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

Denna studie stöddes av Czech Science Foundation (GACR 19-05791S), RVO 67985939 och av CAS inom programmet för Strategy AV 21, Land save and recovery. Stort tack till Ondřej Sihelský för att han tog bilderna på planen - utan honom hade inspelningen varit ett fullständigt. Projektet skulle inte vara möjligt utan ett nära samarbete med företag, Palivový Kombinát Ústí s.p. och Sokolovská Uhelná, som gav tillgång till de studerade orterna.

OBS: Innan du samplar, bestäm graden av replikeringar baserat på de övergripande projektbehoven, statistisk design eller förväntad mängd provvariation. Fem replikatpar av ljusa och mörka inkubationsflaskor föreslås för exakt statistisk analys och för att ta hänsyn till potentiell provförlust eller brott. Den beskrivna flytande experimentpråmen är konstruerad för att bära fem replikat plus ett par blankkontroller. Se figur 1 för en teknisk ritning av experimentpråmen.
<...

<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>

Metoden som beskrivs i detta dokument är baserad på principen om ljus- och mörkflaskans syreteknik i kombination med den icke-invasiva tekniken för att mätaO2-koncentration med optiska syresensorer. Detta system möjliggör parallell mätning av olika inkubationsinställningar eftersom den optiska fibern för mätning avO2 snabbt kan flyttas från flaska till flaska. De bentiska samhällena från olika djup kan skilja sig åt i taxonomisk sammansättning och produktivitet; Att samtidigt mäta d...

Primärproduktivitet är den enda inträdet av autoktont kol i de vattenlevande system som bildar hela systemets näringsväv1. Därför är en korrekt uppskattning av primärproduktiviteten ett viktigt steg mot att förstå hur akvatiska ekosystem fungerar. Kustnära zoner är områden med hög primärproduktivitet och biologisk mångfald. Förutom växtplankton antas perifyton (nedan kallade mikrobiella mattor) och makroalger avsevärt bidra till primärproduktiviteten i kustzonerna2. På grund av deras sessila livsstil och betydande rumsliga heterogenitet är kvantifiering av primärproduktiviteten inte trivial. 
Primärproduktiviteten drivs huvudsakligen av ljusintensitet, temperatur, tillgång på näringsämnen och fördelning av karbonatsystemets jonarter i respektive djup i eufotiska zoner 3,4. Djupet påverkar markant den rumsliga fördelningen av mikrobiella mattor. Mikrobiella samhällen måste hantera de negativa effekterna av hög bestrålning och uttalade säsongstemperaturvariationer i grunda djup och med lägre ljusintensitet på större djup. Förutom djupgradienten genererar dynamiska trofiska interaktioner flera och komplexa rumsliga mönster i olika skalor5. Detta komplexa system är komplicerat att simulera i laboratoriet. Det mest exakta sättet att dra slutsatser om den metaboliska aktiviteten hos enskilda primärproducenter från kustnära zoner är att inrätta in situ-experiment.
Metoden som introduceras i detta dokument är baserad på den traditionella kammarmetoden 2,6,7, tillsammans med en transportabel och lättbyggd billig flytande pråm. Detta möjliggör mätning av primärproduktivitet på olika djup under det naturliga ljusspektrumet, temperatur, och olika fördelning av karbonatsystemets joniska arter med djupet. Metoden bygger på principen om ljus kontra mörk flasksyre, som först användes för att mäta växtplanktonfotosyntes 6 och fortfarande är vanligt förekommande 6,7. Den jämför graden av förändring av syre i flaskor som hålls i ljuset (vilket inkluderar effekterna av primärproduktivitet och andning) med de som hålls i mörkret (endast andning)8. Metoden använder syreutveckling (fotosyntes) som en proxy för primär produktivitet. De uppmätta variablerna är ekosystemets nettoproduktivitet (NEP, som en förändring i O2-koncentrationen över tid under ljusförhållanden) och ekosystemets andning (RE, som en förändring iO2-koncentrationen över tiden i mörker). Bruttoekosystemproduktivitet (GEP) är beräkningen av skillnaden mellan de två (tabell 1). Termen "ekosystem" används här för att beteckna att periphyton består av autotrofa och heterotrofa organismer. Den mest betydande förbättringen av denna traditionella kammarmetod är att använda icke-invasiva syreoptiska sensorer och optimering av denna främst planktoniska metod för att mäta perifytisk primärproduktivitet.
Tekniken beskrivs i exemplet att mäta mikrobiella mattor i kustzonen i nyuppkomna post-mining sjöar i Tjeckien-Milada, Most och Medar. Den metaboliska aktiviteten hos mikrobiella mattor bestäms med hjälp av direkt in situ-mätning avO2-flöden som utförs direkt på specifika djup, där de studerade samhällena naturligt förekommer. Heterotrofisk och fototrofisk aktivitet mäts i slutna glasflaskor utrustade med icke-invasiva optiska syresensorer. Dessa sensorer detekterar partialtrycket av syre med hjälp av fluorescensen hos ljuskänsliga färgämnen. Flaskorna med mikrobiella mattor suspenderas och inkuberas på en flytande anordning på lämpligt djup. Syrekoncentrationen inuti flaskorna mättes kontinuerligt under dagsljusperioden från den lilla båten. 
Prover av intakta mikrobiella mattor samlas in och placeras i gastäta inkubationsflaskor på bestämda djup av dykare. Varje flaska är utrustad med en icke-invasiv optisk syremikrosensor, som övervakar O2-produktiviteten / förbrukningen över tid. Alla mätningar görs i fem replikerade mörka/ljusa par i varje djup. Temperaturen och den fotosyntetiskt aktiva strålningsintensiteten (PHA) mäts på respektive djup under hela inkubationen. Efter 6 timmars inkubation på plats (dagsljus) skördas de mikrobiella mattorna från flaskorna och torkas. O2-flöden normaliseras till mikrobiell biomassa. Som en kontroll korrigeras flöden för förändringar i O2-koncentrationen i separata ljusa och mörka gastäta flaskor (tomma kontroller) som innehåller sjövatten utan mikrobiell mattbiomassa. Nedan följer detaljerade instruktioner för att bygga den flytande pråmen och utföra hela experimentet steg för steg. Detta dokument presenterar också representativa resultat från mätningarna av mikrobiella mattor på två djup (1 m och 2 m), med fem replikat på varje djup. Faktisk temperatur och ljusintensitet mättes under hela experimentet med hjälp av 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

Mätning av perifytons primära produktivitet in situ under växtsäsongens gradient kan belysa den kvantitativa effekten av miljöfaktorer (främst fosforkoncentration och ljusintensitet) och artsammansättning på primärproduktiviteten. Primärproduktiviteten drivs huvudsakligen av ljusintensitet, temperatur, tillgång på näringsämnen och fördelning av karbonatsystemets jonarter i respektive djup i den eufotiska zonen. Det är ett komplext system som är mycket svårt att simulera i laboratoriet. Denna billiga, transportabla och lättbyggda flytande pråm gör det möjligt att mäta den primära produktiviteten exakt - direkt under de faktiska naturliga förhållandena. Metoden bygger på att mäta den primära produktiviteten i realtid med hjälp av icke-invasiva syresensorer integrerade i tätt förseglade glasburkar, vilket möjliggör övervakning av syreflöde online och ger nya insikter om metaboliska aktiviteter. Detaljerade säsongsbetonade in situ-mätningar av bruttoprimärproduktiviteten hos mikrobiella mattor (eller andra bentiska organismer) kan förbättra nuvarande kunskap om de processer som styr primärproduktivitetsdynamiken i lentiska vatten.

<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64078/64078fig05.jpg"> Figur 5: Netto- och bruttoekosystemproduktivitet för mikrobiella mattor under dagsljus. (A) Produktivitet i ekosystemet med lätt flaska/nät: tidsförloppsdata för nettosyreproduktiviteten hos mikrobiella mattor från ljusflaskorna. Syrekoncentrationsförändringen i inkubationsflaskor mättes efter 1 timme under dagsljus. Grå cirklar: flaskor m...

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

Här presenteras en kostnadseffektiv och transportabel metod/anläggning för att mäta den primära produktiviteten hos mikrobiella mattor under faktiska in situ miljötemperaturer och ljusförhållanden. Den experimentella installationen är baserad på allmänt tillgängliga material och kan användas under olika förhållanden samtidigt som den erbjuder fördelarna med laboratoriebaserade modeller.

En billig metod för att mäta den primära produktiviteten på plats hos perifytonsamhällen i Lentic Waters

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

Detaljerad in-situ-mätning av bruttoproduktiviteten hos perifyton eller någon vattenmikroorganism på en lämplig plats kan förbättra nuvarande kunskap om de processer som styr primärproduktivitetsdynamiken i lentiska vatten. De stora förbättringarna i de föreslagna metoderna är icke-invasivitet, kostnadseffektivitet och möjligheten till samtidiga mätningar på olika platser. Det möjliggör också insamling av stora datatillgångar utan extra kostnader.Byt ut pråmen när du utför experimenten, använd en uppblåsbar kajak eftersom den är lätt att transportera. Välj en plats med ett idealiskt djup för att förankra flottören. Fäst sedan den monterade pråmen bakom båtens akter och sänk försiktigt ankaret längs båtens sida.Rikta in ankaret genom att hänga det något under vattenytan så att flottören enkelt kan bogseras med ankaret till platsen med önskat djup. Efter att ha nått platsen, lossa ankaret från båten och sänk det till botten, säkra sedan pråmen till ankarkedjan och kedjorna för att fästa inkubationsflaskorna på pråmen. För att förbereda inkubationsflaskorna, fäst syreoptiska sensorfläckar på innerväggen på transparenta, bredhalsade 0,5-litersflaskor med gastäta tätningar och gör sedan ett ogenomskinligt lager för de mörka behandlingsflaskorna genom att förpacka dem med svart elektrisk tejp.Skär ett litet hål på platsen för den placerade optiska sensorn och se till att det skurna hålet är något mindre än sensorns diameter för att förhindra att ljus kommer in i flaskan. Placera inkubationsflaskorna i den bärbara lådan och dyk med lådan till respektive djup utan att störa sedimentet i det omgivande vattnet. Fyll sedan försiktigt proverna i inkubationsflaskorna med hjälp av lång pincett och var försiktig så att du inte stör provets biomassa för mycket.Om de mikrobiella mattorna växer på en fast yta som en liten sten, överför försiktigt hela stenen med intakt biomassa till flaskan. Fyll ett par ljusa och mörka flaskor med rent vatten från respektive djup utan sediment för att fungera som tomma kontroller. Efter att ha säkerställt att vattnet i alla inkubationsflaskor är rent och inte innehåller något störande sediment, ta med de stängda flaskorna till båten förankrad i den flytande pråmen.Fäst de två första paren inkubationsflaskor på snäppkrokarna på den första kedjan och mät sedan den initiala syrekoncentrationen i varje flaska med hjälp av den fiberoptiska syremätaren. Fäst mätarens optiska kabel på syresensorn monterad inuti flaskan och inom några sekunder läsa av syrekoncentrationen i mätaren och registrera det uppmätta värdet. Omedelbart efter mätningen, sänk försiktigt kedjan med de bifogade flaskorna tillbaka i vattnet och se till att inkubationsflaskorna placeras på samma djup från vilket biomassan som placerades i dem provtogs.Efter en timme mäter du syrekoncentrationen igen genom att försiktigt dra in varje kedja med flaskorna i båten. Att läsa syrevärdet visades tidigare och sänka proverna i vattnet igen. Efter att ha slutfört alla mätningar, ta ut proverna från inkubationsflaskorna och skrubba den mikrobiella mattan som odlas på ytan av en hård substans som sten med en tandborste eller liten kniv och överför sedan innehållet till plastkolvar.En ökning av syrekoncentrationen över tid är uppenbar i både kontroll- och provflaskorna som utsätts för ljus som indikerar nettoekosystemproduktivitet. Ändå är lutningen av ökningen betydligt högre i flaskor med mikrobiella mattprover. Förändringen i syrekoncentrationen över tid i de mörka flaskorna är summan av autotrofisk och heterotrofisk andning.I detta fall skiljer sig lutningen av syrekoncentrationen i kontrollflaskan inte signifikant från noll. Att subtrahera andningsfrekvensen från nettoekosystemproduktiviteten ger bruttoekosystemets produktivitet och data överensstämmer väl med definitionen. En praktisk tillämpning av denna metod uppnåddes inom områdena för tre sjöar efter gruvdrift som visar den grova ekosystemproduktiviteten hos det perifytiska samhället under vegetationssäsongen.Under provtagningsprocessen för biomassa under vattnet är det viktigt att se till att inga luftbubblor förblir fångade inuti inkubationsflaskorna när de har stängts efter tillsats av proverna. Med hjälp av denna procedur är det möjligt att kvantifiera syreutbytet mellan vattenkroppen och alla organismer eller samhällen av organismer av lämplig storlek. Denna metod gör det möjligt att studera den primära produktiviteten året runt hos utvalda organismer in situ genom att göra det naturliga tillståndet så mycket som möjligt, vilket ger en bättre uppfattning om dess relativa betydelse för kolmetabolismen under hela livet.

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

Fastställande av mikrobiell extracellulär enzymaktivitet i Vatten, Jord och sediment med hjälp av hög genomströmning mikroplattor Analyser

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

En icke-invasiv metod för att<em&gt; In situ</em&gt; Fastställande av parning Framgång i Kvinnliga amerikanska Hummer (<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

Kvantifiering av tungmetaller och andra oorganiska föroreningar på Produktiviteten hos Mikroalger

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

Ren Provtagning och analys av floden och flodmynningar för spårmetall 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

Förbehandling av lignocellulosa med låg kostnad joniska lösningar

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

Extraktion av organiska klorpesticider från plastpellets och plasttypsanalys

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

Mäta flygning förmåga Ambrosia skalbaggen, Platypus Quercivorus (Murayama), med en billig, liten och enkelt konstruerade flyg Mill

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

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 ...

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

Byggandet av en kompakt låg kostnad strålning sköld för luft-temperatur sensorer i ekologiska fältstudier

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

Byggandet av en billig mobil inkubator för fält- och laboratoriebruk

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