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

Agradecemos a Melinda Forseth para tomar fotos de las ostras y su anchura de boca de ImageJ. Agradecemos a Denise Breitburg para acceder a los acuarios con diel ciclismo hipoxia y condiciones de pH cíclico. Agradecemos al centro de investigación ambiental Smithsonian, Edgewater, Maryland, para el espacio para los experimentos. Los experimentos de hipoxia fueron financiados por una Administración Nacional Oceánica y atmosférica - centro para la beca de investigación de océano costero patrocinado. NA10NOS4780138 y el fondo Smithsonian Hunterdon Denise Breitburg. La válvula de gape mediciones durante la hipoxia experimentos fueron financiados por un subsidio de mejora de Facultad por Washington College a Elka T. Porter.

1. construcción del puente de Wheatstone para el aparato de la boca de la válvula
Nota: La galga extensométrica es nominalmente 1000 Ω, balance y nulo el puente, todos los componentes deben ser 1000 Ω.
<ol><li>Como en la figura 1, resistores de la precisión de soldadura kΩ de dos 1 uno al otro y luego a un resistor de ~ 976 Ω y un Ω 100 10 gire el potenciómetro. La gama de galgas típicas es unos Ω de la Ω de 1000 nominal, sólo que esta resistencia ...

Estudios típico énfasis continuo, extendido período de condiciones de poco oxígeno y la respuesta, a menudo se mide como la supervivencia de los animales. Sin embargo, en la actualidad, nuestra comprensión de las respuestas conductuales de los animales a hipoxia diel-ciclismo es mínimo63. Por lo tanto, más estudios deben centrarse en el comportamiento de los organismos en respuesta a la hipoxia ciclismo diel que ocurre regularmente durante el verano en muchos estuarios7</s...

Hipoxia, es decir, disuelto las concentraciones de oxígeno [hacer] lo suficientemente bajo para afectar biológica y procesos ecológicos pero a menudo funcionalmente definición como [hacen] < 2 mg / L1y anoxia (funcionalmente definido como [] de 0.0-0.2 mg/L) ocurre más con frecuencia y seriamente en aguas costeras de todo el mundo, estuarios y el océano profundo2,3 y son a menudo exacerbados por aumento de la eutrofización4,5. Con un creciente grado de areal de hipoxia y anoxia, macrofauna se ven afectadas negativamente y perder parte del hábitat y calidad del hábitat. El cambio climático se prevé que empeoran la hipoxia y anoxia6.
En muchos estuarios estratificados, enriquecido con nutrientes tales como Bahía de Chesapeake, Estados Unidos, estacional persistente hipoxia puede prevalecer y puede ocurrir año tras año2. Además, diel-ciclismo de la hipoxia es frecuente en los estuarios como la bahía de Chesapeake y en otros lugares y se produce tarde durante la noche o la madrugada en el verano7,8.
Mayoría de los estudios se ha centrado en el efecto de la continua exposición de organismos a baja [] y en su tolerancia a la hipoxia y anoxia9,10,11,12,13,14 . Por otra parte, estudios han observado el cambio a gran escala en la composición de distribuciones y abundancias de especies las especies en respuesta a la prolongada baja []4,15. A menudo las especies que son muy sensibles a bajas [], mueren en masas,16 cambiando las restantes especies de una fauna menor, menor tamaño, de breve duración como, por ejemplo, encontradas el estante de Louisiana-Texas ecosistema4.
Cambios de comportamiento suelen preceden comunidad colapso17 y estudios han informado sobre las respuestas del comportamiento de los organismos a extendido bajo []4,16,17,18,19 ,20,21,22,23,24,25. Estos estudios, sin embargo, no se centran en las respuestas de los organismos a exposiciones diel-ciclismo de la hipoxia y la naturaleza fluctuante de la disponibilidad [] en los estuarios.
Hipoxia diel-ciclismo en estuarios poco profundos ha recibido cada vez mayor concienciación como estudios de seguimiento [hacer] más frecuentemente en el transcurso de días con sondas en estuarios16,26. Agua puede permanecer hipóxico horas al final de la noche o madrugada en el verano cuando no hay fotosíntesis generadora de oxígeno durante la noche pero el alto consumo de oxígeno respiración aeróbica7,16. También se descubrió que las mareas afectaron el diel ciclismo de condiciones bajas de con la más extrema mínimos observados cuando la marea baja coincidió con el fin de la noche27. Sólo después de varias horas de hipoxia [hacer] volver a normoxia7,16,28 en el ciclo diario.
Para determinar la respuesta conductual de C. virginica y diel-ciclismo hipoxia pH supervisamos la apertura y cierre de las válvulas de las ostras expuestas a laboratorio inducida por diel cíclico y ciclo de [DO] pH. Respuestas de la boca de los bivalvos se han utilizado para detectar condiciones ambientales adversas. Cierre de válvula de bivalvos en respuesta a contaminantes29,30,31, alga tóxica32,33,34, contaminación térmica35,36 , 37, disminuir la cantidad de alimentos38,39,40, alimentación régimen39,41, emersión37,42, fotoperiodo43 , se han medido 44, pH45,46y combinado pH y oxígeno disuelto47 . Técnicas de la boca, por ejemplo, incluyen observaciones directas48,49,13, mediciones continuas usando interruptores reed y los imanes (Dreissena monitor)50o sensores de fibra óptica 51 que requieren agua limpia. Además, se han utilizado sensores de Hall imán y el campo magnético fuerza mejillón gape ángulo52,53,54,55, y un sistema de inducción electromagnética de alta frecuencia que puede medir la distancia variable entre dos bobinas eléctricas que están pegados en las válvulas ha sido utilizado56,57,58,59. Una fuente de alto voltaje se requiere para el sistema de inducción electromagnética y energía tiene a ambos lados de la carcasa52. Este sistema también está disponible comercialmente como el "MOSSELMONITOR" (http://mosselmonitor.nl/).
En un presupuesto apretado investigación, construimos un monitor barato galgas (SGM) para medir continuamente la boca de la ostra sobre diel inducida por laboratorio ciclo de [hacer] y el pH, bajo condiciones de baja visibilidad. Nuestro sistema también es mucho más simple que los sistemas de la competencia, permitiendo a muchos animales a ser instrumentados durante un experimento. Quisimos determinar las respuestas conductuales de C. virginica a diel ciclismo severa ([] = 0,6 mg/L) hipoxia con tampón (pH = 7.8) y ciclismo de pH (pH = 7.8 7.0), respectivamente y boca suave ([] = 1,7 mg/L) hipoxia. Por otra parte, queríamos determinar si las ostras son capaces de responder rápidamente a los cambios en [] sobre el diel ciclo y cómo responder cuando normoxia regresa después de un evento hipóxico. Tal vez las ostras son óptimamente adaptadas al entorno rápidamente fluctuante que se encuentra en muchos estuarios16,27 donde viven. Mientras más complejos monitores gape de válvula están disponibles, el SGM ofrece una técnica barata que permite mediciones continuas de la boca de la válvula en aguas incluso en condiciones de baja visibilidad.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57404/57404fig1.jpg"> Figura 1. Puente de Wheatstone para el aparato de válvula boca. <a href="/files/ftp_upload/57404/57404fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
Los sensores del calibrador de tensión usados para monitorear gape bivalvo son películas resistivas en un patrón del meandro en un polyimide del forro. Pequeñas cantidades de tensión modulan la resistencia del sensor. El bivalvo flexiona las galgas extensiométricas cuando gapes provocando un cambio en la resistencia del sensor. Se empleó un puente de Wheatstone suprimiendo, equilibrado, para cada canal de bivalvo como se muestra en la figura 1 para medir el cambio en la resistencia del sensor. El puente de Wheatstone es nula por el potenciómetro que permite una ganancia bastante alta ser empleado por el datalogger. Un puente de Wheatstone es un método estándar para medir con exactitud una resistencia desconocida usando una proporción de una resistencia conocida estándar y un voltímetro. La historia de esta antiquísima técnica se discute en Ekelof (2001)60. Hemos integrado 12 canales, cada uno con su propio puente de Wheatstone y suprimiendo el potenciómetro, en la unidad de la galga de tensión 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 barato, base de laboratorio, galgas de boca válvula (SGM) se desarrolló para controlar el comportamiento de la válvula boca de moluscos bivalvos en respuesta a la hipoxia diel-ciclismo. Un puente de Wheatstone fue conectado con galgas extensométricas que se une a las conchas de ostras (Crassostrea virginica). Las señales registradas permitieron la apertura y cierre de los bivalvos se registró continuamente durante dos días períodos de hipoxia inducida experimentalmente de diel-cicloturismo y ciclismo diel cambios en el pH. Aquí, describimos un protocolo para el desarrollo de un monitor barato de galgas extensométricas y describir, en un experimento de laboratorio de ejemplo, cómo lo usamos para medir el comportamiento de la boca de la válvula de oriental ostras (C. virginica), en respuesta a la hipoxia diel-cicloturismo y cambios cíclicos en el pH. Boca de la válvula se midió en ostras sometidas a cíclico severo hipóxico (0,6 mg/L) disuelto condiciones de oxígeno con y sin cambios cíclicos en pH, condiciones cíclicas suave hipóxico (1,7 mg/L) y condiciones normoxic (7,3 mg/L). Demostramos que cuando las ostras encuentran diel repetidos ciclos, rápidamente cerrar sus conchas en respuesta a hipoxia severa y cierre con retraso a la hipoxia leve. Cuando se restablece la normoxia, rápidamente abren otra vez. Ostras no respondió a las condiciones de pH cíclico superpuestas en diel ciclismo hipoxia severa. En condiciones de reducción de oxígeno, más de un tercio de las ostras cerradas simultáneamente. Demostramos que las ostras responden a la hipoxia ciclismo diel, que debe ser considerada cuando evaluar el comportamiento de bivalvos para el oxígeno disuelto. La válvula de SGM puede utilizarse para evaluar las respuestas de los moluscos bivalvos a los cambios en el oxígeno disuelto o contaminantes. Técnicas para el mejor sello de lacre las galgas gape de válvula de agua de mar necesitan mejora para aumentar la longevidad de los sensores.

Las ostras expuestas a agua de estuario normoxic ininterrumpida (sin hipoxia durante la fase de meseta baja de ciclo diario) fueron abiertas la mayoría del tiempo y solamente brevemente cerrado con poca frecuencia (figura 5). Cuando cerraron variados de ostra de la ostra. Este patrón también ha sido encontrado por Loosanoff y Nomejko 194644 y Higgins 198039. Las ostras también no responde a la diferencia en ...

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

Un Monitor de galgas extensométricas (SGM) para válvula abren las mediciones continuas en los moluscos bivalvos en respuesta a hipoxia laboratorio inducida por Diel-ciclismo y pH

Comprensión de las respuestas conductuales de bivalvos de alimentadores de suspensión a variables ambientales, tales como oxígeno disuelto, puede explicar algunos procesos del ecosistema. Hemos desarrollado a un monitor barato, base de laboratorio, galga de tensión (SGM) para medir las respuestas de boca de la válvula de ostión, Crassostrea virginica, diel-ciclismo hipoxia y pH cíclico.

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

Optimizar la combustión Gas Ciudad para promover el crecimiento de microalgas en fotobiorreactores a través de Simulaciones computacionales

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

Investigación

Medio ambiente

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

Diseño y aplicación de un continuo<sup&gt; 13</sup&gt; C y<sup&gt; 15</sup&gt; N Cámara Etiquetado de Uniforme o Diferencial, metabólico y estructural, Planta de isótopos de etiquetado

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

Los métodos de remuestreo del suelo para controlar los cambios en las concentraciones químicas de los suelos forestales

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

Caudal continuo monitoreo de nutrientes y sedimentos en las cuencas agrícolas

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

Continuo hidrológico y control de calidad de Vernal estanques de agua

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

La calibración y uso de sensores de capacitancia para monitorear el contenido de agua del tallo en árboles

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

La prueba de infección de planta: Spray y mediada por la herida la inoculación con el patógeno de planta 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

Sistema hidropónico de un Flexible bajo costo para evaluar las respuestas de la planta a moléculas pequeñas en condiciones estériles

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

Protocolo experimental para examinar los perfiles de respuesta conductual en peces larvales: aplicación a la Neuro-estimulantes cafeína

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

Diseño y uso de un aparato para cuantificar bivalvo suspensión de alimentación en el mar

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