på atferdsdata svar organismer til utvidede lave [DO]4,16,17,18,19 ,20,21,22,23,24,25. Disse studiene, men fokus ikke på svarene på organismer men også-sykling eksponeringer av hypoksi og den fluktuerende naturen av [DO] tilgjengelighet i elvemunninger.
Men også-sykling oksygenmangel i grunne elvemunninger fått økende bevissthet som studier [gjøre] mer ofte i løpet av dager med sondes i elvemunninger16,26. Vann kan være hypoxic for timer på slutten av kvelden eller tidlig morgentimer om sommeren når det er ingen oksygen-generering fotosyntese i løpet av natten men høy oksygen tidkrevende aerobic åndedrett7,16. Det ble også funnet at tidevannet påvirket den men også sykling av lav gjøre med de mest ekstreme minima observert når fjære sammenfaller med slutten av den natten27. Etter flere timer med hypoksi [gjør] komme tilbake til normoxia7,16,28 i den daglige syklusen.
Å avgjøre de atferdsmessige respons av C. virginica men også-sykling hypoksi og pH vi overvåket åpning og lukking av ventilene østers utsatt for laboratoriet indusert men også sykling [Do] og sykliske pH. Gape svar av annet muslinger har blitt brukt til å oppdage ugunstige miljøforhold. Ventil lukking av annet muslinger svar på miljøgifter29,30,31, giftige alger32,33,34, termisk forurensning35,36 , 37, mat antallet redusere38,39,40, fôring regimet39,41, emersion37,42, fotoperiode43 , 44, pH45,46, og kombinerte pH og oppløst oksygen47 har blitt målt. Gape teknikker har, for eksempel inkludert direkte observasjoner48,49,13, kontinuerlig mål med siv brytere og magneter (Dreissena skjerm)50eller fiberoptisk sensorer 51 som krever klare vann. I tillegg har magnet og magnetiske felt styrke Hall sensorer blitt brukt til å studere blåskjell gape vinkel52,53,54,55, og en høyfrekvent elektromagnetisk induksjon system at kan måle varierende avstanden mellom to elektriske spoler som er festet på ventilene er brukt56,57,58,59. En høy spenningskilde kreves for elektromagnetisk induksjon system og makt har leveres til begge sider av den shell-52. Dette systemet er også tilgjengelige som "MOSSELMONITOR" (http://mosselmonitor.nl/).
På et stramt forskningsbudsjett, vi bygget en billig belastninger måle skjerm (sdb) kontinuerlig måle østers gape over laboratorium-indusert men også sykling [Do] og pH, under forhold med begrenset sikt. Vårt system er også mye enklere enn konkurrerende systemer, slik at mange dyr kan utstyres under et eksperiment. Vi ønsket å bestemme atferdsdata svar av C. virginica men også sykling alvorlig ([gjøre] = 0.6 mg/L) hypoksi med kontroll pH (pH = 7,8) og sykling pH (pH = 7,8 7.0) henholdsvis og gape svar til milde ([gjøre] = 1,7 mg/L) hypoksi. Videre ønsket vi å avgjøre om østers kunne raskt svare på endringer i [gjøre] over de men også syklus og hvordan de reagerer når normoxia tilbake etter en hypoxic hendelse. Kanskje er østers optimalt tilpasset raskt varierende miljøet som finnes i mange elvemunninger16,27 der de bor. Mens mer komplekse ventil gape skjermer er tilgjengelig, tilbyr CMS en billig teknikk som tillater kontinuerlig målinger av ventilen gape i vannet selv i dårlig sikt.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57404/57404fig1.jpg"> Figur 1. Wheatstone broen for ventil gape apparatet. <a href="/files/ftp_upload/57404/57404fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
Påkjenningen måle sensorene brukt til overvåking bivalve gape er resistive filmer i et meander mønster på en polyimid (pi) støtte. Små mengder belastning modulerer motstanden av sensoren. Bivalve bøyer press gage når det gapes forårsaker en endring i sensorens motstand. Vi ansatt en null, balansert, Wheatstone bro. for hver bivalve kanal som vist i figur 1 å måle endringen i sensor motstand. Wheatstone broen er nulled av potensiometeret slik at en ganske høy gevinst å datalogger. En Wheatstone bro. er en standard for nøyaktig måling av en ukjent motstand bruker et forhold til en kjent motstand standard og et voltmeter. Historien til denne svært gamle teknikken er beskrevet i Ekelof (2001)60. Vi integrert 12 kanaler, hver med sin egen Wheatstone broen og null potentiometer, i Strain Gauge skjerm (sdb) enheten.

<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 rimelig, laboratorie-baserte, belastninger måle ventil gape skjerm (sdb) ble utviklet for å overvåke ventil gape virkemåten til bivalve bløtdyr svar men også-sykling hypoksi. En Wheatstone bro. var koblet til Måløy som var knyttet til skall av østers (Crassostrea virginica). Registrert signalene tillatt for åpning og lukking av de annet muslinger spilles kontinuerlig todagers perioder eksperimentelt indusert men også-sykling hypoksi og men også-sykling endringer i pH. Her vi beskriver en protokoll for å utvikle en billig belastninger måle skjerm og beskrive, i et eksempel laboratory eksperimentet, hvordan vi brukte den til å måle ventil gape virkemåten til østlige østers (C. virginica), svar men også-sykling hypoksi og sykliske endringer i pH. Ventilen gape ble målt på østers underlegges sykliske alvorlig hypoxic (0.6 mg/L) oppløst oksygen forhold med og uten sykliske endringer i pH, syklisk mild hypoxic (1,7 mg/L) forhold og normoxic (7.3 mg/L) forhold. Vi viser at når østers støter gjentatte men også sykluser, de raskt lukke skall i respons til alvorlige hypoksi og tett med en tidsforsinkelse til mild hypoksi. Når normoxia er gjenopprettet, åpne de raskt igjen. Østers svarte ikke sykliske pH forhold oppå men også sykling alvorlig hypoksi. På redusert oksygen forhold, mer enn en tredjedel av østers lukket samtidig. Vi viser at østers svare men også-sykling hypoksi, som må vurderes når vurdere atferden til annet muslinger til oppløst oksygen. Ventilen SGM kan brukes til å evaluere responsen av bivalve bløtdyr endringer i oppløst oksygen eller forurensninger. Tetting teknikker for å bedre sel trenger ventil gape Måløy fra sjøvann ytterligere forbedringer for å øke lang av sensorer.

Østers utsatt for uavbrutt normoxic marinsystemer vann (ingen hypoksi i lav platå fasen av den daglige syklusen) var åpne mesteparten av tiden og bare kort lukket sjelden (figur 5). Når de lukket varierte fra østers til østers. Dette mønsteret har også blitt funnet ved Loosanoff og Nomejko 194644 og Higgins 198039. Østers også svarte ikke på forskjellen i mørke og lyse faser.
<p class="jove_conte...

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 skjerm (sdb) for kontinuerlig ventil Gape målinger i Bivalve bløtdyr svar på laboratoriet indusert men også-sykling hypoksi og pH

Forstå atferdsdata svar av bivalve suspensjon-forer miljøvariabler, for eksempel oppløst oksygen, kan forklare noen Økosystemprosesser. Vi har utviklet en rimelig, laboratorie-baserte, belastninger måle skjerm (sdb) å måle ventil gape svar av østers, Crassostrea virginica, men også-sykling hypoksi og sykliske 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

Optimalisere Røykgass Innstillinger for å fremme Mikroalger Vekst i fotobioreaktorer via datasimulering

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 av en kontinuerlig<sup&gt; 13</sup&gt; C og<sup&gt; 15</sup&gt; N Merking Chamber for Uniform eller Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotop Merking

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 for Soil Omsampling å overvåke endringer i den kjemiske Konsentrasjoner av skogsjord

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 overvåking av næringsstoffer og sedimenter i landbruket nedslagsfelt

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

Kontinuerlig hydrologiske og vann kvalitet overvåking av Vernal dammer

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 bruk av kapasitans sensorer for å overvåke Stem vanninnhold i trær

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

Anlegget infeksjon testen: Spray og såret-mediert Inoculation med anlegget 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 Hydroponic System for å vurdere anlegget Svar å 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

Eksperimentell protokollen for å undersøke Behavioral respons profiler i larver fisk: programmet Nevro-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

Utforming og bruk av et apparat for kvantifisere Bivalve suspensjon fôring på sjøen

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