Name: a low-cost method of measuring the in situ primary productivity of periphyton communities of lentic waters
Uploaded: 2022-12-16T13:05:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters at JoVE.com

تم دعم هذه الدراسة من قبل مؤسسة العلوم التشيكية (GACR 19-05791S) ، RVO 67985939 ، ومن قبل CAS ضمن برنامج استراتيجية AV 21 ، حفظ الأراضي واستعادتها. شكرا جزيلا ل Ondřej Sihelský لأخذ اللقطات في الميدان - بدونه ، كان التصوير سيكون جحيما كاملا. لن يكون المشروع ممكنا بدون تعاون وثيق مع الشركات ، Palivový Kombinát Ústí s.p. و Sokolovská Uhelná ، الذين أتاحوا الوصول إلى المناطق المدروسة.

ملاحظة: قبل أخذ العينات، حدد درجة النسخ المتماثلة بناء على احتياجات المشروع الإجمالية أو التصميم الإحصائي أو الكمية المتوقعة من تباين العينة. تم اقتراح خمسة أزواج مكررة من زجاجات الحضانة الفاتحة والداكنة للتحليل الإحصائي الدقيق ولحساب فقدان العينات المحتمل أو كسرها. تم تصميم البارجة ال?...

<ol>
	<li>Blachart, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+consequences+of+climate+change+for+primary+production+and+fish+production+in+large+marine+ecosystems.">Potential consequences of climate change for primary production and fish production in large marine ecosystems.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 367 (1605), 2979-2989 (2012).</li><li>Howarth, R. W., Michaels, A. F., Sala, O. E., Jackson, R. B., Mooney, H. A., Howarth, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Measurement+of+primary+production+in+aquatic+ecosystems.">The Measurement of primary production in aquatic ecosystems.</a> Methods in Ecosystem Science. , 72-85 (2000).</li><li>Vadenbecouer, Y. E. G., Peterson, M. J., Vander, Z., Kalff, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Benthic+algal+production+across+lake+size+gradients:+Interactions+among+morphometry,+nutrients,+and+light.">Benthic algal production across lake size gradients: Interactions among morphometry, nutrients, and light.</a> Ecology. 89 (9), 2542-2552 (2008).</li><li>Reimer, A., Landmann, G., Kempe, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lake+Van,+eastern+Anatolia,+hydrochemistry+and+history.">Lake Van, eastern Anatolia, hydrochemistry and history.</a> Aquatic Geochemistry. 15 (1), 195-222 (2009).</li><li>Cantonati, M., Lowe, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lake+benthic+algae:+toward+an+understanding+of+their+ecology.">Lake benthic algae: toward an understanding of their ecology.</a> Freshwater Sciences. 33 (2), 475-486 (2014).</li><li>Gaarder, T., Gran, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+production+of+plankton+in+the+Oslo+Fjord.+Rapports+et+Proces-verbaux+des+R&#233;unions.">Investigation of the production of plankton in the Oslo Fjord. Rapports et Proces-verbaux des R&#233;unions.</a> Conseil International pour l'&#201;xploration de la Mer. 42, 1-48 (1927).</li><li>Hall, R. O., Thomas, S., Gaiser, E. E., Fahey, T. J., Knapp, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+Freshwater+Primary+Productivity+and+Respiration.">Measuring Freshwater Primary Productivity and Respiration.</a> Principles and Standards for Measuring Primary Productivity. , (2007).</li><li>Howart, R., Michaels, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+6+The+Measurement+of+Primary+Production+in+Aquatic+Ecosystems.">Chapter 6 The Measurement of Primary Production in Aquatic Ecosystems.</a> Springer Science and Business Media LLC. , (2000).</li><li>Kop&#225;&#269;ek, J., Hejzlar, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semi-micro+determination+of+total+phosphorus+in+soils,+sediments,+and+organic+materials:+a+simplified+perchloric+acid+digestion+procedure.">Semi-micro determination of total phosphorus in soils, sediments, and organic materials: a simplified perchloric acid digestion procedure.</a> Communications in Soil Science and Plant Analysis. 26 (11-12), 1935-1946 (1995).</li><li>Benson, B. B., Krause, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+concentration+and+isotopic+fractionation+of+oxygen+dissolved+in+freshwater+and+seawater+in+equilibrium+with+the+atmosphere1.">The concentration and isotopic fractionation of oxygen dissolved in freshwater and seawater in equilibrium with the atmosphere1.</a> Limnology and Oceanography. 29 (3), 620-632 (1984).</li><li>Dodds, W. K., Biggs, B. J., Lowe, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosynthesis-irradiance+patterns+in+benthic+microalgae:+variations+as+a+function+of+assemblage+thickness+and+community+structure.">Photosynthesis-irradiance patterns in benthic microalgae: variations as a function of assemblage thickness and community structure.</a> Journal of Phycology. 35 (1), 42-53 (1999).</li><li>Bott, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+evaluation+of+techniques+for+measuring+periphyton+metabolism+in+chambers.">An evaluation of techniques for measuring periphyton metabolism in chambers.</a> Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 54 (3), 715-725 (1997).</li><li>Blankenship, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+functional+dynamics+of+photosynthetic+antenna+complexes.">Structural and functional dynamics of photosynthetic antenna complexes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (45), 13751-13752 (2015).</li><li>Hawes, I., Schwartz, A. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosynthesis+in+an+extreme+shade+environment,+benthic+microbial+mats+from+Lake+Hoare,+a+permanently+ice-covered+Antarctic+lake.">Photosynthesis in an extreme shade environment, benthic microbial mats from Lake Hoare, a permanently ice-covered Antarctic lake.</a> Journal of Phycology. 35 (3), 448-459 (1999).</li><li>Aristegui, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planktonic+primary+production+and+microbial+respiration+measured+by+14C+assimilation+and+dissolved+oxygen+changes+in+coastal+waters+of+the+Antarctic+peninsula+during+austral+summer:+Implications+for+carbon+flux+studies.">Planktonic primary production and microbial respiration measured by 14C assimilation and dissolved oxygen changes in coastal waters of the Antarctic peninsula during austral summer: Implications for carbon flux studies.</a> Marine Ecology-Progress Series. 132, 191-201 (1996).</li><li>Steemann-Nielsen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+radioactive+carbon+(14C)+for+measuring+organic+production+in+the+sea.">The use of radioactive carbon (14C) for measuring organic production in the sea.</a> Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 18 (2), 117-140 (1952).</li><li>Sanz-Mart&#237;n, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+carbon-and+oxygen-based+primary+productivity+in+the+Arctic+Ocean,+svalbard+archipelago.">Relationship between carbon-and oxygen-based primary productivity in the Arctic Ocean, svalbard archipelago.</a> Frontiers in Marine Science. 6, 468 (2019).</li><li>Nielsen, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+production+of+organic+matter+in+the+sea+by+means+of+carbon-14.">Measurement of the production of organic matter in the sea by means of carbon-14.</a> Nature. 167 (4252), 684-685 (1951).</li><li>J&#246;nsson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+14C-incubation+technique+for+measuring+microphytobenthic+primary+productivity+in+intact+sediment+cores.">A 14C-incubation technique for measuring microphytobenthic primary productivity in intact sediment cores.</a> Limnology and Oceanography. 36 (7), 1485-1492 (1991).</li><li>Bender, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+four+methods+for+determining+planktonic+community+production.">A comparison of four methods for determining planktonic community production.</a> Limnology and Oceanography. 32 (5), 1085-1098 (1987).</li><li>&#352;imek, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatio-temporal+patterns+of+bacterioplankton+productivity+and+community+composition+related+to+phytoplankton+composition+and+protistan+bacterivory+in+a+dam+reservoir.">Spatio-temporal patterns of bacterioplankton productivity and community composition related to phytoplankton composition and protistan bacterivory in a dam reservoir.</a> Aquatic Microbial Ecology. 51 (3), 249-262 (2008).</li></ol>

تعتمد المنهجية الموضحة في هذه الورقة على مبدأ تقنية أكسجين الزجاجة الفاتحة والداكنة بالاقتران مع التقنية غير الباضعة لقياس تركيز O2 باستخدام مستشعرات الأكسجين البصرية. يسمح هذا النظام بالقياس المتوازي لإعدادات الحضانة المختلفة حيث يمكن نقل الألياف الضوئية لقياس O2 بسرعة من ز?...

الإنتاجية الأولية هي المدخل الوحيد للكربون الأصلي في النظم المائية التي تشكل شبكة الغذاء للنظام بأكمله1. ومن ثم ، فإن التقدير الدقيق للإنتاجية الأولية هو خطوة أساسية نحو فهم أداء النظم الإيكولوجية المائية. المناطق الساحلية هي مناطق ذات إنتاجية أولية عالية وتنوع بيولوجي. بالإضافة إلى العوالق النباتية ، يفترض أن periphyton (المشار إليها فيما يلي باسم الحصائر الميكروبية) والطحالب الكبيرة تساهم بشكل كبير في الإنتاجية الأولية في المناطق الساحلية2. نظرا لنمط حياتهم اللاطئ وعدم التجانس المكاني الكبير ، فإن القياس الكمي للإنتاجية الأولية ليس بالأمر الهين. 
الإنتاجية الأولية مدفوعة بشكل أساسي بكثافة الضوء ودرجة الحرارة وتوافر العناصر الغذائية وتوزيع الأنواع الأيونية لنظام الكربونات في أعماق المناطق euphotic 3,4. يؤثر العمق بشكل ملحوظ على التوزيع المكاني للحصائر الميكروبية. يجب على المجتمعات الميكروبية التعامل مع الآثار الضارة للإشعاع العالي والتغيرات الموسمية الواضحة في درجات الحرارة في الأعماق الضحلة ومع انخفاض كثافة الضوء في أعماق أكبر. بالإضافة إلى تدرج العمق ، تولد التفاعلات الغذائية الديناميكية أنماطا مكانية متعددة ومعقدة بمقاييس مختلفة5. هذا النظام المعقد معقد للمحاكاة في المختبر. الطريقة الأكثر دقة لاستنتاج النشاط الأيضي للمنتجين الأوليين الفرديين من المناطق الساحلية هي إجراء تجارب في الموقع.
تعتمد المنهجية المقدمة في هذه الورقة على طريقة الغرفة التقليدية2،6،7 ، جنبا إلى جنب مع بارجة عائمة منخفضة التكلفة قابلة للنقل وسهلة البناء. وهذا يسمح بقياس الإنتاجية الأولية على أعماق مختلفة تحت طيف الضوء الطبيعي ودرجة الحرارة والتوزيع المختلف للأنواع الأيونية لنظام الكربونات مع العمق. تعتمد الطريقة على مبدأ الضوء مقابل أكسجين الزجاجة المظلمة ، والذي تم استخدامه لأول مرة لقياس التمثيل الضوئي للعوالق النباتية 6 ولا يزال يستخدم بشكل شائع 6,7. يقارن معدل التغير في الأكسجين في الزجاجات المحفوظة في الضوء (والذي يتضمن تأثيرات الإنتاجية الأولية والتنفس) مع تلك الموجودة في الظلام (التنفس فقط)8. تستخدم الطريقة تطور الأكسجين (التمثيل الضوئي) كبديل للإنتاجية الأولية. المتغيرات المقاسة هي صافي إنتاجية النظام الإيكولوجي (NEP ، كتغيير في تركيز O 2 بمرور الوقت في ظروف الإضاءة) وتنفس النظام البيئي (RE ، كتغيير في تركيز O2 بمرور الوقت في الظلام). الإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي (GEP) هي حساب الفرق بين الاثنين (الجدول 1). يستخدم مصطلح «النظام البيئي» هنا للدلالة على أن الزهرة المحيطة تتكون من كائنات ذاتية التغذية وغير ذاتية التغذية. يتمثل أهم تحسين في طريقة الغرفة التقليدية هذه في استخدام مستشعرات بصرية للأكسجين غير الغازية وتحسين طريقة العوالق الأساسية هذه لقياس الإنتاجية الأولية المحيطة.
تم وصف هذه التقنية في مثال قياس الحصائر الميكروبية في المنطقة الساحلية لبحيرات ما بعد التعدين الناشئة حديثا في جمهورية التشيك - ميلادا ، موست ، وميدار. يتم تحديد النشاط الأيضي للحصائر الميكروبية باستخدام القياس المباشر في الموقع لتدفقات O2 التي يتم إجراؤها مباشرة على أعماق محددة ، حيث تحدث المجتمعات المدروسة بشكل طبيعي. يتم قياس النشاط غير المتجانس والضوئي في زجاجات زجاجية مغلقة مزودة بأجهزة استشعار الأكسجين البصري غير الغازية. تكتشف هذه المستشعرات الضغط الجزئي للأكسجين باستخدام مضان الأصباغ الحساسة للضوء. يتم تعليق الزجاجات ذات الحصائر الميكروبية وتحضينها على جهاز عائم في الأعماق المناسبة. تم قياس تركيز الأكسجين داخل الزجاجات بشكل مستمر خلال فترة النهار من القارب الصغير. 
يتم جمع عينات من الحصائر الميكروبية السليمة ووضعها في زجاجات حضانة محكمة الغلق على أعماق محددة من قبل الغواصين. تم تجهيز كل زجاجة بجهاز استشعار دقيق للأكسجين البصري غير الباضع ، والذي يراقب إنتاجية / استهلاك O2 بمرور الوقت. تتم جميع القياسات في خمسة أزواج مظلمة / فاتحة مكررة في كل عمق. يتم قياس درجة الحرارة وشدة الإشعاع النشط ضوئيا (PHAR) على أعماق كل منها طوال فترة الحضانة. بعد 6 ساعات من الحضانة في الموقع (ساعات النهار) ، يتم حصاد الحصائر الميكروبية من الزجاجات وتجفيفها. يتم تطبيع تدفقات O2 إلى الكتلة الحيوية الميكروبية. كعنصر تحكم ، يتم تصحيح التدفقات للتغيرات في تركيز O2 في زجاجات منفصلة مانعة لتسرب الغاز الفاتح والداكن (أدوات تحكم فارغة) تحتوي على مياه البحيرة بدون الكتلة الحيوية للحصيرة الميكروبية. فيما يلي إرشادات مفصلة لبناء البارجة العائمة وإجراء التجربة بأكملها خطوة بخطوة. تقدم هذه الورقة أيضا نتائج تمثيلية من قياسات الحصائر الميكروبية على عمقين (1 م و 2 م) ، مع خمس نسخ متماثلة في كل عمق. تم قياس درجة الحرارة الفعلية وشدة الضوء خلال التجربة بأكملها باستخدام أجهزة تسجيل البيانات.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Aluminum angle L profile 40 x 40 mm x 3 mm, length 2,000 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum flat bar 40 x 3 x 350 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bucket 15 L with concrete infill&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carabine hook with screw lock 50 x 5 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>electric tape black</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extruded polystyrene (XPS) material 500 x 200 x 150 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibox 3 LCD trace</td>
			<td>PreSens Precision Sensing GmbH</td>
			<td></td>
			<td>stand-alone fiber optic oxygen meter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hondex PS-7 Portable Depth Sounder</td>
			<td>Hondex&#160; - Honda Electronics</td>
			<td></td>
			<td>to measures distances through water - to bottom depth measurement; https://www.honda-el.net/industry/ps-7e</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KORKEN - glass tight-seal jar 0.5 L</td>
			<td>IKEA</td>
			<td></td>
			<td>incubation bottles; https://www.ikea.com/cz/en/p/korken-jar-with-lid-clear-glass-70213545/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>metal hook&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Sensor Spot SP-PSt3-NAU-D5</td>
			<td>PreSens Precision Sensing GmbH</td>
			<td></td>
			<td>non-invasive optical oxygen sensor for measurements under Real Conditions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SCOUT infantable canoe</td>
			<td>GUMOTEX</td>
			<td></td>
			<td>https://www.gumotexboats.com/en/scout-standard#0000-044667-021-13/11C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw 10 x 170 mm with hexagonal nuts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw 4 x 15 mm with hexagonal nuts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw 4 x 15 mm with wing nuts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Snap hooks 50 x 5 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel Carabine hook 50 x 5 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel chain with wire diameter 3 mm, inside link 5.5 x 26 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel chain, 5 m</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>toothbrush</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tweezer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Washer 10 x 50 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Washer 4 x 10 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Washer 4 x 10 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a low-cost method of measuring the in situ primary productivity of periphyton communities of lentic waters

يمكن أن يوضح قياس الإنتاجية الأولية في الموقع ل periphyton خلال تدرج موسم النمو التأثير الكمي للدوافع البيئية (تركيز الفوسفور وكثافة الضوء بشكل أساسي) وتكوين الأنواع على الإنتاجية الأولية. الإنتاجية الأولية مدفوعة بشكل أساسي بكثافة الضوء ودرجة الحرارة وتوافر العناصر الغذائية وتوزيع الأنواع الأيونية لنظام الكربونات في أعماق المنطقة ذات الصلة. إنه نظام معقد يصعب محاكاته في المختبر. تسمح هذه البارجة العائمة الرخيصة والقابلة للنقل وسهلة البناء بقياس الإنتاجية الأولية بدقة - مباشرة في ظل الظروف الطبيعية الفعلية. تعتمد المنهجية على قياس الإنتاجية الأولية في الوقت الفعلي باستخدام مستشعرات الأكسجين غير الباضعة المدمجة في عبوات زجاجية محكمة الغلق ، مما يتيح مراقبة تدفق الأكسجين عبر الإنترنت وتوفير رؤى جديدة حول أنشطة التمثيل الغذائي. ويمكن للقياسات الموسمية التفصيلية في الموقع للإنتاجية الأولية الإجمالية للحصائر الميكروبية (أو غيرها من الكائنات القاعية) أن تحسن المعرفة الحالية بالعمليات التي تتحكم في ديناميات الإنتاجية الأولية في المياه العدسية.

<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64078/64078fig05.jpg"> الشكل 5: الإنتاجية الصافية والإجمالية للنظام الإيكولوجي للحصائر الميكروبية أثناء النهار. (أ) إنتاجية النظام الإيكولوجي لشبكة الزجاجات الخفيفة: بيانات الدورة الزمنية لصافي إنتاجية الأكسجين لل?...

Watch this Scientific Journal Video about A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters at JoVE.com

A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters

وترد هنا طريقة/مرفق فعال من حيث التكلفة وقابل للنقل لقياس الإنتاجية الأولية للحصائر الميكروبية في ظل درجة الحرارة البيئية الفعلية في الموقع وظروف الإضاءة. يعتمد الإعداد التجريبي على المواد المتاحة على نطاق واسع ويمكن استخدامه في ظل ظروف مختلفة مع توفير مزايا النماذج القائمة على المختبر.

طريقة منخفضة التكلفة لقياس الإنتاجية الأولية في الموقع لمجتمعات Periphyton في المياه العدسية

Measuring the in situ primary productivity of periphyton during the growing season gradient can elucidate the quantitative effect of environmental drivers ...

يمكن أن يؤدي القياس التفصيلي في الموقع للإنتاجية الإجمالية ل periphyton أو أي كائن حي مائي دقيق في موقع مناسب إلى تحسين المعرفة الحالية بالعمليات التي تتحكم في ديناميكية الإنتاجية الأولية في مياه العدس. التحسينات الرئيسية في الطرق المقترحة هي عدم التدخل الجراحي ، والفعالية من حيث التكلفة ، وإمكانية القياسات المتزامنة في مواقع مختلفة. كما أنه يتيح جمع أصول البيانات الكبيرة دون نفقات إضافية.استبدال البارجة في إجراء التجارب ، استخدم قوارب الكاياك القابلة للنفخ لأنها قابلة للنقل بسهولة. حدد مكانا بعمق مثالي لتثبيت العوامة. بعد ذلك ، قم بتوصيل البارجة المجمعة خلف مؤخرة القارب وخفض المرساة بعناية على طول جانب القارب.قم بمحاذاة المرساة عن طريق تعليقها أسفل سطح الماء قليلا بحيث يمكن سحب العوامة بسهولة مع المرساة إلى البقعة بالعمق المطلوب. بعد الوصول إلى المكان ، قم بفك المرساة من القارب وخفضها إلى الأسفل ، ثم قم بتأمين البارجة بسلسلة المرساة والسلاسل لربط زجاجات الحضانة بالبارجة. لتحضير زجاجات الحضانة ، قم بتوصيل نقاط مستشعر الأكسجين البصري بالجدار الداخلي للزجاجات الشفافة ذات الرقبة العريضة سعة 0.5 لتر مع أختام محكمة الغلق ، ثم قم بعمل طبقة غير شفافة لزجاجات المعالجة المظلمة عن طريق لفها بشريط كهربائي أسود.اقطع ثقبا صغيرا في مكان المستشعر البصري الموضوع وتأكد من أن فتحة القطع أصغر قليلا من قطر المستشعر لمنع الضوء من دخول الزجاجة. ضع زجاجات الحضانة في الصندوق المحمول واغطس مع الصندوق إلى العمق المعني دون إزعاج الرواسب في المياه المحيطة. بعد ذلك ، باستخدام ملاقط طويلة ، املأ العينات بعناية في زجاجات الحضانة ، مع الحرص على عدم إزعاج الكتلة الحيوية للعينة أكثر من اللازم.إذا نمت الحصائر الميكروبية على سطح صلب مثل حجر صغير ، فقم بنقل الحجر بالكامل بعناية مع الكتلة الحيوية السليمة إلى الزجاجة. املأ زوجا واحدا من الزجاجات الفاتحة والداكنة بالماء النظيف من الأعماق المعنية دون أي رواسب لتكون بمثابة عناصر تحكم فارغة. بعد التأكد من أن المياه في جميع زجاجات الحضانة نظيفة ولا تحتوي على رواسب مزعجة ، أحضر الزجاجات المغلقة إلى القارب الراسية على البارجة العائمة.قم بتوصيل أول زوجين من زجاجات الحضانة بالخطافات المفاجئة في السلسلة الأولى ، ثم قم بقياس تركيز الأكسجين الأولي في كل زجاجة باستخدام مقياس الأكسجين بالألياف الضوئية. قم بتوصيل الكبل البصري للعداد بمستشعر الأكسجين المثبت داخل الزجاجة وفي غضون ثوان قليلة ، اقرأ تركيز الأكسجين في العداد وسجل القيمة المقاسة. مباشرة بعد القياس ، قم بخفض السلسلة بعناية مع الزجاجات المرفقة مرة أخرى في الماء ، مما يضمن وضع زجاجات الحضانة على نفس العمق الذي تم أخذ عينات من الكتلة الحيوية الموضوعة فيه.بعد ساعة واحدة ، قم بقياس تركيز الأكسجين مرة أخرى عن طريق سحب كل سلسلة بعناية مع الزجاجات إلى القارب. تم توضيح قراءة قيمة الأكسجين سابقا وخفض العينات في الماء مرة أخرى. بعد الانتهاء من جميع القياسات ، أخرج العينات من زجاجات الحضانة وافرك الحصيرة الميكروبية المزروعة على سطح مادة صلبة مثل الحجر بفرشاة أسنان أو سكين صغير ، ثم انقل المحتويات إلى قوارير بلاستيكية.تظهر زيادة في تركيز الأكسجين بمرور الوقت في كل من زجاجات التحكم والعينات المعرضة للضوء مما يشير إلى صافي إنتاجية النظام البيئي. ومع ذلك ، فإن منحدر الزيادة أعلى بكثير في الزجاجات التي تحتوي على عينات من الحصيرة الميكروبية. التغير في تركيز الأكسجين بمرور الوقت في الزجاجات المظلمة هو مجموع التنفس الذاتي التغذية وغير الذاتي.في هذه الحالة ، لا يختلف منحدر تركيز الأكسجين في زجاجة التحكم اختلافا كبيرا عن الصفر. ويؤدي طرح معدلات التنفس من صافي إنتاجية النظام الإيكولوجي إلى معدلات الإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي وتتوافق البيانات جيدا مع التعريف. تم تحقيق تطبيق عملي لهذه الطريقة في حقول ثلاث بحيرات ما بعد التعدين تظهر الإنتاجية الإجمالية للنظام البيئي للمجتمع المحيطي خلال موسم الغطاء النباتي.أثناء عملية أخذ عينات الكتلة الحيوية تحت الماء ، من المهم التأكد من عدم بقاء فقاعات الهواء محاصرة داخل زجاجات الحضانة بمجرد إغلاقها بعد إضافة العينات. باستخدام هذا الإجراء ، من الممكن تحديد كمية تبادل الأكسجين بين الجسم المائي وأي كائن حي أو مجتمع من الكائنات الحية ذات الحجم المناسب. تسمح هذه الطريقة بدراسة الإنتاجية الأولية على مدار السنة للكائن الحي المختار في الموقع عن طريق جعل الحالة الطبيعية قدر الإمكان ، وبالتالي إعطاء فكرة أفضل عن أهميتها النسبية لاستقلاب الكربون طوال الحياة.

Research

JoVE Journal

Environment

A Low-Cost Method of Measuring the In Situ Primary Productivity of Periphyton Communities of Lentic Waters

Determination of Microbial Extracellular Enzyme Activity in Waters, Soils, and Sediments using High Throughput Microplate Assays

تقرير من خارج الخلية الميكروبية نشاط انزيم في المياه، والتربة، والرواسب باستخدام إنتاجية عالية صفيحة ميكروسكوبية فحوصات

Much of the nutrient cycling and carbon  processing in natural environments occurs through the activity of extracellular  enzymes released by ...

A Noninvasive Method For In situ Determination of Mating Success in Female American Lobsters (Homarus americanus)

A Noninvasive Method For In situ Determination of Mating Success in Female American Lobsters Homarus americanus

والطريقة موسع لل<em&gt; في الوضع الطبيعي</em&gt; تحديد النجاح في التزاوج أنثى الكركند الأمريكية (<em&gt; Homarus americanus</em&gt;)

Despite being one of the most productive fisheries in the Northwest Atlantic, much remains unknown about the natural reproductive dynamics of American ...

Quantification of Heavy Metals and Other Inorganic Contaminants on the Productivity of Microalgae

الكمي من المعادن الثقيلة والملوثات غير العضوية الأخرى على الإنتاجية من الطحالب

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages ...

Clean Sampling and Analysis of River and Estuarine Waters for Trace Metal Studies

نظيفة أخذ العينات وتحليل نهر ومصبات الأنهار المياه للدراسات المعدنية تتبع

Most of the trace metal concentrations in ambient waters obtained a few decades ago have been considered unreliable owing to the lack of contamination ...

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

المعالجة من Lignocellulosic الكتلة الحيوية مع منخفضة التكلفة أيوني السوائل

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

Extraction of Organochlorine Pesticides from Plastic Pellets and Plastic Type Analysis

استخراج المبيدات العضوية من البلاستيك الكريات والبلاستيك تحليل نوع

Plastic resin pellets, categorized as microplastics (&#8804;5 mm in diameter), are small granules that can be unintentionally released to the environment ...

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus Murayama, Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

قياس قدرة الطيران خنفساء الطعام الشهي، كويرسيفوروس خلد الماء (موراياما)، استخدام منخفضة التكلفة، والصغيرة، ومطحنة رحلة المركبة بسهولة

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions

تكلفة انخفاض مرونة نظام الزراعة المائية لتقييم استجابات النبات للجزيئات الصغيرة في ظروف معقمة

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for ...

Construction of a Compact Low-Cost Radiation Shield for Air-Temperature Sensors in Ecological Field Studies

بناء درع ضغط الإشعاع المنخفضة التكلفة لأجهزة استشعار درجة حرارة الهواء في الدراسات الميدانية البيئية

Low cost temperature sensors are increasingly used by ecologists to assess climatic variation and change on ecologically relevant scales. Although ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

بناء حاضنة متنقلة منخفضة التكلفة للاستخدامات المختبرية والميدانية

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...