Ôxy, các yếu tố môi trường và hô hấp của cáĐối với các loài cá hô hấp hoàn toàn trong nước, ôxy được cung cấp qua môi trường nên có thể xảy ra tình trạng không cân đối giữa nhu cầu ôxy v
Trang 1Ôxy, các yếu tố môi trường và hô hấp của cá
Đối với các loài cá hô hấp hoàn toàn trong nước,
ôxy được cung cấp qua môi trường nên có thể xảy
ra tình trạng không cân đối giữa nhu cầu ôxy và
hàm lượng ôxy trong môi trường nước Một số
loài cá đã hình thành cơ quan hô hấp từ khí trời
(air–breathing organ - ABO), giúp cá lấy trực tiếp
ôxy từ không khí và tăng khả năng chịu đựng khi
môi trường bất lợi Tuy nhiên, có loài cá bắt buộc
phải hô hấp khí trời, nhưng cũng có loài không
bắt buộc
Bên cạnh ôxy, khả năng chịu đựng các yếu tố
môi trường như đạm tổng số (TAN) và nitrite của
các loài cá hô hấp khí trời cao hơn các loài cá hô
hấp trong nước; điển hình là hai loài cá nuôi ở
ĐBSCL là cá tra (Pangasionodon hypophthalmus) và
cá lóc (Channa striata) (Lefevre et al., 2011; 2012)
Vai trò của mang cá trong hô hấp
Với những loài cá hô hấp trong nước, mang giữ
vai trò quan trọng trong trao đổi khí, điều hòa ion,
axít và bazơ, và cũng là nơi thải chất độc của cơ
thể Bên cạnh đó, tim giữ nhiệm vụ bơm máu có
chứa nhiều ôxy đến các cơ quan trong cơ thể để
cung cấp ôxy cho mô và các tế bào, sau đó máu
quay trở lại tim qua tĩnh mạch (Hình 1)
Mang của các loài cá hô hấp khí trời đóng nhiều
vai trò khác nhau, bao gồm trao đổi khí (20-90%
O2), giữ vai trò quan trọng trong việc điều hòa
ion và axít/bazơ và đặc biệt có khả năng giảm độ thông khí để giảm sự tiếp xúc với chất độc Nhờ cơ quan hô hấp khí trời, máu ở tim của các loài cá này được cung cấp ôxy qua sự trộn lẫn giữa máu chứa ôxy từ cơ quan hô hấp khí trời và máu thiếu ôxy
từ tĩnh mạch quay về (Hình 2) Một số loài cá hô hấp khí trời thuộc giống Pangasius có mang phát triển rất mạnh
Theo Thống kê của Fao (2010), sản lượng các loài cá hô hấp khí Trời chiếm 10-30% Tổng sản lượng cá nuôi Thế giới, Tùy Theo cách Tính có hay không bao gồm các loài
cá chép Trung hoa Điều này chứng Tỏ các loài cá hô hấp khí Trời là nguồn Thực phẩm rấT quan Trọng cho con người
Tăng cường ôxy cho ao nuôi
có thể mang lại lợi ích cho các loài cá hô hấp khí trời?
pĐỗ Thị Thanh Hương 1 và Mark Bayley 2
1 )Khoa Thủy sản, Đại học Cần thơ ; 2 ) Khoa Sinh học, Đại học Aarhus
Hình 1: Hệ tuần hoàn của cá không có cơ quan hô hấp khí trời
(Lefevre et al., 2011)
Hình 2: Hệ tuần hoàn của cá có cơ quan hô hấp khí trời (Lefevre et
al., 2011)
Hình 3: Mang cá tra (Pangasianodon hypophthalmus)
(Lefevre et al., 2011)
(Ghi chú: Filament: cung mang; Secondary lamellae: phiến mang)
Trang 2Cơ quan hô hấp khí trời giúp bảo vệ tim khi cá bị thiếu ôxy trong mô Cá giống Pangasius
là loài có thể kiểm soát độc lập nhu cầu ôxy từ nước cho trao đổi chất Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy khi môi trường nước
có hàm lượng ôxy cao thì cá tăng trưởng tốt hơn và hệ số thức ăn (FCR) giảm Như vậy, nếu cung cấp đủ ôxy cho ao nuôi sẽ có thể đạt năng suất nuôi cao hơn Ôxy cung cấp đến tim nhờ các cơ quan hô hấp khí trời Có thể cấu trúc mang của các loài này cũng phát triển để đảm bảo vai trò hấp thụ ôxy tối ưu Tuy nhiên, hiện vẫn chưa có bằng chứng thực nghiệm cho giả thuyết đó Ở cá hô hấp trong
rất cao Như vậy, nếu sống trong tình trạng thiếu ôxy, cá phải hô hấp khí trời liên tục Câu hỏi đặt
ra là, khi đó cá có tiêu tốn nhiều năng lượng không?
Hình 4 cho thấy giống cá Pangasius khi hô hấp hoàn toàn trong nước có thể đáp ứng đầy
đủ ôxy cho nhu cầu trao đổi chất (nếu như hàm lượng ôxy trong nước đầy đủ) Tuy nhiên các nghiên cứu ở cá lóc cho thấy hiện tượng thiếu ôxy làm kéo dài quá trình tiêu hóa; sự tiêu hóa thức ăn có thể kéo dài đến hơn
24 giờ nếu hô hấp trong điều kiện thiếu ôxy; trong khi cá chỉ tốn khoảng 18 giờ để tiêu hóa thức ăn với điều kiện ôxy bình
thường (Leferve et al., 2012).
Đối với cá hô hấp hoàn toàn
trong nước (Hình 3) mang là cơ
quan lấy ôxy chủ yếu, vì vậy
phải lấy nước một cách liên tục
và có thể cũng là nơi nhiều khả
năng tiếp xúc với chất độc trong
môi trường, đặc biệt là nitrite
Ngược lại, nhiều loài cá hô hấp
khí trời có thể giảm bề mặt mang
và điều chỉnh hô hấp để chuyển
hướng vận chuyển ôxy vào máu
từ cơ quan hô hấp khí trời, nhờ
đó có nguy cơ tiếp xúc với chất
độc (như nitrite) thấp hơn cá hô
hấp hoàn toàn trong nước
Hô hấp khí trời của cá
Có giả thuyết là cá hô hấp
khí trời phụ thuộc vào sự hấp
thu ôxy trong suốt quá trình
thiếu ôxy; nhưng việc thực hiện
hô hấp khí trời có tiêu tốn năng
lượng hay không?
Thí nghiệm của Lefvere et al
(2013) trên cá tra cho thấy, cá có
thể đảm bảo tỷ lệ hô hấp căn bản
tùy thuộc hàm lượng ôxy trong
môi trường nước Trong điều
kiện ôxy bình thường, cá tra chủ
yếu hấp thụ ôxy trong nước và
tỷ lệ sử dụng ôxy trong không
khí rất thấp Tuy nhiên, khi thiếu
ôxy, tỷ lệ sử dụng ôxy trong
không khí và trong nước có thay
đổi; lúc này cá tra hấp thụ ôxy
trong không khí nhiều hơn trong
nước Thí nghiệm của Lefvere et
al (2011) cũng cho thấy, khi cá tra
sống trong điều kiện thiếu ôxy
15 giờ thì tỷ lệ hấp thụ ôxy trong
nước rất thấp và lượng ôxy hấp
thu trong không khí chiếm tỉ lệ
Hình 4: Tiêu hao ôxy của cá tra trong môi trường ôxy cao và khi
thiếu ôxy (Lefevre et al., 2011)
Hình 5: Thời gian tiêu hóa thức ăn của cá lóc trong điều kiện ôxy
bình thường và thiếu ôxy (Lefevre et al, 2012)
Trang 3các loài cá hô hấp khí trời khác
có bị ảnh hưởng vì hàm lượng nitrite trong môi trường không?
Nghiên cứu của Lefevre và ctv
(2011 và 2012) đưa đến nhận xét,
cá tra và cá lóc có khả năng chịu đựng cao hơn các loài khác khi sống trong môi trường có nồng
độ nitrite tương đối cao Nồng
độ nitrite gây chết 50% cá thí nghiệm (LC50) sau 96 giờ của cá tra lên đến 75,9 mgNO2-/lít và cá lóc là 216 mgNO2-/lít Nhưng, cả hai loài cá này đều có những biểu hiện bất thường khi sống trong
môi trường có nitrite (Lefevre et
al., 2011; 2012).
Kết luận
Quá trình cung cấp ôxy vào nước cũng có lợi đối với các loài
cá có cơ quan hô hấp khí trời Hiện nay, một số nông dân thực hiện sục khí vào ao nuôi cá tra mang lại hiệu quả tốt Điều này cho thấy, cần tiếp tục nghiên cứu nuôi thực nghiệm cá tra và cá lóc trong hệ thống kiểm soát ôxy tốt (như hệ thống tuần hoàn) và cung cấp thêm ôxy vào ao nuôi nhằm tăng năng suất và giảm tác động xấu đến môi trường
nước, đã có bằng chứng về cấu
trúc bề mặt của mang có sự biến
đổi để tăng khả năng hấp thu
ôxy trong môi trường nước trong
tình trạng ôxy thấp (hypoxia) Sự
phân chia chức năng của mang
có ảnh hưởng đến khả năng chịu
đựng chất độc trong môi trường
Leferve et al (2012) cho rằng các
loài cá hô hấp trong nước có khả
năng chịu đựng nồng độ TAN
cao khi pH thấp và ngược lại
khi pH trong ao nuôi càng cao
thì khả năng chịu đựng TAN
của cá hô hấp trong nước càng
giảm Tuy nhiên, cá cũng không
thể chịu đựng được khi pH lên
đến 9-10, dù hàm lượng TAN chỉ
khoảng 10 mgN/lít
Ammonia (NH3) độc đối với
cá nước ngọt ở nồng độ từ 0,53
đến 22,8 mg/lít; tính độc phụ
thuộc vào pH và nhiệt độ môi
trường nước Tuy nhiên, thí
nghiệm khảo sát ảnh hưởng của
TAN lên sự tăng trưởng của cá tra
cho thấy, khi nồng độ NH3 trong
nước là 10 mg/lít cá vẫn tăng
trưởng và khác biệt không lớn so
với đối chứng Như vậy, có thể
nhận định, hàm lượng TAN thấp
không ảnh hưởng lớn đến tăng
trưởng cá tra giai đoạn giống
Một câu hỏi khác được nêu ra
là cá thuộc giống Pangasius và
Tài liệu tham khảo:
1 FAO World Aquaculture 2010 500/1, 120 (FAO : Rome, 2011)
2 Lefevre S, Huong DTT, Wang T, Phuong NT, Bayley M (2011) Hypoxia
tolerance and partitioning of bimodal respiration in the striped catfish
(Pangasianodon hypophthalmus) Comp Biochem Phys A 158:207–214
3 Leferve, S., Jensen, F.B., Huong, D., Wang, T., Phuong, N.T and Bayley,
M (2011) Effects of nitrite exposure on functional haemoglobin levels bimodal
respiration, and swimming performance in the air-breathing fish Pangasianodon
hypophthalmus Aquatic Toxicology 104, 86-93
4 Sjannie Lefevre, Tobias Wang, Do Thi Thanh Huong, Nguyen Thanh Phuong, Mark Bayley (2013) Partitioning of oxygen uptake and cost of surfacing during swimming in the air-breathing catfish (Pangasianodon hypophthalmus) J Comp Physiol B 183:215–221.
5 Sjannie Lefevre, Do Thi Thanh Huong, Nguyen Thanh Phuong, Tobias Wang, Mark Bayley (2012) Effects of hypoxia on the partitioning of oxygen uptake and the rise in metabolism during digestion in the air-breathing fish (Channa striata) Aquaculture 364–365: 137–142
Hình 6: Trao đổi chất của cá không có cơ quan hô hấp khí trời và có cơ quan hô hấp khí trời
(SMR: standard metabolism rate: trao đổi chất cơ sở/căn bản; Pcrit: tiêu hao ôxy cơ bản; MMR NON-AB fish:Trao đổi chất cao nhất của cá hô hấp trong nước; MMR-AB fish: Trao đổi chất cao nhất của cá hô hấp khi trời)