Využití mikrorespirometrie u sladkovodních mlžů

Tereza Seidlová

Bachelor's thesis

Usage of microrespirometry in freshwater bivalves

Abstract:

Bakalářská práce je rozdělena na dvě části, a to na literární rešerši a experimentální část. Literární rešerše se zabývá uvedením testovaného druhu slávičky mnohotvárné (Dreissena polymorpha (Pallas, 1771), použitého toxikantu (mědi), technickým popisům mikrorespirometrického zařízení a konkrétním studiím s vodními organismy. V poslední části literární rešerše je popsána převážná část fyziologie sladkovodních mlžů, která je nutná pro pochopení souvislostí v respirometrických výstupech. Experimentální práce je zaměřena na metodickou stránku mikrorespirometrie, konkrétně na navržení různých metod pro zlepšení promíchávání v mikrorespirometrických jamkách. Byly navrženy 2 typy promíchávání – kontinuální a přerušované, přičemž se pro vyšší efektivitu do polovičního počtu jamek umístila skleněná kulička o rozměru 3 mm. Aby se předešlo zastínění bodového senzoru, byl navržen stoper – zarážka, která udržovala mlže mírně nade dnem jamky. Nejprve bylo nezbytné navzorkovat jedince Dreissena polymorpha v terénu, následně proběhla aklimatizace v laboratorních podmínkách po dobu 5 dnů, a to zejména z hlediska nastavení experimentální teploty. Po aklimatizační periodě se mlži Dreissena polymorpha exponovali roztoku CuSO4 po dobu 24 hodin a na základě mortalit se určily hladiny mědi vhodné pro mikrorespirometrii. Celkem byly použity čtyři koncentrace mědi, a to 400, 800, 1600 a 3200 μg/l Cu2+. Pro zachycení vlivu koncentrace byli použiti kontrolní jedinci (0 μg/l Cu2+), kteří měli stejné podmínky jako exponovaní mlži. Celkem byla uskutečněna čtyři měření. V 1. a 3. trialu se použilo kontinuální míchání – orbitální míchač byl zapnut po celou dobu měření. Ve 2. a 4. trialu bylo naopak použito přerušované míchání – orbitální míchač byl uváděn do chodu jen ve stanovené časy měření. Bylo zjištěno, že měď v koncentracích 800 a 1600 μg/l Cu2+ měla významný vliv na metabolismus. Spotřeba kyslíku byla u exponovaných jedinců nižší než u kontroly, což poukazuje na poškození organismu. Z hlediska vlivu míchání nebyl nalezen žádný signifikantní rozdíl v použitých způsobech. Přítomnost kuličky měla významný vliv na respiraci, spotřeba kyslíku byla nižší a data byla více stejnorodá. Za nepřítomnosti kuličky byla zaznamenána vyšší respirace a vyšší různorodost v datech. Tato práce přináší nové poznatky ohledně testování invazního druhu Dreissena polymorpha v mikrorespirometrickém zařízení Loligo Systems. Na základě metodických informací lze provést další experimenty s respirací se zaměřením na menší druhy sladkovodních mlžů, či na juvenilní jedince.

Abstract:

This bachelor thesis is divided into two parts: literature review and the experimental part. The literature analysis focuses on the introduction of the tested species the zebra mussel (Dreissena polymorpha (Pallas, 1771) and the toxicant used (copper), as well as the technical descriptions of the microrespirometric equipment and specific studies of aquatic organisms. In the last part of the literature review, most of the physiology of freshwater bivalves is described, which is necessary to understand the context in respirometric output. The experimental work focuses on the methodological aspect of microrespirometry, specifically proposing different methods to improve mixing in microrespirometric wells. Two types of mixing were suggested, continuous and intermittent, with a 3 mm glass bead placed in half of the wells for greater efficiency. To avoid shadowing the sensor spot, a stopper was designed to keep the bivalve slightly above the bottom of the well. First, it was necessary to collect the Dreissena polymorpha specimens in the field, followed by a 5-day acclimatization period in laboratory conditions, especially in terms of experimental temperature settings. After the acclimatization period, the mussels were exposed to the CuSO4 solution for 24 hours and the copper levels suitable for microrespirometry were then determined based on the mortality levels. A total of four copper concentrations were used: 400, 800, 1600, and 3200 μg/l Cu2+. Control specimens (0 μg/l Cu2+) were used to plot the effect of concentration, while the conditions were the same as with the exposed bivalves. A total of four measurements were performed. In trials 1 and 3, continuous mixing was used – the orbital shaker was on for the entire measurement time. In contrast, in trials 2 and 4 intermittent mixing was used – the orbital shaker was turned on at the specified measurement times only. It was found that copper at concentrations of 800 and 1600 μg/l Cu2+ had a significant effect on metabolism. The oxygen consumption was lower in the exposed specimens than in the control group, indicating damage to the organism. In terms of the mixing effect, there was no significant difference in the methods used. The presence of the bead had a significant effect on respiration, the oxygen consumption was lower, and the data were more homogeneous. In the absence of the bead, there were higher respiration and greater heterogeneity in the data. This thesis presents new knowledge about the testing of the invasive species Dreissena polymorpha in the Loligo Systems microrespirometric device. Based on the methodological information, future respiration experiments can be conducted focusing on smaller freshwater bivalve species or juveniles.

Keywords

Dreissena polymorpha, mikrorespirometrie, metabolismus, kyslík, měď

Keywords

Dreissena polymorpha, microrespirometry, metabolism, oxygen, copper

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 25. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Karel Douda, Ph.D.
• Reader: Kateřina Gregarová, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Aquaculture and Management of Aquatic Ecosystems