Sauerstoffverbrauch von Krebsen bei verschiedenen Temperaturbedingungen

Sauerstoffmonitoring mit Mikrosensoren und dem OXY-4 micro

Der Schmalscherenkrebs kann mittelfristig erh?hte Temperaturen (> 26 °C) aushalten, allerdings ist noch nicht bekannt, was mit dem Organismus passiert, wenn er dieser Belastung ausgesetzt ist. Ein Teil der Untersuchungen konzentriert sich darauf, den Sauerstoffverbrauch der Tiere bei verschiedenen Temperaturen zu messen, wobei erwartet wird, dass dieser sich mit steigender Temperatur erh?ht. Sauerstoff-Mikrosensoren und das Sauerstoffmessger?t OXY-4 micro zusammen mit vier Kammern und einem Durchfluss-Respirationstestsystems wurden verwendet, um den Sauerstoffverbrauch von drei Tieren bei verschiedenen Temperaturen und gleicher Versuchsdauer zu messen.

Für den Versuchsaufbau wurde ein Durchfluss-Respirometriesystem gew?hlt, das Langzeitmessungen ohne Sauerstoff- oder Handhabungsstress für Krebse erlaubte. Jede Kammer des Systems wurde mit einem Schlauch an eine eigene Peristaltikpumpe angeschlossen, so dass der Wasserfluss auf die Bedürfnisse jedes einzelnen Krebses eingestellt werden konnte (Abb. 1, links). Die vier Sauerstoff-Mikrosensoren mit Schraubgewinde (Typ Heilmeyer) konnten problemlos über einen T-Stück-Adapter mit dem Str?mungssystem in den Schl?uchen verbunden werden. Der T-Stück-Adapter schütze gleichzeitig die Mikrosensoren w?hrend der Handhabung der Schl?uche. Die Verbindung wurde mit einem Stück Schlauch und Parafilm? verschlossen, um Lecks zu verhindern. Die Kalibrierung der Sauerstoff-Mikrosensoren wurde jeden Tag vor der Messung in mit Luft durchsetztem Wasser (100% Lufts?ttigung) und einer ges?ttigten Natriummetabisulfit-L?sung (0% Lufts?ttigung) durchgeführt, um richtige Ausgangswerte zu gew?hrleisten. Die Kommunikation zwischen den Sauerstoff-Mikrosensoren, dem OXY-4 micro und der Software konnte mithilfe der mitgelieferten seriellen Kabel problemlos hergestellt werden, und es traten keine Probleme bei der Verwendung des Seriell-zu-USB-Adapters auf. Aufgrund der kompakten Gr??e des Sauerstoff-Meters und der Mikrosensoren ben?tigte die Versuchsanordnung nicht viel Platz. Die Sauerstoffkonzentration des ausstr?menden Wassers aus vier verschiedenen Kammern, die jeweils unterschiedlichen Temperaturen hatten, wurde mit dem Sauerstoffmessger?t aufgezeichnet. Für die Messung wurden drei Kammern mit je einem Krebs und eine leeren Kammer, als Kontrolle für bakteriellen Sauerstoffverbrauch, erfasst. Aufgrund des Live-View-Konzepts der Software war es einfach, zu Beginn jeder Messung die Sauerstoffkonzentration in den Kammern einzustellen und die Datenaufzeichnung zu überwachen (Abb. 2, rechts).

Die Live-View-?berwachung zeigte stabile und anwendbare Daten. Die Mikrosensoren reagierten schnell auf sich ?ndernde Sauerstoffkonzentrationen im Wasserstrom innerhalb der Schl?uche, die durch eine ?nderung der Sauerstoffkonzentration in den Kammern verursacht wurden. Kleine Reaktionen der Krebse auf Stressoren, wie ein beginnendes H?utungsereignis, waren leicht zu erkennen (Abb. 1, grüner Pfeil). Insgesamt blieben die Sauerstoffmikrosensoren über drei Monate im Wasser und waren über 100 Stunden aktiv, arbeiteten aber immer noch sehr gut und zeigten gute Phasen- und Amplitudenwerte. Bei den laufenden Experimenten traten einige Probleme auf, insbesondere in Systemen mit ansteigenden Temperaturen, da sich in den Schl?uchen ein Biofilm bildete. H?ufig führten abgel?ste Biofilm-Partikel, die zeitweise an den Mikrosensoren hafteten, zu Ausschl?gen in den Sauerstoffmessungen und verf?lschten die Sauerstoffverbrauch-Ergebnisse (Abb. 3, roter Pfeil). Daher war es wichtig, die Biofilmproduktion auf einem Minimum zu halten, auch wenn der Sauerstoffverbrauch des Biofilms – Werte aus der leeren Kammer – von den Ergebnissen abgezogen werden konnten.

Zusammenfassung

Sauerstoff-Mikrosensoren in Nadelbauweise erm?glichten eine Langzeit-Sauerstoffverbrauchsanalyse in einem Durchfluss-Respirometriesystem. In den Online-Messungen konnten selbst kleine Stress-Ereignisse für die untersuchten Krebse nachgewiesen werden. W?hrend des gesamten Experiments traten keine Probleme bei der Kommunikation zwischen Sauerstoffmikrosensoren, Sauerstoffmessger?t, Computersoftware und Datenprotokollierung auf. Die Sensoren arbeiteten zuverl?ssig über die gesamten Langzeitmessung. Die erstellten "txt" -Dateien sind einfach zu handhaben und k?nnen in Excel oder anderen Datenverarbeitungsprogrammen importiert werden. Die gleichzeitige Online-?berwachung mit vier Mikrosensoren und die Live-Anzeige aller Messungen sind ein gro?er Vorteil und erleichterten insbesondere die Anpassung der Startbedingungen in unserem Experiment.