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

Deze studie werd ondersteund door de Czech Science Foundation (GACR 19-05791S), RVO 67985939, en door de CAS binnen het programma van de Strategy AV 21, Land save and recovery. Veel dank aan Ondřej Sihelský voor het maken van de foto's in het veld - zonder hem zou het filmen een complete hel zijn geweest. Het project zou niet mogelijk zijn zonder nauwe samenwerking met bedrijven, Palivový Kombinát Ústí s.p. en Sokolovská Uhelná, die toegang boden tot de bestudeerde plaatsen.

OPMERKING: Bepaal voordat u monsters neemt de mate van replicaties op basis van de algemene projectbehoeften, het statistische ontwerp of de verwachte hoeveelheid steekproefvariabiliteit. Vijf repliceerparen van lichte en donkere incubatieflessen worden voorgesteld voor nauwkeurige statistische analyse en om rekening te houden met mogelijk monsterverlies of breuk. Het beschreven drijvende experimentele binnenschip is ontworpen om vijf replica's plus één paar lege bedieningselementen te dragen; zie ...

<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>

De methodologie die in dit artikel wordt beschreven, is gebaseerd op het principe van de lichte en donkere fleszuurstoftechniek in combinatie met de niet-invasieve techniek om de O2-concentratie te meten met behulp van optische zuurstofsensoren. Dit systeem maakt de parallelle meting van verschillende incubatie-instellingen mogelijk, omdat de optische vezel voor het meten van O2 snel van fles naar fles kan worden verplaatst. De benthische gemeenschappen uit verschillende diepten kunnen verschillen i...

Primaire productiviteit is de enige binnenkomst van autochtone koolstof in de aquatische systemen die het hele systeemvoedselweb vormen1. Daarom is de nauwkeurige schatting van de primaire productiviteit een essentiële stap in de richting van het begrijpen van het functioneren van aquatische ecosystemen. Kustzones zijn gebieden met een hoge primaire productiviteit en biodiversiteit. Naast fytoplankton wordt aangenomen dat periphyton (hierna microbiële matten genoemd) en macroalgen significant bijdragen aan de primaire productiviteit in kustzones2. Vanwege hun sessiele levensstijl en aanzienlijke ruimtelijke heterogeniteit is kwantificering van primaire productiviteit niet triviaal. 
De primaire productiviteit wordt voornamelijk bepaald door de lichtintensiteit, temperatuur, beschikbaarheid van voedingsstoffen en de verspreiding van de ionische soorten van het carbonaatsysteem in de respectieve diepten van eufotische zones 3,4. De diepte heeft een duidelijke invloed op de ruimtelijke verdeling van microbiële matten. Microbiële gemeenschappen moeten omgaan met de nadelige effecten van hoge bestraling en uitgesproken seizoensgebonden temperatuurschommelingen in ondiepe diepten en met een lagere lichtintensiteit op grotere diepten. Naast de dieptegradiënt genereren dynamische trofische interacties meerdere en complexe ruimtelijke patronen op verschillende schalen5. Dit complexe systeem is ingewikkeld te simuleren in het laboratorium. De meest nauwkeurige manier om de metabole activiteit van individuele primaire producenten uit kustzones af te leiden, is door in situ experimenten op te zetten.
De methodologie die in dit artikel wordt geïntroduceerd, is gebaseerd op de traditionele kamermethode 2,6,7, samen met een transporteerbaar en gemakkelijk te bouwen goedkoop drijvend binnenschip. Dit maakt het mogelijk om de primaire productiviteit op verschillende diepten onder het natuurlijke lichtspectrum, de temperatuur en de verschillende verdeling van de ionische soorten van het carbonaatsysteem met de diepte te meten. De methode is gebaseerd op het principe van lichte versus donkere fleszuurstof, dat voor het eerst werd gebruikt om fytoplanktonfotosynthesete meten 6 en nog steeds vaak wordt gebruikt 6,7. Het vergelijkt de snelheid van verandering in zuurstof in flessen die in het licht worden gehouden (inclusief de effecten van primaire productiviteit en ademhaling) met die in het donker (alleen ademhaling)8. De methode gebruikt zuurstofevolutie (fotosynthese) als proxy voor primaire productiviteit. De gemeten variabelen zijn de netto ecosysteemproductiviteit (NEP, als een verandering in O2-concentratie in de loop van de tijd in lichtomstandigheden) en ecosysteemademhaling (RE, als een verandering in O2-concentratie in de loop van de tijd in het donker). De bruto ecosysteemproductiviteit (GEP) is de berekening van het verschil tussen beide (tabel 1). De term "ecosysteem" wordt hier gebruikt om aan te geven dat het periphyton bestaat uit autotrofe en heterotrofe organismen. De belangrijkste verbetering van deze traditionele kamermethode is het gebruik van niet-invasieve optische zuurstofsensoren en optimalisatie van deze voornamelijk planktonmethode voor het meten van perifytische primaire productiviteit.
De techniek wordt beschreven in het voorbeeld van het meten van microbiële matten in de kustzone van nieuw ontstane post-mijnbouwmeren in Tsjechië-Milada, Most en Medar. De metabole activiteit van microbiële matten wordt bepaald met behulp van directe in situ meting van O2-fluxen die direct op specifieke diepten worden uitgevoerd, waar de bestudeerde gemeenschappen van nature voorkomen. Heterotrofe en fototrofe activiteit wordt gemeten in gesloten glazen flessen uitgerust met niet-invasieve optische zuurstofsensoren. Deze sensoren detecteren de partiële druk van zuurstof met behulp van de fluorescentie van lichtgevoelige kleurstoffen. De flessen met microbiële matten worden opgehangen en geïncubeerd op een drijvend apparaat op de juiste diepten. De zuurstofconcentratie in de flessen werd continu gemeten tijdens de daglichtperiode vanaf de kleine boot. 
Monsters van intacte microbiële matten worden verzameld en in gasdichte incubatieflessen op aangewezen diepten geplaatst door duikers. Elke fles is uitgerust met een niet-invasieve optische zuurstofmicrosensor, die de O2-productiviteit / -verbruik in de loop van de tijd bewaakt. Alle metingen worden uitgevoerd in vijf replicar donker/licht paren in elke diepte. De temperatuur en fotosynthetisch actieve stralingsintensiteiten (PHAR) worden gemeten op respectievelijke diepten gedurende de incubatie. Na 6 uur in situ incubatie (daglichturen) worden de microbiële matten uit de flessen geoogst en gedroogd. O2 fluxen worden genormaliseerd tot microbiële biomassa. Als controle worden fluxen gecorrigeerd voor veranderingen in O2-concentratie in afzonderlijke lichte en donkere gasdichte flessen (blanco controles) die meerwater bevatten zonder microbiële matbiomassa. Hieronder vindt u gedetailleerde instructies voor het bouwen van het drijvende schip en het uitvoeren van het hele experiment stap voor stap. Dit artikel presenteert ook representatieve resultaten van de metingen van microbiële matten op twee diepten (1 m en 2 m), met vijf replicaties op elke diepte. De werkelijke temperatuur en lichtintensiteit werden tijdens het hele experiment gemeten met behulp van dataloggers.

<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

Het meten van de in situ primaire productiviteit van periphyton tijdens de gradiënt van het groeiseizoen kan het kwantitatieve effect van omgevingsfactoren (voornamelijk fosforconcentratie en lichtintensiteit) en soortensamenstelling op primaire productiviteit ophelderen. Primaire productiviteit wordt voornamelijk gedreven door lichtintensiteit, temperatuur, beschikbaarheid van voedingsstoffen en verspreiding van de ionische soorten van het carbonaatsysteem in de respectieve diepten van de eufotische zone. Het is een complex systeem dat zeer moeilijk te simuleren is in het laboratorium. Dit goedkope, transporteerbare en eenvoudig te bouwen drijvende binnenschip maakt het mogelijk om de primaire productiviteit nauwkeurig te meten - direct onder de werkelijke natuurlijke omstandigheden. De methodologie is gebaseerd op het meten van de primaire productiviteit in realtime met behulp van niet-invasieve zuurstofsensoren die zijn geïntegreerd in goed afgesloten glazen potten, waardoor online zuurstoffluxmonitoring mogelijk is en nieuwe inzichten in metabole activiteiten worden geboden. Gedetailleerde seizoensgebonden in situ metingen van de bruto primaire productiviteit van microbiële matten (of andere benthische organismen) kunnen de huidige kennis van de processen die de primaire productiviteitsdynamiek in lenige wateren beheersen, verbeteren.

<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64078/64078fig05.jpg"> Figuur 5: Netto en bruto ecosysteemproductiviteit van microbiële matten bij daglicht. (A) Light bottle-net ecosysteemproductiviteit: tijdsverloopgegevens van de netto zuurstofproductiviteit van microbiële matten uit de lichtflessen. De verandering van de zuurstofconcentratie in incubatieflessen werd gemeten na 1 uur bij daglicht. Grijze cirkels: f...

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

Hier wordt een kosteneffectieve en transporteerbare methode /faciliteit gepresenteerd voor het meten van de primaire productiviteit van microbiële matten onder werkelijke in situ omgevingstemperatuur en lichtomstandigheden. De experimentele opstelling is gebaseerd op algemeen beschikbare materialen en kan onder verschillende omstandigheden worden gebruikt en biedt de voordelen van laboratoriummodellen.

Een goedkope methode voor het meten van de in situ primaire productiviteit van periphytongemeenschappen van lentische wateren

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

Gedetailleerde in-situ meting van de bruto productiviteit van periphyton of een watermicro-organisme op een geschikte locatie kan de huidige kennis van de processen die de primaire productiviteitsdynamiek in lenige wateren regelen, verbeteren. De belangrijkste verbeteringen in de voorgestelde methoden zijn niet-invasiviteit, kosteneffectiviteit en de mogelijkheid van gelijktijdige metingen op verschillende locaties. Het maakt ook het verzamelen van grote gegevensassets mogelijk zonder extra kosten.Vervang het schip bij het uitvoeren van de experimenten en gebruik een opblaasbare kajak omdat deze gemakkelijk te vervoeren is. Selecteer een plaats met een ideale diepte om de dobber te verankeren. Bevestig vervolgens het gemonteerde schip achter de achtersteven van de boot en laat het anker voorzichtig langs de zijkant van de boot zakken.Lijn het anker uit door het iets onder het wateroppervlak te hangen, zodat de vlotter gemakkelijk met het anker naar de plek met de vereiste diepte kan worden gesleept. Nadat u de plek hebt bereikt, maakt u het anker los van de boot en laat u het naar de bodem zakken en bevestigt u het schip vervolgens aan de ankerketting en de kettingen voor het bevestigen van de incubatieflessen aan het schip. Om de incubatieflessen voor te bereiden, bevestigt u zuurstof optische sensorvlekken aan de binnenwand van transparante 0,5-liter flessen met brede hals met gasdichte afdichtingen en maakt u vervolgens een ondoorzichtige laag voor de donkere behandelingsflessen door ze in te pakken met zwarte elektrische tape.Knip een klein gaatje in de plek van de geplaatste optische sensor en zorg ervoor dat het gesneden gat iets kleiner is dan de diameter van de sensor om te voorkomen dat er licht in de fles komt. Plaats de incubatieflessen in de draagbare doos en duik met de doos naar de betreffende diepte zonder het sediment in het omringende water te verstoren. Vul vervolgens met een lang pincet de monsters voorzichtig in de incubatieflessen en zorg ervoor dat de biomassa van het monster niet te veel wordt verstoord.Als de microbiële matten op een vast oppervlak groeien, zoals een kleine steen, breng dan voorzichtig de hele steen met intacte biomassa over in de fles. Vul een paar lichte en donkere flessen met schoon water uit de respectieve diepten zonder sedimenten om als blanco bedieningselementen te dienen. Nadat u ervoor hebt gezorgd dat het water in alle incubatieflessen schoon is en geen storend bezinksel bevat, brengt u de gesloten flessen naar de boot die verankerd is aan het drijvende schip.Bevestig de eerste twee paar incubatieflessen aan de karabijnhaken aan de eerste keten en meet vervolgens de initiële zuurstofconcentratie in elke fles met behulp van de glasvezelzuurstofmeter. Bevestig de optische kabel van de meter aan de zuurstofsensor die in de fles is gemonteerd en lees binnen enkele seconden de zuurstofconcentratie in de meter uit en noteer de gemeten waarde. Laat onmiddellijk na de meting de ketting met de bevestigde flessen voorzichtig terug in het water zakken en zorg ervoor dat de incubatieflessen op dezelfde diepte worden geplaatst als van waaruit de biomassa die erin is geplaatst, is bemonsterd.Meet na een uur de zuurstofconcentratie opnieuw door elke ketting met de flessen voorzichtig in de boot te trekken. Het aflezen van de zuurstofwaarde werd eerder aangetoond en het opnieuw in het water laten zakken van de monsters. Na het voltooien van alle metingen, neemt u de monsters uit de incubatieflessen en schrobt u de microbiële mat die op het oppervlak van een harde substantie zoals steen is gegroeid met een tandenborstel of een klein mes en breng de inhoud vervolgens over in plastic kolven.Een toename van de zuurstofconcentratie in de loop van de tijd is zichtbaar in zowel de controle- als de monsterflessen die worden blootgesteld aan licht dat de nettoproductiviteit van het ecosysteem aangeeft. Niettemin is de helling van toename aanzienlijk hoger in flessen met microbiële matmonsters. De verandering in de zuurstofconcentratie in de loop van de tijd in de donkere flessen is de som van autotrofe en heterotrofe ademhaling.In dit geval verschilt de helling van de zuurstofconcentratie in de controlefles niet significant van nul. Het aftrekken van de ademhalingssnelheden van de netto ecosysteemproductiviteit levert de bruto ecosysteemproductiviteit op en de gegevens voldoen goed aan de definitie. Een praktische toepassing van deze methode werd bereikt op het gebied van drie post-mijnbouwmeren die de bruto ecosysteemproductiviteit van de perifytische gemeenschap tijdens het vegetatieseizoen laten zien.Tijdens het biomassabemonsteringsproces onder water is het belangrijk ervoor te zorgen dat er geen luchtbellen in de incubatieflessen blijven zitten zodra ze na het toevoegen van de monsters zijn gesloten. Met behulp van deze procedure is het mogelijk om de zuurstofuitwisseling tussen het waterlichaam en elk organisme of een gemeenschap van organismen van een geschikte grootte te kwantificeren. Deze methode maakt het mogelijk om het hele jaar door de primaire productiviteit van geselecteerde organismen in situ te bestuderen door de natuurlijke conditie zoveel mogelijk te maken, waardoor een beter idee wordt gegeven van het relatieve belang ervan voor het koolstofmetabolisme gedurende het hele leven.

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

Bepaling van Microbiële extracellulaire enzymactiviteit in Waters, bodem en sedimenten behulp High Throughput Microplaat Testen

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

Een niet-invasieve methode voor<em&gt; In situ</em&gt; Bepaling van het Koppelen van Succes in vrouwelijke Amerikaanse Kreeften (<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

Kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen

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

Clean monsterneming en analyse van de rivier en estuariene Waters voor Trace Metal Studies

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

Voorbehandeling van lignocellulose met Low-cost ionische vloeistoffen

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

Extractie van organische chloride pesticiden uit plastic pellets en plastic type analyse

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

Meten van het vermogen van de vlucht van de Ambrosia kever, Platypus Quercivorus (Murayama), met behulp van een Low-Cost, kleine en eenvoudig geconstrueerd vlucht molen

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

Een flexibele goedkope hydrocultuur systeem voor de beoordeling van de Plant reacties op kleine moleculen onder steriele omstandigheden

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

Bouw van een Compact Low-Cost stralingsafscherming voor lucht-temperatuur sensoren in ecologische veldstudies

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

Bouw van een lage-kosten mobiele Incubator voor veld en het laboratoriumgebruik

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