Tên đề tài: “Ảnh hưởng của nitrite, CO₂ và nhiệt độ lên một số chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng của cá basa giống (Pangasius bocourti Sauvage, 1880)”.

 Tác giả: Nguyễn Thị Kim Hà, Khóa: 2014

 Chuyên ngành: Nuôi trồng thủy sản; Mã số: 62620110. Nhóm ngành: Nông-Lâm-Ngư nghiệp.

 Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Đỗ Thị Thanh Hương - Trường Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt

Biến đổi khí hậu liên quan tới sự gia tăng nhiệt độ và hàm lượng CO₂ trong khí quyển và trong nước, trong khi nuôi trồng thủy sản thâm canh làm tăng các khí độc (như nitrite) trong môi trường nước ao nuôi. Sự thay đổi của các yếu tố môi trường vượt ngưỡng chịu đựng đã gây ảnh hưởng lớn đến đời sống động vật thủy sản. Cá basa phân bố rộng ở các nước Đông Nam Á; ở Việt Nam cá được nuôi ở một số tỉnh vùng Đồng Bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) như An Giang, Đồng Tháp,…. Cá basa (Pangasius bocourti) có chất lượng thịt trắng, lớn nhanh nên có giá trị thương phẩm cao. Cá basa thương phẩm thường được nuôi bè nhưng ương giống thường được thực hiện trong ao đất. Cá basa là loài hô hấp trong nước nên khả năng chịu đựng kém với sự thay đổi các yếu tố môi trường. Luận án này được thực hiện nhằm cung cấp kiến thức về đặc điểm sinh lý, tăng trưởng và sự thích ứng của cá basa với sự thay đổi của nitrite, nhiệt độ và nồng độ CO₂ trong nước. Kết quả cho thấy khi tiếp xúc với nitrite ở nồng độ nitrite dưới ngưỡng gây chết thì các chỉ tiêu sinh lý máu có sự thay đổi lớn trong thời gian đầu nhưng được phục hồi đáng kể sau 7 ngày hoặc 14 ngày nhờ vào sự nitrite hóa và sự tăng hoạt tính của enzyme methemoglobin (metHb) reductase trong hồng cầu giúp chuyển metHb thành hemoglobin giải độc cho cá. Tăng trưởng của cá giảm khi tiếp xúc với nitrite ở nồng độ từ 25% LC_50-96 giờ trở lên. Trong điều kiện nhiệt độ tăng 33˚C, hoạt tính của enzyme metHb reductase, enzyme tiêu hóa, miễn dịch hoạt động mạnh giúp cá tăng trưởng tốt hơn ở nhiệt độ thường. Vì là loài cá hô hấp trong nước nên cá basa có diện tích bề mặt mang lớn giúp cá có khả năng điều hòa a-xít và ba-zơ tốt hơn các loài cá hô hấp khí trời ở ĐBSCL, cá có khả năng phục hồi pH máu hoàn toàn sau 24 giờ tiếp xúc với CO₂. Sự tiếp xúc với CO₂ đã làm thay đổi các chỉ tiêu sinh lý và sự điều hòa ion ở cá basa. Tăng trưởng và tỷ lệ sống của cá cũng giảm khi tiếp xúc với CO₂ trong 60 ngày. Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy khi có sự kết hợp giữa CO₂ và nitrite thì quá trình điều hòa a-xít và ba-zơ của cá basa có khả năng hạn chế sự hấp thu nitrite nhờ vào hoạt động của kênh Cl^-/HCO₃^- ở mang cá. Quan sát mô học cho thấy mang cá xuất hiện các tổn thương ở lá mang sơ cấp và thứ cấp khi tiếp xúc với nitrite đơn, CO₂ đơn và nitrite kết hợp với CO₂. Khi tiếp xúc với nitrite đơn ở các nồng độ dưới ngưỡng gây chết thì ngưỡng oxy của cá tăng, tiêu hao oxy giảm và giảm trao đổi chất cơ bản. 

2. Những điểm mới của luận án

Luận án đã xác định được nồng độ gây độc cấp tính (LC_50­-96 giờ) của nitrite đối với cá  basa ở hai mức nhiệt độ 27ºC và 33ºC lần lượt là 0,88 mM và 0,60 mM. Khi cá basa tiếp xúc với nitrite ở nồng độ 0,22 mM và 0,44 mM cá bị giảm số lượng hồng cầu, Hb và Hct sau 24 giờ và 48 giờ tiếp xúc, và phục hồi sau 7 ngày hoặc 14 ngày. Cá basa khi tiếp xúc với nồng độ 0,44 mM ở nhiệt độ 27ºC thì metHb tăng 34,8%; nồng độ nitrite trong huyết tương cao hơn 2,7 lần nồng độ ngoài môi trường sau 48 giờ tiếp xúc; chỉ số này chưa có sự phục hồi sau 14 ngày thí nghiệm và metHb đạt giá trị thấp hơn khi tiếp xúc cùng nồng độ nitrite ở nhiệt độ 33ºC. Luận án còn xác định được khi cá basa tiếp xúc với nitrite trong thời gian dài thì nitrite làm giảm tăng trưởng và tỷ lệ sống, làm tăng FCR của cá. Hoạt tính các men tiêu hóa trong ruột và dạ dày của cá cũng giảm khi tiếp xúc với nitrite nên đây có thể là một trong những nguyên nhân làm giảm tăng trưởng khi cá khi bị nhiễm độc nitrite. Nitrite còn làm giảm khả năng miễn dịch của cá thông qua việc giảm hoạt tính của lysozyme và Ig sau 60 ngày tiếp xúc. Khi cá tiếp xúc cùng nồng độ nitrite, ở môi trường nhiệt độ cao 33ºC, hoạt tính của các enzyme tiêu hóa, lysozyme, Ig và các chỉ tiêu tăng trưởng đạt giá trị cao hơn ở nhiệt độ 27ºC.

Kết quả luận án là nghiên cứu đầu tiên chứng minh có sự điều hòa làm tăng hoạt tính của enzyme metHb reductase trong hồng cầu cá basa. Hằng số tốc độ hoạt động của enzyme này tăng cao ở nhóm cá tiếp xúc với nitrite. Enzyme này cũng hoạt động mạnh hơn khi nhiệt độ tăng, khi tiếp xúc với cùng nồng độ nitrite 0,44 mM ở 27ºC đạt 0,017 phút^-1 và ở 33ºC đạt 0,024 phút^-1. Luận án còn xác định được ngưỡng oxy của cá basa tăng theo sự tăng của nồng độ nitrite từ đối chứng (0 mM) đến 0,44 mM. Nitrite cũng có tác động đến sự hô hấp của cá basa là làm giảm SMR, MO₂ và MO_2max.

Ngoài ra, luận án đã xác định ảnh hưởng của CO₂ đến khả năng điều hòa a-xít và ba-zơ, điều hòa ion của cá basa ở nồng độ 7, 14 và 21 mmHg. Khi tiếp xúc lâu dài với CO₂ thì cá giảm tăng trưởng, tăng FCR sau 60 ngày ở nồng độ 7, 14 và 21 mmHg. Tỷ lệ sống của cá basa chỉ giảm ở nồng độ CO₂ cao nhất là 21 mmHg. Quá trình điều hòa a-xít và ba-zơ của cá basa trong môi trường có CO₂ giúp hạn chế sự hấp thu nitrite qua kênh Cl^-/HCO₃^-.

3. Ý nghĩa và tính ứng dụng của kết quả

Nghiên cứu cung cấp và bổ sung thông tin về ảnh hưởng của các yếu tố nitrite, nhiệt độ và CO₂ lên các đặc điểm sinh lý và tăng trưởng của cá basa. Kết quả luận án qóp phần đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu trong điều kiện biến đổi khí hậu lên ngành nuôi trồng thủy sản nói chung và nghề nuôi cá basa nói riêng.

Kết quả luận án cho thấy khi nhiệt độ tăng cao đến 33ºC cá có tốc độ tăng trưởng tốt hơn, và đây là nhiệt độ được dự đoán tăng vào thế kỷ 21. Vì vậy, sự tăng nhiệt độ do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu theo dự đoán không gây ảnh hưởng xấu đến loài cá này. Tuy nhiên, khi tiếp xúc với nitrite ở nồng độ 10% LC_50­­-96 giờ cho kết quả các chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng ít bị ảnh hưởng; tiếp xúc CO₂ ở nồng độ từ 7 mmHg trở lên các chỉ tiêu sinh lý bị thay đổi và tăng trưởng của cá giảm. ây là cơ sở để khuyến cáo người nuôi cần hạn chế sự tồn tại của nitrite và CO₂ trong hệ thống nuôi nhằm quản lý tốt sức khỏe cá nuôi và góp phần phát triển nghề nuôi thủy sản bền vững.

Bên cạnh ý nghĩa khoa học và thực tiễn, kết quả nghiên cứu cũng là nguồn tài liệu tham khảo quan trọng phục vụ cho giảng dạy và các nghiên cứu tiếp theo liên quan đến cá basa hoặc các nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố nitrite, nhiệt độ và CO₂ lên các đối tượng khác.

4. Đề xuất giải pháp cho hệ thống nuôi thâm canh

Từ kết quả nghiên cứu cho thấy nitrite và CO₂ ở nồng độ cao có tác động tiêu cực đến các chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng ở cá. Vì vậy, trong quá trình ương nuôi cần áp dụng các biện pháp như giảm mật độ nuôi, thay nước thường xuyên, cung cấp hệ thống sục khí, quản lý tốt lượng thức ăn thừa,… nhằm tránh sự tăng cao của nitrite và CO₂ vượt ngưỡng. Thường xuyên kiểm tra chất lượng nước ao để kịp thời phát hiện và xử lý.

1. Abstract

Climate change related to the global increase of CO₂ concentration and temperature, while intensive aquaculture causes the increase of toxic gases (such as nitrite) in aquaculture ponds. The fluctuation of such environmental factors directly affects aquatic animal life. Basa catfish (Pangasius bocourti) is widely distributed in South-East Asian countries. In Vietnam, basa catfish has been cultured in some provinces of the Mekong Delta such as AnGiang, DongThap,…. Basa catfish has high commercial value due to white flesh and good taste. This fish is commonly reared in cage for grow-out stage whereas reared in pond for nursery stage. This fish does not tolerate well with the variation of environment because of water-breathing species. This study was conducted in order to understand the physiological changes, adaptation and growth performance of fish at fingerling stage exposed to different levels of nitrite, CO₂ and temperature. The results showed that fish exposed to nitrite at sub-lethal concentration revealed the significantly physiological effects at the initial period but recovered after 7 days or 14 days due to the nitrification and the increase of methemoglobin (metHb) reductase activity which convert metHb to hemoglobin. Fish growth reduced at nitrite concentration above 25% LC_50-96 h. At 33^oC, metHb reductase activity, digestive enzymes and immunology parameters increased significantly, leading to fish growth performance enhanced if compared to ambient temperature. Basa catfish has a wide gill filament surface area thus acid-base regulation is better than other air-breathing fish species distributed in the Mekong Delta, Vietnam. Fish has ability to recover fully plasma pH at 24 h after exposure to CO₂. The exposure to CO₂ affected the physiological parameters and ion regulations. Fish growth and survival rate decreased when exposed to CO₂ for 60 days. In addition, fish exposed to a combination of CO₂ and nitrite, the acid-base regulation eliminated nitrite uptake due to branchial Cl^-/HCO₃^- exchanger in fish gill. Fish gill histology revealed the damage of primary and secondary lamellae structure when fish exposed to nitrite, CO₂, or nitrite and CO₂ combination. Fish exposed to nitrite at sub-lethal concentration also changed the metabolic rate, increased oxygen threshold, decrease oxygen consumption and standard metabolic rate.

2. New findings of the study

The lethal concentration (LC_50­-96 h) of the nitrite to basa catfish at two temperature of 27ºC and 33ºC were 0.88 mM and 0.60 mM, respectively. The number of red blood cell (RBC), hemoglobin (Hb) and hematocrit (Hct) of fish reduced after 24 h and 48 h exposed to nitrite at concentrations of 0.22 mM and 0.44 mM and these parameters were fully recovered after 7 and 14 days, respectively. Basa catfish exposed to nitrite at concentrations of 0.44 mM at 27ºC resulted in an increase of metHb to 34.8%, nitrite in fish blood was 2.7 fold higher than that in the environment; and metHb value was not recovered after 14 days. However, metHb was lower when fish exposed to 0.44 mM at 33ºC. The study also revealed that exposure to nitrite for long-term reduced fish growth and survival rate. Digestive enzyme activity in fish stomach and intestine was also decreased when exposure to nitrite. This could be the reason for explaining fish growth was affected if exposed to nitrite. Nitrite also caused a reduction of immunology factors through the decrease of lysozyme activity and Ig after 60 days of exposure. However, fish exposed to nitrite at a higher temperature (33^oC), digestive enzyme activity, lysozyme activity, Ig and fish growth were enhanced if compared to those of lower temperature (27^oC).

The results of this study showed the first one proved the regulation of metHb reductase activity in red blood cell of basa catfish. The k value of metHb reductase increased in fish groups exposed to nitrite. The metHb reductase activity also increased at a higher temperature when fish exposed to nitrite, 0.017 min^-1 at 0.44 mM and 27ºC and 0.024 min^-1 at 0.44 mM and 33ºC. The study determined an increased oxygen threshold following the increase of nitrite concentration, from control treatment to treatment of 0.44 mM. Nitrite affected fish respiration and reduced standard metabolic rate, MO₂ and MO_2max.

The study also identified the effects of CO₂ on the acid-base regulation, ion regulation at CO₂ level of 7, 14 and 21 mmHg. Long-term exposure to CO₂, caused growth decrease and FCR increases after 60 days at CO₂ concentration of 7, 14 and 21 mmHg. Fish survival rate reduced only in the treatment of highest CO₂ concentration, 21 mmHg. The acid-base regulation eliminated nitrite uptake due to the branchial Cl^-/HCO₃^- exchanger in fish gill. 

3. Significant contribution and application of the study

The study provided evidence on the physiological responses, adaption and growth performance of basa catfish at fingerling stage exposed to the change of nitrite, CO₂ and temperature. The findings also contributed to the evaluation of the effects of environmental parameters related to under climate change on aquaculture species, especially basa catfish.

Results showed that when temperature increased to 33^oC, the predicted temperature for the 21st century, fish grew better than the lower temperature, 27^oC. Thus, the increased temperature related to climate change will not affect the growth of basa catfish. However, when fish exposed to nitrite at a concentration above or equal to 10% LC_50­­-96 h or CO₂ at concentration above 7 mmHg, fish reduced growth rate and physiological parameters were negatively affected. The study provided basic knowledge on the elimination of nitrite and CO₂ in the aquatic pond which contributes to the sustainable development of this species. 

In addition, the findings of this study also contributed to the reference’s sources for teaching and further follow-up studies on basa catfish or research on the effects of nitrite, CO₂ and temperature on other species.

4. Recommendations for intensive farming

The outcomes of the study revealed that a high concentration of CO₂ and nitrite negatively affected the basa catfish physiological parameters and growth performance. Thus, in the nursery farming, it is necessary to exchange the water, provide additional oxygen, manage feed redundancy, and reduce stocking density in order to eliminate the overloading of CO₂ and nitrite in pond water. It is also recommended that frequent monitoring of water quality leads to better management practice.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)