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 tackar Melinda Forseth för att ta bilder av ostron och mäta deras gapa bredd i ImageJ. Vi tackar Denise Breitburg för tillgång till aquaria med diel cykling hypoxi och cykliska pH förhållanden. Vi tackar Smithsonian Environmental Research Center, Edgewater, Maryland, för utrymme för experiment. Hypoxi experimenten finansierades av en National Oceanic and Atmospheric Administration - Center för sponsrade Coastal Ocean forskningsbidrag nej. NA10NOS4780138 och Smithsonian Hunterdon fonden till Denise Breitburg. Ventilen gapa mätningar under den hypoxi experimenten finansierades av fakulteten Enhancement bidrag av Washington College till Elka T. Porter.

1. konstruktion av Wheatstone Bridge för ventil gapa apparatur
Obs: Stam mätaren är nominellt 1000 Ω, så att fullt balans och null-bron, alla komponenter bör vara 1000 Ω.
<ol><li>Som i figur 1Vrid löd två 1 kΩ precision motstånd till varandra och sedan till en ~ 976 Ω resistor och en 100 Ω 10 potentiometern. Den typiska stam mätarintervall är några Ω bort av de 1000 Ω nominellt, så endast detta motstånd måste matchas. Använda en fast 976 Ω...

Typiska studier fokus på kontinuerlig, utökade tidsperioder av låg syrehalt villkor och svaret, ofta mätt som överlevnad, djur. För närvarande är dock vår förståelse av de beteendemässiga svar på djur diel-cykling hypoxi minimal63. Fler studier bör således fokusera på beteendet hos organismer som svar på diel-cykling hypoxi som sker regelbundet över sommaren i många flodmynningar7,8.
Här pres...

Hypoxi, dvs upplöst syre koncentrationer [göra] tillräckligt lågt för att negativt påverka biologiska och ekologiska processer men ofta funktionellt definierade som [göra] < 2 mg / L1och anoxia (funktionellt definierade som [DO] 0,0-0,2 mg/L) sker oftare och hårdare i världens kustvatten, flodmynningar och den djupa hav2,3 och förvärras ofta av ökande eutrofiering4,5. Med en ökande areal grad av hypoxi och anoxi, makrofauna påverkas negativt och förlora livsmiljö omfattning och livsmiljö kvalitet. Klimatförändringarna förutspås för att förvärra hypoxi och anoxi6.
I många stratifierat, näringsämne-berikad flodmynningar som Chesapeake Bay, USA, säsongsmässigt ihållande hypoxi kan segra och kan uppstå efter år2. Dessutom diel-cykling av hypoxi är frekventerar i flodmynningar som de Chesapeake Bay och andra platser och uppstår sent under natten eller tidigt på morgonen i sommar7,8.
De flesta studier har fokuserat på effekten av kontinuerlig exponering av organismer till låg [DO] och deras tolerans till hypoxi och anoxi9,10,11,12,13,14 . Studier har dessutom tittat på storskalig förändring i artsammansättningen distributioner, sammansättning och arter som svar på utökade låg [DO]4,15. Ofta arter som är mycket känsliga för lågt [göra], dö i massor,16 skiftande övriga arter till en yngre, mindre och medelstora, kortlivade fauna som till exempel, hittade på Louisiana-Texas hylla ekosystem4.
Beteendeförändringar vanligtvis föregår gemenskapens kollaps17 och studier har rapporterat på beteendemässiga Svaren av organismer till utökade låg [DO]4,16,17,18,19 ,20,21,22,23,24,25. Dessa studier, dock fokuserar inte på svaren från organismer till diel-cykling exponeringar av hypoxi och fluktuerande natur [DO] tillgänglighet i flodmynningar.
Diel-cykling hypoxi i grunt flodmynningar har fått ökande medvetenhet som studier övervaka [göra] mer ofta under loppet av dagar med Kerstin i flodmynningar16,26. Vatten kan förbli hypoxisk för timmar i slutet av natten eller tidigt på morgonen på sommaren när det finns ingen genererar syre fotosyntesen under natten men hög syreförbrukande aerob respiration7,16. Det konstaterades också att tidvattnet påverkas diel cykling låg villkor med de mest extrema minima observerade när lågvatten sammanföll med avsluta av natten27. Först efter flera timmar av hypoxi [gör] komma tillbaka till normoxia7,16,28 i dagligt cykeln.
Att bestämma C. virginica beteendemässiga svar på diel-cykling hypoxi och pH vi övervakade öppning och stängning av ventiler av ostron utsätts för laboratoriet inducerad diel cykling [Do] och cykliska pH. Gapa Svaren av musslor har använts för att upptäcka skadliga miljöförhållanden. Ventil nedläggningar av musslor som svar på föroreningar29,30,31, giftiga alger32,33,34, termisk förorening35,36 , 37, mat kvantitet minska38,39,40, utfodring regimen39,41, emersion37,42, fotoperiod43 , 44, pH45,46, och kombinerade pH och löst syre47 har mätts. Gapa tekniker har, till exempel ingår direkta observationer48,49,13, kontinuerliga mätningar med reed switchar och magneter (Dreissena monitor)50eller fiberoptiska sensorer 51 som kräver klart vatten. Dessutom har magnet och magnetfält styrka hallgivare använts för att studera mussla gapa vinkel52,53,54,55och ett högfrekvent elektromagnetisk induktion system att kan mäta varierande avståndet mellan två elektriska spolar som är limmade på ventilerna har varit används56,57,58,59. En hög spänningskälla krävs för elektromagnetisk induktion system och makt måste levereras till båda sidor av shell52. Detta system är också kommersiellt tillgängliga som den ”MOSSELMONITOR” (http://mosselmonitor.nl/).
På en tight forskningsbudget, konstruerade vi en billig töjningsmätaren monitor (SGM) att kontinuerligt mäta oyster gapa över laboratorium-inducerad diel cykling [Do] och pH, låga siktvärden villkor. Vårt system är också mycket enklare än konkurrerande system, vilket möjliggör många djur att vara instrumenterad under ett experiment. Vi ville bestämma de beteendemässiga svar på C. virginica diel cykling svår ([göra] = 0,6 mg/L) hypoxi med kontroll pH (pH = 7,8) och cykling pH (pH = 7,8-7.0), respektive, och gapa Svaren till mild ([göra] = 1,7 mg/L) hypoxi. Dessutom ville vi avgöra om ostron är kunna svara snabbt på förändringar i [göra] över diel cykel och hur de reagerar när normoxia återgår efter en hypoxisk händelse. Kanske är ostron optimalt anpassade till snabbt fluktuerande miljö som finns i många flodmynningar16,27 där de lever. Medan mer komplexa ventil gapa bildskärmar finns, erbjuder SGM en billig teknik som tillåter kontinuerliga mätningar av ventilen gapa i vatten även i låga siktvärden förhållanden.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57404/57404fig1.jpg"> Figur 1. Wheatstone bridge för ventil gapa apparatur. <a href="/files/ftp_upload/57404/57404fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
Anstränga mätinstrumentet sensorerna används för övervakning av tvåskaliga gapa är resistiv filmer i en meander mönster på en polyimid bakningen. Små mängder stam modulera motståndet av sensorn. Tvåskaligt flexar stam nivåglaset när det gapar orsakar en förändring i sensorns motstånd. Vi anställt en ogyltig, balanserad, Wheatstone-brygga för varje tvåskaliga kanal som visas i figur 1 att mäta förändringen i temperatursensor motståndet. Wheatstone överbrygga är nulled av potentiometern tillåter en ganska hög vinst att vara anställd av en datalogger. En Wheatstone bridge är en standardmetod för att exakt mäta en okänd motstånd med hjälp av ett förhållande till en känd motstånd som standard och en voltmeter. Historien om denna mycket gamla teknik diskuteras i Ekelof (2001)60. Vi integrerat 12 kanaler, alla med sin egen Wheatstone bridge och ogyltig potentiometer, töjningsmätaren Monitor (SGM) 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 billig, laboratoriebaserade, töjningsmätaren ventil gapa monitor (SGM) utvecklades för att övervaka beteendet ventil gapa av tvåskaliga blötdjur i svar till diel-cykling hypoxi. En Wheatstone bridge var ansluten till trådtöjningsgivare som kopplats till skal av ostron (Crassostrea virginica). De inspelade signalerna får för öppning och stängning av musslor registreras kontinuerligt under två dagars perioder av experimentellt inducerad diel-cykling hypoxi och diel-cykling förändringar i pH. Här, vi beskriver ett protokoll för att utveckla en billig töjningsmätaren monitor och beskriver, i ett exempel laboratorium experiment, hur vi använde det för att mäta ventil gapa beteende östra ostron (C. virginica), svar till diel-cykling hypoxi och cykliska förändringar i pH. Ventil gapa mättes på ostron utsätts för cykliska svår hypoxisk (0,6 mg/L) upplöst syre villkor med och utan cykliska förändringar i pH, cykliska mild hypoxisk (1,7 mg/L) villkor och normoxic (7,3 mg/L). Vi visar att när ostron möter upprepade diel cykler, de snabbt stänga sina skal svar på svår hypoxi och Stäng med fördröjning till lindrig hypoxi. När normoxia återställs öppna de snabbt igen. Ostron svarade inte på cykliska pH förhållanden ovanpå diel cykling svår hypoxi. Vid minskad Syreförhållandena, mer än en tredjedel av ostronen stängda samtidigt. Vi visar att ostron bemöta diel-cykling hypoxi, vilket måste beaktas när bedömningen av beteendet hos musslor till upplöst syre. Ventilens SGM kan användas för att bedöma svaren av tvåskaliga blötdjur till förändringar i upplöst syrgas eller föroreningar. De ventilen gapa töjningsgivare från havsvatten tätning tekniker för att bättre tätning och krävdes ytterligare förbättringar att öka livslängden på sensorerna.

Ostron som utsätts för oavbruten normoxic flodmynning vatten (ingen hypoxi under fasen låg platå av dagliga cykeln) var öppna för mesta och endast kort stängt sällan (figur 5). När de stängde varierade från ostron till ostron. Detta mönster har också konstaterats av Loosanoff och Nomejko 194644 och Higgins 198039. Även svarade ostron inte på skillnaden i mörka och ljusa faser.
<p class="jove_...

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 töjningsmätaren Monitor (SGM) för kontinuerlig ventil gapa mätningar i tvåskaliga blötdjur som svar på laboratoriet inducerad Diel-cykling hypoxi och pH

Förstå de beteendemässiga Svaren tvåskaliga suspension-matare till miljövariabler, till exempel löst syre, kan förklara vissa ekosystem processer. Vi har utvecklat en billig, laboratoriebaserade, töjningsmätaren monitor (SGM) att mäta ventil gapa Svaren av ostron, Crassostrea virginica, diel-cykling hypoxi och cykliska 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

Optimera Rökgas inställningar för att främja Mikroalger Tillväxten i Photobioreactors via datorsimuleringar

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 och drift av en kontinuerlig<sup&gt; 13</sup&gt; C och<sup&gt; 15</sup&gt; N Märkning avdelningen för Uniform eller Differential, Metabolic och struktur, växt Isotope Labeling

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 för mark Omsampling att övervaka förändringar i de kemiska koncentrationer av skogsmark

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 övervakning av näringsämnen och Sediment i jordbruket vattendelare

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 hydrologiska och vatten kvalitetsövervakning av Vernal dammar

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

För kalibrering och användning av kapacitans sensorer för att övervaka Stem vatteninnehåll i träd

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

Den växt infektion testet: Spray och sår-medierad inympning med den växt patogen Magnaporthe länkar

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 flexibel lågpris hydroponiska System för bedömning av anläggningen Svaren till små molekyler i sterila förhållanden

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

Experimentellt protokoll för att pröva beteendemässiga svar profiler i Larval fisk: ansökan till Neuro-stimulerande 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 och användning av en apparat för att kvantifiera tvåskaliga Suspension utfodring till sjöss

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