Ảnh hưởng của CO2, nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng axít bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng (monopterus albus zuiew, 1793)

Các nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tồ này lên khả năng điều hòa axít - bazơ và sinh lý máu trên lươn đồng Monopterus albus đã được thực hiện ở hai kích cỡ nhỏ và lớn với 5 nội dung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA THỦY SẢN

PHAN VĨNH THỊNH

NITRIT LÊN SỰ CÂN BẰNG AXÍT-BAZƠ

VÀ CÁC CHỈ TIÊU SINH LÝ MÁU CỦA

LƯƠN ĐỒNG (Monopterus albus Zuiew, 1793)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA THỦY SẢN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NITRIT LÊN SỰ CÂN BẰNG AXÍT-BAZƠ

VÀ CÁC CHỈ TIÊU SINH LÝ MÁU CỦA

LƯƠN ĐỒNG (Monopterus albus Zuiew, 1793)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

MÃ SỐ NGÀNH: 62620301

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Gs.Ts NGUYỄN THANH PHƯƠNG

Gs Ts TOBIAS WANG

2019

THÔNG TIN NGHIÊN CỨU SINH

Họ tên: PHAN VĨNH THỊNH Giới tính: Nữ

Ngày tháng năm sinh: 07-09-1988; nơi sinh: Cần Thơ

Hình thức đào tạo tiến sĩ: không tập trung; Thời gian đào tạo: 4 năm

Tên luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của CO 2 , nhiệt độ và nitrit lên sự cân

bằng axít-bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng (Monopterus albus

Zuiew, 1793)

Chuyên ngành: Nuôi trồng thủy sản; Mã ngành: 62620301

Người hướng dẫn chính: GS.TS Nguyễn Thanh Phương, Trường Đại học Cần Thơ

Người hướng dẫn phụ: GS.TS Tobias Wang, Trường Đại Học Aarhus, Đan Mạch

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Cô hướng dẫn, Thầy Nguyễn Thanh Phương và Cô Đỗ Thị Thanh Hương Thầy Cô đã cho tôi cơ hội được học chương trình nghiên cứu sinh; nhiệt tình hướng dẫn, dạy bảo cũng như động viên và khuyến khích tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và làm thí nghiệm Bên cạnh, tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Giáo sư Tiến sĩ Tobias Wang, người đã hướng dẫn và chỉ dạy tôi kỹ thuật phẫu thuật đặt dẫn lưu mạch máu trên lươn, góp ý kiến trong quá trình thí nghiệm và viết bài báo Lời cảm ơn sâu sắc của tôi xin gởi đến Phó Giáo sư Tiến sĩ Mark Bayley, người rất nhiệt tình chỉ dạy và hướng dẫn tôi từ những ngày đầu tham gia dự án cũng như luôn quan tâm giúp đỡ tôi trong thời gian tôi học tập ở trường Đại học Aarhus, Đan Mạch Tất cả sự giúp đỡ chân thành của các Thầy Cô ngay từ những ngày tôi mới tham gia dự án là động lực rất lớn để tôi có được kết quả như ngày hôm nay

Bên cạnh, tôi xin gửi lời cám ơn đến các Anh Chị Bộ môn Dinh dưỡng và Chế biến Thủy sản, Khoa Thủy sản, các Anh Chị đã chia sẻ những kinh nghiệm quý báo về tiến hành thí nghiệm cũng như viết bài báo khoa học Tôi gởi lời cảm ơn đến các bạn nghiên cứu sinh của dự án iAQUA như chị Nguyễn Thị Kim Hà, chị Lê Mỹ Phương, em Lê Thị Hồng Gẩm và em Đặng Diễm Tường

đã chia sẻ cùng tôi trong suốt thời gian qua Đặc biệt, cảm ơn chân thành đến

em Lê Thị Hồng Gẩm luôn chia sẻ, giúp đỡ, động viên, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian làm thí nghiệm gặp khó khăn và đã giúp đỡ tôi trong thời gian tôi mang thai cũng như trong những chuyến đi Đan Mạch cùng nhau

Tôi cảm ơn tất cả các em sinh viên Nguyễn Quốc Lĩnh, Võ Minh Huy, Bùi Thị Huế Anh, Trần Văn Đình và Phạm Hiếu Đang đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện thí nghiệm

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ đã dạy bảo và giúp đỡ tôi trong thời gian tôi học tập Xin cảm ơn đến

dự án iAQUA, tổ chức DANIDA (Đan Mạch) đã tạo điều kiện và hỗ trợ tài chính cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án

Hơn tất cả, tôi muốn gửi lời biết ơn sâu sắc đến sự quan tâm chăm sóc, hỗ trợ tinh thần, tài chính của Ba Mẹ hai bên và gia đình cũng như sự thông cảm chia sẻ của chồng tôi Và lời cảm ơn đặc biệt xin dành cho Mẹ tôi đã giúp tôi chăm sóc con tôi trong suốt thời gian tôi học và làm thí nghiệm

Cuối cùng, tôi gửi lời cảm ơn đến rất nhiều lươn đồng đã hy sinh cho tôi trong suốt nghiên cứu này

TÓM TẮT

Lươn đồng (Monopterus albus) là loài cá hô hấp khí trời có khả năng chịu

đựng cao với môi trường sống bất lợi Ngoài ra lươn đồng cũng là loài có giá trị kinh tế đang được nuôi phổ biến ở Việt Nam, nhất là ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) Hiện nay, nghề nuôi trồng thủy sản nói chung và nuôi lươn đồng nói riêng đang bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố môi trường như nhiệt độ,

CO2, nitrit tăng do tác động của biến đổi khí hậu và nuôi thâm canh Các nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tồ này lên khả năng điều hòa axít - bazơ và sinh

lý máu trên lươn đồng (Monopterus albus) đã được thực hiện ở hai kích cỡ (nhỏ

và lớn) với 5 nội dung chính gồm ảnh hưởng của CO2, nhiệt độ, CO2 cao kết hợp với nhiệt độ, CO2 cao kết hợp với nitrit và nhiệt độ kết hợp với nitrit lên khả năng điều hòa a-xít và ba-zơ

Luận án đã tìm ra lươn đồng là loài hô hấp khí trời thứ hai có khả năng điều hòa axít - bazơ trong điều kiện CO2 môi trường rất cao (30 mmHg) cả trong nước và không khí Sau 72 giờ tiếp xúc 30 mmHg CO2, giá trị pH ngoại bào của lươn lớn đã phục hồi hoàn toàn (100%) nhờ vào sự tích lũy ion HCO3- trong huyết tương ngược với các loài cá hô hấp khí trời khác với sự tiêu giảm diện tích bề mặt mang sẽ làm hạn chế quá trình trao đổi ion qua lớp biểu mô, dẫn tới khả năng điều hòa axít - bazơ thấp Kết quả khác của thí nghiệm cho thấy lươn

có khả năng sống hoàn toàn trong môi trường không khí ẩm mà không cần sống trong nước như các loài cá khác Đặc biệt, thận lươn đóng vai trò quan trọng trong quá trình bài tiết H+ và điều hòa axít - bazơ, không phải mang như ở các loài cá Khi lươn sống trong môi trường nhiệt độ cao (từ 20ºC đến 35ºC), giá trị

pH ngoại bào lẫn pH nội bào giảm mạnh khi nhiệt độ tăng Sự giảm pH thể hiện điểm cân bằng pH ở mỗi mức nhiệt độ cụ thể trong quá trình cân bằng axít - bazơ Và pH lươn nhỏ sẽ phục hồi sau 21 ngày sống trong điều kiện nhiệt độ cao (36°C) Khác với các loài cá hô hấp trong nước, lươn có những phản ứng tương tự với các loài lưỡng cư khi tiếp xúc với CO2 qua sự giảm pH và tăng

PaCO2 xuất phát từ hoạt động hô hấp khí trời để thải khí CO2 Bên cạnh, sự tăng nồng độ ion HCO3- khi tiếp xúc kết hợp CO2 và nhiệt độ thể hiện sự hô hấp a-xit trên lươn và sự thay đổi pH ngoại bào để thích nghi với các điều kiện nhiệt

độ khác nhau

Bên cạnh đó, khi lươn lớn và nhỏ tiếp xúc với CO2 cao (14 và 30 mmHg

CO2) và nitrit cao (23,57 mM), quá trình cân bằng a-xít và ba-zơ của lươn chủ yếu xuất phát từ cơ chế trao đổi ion Cl- gián tiếp (giảm ion Cl- qua sự trao đổi HCO3-/Cl-) Và lươn có khả năng điều hòa axít - bazơ trong máu ở cả hai kích

cỡ nhỏ (30g/con) và lớn (300g/con) Tuy nhiên, lươn nhỏ chết sau 24 giờ tiếp

xúc với 30 mmHg CO2 kết hợp 23,57 mM nitrit do pH máu giảm thấp dưới 7,0

và ion K+ tăng cao trên 5 mM Kết quả khác khi kết hợp nitrit cao (23,57 mM)

ở các mức nhiệt độ khác nhau như 27ºC, 33ºC, 36ºC trong 7 ngày trên lươn nhỏ nâng nhiệt độ từ 20-25-30-35ºC trên lươn lớn cho thấy lươn có khả năng cân bằng axít - bazơ khi pH đã phục hồi sau 4 ngày tiếp xúc nitrit ở nhiệt độ 33ºC

Sự tiếp xúc với nitrit ở nhiệt độ cao ảnh hưởng đến quá trình điều hòa axít - bazơ nhiều hơn khi lươn tiếp xúc nitrit ở nhiệt độ thấp, cụ thể là sự tăng PaCO2

và giảm pH đáng kể sau 1 ngày tiếp xúc nitrit ở nhiệt độ 36ºC

Tóm lại, các kết quả của luận án cho thấy lươn đồng hoàn toàn có khả năng điều hòa axít - bazơ sau 72 giờ tiếp xúc với CO2 cao ở các điều kiện sống khác nhau Giá trị pH ngoại bào hoàn toàn hồi phục sau 14 ngày mặc dù có sự giảm

pH mạnh trong 3 ngày đầu tiếp xúc nhiệt độ cao Ngoài ra, lươn cũng có khả năng chịu đựng nitrit cao do hàm lượng Hb, Hct và myoglobin trong máu lươn cao hơn các loài cá khác

Từ khóa: lươn đồng, điều hòa axít - bazơ, CO2 cao, pH ngoại bào, pH nội bào, PaCO2, nhiệt độ, nitrit

ABSTRACT

Swamp eel (Monopterus albus) is an economical value species and is

popularly farmed in Vietnam, especially in the Mekong River Delta

Monopterus albus is an air-breathing species, high tolerance with extreme

environmental conditions The aquaculture, M albus farming in particular, will

highly be affected by some of the environmental factors (such as CO2, temperature and nitrite) caused by climate change and aquaculture intensification This dissertation was conducted to determine effects of some environmental parameters such as CO2, temperature and nitrite in isolation and combination on acid-base regulation and changes of the number of blood cells

in M albus with 2 different sizes The dissertation consist of 5 main contents

including the effects of hypercapnia, temperature, combinations of hypercapnia

and temperature, hypercapnia and nitrite, temperature and nitrite in M albus at

small and large sizes

The results of the study indicated that M albus is the second air-breathing

species with high capacity of acid-base regulation in hypercapnic condition (30 mmHg) in both water and air After 72 h exposed to 30 mmHg CO2, the extracellular pH completely recovered (100%) via accumulation of plasma HCO3- ion, while other air-breathers with reduced gill surface area normally have low capacity of acid-base regulation induced by limitation on

transepithelial ion exchange Moreover, the results showed that M albus can

completely survive in humid air environment behind water environment as other fish species Interestingly, kidney played an important role in acid-base balance (40%), whereas gills commonly are the main organ for pH regulation in fish

On the other hand, in combined exposures (14 and 30 mmHg CO2) and nitrite (23.57 mM), the acid-base regulation was mainly resulted from indirect Cl-

exchanger (reduction in Cl- via HCO3-/Cl- exchange), and M albus obtained

acid-base regulation in both juvenile and large sizes However, mortality

appeared in M albus juvenile after 24 h in the exposure of combined 30 mmHg

CO2 and 23.57 mM nitrite with the decrease of pH to 7.0 and the increase of K+

to above 5 mM

In the study of combined exposure of nitrite (23.57 mM) with different

temperatures of 27, 33 and 36ºC during 7 days in juvenile-sized M albus and the elevation of temperature 20, 25, 30 and 35ºC in large-sized M albus

indicated that extracellular pH recovered after 4 days in nitrite exposure at 33ºC Nitrite exposure at high temperatures significantly affected to acid-base

regulation if compared to that of nitrite exposure at low temperatures, typically the increase of PaCO2 and the decrease of pH after 1 day in nitrite exposure at 36ºC

In conclusion, the results of the dissertation showed that M albus had

complete acid-base regulation after 72 h in hypercapnia at different environments Extracellular pH fully recovered after 14 days although there was

a dramatic pH reduction at the 3 first days in exposures of high temperatures In

addition, M albus had high tolerance capacity to extreme environmental

conditions (23.57 mM NO2-) thanks to high concentrations of Hb, Hct, and myoglobin in the blood compared to other fish species

Key words: Monopterus albus, acid-base regulation, hypercapnia,

extracellular pH, intracellular pH, temperature, nitrite

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam kết luận án này được hoàn thành dựa trên tất cả các kết quả

nghiên cứu do tôi thực hiện Tất cả các số liệu và kết quả được trình bảy trong

luận án hoàn toàn trung thực, chưa từng được tác giả khác công bố trước đây và

chưa được dùng cho bất cứ luận án cùng cấp nào khác Dự án iAQUA hoàn toàn

có thể sử dụng tất cả các số liệu và các kết quả của luận án này

MỤC LỤC

Trang

THÔNG TIN NGHIÊN CỨU SINH i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT v

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH HÌNH xi

DANH SÁCH BẢNG xiv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xv

PHẦN I GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.3 Ý nghĩa của nghiên cứu 3

1.4 Nội dung nghiên cứu 4

1.5 Điểm mới của luận án 4

1.6 Tính ứng dụng của luận án 4

PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

2.1 Đặc điểm sinh học và sinh trưởng của Lươn đồng 5

2.1.1 Hệ thống phân loại 5

2.1.2 Phân bố và đời sống 5

2.1.3 Hình thái cấu tạo 6

2.1.4 Đặc điểm dinh dưỡng và sinh trưởng 6

2.1.5 Hiện trạng nuôi lươn đồng 7

2.2 Sự điều hòa axít - bazơ của động vật 8

2.3 Ảnh hưởng của CO 2 cao trong môi trường đến đời sống động vật thủy sinh 14

2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên đời sống động vật thủy sinh 8

2.5 Ảnh hưởng củ a nitrit trong nước lên đời sống đ ộn g vật thủy sinh 16

PHẦN III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 20

3.2 Đối tượng nghiên cứu 20

3.3 Nội dung nghiên cứu 20

3.3.1 Khảo sát các chỉ tiêu môi trường nước trong các bể nuôi lươn đồng 21

3.3.2 Nội dung 1: Ảnh hưởng của CO2 lên sự cân bằng axít - bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng 21

3.3.3 Nội dung 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự cân bằng axít - bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng 23 3.3.4 Nội dung 3: Ảnh hưởng kết hợp của CO2 và nhiệt độ lên sự cân bằng axít - bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng 25 3.3.5 Nội dung 4: Ảnh hưởng kết hợp của CO2 và nitrit lên sự cân bằng axít - bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng 26

3.3.6 Nội dung 5: Ảnh hưởng kết hợp của nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng axít-bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn

đồng 28

3.4 Phương pháp phân tích 29

3.4.1 Phương pháp đút ống trực tiếp vào động mạch của lươn đồng 29

3.4.2 Các chỉ tiêu pH, pCO2 và HCO3- trong máu 29

3.4.3 Các chỉ tiêu huyết học 29

3.4.4 Phương pháp phân tích các ion 30

3.4.5 Phương pháp đo và phân tích các chỉ tiêu môi trường 30

3.4.6 Phương pháp đo và phân tích các chỉ tiêu trong nước tiểu 31

3.4.7 Phương pháp đo pH nội bào 31

3.5 Phương pháp xử lý số liệu 31

PHẦN IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 Kết quả khảo sát môi trường nước nuôi lươn đồng theo mô hình nuôi bằng giá thể nilon với các kích cỡ lươn khác nhau 34

4.2 Ảnh hưởng của điều kiện CO 2 môi trường cao lên sự cân bằng axít-bazơ của lươn đồng 36

4.2.1 Khả năng đệm non-bicarbonate (βNB) của máu lươn đồng 36

4.2.2 Ảnh hưởng của CO2 cao lên điều hòa axít - bazơ trong máu lươn đồng 37

4.2.3 Ảnh hưởng của CO2 môi trường cao lên sự bài tiết axít 41

4.2.4 Vai trò của thận trong quá trình điều hòa axít - bazơ trong máu lươn đồng 43

4.2.5 Ảnh hưởng của điều kiện CO2 cao lên một số chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng nhỏ 45

4.2.6 Thảo luận 47

4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điều hòa axít - bazơ của lươn đồng 51 4.3.1 Ảnh hưởng cấp tính của nhiệt độ lên quá trình điều hòa axít - bazơ của lươn lớn 51

4.3.2 Ảnh hưởng cấp tính của nhiệt độ lên sự điều hòa pH nội bào của lươn đồng lớn 54

4.3.3 Ảnh hưởng mãn tính của nhiệt độ lên sự điều hòa axít-bazơ và chỉ tiêu huyết học của lươn nhỏ 56

4.3.4 Thảo luận 59

4.4 Ảnh hưởng kết hợp của nhiệt độ và CO 2 cao lên sự điều hòa axít-bazơ của lươn đồng 63

4.4.1 Ảnh hưởng kết hợp của nhiệt độ và CO2 cao lên sự điều hòa axít-bazơ của lươn đồng lớn 63

4.4.2 Ảnh hưởng kết hợp của nhiệt độ và CO2 cao lên sự điều hòa axít-bazơ và chỉ tiêu huyết học của lươn đồng nhỏ 66

4.4.3 Thảo luận 69

4.5 Ảnh hưởng cấp tính của kết hợp CO 2 và nitrit lên sự cân bằng axít - bazơ của lươn đồng Monopterus albus 70

4.5.1 Ảnh hưởng kết hợp của CO2 cao và nitrit lên sự cân bằng axít -

bazơ của lươn đồng lớn 70

4.5.2 Ảnh hưởng kết hợp của CO2 cao và nitrit lên một số chỉ tiêu sinh lý máu của lươn nhỏ 73

4.5.3 Thảo luận 78

4.6 Ảnh hưởng kết hợp của nhiệt độ và nitrit lên quá trình cân bằng axít-bazơ của lươn đồng 82

4.6.1 Ảnh hưởng cấp tính của nitrit khi nhiệt độ gia tăng từ 20 đến 35°C lên quá trình điều hòa axít-bazơ của lươn lớn 82

4.6.2 Ảnh hưởng mãn tính của nitrit với các mức nhiệt độ khác nhau lên sự điều hòa axít - bazơ và các chỉ tiêu huyết học của lươn nhỏ 85

4.6.3 Thảo luận 89

PHẦN V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Hình thái Lươn đồng (Monopterus albus Zwiew, 1973) 5

Hình 2.2 Cơ chế điều hòa a-xít ba-zơ trên cá 9 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ lên lươn lớn 24 Hình 3.2 Hệ thống bình cầu lắc Eschweiler (phải) và hệ thống máy Wosthoff

(Bochum, Đức) (trái) điều chỉnh khí CO2 32 Hình 3.3 Quá trình đặt ống dẫn lưu động mạch trên lươn đồng lớn và cách lấy

máu trực tiếp từ ống dẫn lưu 32 Hình 3.4 Lấy máu lươn nhỏ trực tiếp từ đuôi, phân tích Hct và huyết tương

của Lươn 33 Hình 3.5 Các thiết bị phân tích các chỉ tiêu trong thí nghiệm 33 Hình 4.1 Áp suất riêng phần CO2 (A), Oxy (B), giá trị pH nước (C), nhiệt độ

(D), hàm lượng H2S (E) và NO2-(F) trong các bể nuôi lươn ở 3 giai đoạn nuôi khác nhau ……… 35 Hình 4.2 Mối tương quan giữa non-bicarbonate buffering và hematocrit 37 Hình 4.3 Biểu đồ Davenport với các đường CO2 isopleth tại các mức PaCO2

của lươn được đút ống đã tiếp xúc với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ với các điều kiện sống khác nhau 38 Hình 4.4 Giá trị pH (A), PaCO2 (B) và nồng độ HCO3- (mM) (C) trong máu

động mạch của lươn đút ống đã tiếp xúc với 30 mmHg CO2 các điều kiện khác nhau 39 Hình 4.5 Nồng độ ion Na+ (A), ion K+ (B), ion Cl− (C) và áp suất thẩm thấu

(mOsm) (D) trong huyết tương của lươn được đút ống đã tiếp xúc với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ 41

Hình 4.6 Một số chỉ tiêu trong nước tiểu của lươn được đút ống đã tiếp xúc

với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ 42 Hình 4.7 Nồng độ ion Na+ (A), K+ (B), và Cl− (C) được trong nước tiểu của

lươn được đút ống đã tiếp xúc với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ 43

Hình 4.8 Vai trò của thận về bài tiết axít trong quá trình điều hòa axít-bazơ

của lươn khi bị nhiễm axít hô hấp 44 Hình 4.9 Biểu đồ Daveport trong máu lươn (A), giá trị pH máu (B), áp suất

riêng phần CO2 trong máu (C) và nồng độ HCO3- (D) trong huyết

tương của lươn đồng 45

Hình 4.10 Hàm lượng ion Na+ (A), K+ (B), Cl- (C) và ASTT (D) trong huyết

tương lươn ở các nghiệm thức 46

Hình 4.11 Số lượng hồng cầu (A), bạch cầu (B), Haemoglobin (C) và

Haematocrit (D) trong máu lươn 47

Hình 4.12 Giá trị pH ngoại bào (A), PaCO2 (B) và nồng độ HCO3- của lươn ở

các mức nhiệt độ 20-25-30-35°C trong 24 và 48 giờ 52 Hình 4.13 Giá trị pH nội bào (pHi) của tim (A), gan (B) và cơ (C) của lươn tại

các mức nhiệt độ 20-25-30-35°C 55

Hình 4.14 Giá trị pH (A), pCO2 (mmHg) (B) và nồng độ HCO3- trong máu lươn

nhỏ ở 27-30-33-36°C trong 21 ngày 56

Hình 4.15 Số lượng tế bào hồng cầu (A), bạch cầu (B), nồng độ Hb (mM) (C)

và tỷ lệ huyết sắc tố (Hct) (D) của lươn nhỏ ở các mức nhiệt độ

27-30-33-36°C 58

Hình 4.16 Giá trị pH máu (A, D), áp suất riêng phần CO2 (B, E), and nồng độ

[HCO3 −] (C, F) của lươn thương phẩm sau 72 giờ thí nghiệm 64 Hình 4.17 Giá trị pH máu (A), PaCO2 (B) và nồng độ HCO3- (C) của lươn nhỏ

thí nghiệm trong điều kiện CO2 cao (7 và 14 mmHg CO2) ở 2 mức

nhiệt độ 25 và 35°C trong 72 giờ 67

Hình 4.18 Nồng độ ion Na+, K+, Cl- và áp suất thẩm thấu trong huyết tương của

lươn nhỏ trong điều kiện CO2 cao (7 và 14 mmHg CO2) ở 2 mức

nhiệt độ 25 và 35°C trong 72 giờ 68

Hình 4.19 Giá trị pH (A), áp suất riêng phần CO2 (mmHg) (B), nồng độ HCO3

(mM) (C) và tỷ lệ metHb (%) (D) trong động mạch lươn được đút

ống 70

Hình 4.20 Nồng độ các loại ion Na+ (mM) (A), K+ (mM) (B), Cl- (mM) (C) và

áp suất thẩu thấu (mOsm) (D) trong huyết tương của lươn 72 Hình 4.21 Giá trị pH (A), áp suất riêng phần CO2 (mmHg) (B) và nồng độ

HCO3- (mM) (C) trong máu lươn 74 Hình 4.22 Nồng độ các loại ion Na+ (mM) (A), ion K+ (mM) (B), ion Cl- (mM)

(C), áp suất thẩm thấu (mOsm) (D) và tỷ lệ metHb (%) (E) sau 96 giờ thí nghiệm 75 Hình 4.23 Giá trị pH (A), áp suất riêng phần CO2 (B) và nồng độ HCO3- (C)

trong động mạch của lươn được đút ống ở các mức nhiệt độ khác nhau từ 20°C đến 35°C kết hợp với 23,57 mM nitrit trong suốt thời gian nâng nhiệt 82 Hình 4.24 Nồng độ các ion Na+ (A), ion K+ (B), ion Cl- (C), áp suất thẩm thấu

(D) và tỷ lệ metHb (E) trong động mạch của lươn được đút ống ở các mức nhiệt độ khác nhau từ 20°C đến 35°C kết hợp với 23,57 mM nitrit trong suốt thời gian nâng nhiệt 84 Hình 4.25 Giá trị pH (A), PCO2 (B) và HCO3- (C) trong máu lươn nhỏ lấy từ

đuôi trong thí nghiệm ảnh hưởng của nitrit cao với các mức nhiệt độ khác nhau 86

Hình 4.26 Nồng độ các ion Na+ (A), K+ (B), Cl- (C) và áp suất thẩm thấu (D)

trong máu lươn nhỏ lấy từ đuôi trong thí nghiệm ảnh hưởng của nitrit cao với các mức nhiệt độ khác nhau 87 Hình 4.27 Số lượng hồng cầu (A), bạch cầu (B), hàm lượng Hb (C), tỷ lệ huyết

sắc tố (D) và tỷ lệ metHb (E) trong máu lươn nhỏ lấy từ đuôi trong thí nghiệm ảnh hưởng của nitrit cao với các mức nhiệt độ khác nhau 88

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 4.1: Nồng độ Hemoglobin trong máu (mM) và và tỷ lệ huyết sắc tố (Hct)

(%) của lươn được đút ống đã tiếp xúc với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ với các điều kiện sống khác nhau 40 Bảng 4.2: Nồng độ các ion Na+, K+, Cl− và áp suất thẩm thấu trong huyết tương

của lươn được đút ống ở các mức nhiệt độ 20-25-30-35°C trong 24

và 48 giờ 53 Bảng 4.3: Hàm lượng hemoglobin và hematocrit trong máu của lươn được đút

ống ở các mức nhiệt đô 20-25-30-35°C trong 24 và 48 giờ 54

Bảng 4.4: Nồng độ các ion Na+ (mM), K+ (mM), Cl- (mM) và áp suất thẩm thấu

(mOsm) trong huyết tương của lươn nhỏ ở các mức nhiệt độ khác nhau trong 21 ngày 59 Bảng 4.5: So sánh các giá trị pH ngoại bào, pH nội bào thay đổi (ΔpH/Δ°C)

trên một số loài cá, bò sát và lưỡng cư với giá trị pH của lươn đồng với các mức nhiệt độ 61 Bảng 4.6: Nồng độ các ion Na+, K+, Cl−, áp suất thẩm thấu trong huyết tương

và nồng độ Hb-Hct trong máu lươn ở các nghiệm thức 0-7-14 mmHg

CO2 tại 25°C và 35°C 65 Bảng 4.7 Mật độ hồng cầu, bạch cầu, hàm lượng hemoglobin và hematocrit

của lươn nhỏ sau 72 giờ thí nghiệm kết hợp giữa CO2 cao và nhiệt

được đút ống ở các mức nhiệt độ khác nhau từ 20°C đến 35°C kết hợp với 23,57 mM nitrit trong suốt thời gian nâng nhiệt 85

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ASTT Áp suất thẩm thấu

BĐKH Biến đổi khí hậu

PCO2 Áp suất riêng phần CO2 trong máu

pHe giá trị pH ngoại bào

pHi giá trị pH nội bào

PO2 Áp suất riêng phần của O2

PwCO2 Áp suất riêng phần CO2 trong nước

PHẦN I GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu (BĐKH) cũng như hiện tượng nóng lên toàn cầu đã và đang đe dọa đến các đồng bằng ven biển trên thế giới, ước tính mực nước biển sẽ dâng thêm từ 20 cm đến 45 cm vào năm 2030 và

2090 (Khang et al., 2008) Sự biến đổi này cũng làm gia tăng hàm lượng các

chất độc vào môi trường như CO2, NO2, CH4 và tăng nhiệt độ 1-4°C trong thế

kỷ tiếp theo (IPCC, 2013) Việt Nam là nước xếp thứ 27 trong số 132 quốc gia trên thế giới bị ảnh hưởng của BĐKH Theo IPCC (2007) thì đồng bằng sông Cửu Long được dự đoán là một trong mười đồng bằng trên thế giới chịu ảnh hưởng nặng nhất của BĐKH Vì thế, BĐKH ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển bền vững của ngành thủy sản Việt Nam, nhất là nuôi trồng thủy sản do động vật thuỷ sản là loài biến nhiệt nên nhiệt độ là yếu tố quan trọng gây ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến đời sống Điều hòa pH hay cân bằng axít - bazơ trong máu của động vật là một cơ chế quan trọng giúp sinh vật thích nghi với những thay đổi của môi trường sống cũng như những thay đổi ngay bên trong cơ thể sinh vật Đặc biệt đối với động vật thủy sinh khi môi trường sống là nước thì cơ chế cân bằng axít - bazơ lại càng quan trọng và chịu tác động rất lớn từ những thay đổi của môi trường (Heisler, 1976) Đa số các loài động vật, bao gồm động vật sống dưới nước, pH ngoại bào của cơ thể sẽ giảm khi nhiệt độ cơ thể tăng lên (Truchot, 1987; Ultsch and Jackson, 1996; Stinner and Hartzler, 2000; Burton, 2002; Wang and Jackson, 2016) Ở các loài động vật thủy sinh có xương sống, giảm pH máu khi nhiệt độ tăng còn liên quan đến thay đổi nồng độ HCO3- trong huyết tương và áp suất riêng phần CO2 trong máu (PaCO2) (Randall and

Cameron, 1973; Larry, 1979; Austin et al., 1927; Smatresk and Cameron 1982; Cameron and Kormanik 1982; Boutilier et al., 1987; và Amin-Naves et al.,

2004) Bên cạnh sự thay đổi về nhiệt độ thì hàm lượng khí CO2 trong ao nuôi thủy sản cũng tăng cao do tác động của BĐKH và hiệu ứng nhà kính Theo Boyd (1998) hàm lượng CO2 trong ao nuôi tăng cao gây ảnh hưởng đến đời sống động vật thủy sinh Khi áp suất riêng phần của CO2 trong nước (PwCO2) lớn hơn PaCO2 cá sẽ kiềm hãm quá trình thải CO2 qua màng, làm tăng CO2 trong máu

từ đó làm giảm khả năng hô hấp của cá và dẫn đến sự thay đổi mạnh các phản ứng sinh lý của cơ thể cá (Truchot, 1987) Một số nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đối với loài thủy sản có cơ quan hô hấp phụ như nghiên

cứu của Damsgaard et al (2015), Gam et al (2018) trên cá tra (Pangasianodon

hypophthalmus) và cá thát lát (Chitala ornata) về ảnh hưởng của CO2 đối với việc điều chỉnh axít - bazơ đã cho thấy 2 loài này có khả năng điều chỉnh axít -

bazơ cao hơn so với các loài hô hấp khí trời khác Ngoài ra, khi nhiệt độ tăng cao thì cá cũng tăng cường trao đổi chất trong cơ thể và sự phân huỷ các hợp chất độc hại Đặc biệt, nitrit là sản phẩm của chu trình nitơ, được hình thành từ ammonia trong điều kiện oxy hòa tan thấp là một chất độc được ghi nhận đối với động vật thủy sinh do làm giảm oxy trong máu qua hình thành methaemoglobin có màu nâu đỏ dẫn đến sự xáo trộn hô hấp, quá trình sinh lý

và tăng trưởng Tuy nhiên, những nghiên cứu về tác động của nitrit trong môi trường lên các đặc điểm sinh học cũng như khả năng điều hòa axít - bazơ của các loài cá hô hấp khí trời vùng nhiệt đới vẫn còn rất ít Cho đến nay, chỉ có vài

nghiên cứu trên các loài cá có cơ quan hô hấp phụ như cá tra (Pangasianodon

hypophthalmus), cá lóc (Channa striata) của Lefevre et al (2011 và 2012) và

cá thát lát (Chitala ornata) của Gam et al (2017) đã ghi nhận được các kết quả

tiêu biểu về khả năng chịu đựng nitrit cao trong việc giảm hấp thụ nitrit thông qua mang và các cơ chế khử nitơ hiệu quả

Lươn đồng (Monopterus albus) là cá hô hấp khí trời bắt buộc được nuôi

phổ biến ở vùng đồng bằng sông Cửu Long Lươn đồng phân bố rộng rãi khu vực Đông Nam Á (Rosen and Greenwood, 1976) Môi trường sống của lươn thường ở những nơi nước tĩnh, thiếu oxy, nhiều các khí độc như CO2 và H2S (Graham, 1997) Mang lươn bị tiêu biến đáng kể và không có hiệu quả cao trong quá trình trao đổi chất của lươn Thay vào đó, sự hấp thụ oxy xảy ra chủ yếu trên các biểu mô mạch máu trong khoang miệng và thực quản (Shih, 1940;

Rainboth, 1996; Iversen et al., 2013; Damsgaard et al., 2014) Bên cạnh đó,

không giống các loài cá hô hấp khí trời khác, lươn không có bóng hơi, trao đổi khí với không khí bằng cách sử dụng các biểu mô có rất nhiều mạch máu trên

bề mặt da khi môi trường nước thiếu oxy (Taylor, 1831) Trong điều kiện sống bình thường (nước tĩnh, ngập trong nước) nhưng khí máu động mạch của lươn vẫn ổn định không thay đổi chứng minh rằng lươn có sự kết hợp của da, bề mặt khoang miệng và mang để hỗ trợ bài tiết CO2 và hấp thu oxy (Wu and Liu,

1940; Liêm, 1967; Iversen et al., 2013)

Những nghiên cứu về phản ứng sinh lý của lươn với các điều kiện môi trường thay đổi vẫn còn rất ít, đặc biệt là nghiên cứu điều hòa axít - bazơ trong máu trước sự ảnh hưởng của nhiệt độ tăng, CO2 hay nitrit trong nước cao đến các loài cá nhiệt đới vẫn rất hạn chế Chính vì thế, nghiên cứu tác động của nhiệt

độ, CO2 và nitrit lên lươn đồng cũng như tìm hiểu cơ chế thích nghi của lươn khi môi trường thay đổi rất cần thiết góp phần cho sự phát triển bền vững của ngành thủy sản

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

a) Khảo sát một số yếu tố môi trường nước như CO2, nhiệt độ, pH nước,

NO2- các bể nuôi lươn ngoài thực tế Kết quả thực tế sẽ là cơ sở để lựa chọn nồng độ CO2, nhiệt độ

b) Từ kết quả khảo sát thực tế, thí nghiệm được thực hiện để đánh giá khả năng điều hòa axít - bazơ và sự biến động số lượng tế bào máu của lươn đồng trong điều kiện CO2 môi trường nước, không khí tăng cao; và đánh giá thời gian

và khả năng phục hồi của lươn đồng

c) Xác định sự ảnh hưởng cấp tính của các mức nhiệt độ lên pH ngoại bào,

pH nội bào của lươn đồng và ảnh hưởng mãn tính của nhiệt độ lên sự điều hòa

pH cũng như số lượng tế bào máu của lươn đồng nhỏ

d) Đánh giá tác động kết hợp của nhiệt độ và CO2 cao lên sự điều hòa axít

- bazơlên lươn lớn cũng như sự thay đổi về số lượng tế bào máu của lươn đồng nhỏ

e) Đánh giá quá trình điều hòa axít-bazơvà độ phục hồi pH của lươn đồng khi tiếp xúc cùng lúc CO2 và nitrit cao cũng như sự thay đổi số lượng tế bào máu của lươn đồng

f) Theo dõi sự phục hồi pH ngoại bào của lươn đồng khi bị nitrit xâm nhập với các mức nhiệt độ khác nhau và sự thay đổi sinh lý máu của lươn đồng

1.3 Ý nghĩa của nghiên cứu

Kết quả của nghiên cứu xác định được các giới hạn hàm lượng CO2, nitrit trong ao nuôi cũng như khả năng thích nghi của lươn khi CO2 và nhiệt độ tăng cao Ngoài ra, nghiên cứu cũng giúp đưa ra các giải pháp khắc phục ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đang xảy ra đối với lươn đồng

Từ các kết quả của nghiên cứu cũng là cơ sở khoa học sinh lý động vật thủy sản, làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo

1.4 Nội dung nghiên cứu

a) Khảo sát sự ảnh hưởng của CO2 cao lên sự điều hòa axít - bazơ trong

máu và một số chỉ tiêu sinh lý máu của lươn (Monopterus albus) lớn và nhỏ

b) Ảnh hưởng của sự gia tăng nhiệt độ lên sự điều hòa axít - bazơ của lươn

(Monopterus albus lớn và nhỏ

c) Nghiên cứu sự ảnh hưởng kết hợp của CO2 và nhiệt độ lên sự cân bằng

axít-bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn (Monopterus albus) lớn và nhỏ

d) Nghiên cứu sự ảnh hưởng kết hợp của CO2 và nitrit lên sự cân bằng axít

- bazơ và chỉ tiêu sinh lý máu của lươn (Monopterus albus) lớn và nhỏ

e) Nghiên cứu sự ảnh hưởng kết hợp của nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng

axít - bazơ và chỉ tiêu sinh lý máu của lươn (Monopterus albus) lớn và nhỏ

1.5 Điểm mới của luận án

a) Xác định được vai trò quan trọng của thận trong quá trình điều hòa axít

- bazơ của lươn khi lươn sống trong môi trường nước lẫn không khí ẩm

b) Cung cấp cơ sở khoa học để chứng minh được lươn hoàn toàn có khả năng sống trong điều kiện không khí ẩm

c) Xác định được cơ chế điều hòa axít - bazơ của lươn hoàn toàn giống với

cơ chế của các loài bò sát, lưỡng cư khi bị ảnh hưởng của nhiệt độ

d) Phát hiện được lươn đồng là loài cá hô hấp khí trời có khả năng điều hòa axít - bazơ và phục hồi pH rất tốt trong điều kiện CO2 cao cũng như khi nitrit cao và nhiệt độ cao

1.6 Tính ứng dụng của luận án

a) Các kết quả của nghiên cứu đưa ra được các khuyến cáo và giải pháp nhằm giúp lươn thích ứng được với những biến đổi của môi trường do biến đổi khí hậu gây ra (nhiệt độ tăng, CO2 cao) cũng như giải pháp khắc phục khi lươn tiếp xúc với nitrit tăng cao dưới tác động biến đổi khí hậu

b) Ngoài ra, nghiên cứu cũng cung cấp kiến thức cơ bản cho các nghiên cứu sâu hơn về sinh lý của động vật thủy sinh nhằm góp phần cho sự bền vững của nghề nuôi trồng thủy sản nói chung, nhất là ở ĐBSCL nơi chịu tác động nhiều của BĐKH

PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Khát quát về đặc điểm sinh học của lươn đồng

Loài: Monopterus albus Zuiew, 1793

Hình 2.1: Hình thái Lươn đồng (Monopterus albus Zuiew, 1793)

2.1.2 Phân bố và đời sống

Lươn đồng (Monopterus albus) có tên tiếng Anh là Asian swamp eel hay

rice eel Lươn phân bố tập trung ở các nước Đông Nam Á như Việt Nam, Thái Lan, Indonesia,… (Bricking, 2002) Ngoài ra, lươn cũng xuất hiện ở một số nơi khác như Bắc Mỹ, Châu Úc, Hawaii, Florida,… (Rosen and Greenwood, 1976) Lươn đồng còn được tìm thấy ở các khu vực sông có nước chảy chậm, ruộng ngập lũ, nơi nước tù đọng (Taki, 1978)

Theo Damsgaard (2014) thì lươn đồng có thể sống trong điều kiện thiếu oxy khi PO2=1,52 mmHg (PO2 là áp suất riêng phần của oxy) do hàm lượng oxy trong máu lươn khá cao Lươn trưởng thành có thể hô hấp hoàn toàn trong không khí (Johnson, 1967; Sterba, 1983; Liem, 1987) Trong mùa khô hạn lươn có khả

năng tự đào hang trong bùn và hầu như không họat động (Smith, 1945; Sterba, 1983; Liem, 1987) và những hang này rất lớn và có thể có nhánh sâu tới 1,5 m chiều sâu Ở Việt Nam và Thái Lan, lươn thường sống trong các ao, đầm, kênh, rạch, Ngoài tự nhiên, lươn có khả năng chịu được khí hậu khô hạn bằng cách chui vào đất ẩm sống hết mùa khô (Trương Thủ Khoa và Trần Thị Thu Hương, 1993) Lươn thích sống ở đất bùn, nơi có nhiều ngõ ngách, có thể sống từ 2-3 tháng trong lớp đất dưới 1 m ở ruộng khô nhờ vào cơ quan hô hấp phụ (Ngô Trọng Lư, 2002) Ngoài thiên nhiên lươn thường cư trú trong các hang sâu (tới 1,5m) trong bùn, nơi chúng có thể tồn tại hơn bốn tháng trong mùa khô (Shih, 1940; Rainboth, 1996) Lươn đào hang, có nhiều ngách có thể sâu đến 1,5 m sống trong mùa khô (Aguirre and Poss, 1999) Theo Nichol (1943) thì lươn đồng sống chủ yếu ở các thủy vực nước ngọt nhưng cũng được tìm thấy ở vùng nước

lợ

2.1.3 Hình thái cấu tạo

Lươn đồng có thân dài, đuôi thon và nhọn, không có vảy, hàm và vòm miệng có răng dạng lông nhung, mắt lươn nhỏ được bao phủ bởi lớp da; cơ thể lươn có màu nâm xám phía trên và mặt bụng có màu nâu vàng nhạt và cơ quan đường bên của lươn phát triển rất rõ (Inger and Kong, 1962) Theo đặc điểm môi trường sống nên các tơ mang của lươn đồng cũng bị tiêu giảm, khi hô hấp thì lươn đồng lấy oxy vào cơ thể phần lớn thông qua màng nhầy của cung mang; bên cạnh đó, lươn đồng cũng có thể lấy dưỡng khí thông qua toàn bộ bề mặt cơ thể (Liem, 1981) Theo Nguyễn Chung (2007) thì xoang hầu của lươn đồng có cấu tạo đặc biệt gọi là bọng hầu cho phép lươn đồng lấy oxy qua mang và da

2.1.4 Đặc điểm dinh dưỡng và sinh trưởng

Lươn đồng là loài có thị giác thoái hóa nhưng khứu giác rất phát triển nên đánh hơi và bắt mồi rất nhanh nhẹn (Đức Hiệp, 1999) Lươn đồng thiên về ăn động vật; khi nhỏ thì lươn đồng ăn sinh vật phù du trong nước, nhưng lớn lên lươn đồng có thể ăn được côn trùng, bọ gậy hay ấu trùng chuồn chuồn; đôi khi lươn đồng ăn được mảnh vụn hữu cơ như rễ lúa, tảo sợi,… (Ngô Trọng Lư, 2008) Lươn đồng cũng là loài ăn động vật, thích ăn về đêm; thức ăn chủ yếu là

cá, giun, giáp xác và các động vật thuỷ sinh nhỏ khác (Bricking, 2002).Theo Dương Nhựt Long (2004) thì lươn đồng là loài lớn chậm, khối lượng trung bình của lươn đồng có thể đạt được sau 6 tháng nuôi là 100-150 g/con Trong thời gian đầu lươn đồng tăng trưởng nhanh về chiều dài, sau đó chủ yếu chỉ gia tăng khối lượng Tốc độ sinh trưởng của lươn đồng tùy thuộc vào điều kiện môi trường, ở vùng nhiệt đới không cần trú đông nên lươn đồng lớn rất nhanh (Nguyễn Chung, 2007)

2.1.5 Hiện trạng nuôi lươn đồng ở đồng bằng sông Cửu Long

Lươn đồng được nuôi thương phẩm ở một số quốc trên thế giới như Trung Quốc, Philippines, Thái Lan, Ở Trung Quốc thì lươn đồng được nuôi với nhiều hình thức, lươn đồng được nuôi trong lồng đặt trong ao, và chuyển sang nuôi

trong bể xi-măng đáy bùn, nước tĩnh, giá thể là thực vật thủy sinh (Yang et al.,

2018)

Ở Việt Nam, mô hình nuôi lươn đồng hiện rất đa dạng và có hiệu quả kinh

tế nhất định Theo Ngô Trọng Lư và Lê Đăng Khuyến (2004) thì có nhiều mô hình nuôi lươn đồng thương phẩm như nuôi trong ao nước tĩnh, nuôi nước chảy, nuôi trong bể bán nổi, Một số tỉnh như Hậu Giang, Vĩnh long và Tây Ninh có

mô hình nuôi lươn đồng trong bể với đáy bể không có đất, giá thể là dây nilon cho hiệu quả kinh tế khá cao (Nguyễn Chung, 2007) Sản lượng lươn đồng nuôi

ở An Giang năm 2011 là 478 tấn, tăng nhanh đến năm 2013 là 1.470 tấn và đến năm 2015 giảm còn 1.067 tấn (Chi cục Thủy sản An Giang, 2015) Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thanh Long (2015) cho biết độ sâu mức nước trung

bình trong bể nuôi lươn đồng là 0,8 m và nghiên cứu của Phạm Minh Đức và

ctv., (2018) là 0,5 m Theo Khanh and Ngan (2010) những năm 2008 và 2009

thì các tỉnh An Giang, Cần Thơ, Đồng Tháp và Hậu Giang có hơn 1.600 hộ nuôi lươn đồng với tổng diện tích hơn 10 ha và sản lượng hàng năm khoảng 600 tấn; đặc biệt ở huyện Châu Thành (An Giang) và Vĩnh Thạnh (Cần Thơ) có 1.400

hộ nuôi và sản lượng 540 tấn/năm Thành phố Cần Thơ có hơn 800 hộ nuôi lươn đồng với trên 860 bể nuôi với diện tích hơn 26.300 m2 và lươn đồng được nuôi chủ yếu ở huyện Vĩnh Thạnh, huyện Cờ Đỏ với mô hình nuôi trong bể lót bạt (Chi cục Thủy sản Cần Thơ, 2015)

Hiện nay, nuôi lươn đồng đã có sự phát triển về hình thức nuôi và sử dụng nguồn giống nhân tạo Theo Lương Quốc Bảo (2015) thì hiện nay nuôi lươn đồng ở huyện Vĩnh Thạnh (Cần Thơ) thường là mô hình sử dụng các giá thể đa dạng, trong đó phần lớn sử dụng giá thể là đất bùn (truyền thống) chiếm 71,4%, các loại cây cỏ thủy sinh chiếm 14,3%, và chùm dây nylon và vĩ tre chiếm 2,9% Lươn đồng nuôi trong bể với mật độ 107 con/m2, năng suất nuôi dao động từ 10,2 kg/m2 trong 1 vụ nuôi kéo dài 12 tháng (Lương Quốc Bảo, 2015) Ở An Giang thì lươn đồng thường được nuôi với mật độ 83,5 con/m2 (Nguyễn Thanh Long, 2015), ở Cần Thơ là 145,6 con/m2 (Phạm Thị Yến Nhi, 2015) Theo nghiên cứu của Nguyễn Hữu Khánh và Hồ Thị Bích Ngân (2009) thì mật độ nuôi lươn đồng thích hợp để lươn đồng nuôi tăng trưởng và tỉ lệ sống cao chỉ nên 40 con/m2

2.2 Sự điều hòa axít - bazơ của động vật

Để duy trì sự sống, các dịch trong cơ thể phải giữ được trạng thái cân bằng giữa độ axít - bazơ Nồng độ các cation (ion dương) và anion (ion âm)tăng hay giảm sẽ xác định tính acid hay bazơ của một dung dịch Khái niệm “a-xít”, “ba-zơ” đã được công nhận từ thời cổ đại, từ a-xít có nguồn gốc từ tiếng Latin có nghĩa là vị chua và từ ba-zơ là từ mượn theo tiếng Ả Rập mang ý nghĩa sản xuất Kali (Hills, 1973) Những khái niệm khái quát đầu tiên về sự cân bằng a-xít ba-

zơ trong các thể dịch đã được các nhà khoa học nghiên cứu từ những năm 1800, điển hình là công trình đầu tiên của Liebig (1844) về các phản ứng của thận đối với muối và nước Sau đó, các khái niệm về cân bằng nội mô cũng được Bernard (1878) công bố Đến năm 1909, Henderson đã tuyên bố rằng “điều hòa a-xít ba-

zơ là đặc tính rất quan trọng của máu và máu là chất lỏng đặc biệt trong dịch cơ thể có khả năng trung hòa lượng lớn các a-xít và các ba-zơ mà không mất đi tính trung tính của nó” Và từ đó, các nghiên cứu cơ bản về sinh lý hóa học của quá trình điều hòa a-xít ba-zơ cũng lần lượt được thực hiện (Heisler 1980, 1986; Cameron 1986; Truchot 1987)

Cân bằng nội môi a-xít ba-zơ là quá trình rất quan trọng để duy trì sự sống cho động vật (Trouchot, 1987) Hầu hết các phản ứng của quá trình điều hòa a-xít ba-zơ trên động vật đều liên quan trực tiếp đến quá trình bài tiết CO2 thông qua các phản ứng thuận nghịch trong các oxy hóa của CO2 và H2CO3 (H+ và HCO3-) Mọi thay đổi của PaCO2 hay [HCO3-] sẽ làm thay đổi tỉ lệ này và đều dẫn đến thay đổi pH Cơ thể sinh vật luôn đòi hỏi sự hằng định nội môi về axít

- bazơ để đảm bảo duy trì hoạt động của các mô Vì vậy, trong cơ thể của sinh vật có nhiều cơ chế bù trừ, điều hoà để giữ hằng định độ pH trong máu Theo Henderson (1907) nhóm động vật có vú có các cơ chế điều hòa sự cân bằng pH trong máu là từ hệ đệm, điều hòa qua hô hấp, điều hòa qua thận và trao đổi ion

Điều hòa từ hệ đệm: theo nguyên lý cân bằng nước (isohydric principle)

thì hệ này đặc trưng bằng định nghĩa axít là chất cho hydro và bazơ là chất nhận ion H+ Hệ đệm axít carbonic - bicarbonate rất quan trọng trong việc duy trì kiểm soát thăng bằng nội môi (Đỗ Đình Hồ, 2007) Trong cách tiếp cận theo sinh lý học thì sự thay đổi nguyên phát trong áp lực riêng phần của CO2 (PCO2) gây ra đáp ứng thứ phát đối với nồng độ bicarbonate và ngược lại; những biến đổi sau đó về CO2 hoặc bicarbonate phản ánh những thay đổi kèm theo về trạng thái axít-bazơ Nồng độ ion H+ được kiểm soát chặt chẽ vì những thay đổi về ion H+ gần như ảnh hưởng đến chức năng của tất cả các loại protein và các loại màng (Heisler, 1982) Các axít kết hợp với bicacbonat trong máu tạo ra muối trung tính (muối bicacbonat) và axít cacbonic (axít yếu) Axít cacbonic (H2CO3)

là axít yếu không bền vững sẽ phân ly thành H O và CO Hệ đệm phosphat làm

tăng lượng natribicacbonat (NaHCO3) trong dịch ngoại bào, làm dịch ngoại bào kiềm hơn Ion H+ được bài tiết dưới dạng NaH2PO4 và dạng kết hợp của ion natri và bicarbonat Hệ đệm hemoglobin và oxyhemoglobin duy trì pH máu tĩnh mạch giống như máu động mạch

Điều hoà qua hô hấp: để điều hòa cân bằng axít thì mang cá hoạt động

tích cực nhằm thải CO2 ra nhiều hơn và để điều hòa cân bằng bazơ thì trung tâm

hô hấp ức chế hoạt động hô hấp để giữ CO2 lại Cơ chế này có tác dụng nhanh trong trường hợp khẩn cấp để giúp điều chỉnh nồng độ H+ trong 1-3 phút (Truchot, 1987)

Điều hoà qua thận: cơ chế trao đổi này xảy ra giữa H+ của tế bào ống thận và muối (NaHPO4) trong nước tiểu khi đi qua ống thận CO2 được tế bào ống thận hấp thu từ máu và kết hợp với nước có trong tế bào tạo ra axít cacbonic, khi ion hóa tạo ra H+ và HCO3- Na+ trong nước tiểu tại ống thận trao đổi với H+của tế bào ống thận và kết hợp với HCO3- tạo ra NaHCO3 và được tái hấp thu

vào máu (Wood et al., 1999).

Điều hoà qua trao đổi ion: trao đổi HCO3- và Cl- xảy ra trong hồng cầu như là kết quả của trao đổi O2 và CO2 Có sự phân bố lại ion âm đáp ứng với tăng CO2 Ion Cl- đi vào hồng cầu như ion HCO3- và khuếch tán vào huyết tương

để khôi phục lại cân bằng ion (Ultsch, 1987)

Hình 2.2: Cơ chế điều hòa a-xít ba-zơ của cá tại mang (gills), huyết

tương (plasma), môi trường nước bên ngoài (water) Các nghiên cứu trước đây cho thấy động vật biến nhiệt không thể duy trì

pH ngoại bào (pHe) ổn định như các loài động vật đẳng nhiệt, tuy nhiên, giá trị pHe chỉ có thể biến đông trong giới hạn từ 7,4 đến 7,8 (Austin, 1927; Edwards

and Dill, 1935) Tương tự các loài động vật khác, cá cần duy trì cân bằng nội môi của giá trị pH nội bào và ngoại bào Tuy nhiên, do những hạn chế của môi trường sống trong nước nên cá cũng có những cơ chế điều hòa a-xít ba-zơ khác với nhóm động vật trên cạn Quá trình điều hòa a-xít ba-zơ trong máu cá chủ yếu dựa vào các phản ứng trao đổi ion giữa cơ thể và môi trường bên ngoài

thông qua quá trình hô hấp được thực hiện chủ yếu ở mang (Claiborne et al., 2002; Perry et al., 2003b; Evans et al., 2005; Perry và Gilmour, 2006) Các rối

loạn cân bằng a-xít ba-zơ thường được điều hòa chủ yếu thông qua các quá trình trao đổi khí (điều hòa qua hô hấp) và sự bài tiết qua thận (điều hòa qua chuyển hóa) Sự khác biệt trong quá trình điều hòa giữa cá và đông vật có vú do sự chênh lệch giữa nồng độ O2 thấp trong môi trường nước với yêu cầu O2 cao của

cơ thể cá Cá thường giảm tần số hoạt động ở mang để giúp ổn định nồng độ O2

trong cơ thể Và việc giảm hoạt động ở mang cũng làm tang nồng độ CO2 trong máu gây ảnh hưởng đến sự điều hòa pH máu (Heisler, 1986; Swenson,2000;

Perry and Gilmour, 2006) Theo Gilmour et al., (2007) thì loài cá phổi (Protopteurs annectens) có thể sử dụng cơ chế điều hòa hô hấp giúp tránh tình

trạng rối loại cân bằng acid bazo Tuy nhiên, đa số các loài cá khác sẽ điều hòa

pH bằng cách điều chỉnh nồng độ HCO3- trong huyết tương thông qua các hệ đệm và quá trình điều hòa sự chênh lệch tỷ lệ H+ và HCO3- tại mang (Claiborne

et al., 2002; Evans et al., 2005) Quá trình điều hòa a-xít ba-zơ ở cá bị nhiễm

axít được thực hiện bằng cách đào thải axít bằng cách tang bài tiết H+ hoặc giảm bài tiết HCO3- nhằm mục đích tích lũy nồng độ HCO3- Mỗi loài cá sẽ có cơ chế điều hòa khác nhau, trên cá hồi sử dụng cơ chế điều hòa các ion chủ yếu làm giảm tỷ lệ trao đổi ion của kênh Cl-/HCO3- để điều hòa pH khi cá sống trong điều kiện CO2 cao Ngược lại, cá chình (Anguilla rostrata) lại điều hòa pH theo

cơ chế đào thải tích cực H+ và tăng hấp thu Na+ (Hyde and Perry, 1987) Và loài

cá da trơn Ameiurus nebulosus lại sử dụng cả hai cơ chế trên để điều hòa pH (Goss et al., 1992)

Tương tự như động vật có vú, cá cũng sử dụng song song các hệ đệm và

cơ chế bài tiết để bảo vệ cơ thể tránh sự thay đổi pH nội bào và ngoại bào Các quá trình trao đổi chất ở tế bào thường tạo ra a-xít cộng với các ion H+ tự do do quá trình bài tiết CO2 (H+ và HCO3-, như được mô tả trong phương trình Henderson, Heisler, 1993; Claiborne, 1998) Đối với động vật có vú, khi bị nhiễm a-xít chuyển hóa cơ thể sẽ tăng cường trao đổi hô hấp ở phổi nhằm giảm PCO2 trong huyết tương vì PCO2 huyết tương thường cao (ở người, thông thường khoảng 40 mmHg) cho phép điều chỉnh hô hấp cần thiết để bài tiết nhiều

CO2 hơn Ngược lại, ở hầu hết các loài cá, quá trình đào thải CO2 qua hô hấp bằng cách tăng tần số hô hấp thường bị giới hạn vì PCO2 thấp hơn nhiều so với

động vật trên cạn Đối với nhóm cá hô hấp khí trời, để cung cấp đủ nhu cầu oxy cho cơ thể nên số lần lọc nước qua mang tăng cao 10-20 lần so với cá hô hấp trong nước, từ đó CO2 trong mang được nhanh chống đưa ra môi trường nước giúp PCO2 giảm từ 1-4 mmHg (Heisler, 1986a) Khi cơ thể bị nhiễm a-xít hô hấp nhẹ, cá có thể giảm tần số hô hấp nhằm giúp giảm PCO2 trong huyết tương

nhưng quá trình này rất hạn chế (Claiborne et al., 2000) Vì vậy, cá cần sử dụng

cơ chế khác để bài tiết H+ dư thừa Quá trình phục hồi đầu tiên khi pH trong cơ thể cá bị mất cân bằng chính là sự đào thải trực tiếp các hợp chất a-xít ra môi

trường bên ngoài qua các cơ quan như mang, ruột (Wilson et al., 1996; Grosell

et al., 2001) và thận (Wood et al., 1999) đều đã được chứng minh Tuy nhiên,

ở hầu hết các loài cá, vai trò của da, trực tràng và thận chỉ chiếm 10% trong quá trình điều hòa a-xít ba-zơ và mang thường chiếm hơn 90% (Heisler, 1984; Evans

kỳ ngày - đêm Quá trình quang hợp thì CO2 là một bộ phận tham gia cơ bản vào việc tạo thành chất hữu cơ; CO2 cũng gắn liền với vòng tuần hoàn của các hợp chất trong thủy vực là tạo thành và phân hủy các hợp chất hữu cơ trao đổi

Ca, Mg và các muối bicacbonate, cacbonate trong nước (Boyd, 1990)

Hầu hết các loài cá có thể tồn tại khi hàm lượng CO2 tự do trong thủy vực khoảng 60 mg/L (Haskel and Davies, 1958) Quần thể cá sẽ phát triển tốt khi môi trường nước có hàm lượng CO2 biến động từ 0 (giữa trưa) đến 5 hay 10 mg/L (ban đêm) (Ellis, 1937 trích của Boyd, 1990) Động vật thủy sinh sẽ xuất hiện dấu hiệu mê nhẹ khi nồng độ CO2 trong nước cao từ 60-80 mg/L và cao hơn có thể gây chết cá (Truchot, 1987) Khi CO2 trong nước tăng cao sẽ kiềm hãm quá trình thải CO2 qua màng, làm tăng lượng CO2 trong máu, giảm pH khi

đó khả năng tiếp nhận oxy của hemoglobin bị giảm ngay cả khi nồng độ oxy

vẫn đủ (Boutillier et al., 1985) Nồng độ CO2 cao làm giảm khả năng hô hấp và

khả năng chịu đựng khi nồng độ oxy trong môi trường thấp (Damsgaard et al.,

2014)

Ở vùng nhiệt đới thì các thủy vực nước ngọt nồng độ CO2 rất dễ tăng cao, đặc biệt là ở các khu vực nhiều thực vật thủy sinh, nơi áp suất riêng phần của

CO2 trong nước (PwCO2) có thể tăng cao đến 60 mmHg (Truchot, 1987) Đa số động vật có xương sống khi CO2 hòa tan vào máu sẽ kết hợp với các nhóm amin trong chuỗi Hb rất dễ gây giảm ái lực trong liên kết Hb-O2, điều này cũng xảy

ra tương tự đối với động vật thủy sinh (điển hình là nhóm cá xương), các nhóm amin thường được acetyl hóa, và không có sẵn để ràng buộc CO2 (Farmer et al.,

1979), khi đó các cầu nối β lại thường liên kết với nhóm phosphat hữu cơ hơn với CO2 (Gillen and Riggs, 1973) Tuy nhiên, trong điều kiện CO2 môi trường tăng cao gây ảnh hưởng trực tiếp đến pH máu và làm giảm ái lực của Hb-O2

thông qua các hiệu ứng Bohr và tỷ lệ vận chuyển O2 trong máu chịu ảnh hưởng bởi CO2 tăng, tùy vào độ mạnh của các axít và độ mạnh của hiệu ứng Bohr và Root (Weber, 1981) Nhiều loài cá xương có khả năng điều chỉnh pH tế bào khi đối mặt với một axít ngoại bào kết hợp với nồng độ catecholamine cao Ở cá hồi thì catecholamine được sản xuất ra trong thời gian cá sống trong điều kiện

CO2 cao nhằm bảo vệ khả năng vận chuyển HbO2 (Perry et al., 1989)

Trong điều kiện CO2 cao mãn tính, pH máu thường được phục hồi trong vòng 24-72 giờ nhờ hàm lượng HCO3- trong huyết tương tăng nhanh kết hợp với Cl-/HCO3- trao đổi hoặc Na+/H+ trao đổi chủ yếu ở mang cá và sự việc đền

bù trong môi trường axít nên khả năng vận chuyển O2 chỉ tương đối (Heisler, 1993) Các ion sẽ ảnh hưởng đáng kể đến khả năng điều hòa axít-bazơ khi CO2

tăng cao, và điều này được ghi nhận trong nghiên cứu ở cá hồi vân

(Oncorhynchus mykiss) khi ion Cl-, HCO3- và Ca2+ tăng và tỷ lệ đền bù pH cũng

tăng (Larsen and Jensen, 1997) Loài cá hô hấp khí trời Liposarcus pardalis khi

tiếp xúc với CO2 trong nước tăng từ 7 đến 40 mmHg thì pH máu giảm mạnh từ

7,9 còn 6,99 và ít thay đổi sau 4 ngày (Brauner et al., 2004b), mặc dù đây là loài không có cơ chế điều hòa axít-bazơ theo hemoglobin (Brauner et al., 2004a) và

hemoglobin của nó lại không nhạy cảm với những thay đổi trong pH làm giảm

sự vận chuyển O2 (Bossa et al., 1982) Nếu khả năng điều tiết axít-bazơ trong

điều kiện CO2 cao bị giới hạn các loài cá sống ở vùng nước có hàm lượng ion

tự do thấp thì ảnh hưởng của hàm lượng CO2 cao lên khả năng vận chuyển O2

của cá có thể lớn hơn đối với cá sống trong nước có hàm lượng ion cao hơn (Truchot, 1987) Trong điều kiện hô hấp axít cấp tính dẫn đến PaCO2 tăng thì

cơ bản là do sự trao đổi ion có liên quan trên mang trong cơ chế điều hòa axít - bazơ, sự tích lũy hàm lượng HCO3- trong huyết tương được ưu tiên nhằm giúp phục hồi pH máu (Heisler, 1984) Ở nhiều loài cá, sự gia tăng HCO3- ngoại bào

sẽ giúp cân bằng axít - bazơ qua việc giảm hàm lượng ion Cl- và thành phần và nồng độ ion trong môi trường xung quanh thường ảnh hưởng đến động học và năng lực của cơ chế điều tiết axít - bazơ (Perry, 1986) Sự đền bù pH trong môi

trường CO2 cao thì nhanh và hiệu quả hơn trong nước biển so với nước ngọt

(Toews et al., 1983)

Hầu hết các loài cá hô hấp trong nước khi bị hô hấp a-xít (do CO2 môi trường tăng cao) giá trị pH được phục hồi thông qua các quá trình điều hòa a-xít ba-zơ với môi trường bên ngoài bằng cách bài tiết H+ hoặc tích lũy HCO3 −, sao cho pH ngoại bào (pHe) được phục hồi khi áp suất riêng phần CO2 trong

máu tăng (Claiborne et al., 2002; Evans et al., 2005; Perry và Gilmour, 2006)

Tuy nhiên, mang của các loài cá hô hấp khí trời thường giảm kích thước nhằm giảm lượng O2 trong máu bị thoát ra môi trường trong điều kiệu môi trường sống thiếu nhưng mang vẫn giữ vai trò trao đổi ion (Graham, 1997; Tamura and Moriyama , 1976) Do đó, một số nghiên cứu cho rằng giảm diện tích bề mặt của mang cá thở hô hấp khí trời sẽ gây hạn chế trong sự trao đổi ion qua mang

từ đó hạn chế khả năng điều hòa a-xít ba-zơ của nhóm cá này (Brauner và Baker, 2009; Shartau và Brauner, 2014) Trong các loài hô hấp trong nước, việc điều hòa axít - bazơ chủ yếu xảy ra ở mang, thường 90% tổng lượng ion được vận chuyển trong quá trình điều chỉnh pH, trong đó thận chỉ chiếm 10% (Heisler,

1984; Evan et al., 2005) Gonzalez et al (2010) cho rằng có sự khác biệt giữa

cá hô hấp trong nước và cá hô hấp khí trời đến sự điều hòa axít - bazơ và trao

đổi ion cũng như sự thay đổi hình thái mang cá Arapaima gigas (Gonzalez et

al., 2010), hoặc làm giảm diện tích bề mặt mang và thông khí ở mang gây xáo

trộn sự bài tiết CO2 cũng như sự đền bù pH ở cá Lepisosteus oculatus (Smatresk

and Cameron, 1982) Các loài cá hô hấp khí trời có thể có khả năng điều chỉnh

pH thấp với diện tích bề mặt mang giảm gây ra những giới hạn về trao đổi ion

qua biểu bì (Heisler, 1982; Brauner et al., 2004; Brauner and Baker, 2009; Harter et al., 2014 và Shartau and Brauner, 2014) Mức độ đền bù pH sẽ thay

đổi theo từng loài và cũng phụ thuộc vào thành phần ion trong nước, việc điều hòa axít - bazơ cũng chậm và ít hoàn thiện hơn trong nước mềm và nghèo ion

so với nước cứng và giàu ion (Larsen and Jensen, 1997) Tuy nhiên, nghiên cứu

gần đây của Damsgaard et al., (2015) đã cho thấy cá tra (Pangasianodon

hypophthalmus) loài cá hô hấp khí trời, có khả năng điều hòa axít - bazơ với sự

phục hồi pH hoàn toàn khi bị hô hấp axít có CO2 trong nước lên 34 mmHg CO2

với hàm lượng HCO3- trong huyết tương 40 mM; kết quả này hoàn toàn trái ngược với phát hiện của Heisler (1986) đó là cá nước ngọt không thể tăng HCO3-

trong huyết tương vượt quá 25-35 mM do giới hạn trong khả năng tích lũy bicarbonate Phát hiện mới cho thấy cá tra dường như có khả năng điều chỉnh

pH cao hơn so với một số loài hô hấp khí trời khác như lươn Synbranchus

marmoratus (Heisler, 1982), cá Lipocar pardalis (Brauner et al., 2004), cá

Lophylosiren paradoxa Nam Mỹ (Sanchez et al., 2005), hay cá Amia calva

(Brauner and Baker, 2009)

2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên đời sống động vật thủy sinh

Ở ĐBSCL, nhiệt độ trong dao động từ 25-32°C và nhiệt độ trung bình là 27°C thích hợp cho việc nuôi cá Nhiệt độ nước biến động không nhiều, cao nhất là 31°C vào tháng 5 và tháng 10, thấp nhất 26°C vào tháng 1 Nhiệt độ nước tăng có thể dẫn đến sự thay đổi phân tầng nhiệt độ theo chiều sâu cột nước,

từ đó gây những ảnh hưởng nhất định đến môi trường sống của thủy sinh vật Tăng nhiệt độ nước vùng ven bờ sẽ dẫn đến sự lắng đọng các chất khoáng và hữu cơ cùng tăng Từ đó, nhiệt độ sẽ gây ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn, giảm sản lượng cũng như chất lượng các loài thủy sản (Lê Văn Khoa, 2008) Khi nhiệt độ tăng thì tần số hô hấp tăng, nếu nhiệt độ tăng quá cao và vượt qua giới hạn thích ứng thì tần số hô hấp giảm và cá có thể chết (Dương Tuấn, 1978 trích dẫn bởi Nguyễn Văn Kiểm, 2004) Theo Nguyễn Văn Kiểm (2004) cường độ trao đổi chất của cá phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ môi trường; trong phạm vi thích ứng của loài thì khi nhiệt độ tăng, cường độ trao đổi chất tăng và mỗi loài

cá có khoảng nhiệt độ thích ứng nhất định

Nhiệt độ là yếu tố vô sinh có mặt ở hầu hết các tổ chức sống của sinh vật Theo Schulte (2011) thì nhiệt độ luôn có ảnh hưởng rất lớn đến các hệ thống sinh học ở tất cả các cấp độ tổ chức từ mức phân tử đến các hệ sinh thái thông qua tác động lên các phản ứng sinh học tương tác Ở nhóm động vật máu lạnh biến nhiệt thì nhiệt độ cơ thể sinh ra từ quá trình hô hấp và trao đổi chất vẫn không thể tạo đủ nhiệt để cân bằng được với nhiệt độ môi trường Riêng đối với

cá có sự mất nhiệt nhanh chóng của cơ thể khi sống ở môi trường nước vì máu được đưa ra mang thường xuyên trong quá trình hô hấp, khi đó chỉ một phần nhỏ trong cơ thể được duy trì nhiệt độ mức tương đối, còn những nơi khác thì thay đổi theo môi trường (Schulte, 2011) Ảnh hưởng của nhiệt độ nước trong thủy vực đối với thủy sinh vật rất lớn và có tính chất quyết định đối với chúng

vì ảnh hưởng tới tốc độ trao đổi chất thông qua tác động đến hoạt động của các men (enzymes), vì thế chế độ nhiệt trong thủy vực ảnh hưởng tới sinh sản và phát triển của thủy sinh vật (Đặng Ngọc Thanh, 1974)

Nhiệt độ tạo nên mức giới hạn cho mỗi loài cá, tại giới hạn cá có thể sống hoặc hoạt động sống bị ảnh hưởng ở mức độ Một số ít loài cá có thể sống trong khoảng nhiệt độ 0-45°C, nhưng đa số điều có phạm vi nhiệt độ hẹp hơn Cá sống trong giới hạn nhiệt độ rộng được gọi là cá rộng nhiệt và ngược lại những loài sống trong khoảng nhiệt độ hẹp gọi là cá hẹp nhiệt độ (Ultsch and Jackson, 1996) Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ của các phản ứng có thể được định

lượng bằng cách sử dụng phương trình Arrhenius là k=A.ea-E/RT hay

k=-Ea/RT+lnA (với k: tốc độ phản ứng, A là tần số, E: năng lượng dùng cho phản ứng và T là nhiệt độ Kalvin); phương trình Arrhenius cho thấy những ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ phản ứng và phương trình dự đoán rằng tỉ lệ của một phản ứng phải tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng từ 10-20°C (trích dẫn của Schulte, 2011) Theo Schule (2011), ảnh hưởng nhiệt độ lên tốc độ phản ứng của quá trình sinh lý được định lượng thông qua tham số Q10, đó là tỉ lệ tốc độ phản ứng

ở nhiệt độ khác nhau cho 10°C (10°K): Q10=(R2/R1)10(T

2-T1) Hiện tượng thiếu oxy trong cơ thể sẽ xuất hiện khi nhiệt độ cơ thể tăng cao nên cá rất dễ bị ảnh hưởng của các yếu tố gây độc khác, từ đó cá tăng nhu cầu trao đổi chất (đối với độc chất là đồng) hoặc ngăn chặn sự hấp thu oxy ở mang cho cá (đối với độc chất là kẽm) do nhiệt độ tăng (Heath and Hughes, 1973) Động vật thủy sinh như cá rất nhạy cảm với nhiệt độ môi trường, không chỉ ở nhiệt độ cao hay thấp mà còn về tốc độ thay đổi nhiệt độ; cá sẽ bị sốc nghiêm trọng khi chúng di chuyển từ môi trường này sang môi trường khác (Beitinger and Lutterschmidt, 2011) Sự biến động của nhiệt độ có thể dẫn tới những thay đổi của quá trình sinh lý, trao đổi chất, tiêu thụ oxy và hoạt động của của men tiêu hoá cũng thay đổi (Wheaton, 1977) Ngoài ra, Cech and Brauner (2011) cho rằng nhiệt độ là yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến sự tăng hay giảm oxy hòa tan trong nước cũng như thay đổi các thông số huyết học của cá Sự tăng nhiệt độ làm giảm sự liên kết HbO2 và oxy hòa tan trong nước giảm nhưng

cá lại tăng nhu cầu oxy (Salama and Nikinma, 1990) Ở cá Colossoma

macropomum , khi tăng nhiệt độ tăng từ 19 lên 29°C làm pH giảm chỉ còn 7,1

và ái lực HbO2 đã giảm 3 lần (Saint-Paul, 1983) Trong thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao, khả năng vận chuyển oxy của máu cá gia tăng nhằm cung cấp oxy trong một thời gian khi tỷ lệ trao đổi chất tăng lên; có ý kiến cho rằng sự thay đổi hàm lượng hemoglobin trong máu có thể có ý nghĩa hơn so với thay đổi trong giá trị P50 (áp suất riêng phần khi đạt 50% oxy bão hòa với hemoglobin)

để đảm bảo vận chuyển oxy trong một số điều kiện môi trường (Brauner and Wang, 1997)

Máu là một dung dịch có tính kiềm nhẹ và là một hệ đệm mạnh trong cơ thể sinh vật Hầu hết các sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa tế bào đều mang tính acid tuy nhiên khi đưa ra dịch ngoại bào lại chỉ có mang tính acid-base vừa phải do cơ thể sinh vật đều có cơ chế cân bằng acid-base nội mô (Đỗ Đình Hồ, 2007) Điều này được thể hiện rõ trên động vật có xương sống khi mà pH huyết tương vẫn luôn duy trì trong khoảng 7,4 (Truchot, 1987) Tuy nhiên, nếu sự cân bằng acid-base được định nghĩa là do tỷ lệ phân ly các chất đệm trong dịch cơ thể, thì giá trị pH không thể là một giá trị nhất định Đặc biệt,

nhiệt độ lại gây ảnh hưởng mạnh lên phân ly của a-xít yếu, vì thế giá trị pH nội bào chỉ ổn định đối với nhóm động vật đẳng nhiệt Riêng đối với nhóm động vật biến nhiệt mà cụ thể là động vật thủy sinh, để duy trì giá trị pH trong cơ thể thì nhiệt độ cơ thể và cơ chế phân ly các ion trong hệ cân bằng acid-base cần có những tương tác qua lại nhất định Rõ ràng, nhiệt độ thay đổi có thể ảnh hưởng

nhiều đến quá trình cân bằng acid-base nội mô Theo Wood et al., (1978) thì pH

máu sẽ giảm khi nhiệt độ cơ thể tăng đối với hầu hết các loài động vật có xương sống và sự giảm pH này hoàn toàn không phụ thuộc vào hình thức hô hấp của loài Tuy nhiên, cơ chế điều hòa axít - bazơ thì rất khác nhau theo từng loài Mặc dù pH máu giảm nhưng nồng độ HCO3- sẽ không thay đổi trong khi PaCO2

tăng cao được xác định ở đa số các loài bò sát và lưỡng cư (Boutilier et al.,

1987) Nghiên cứu của Wood (1984) cũng cho thấy hàm lượng oxy hòa tan trong máu phụ thuộc vào sự giảm ái lực oxy gây ra do tăng nhiệt độ cơ thể Hô hấp yếm khí tại tế bào cũng xảy ra khi nồng độ oxy trong máu giảm do nhiệt độ cao, sản phẩm cuối cùng của quá trình này là CO2 và axít lactic, làm tăng nồng

độ CO2 vào máu, và điều này giải thích tại sao sự gia tăng nhiệt độ làm giảm độ

pH và PaCO2 tăng lên (Ultsch and Jackson, 1996) Nồng độ CO2 trong máu được thải vào môi trường trực tiếp thông qua hô hấp bằng phổi (Howell, 1970;

Rahn et al., 1971) Nghiên cứu trên cá ngừ, loài hô hấp trong nước của Perry et

al., (1985) cho thấy pH máu giảm mạnh khi nhiệt độ tăng và nồng độ của HCO3

-cũng giảm, nhưng PaCO2 không thay đổi Nghiên cứu khác trên loài lưỡng cư

(Anuran ampilian) cũng cho thấy sự giảm pH máu khi nhiệt độ tăng từ 10 đến

30oC và PaCO2 và nồng độ HCO3- cũng tăng đáng kể theo sự thay đổi nhiệt độ

(Boutilier and Heisler, 1987) Đặc biệt, nghiên cứu trên loài cá Scyliorhinus

stellaris, pH máu giảm đều khi nhiệt độ tăng, PaCO2 cũng tăng nhưng nồng độ HCO3- trong huyết tương lại giảm đối với cá giống và HCO3- tăng đối với cá

trưởng thành (Heisler and Weitz, 1976)

2.5 Ảnh hưởng của nitrit trong nước lên đời sống động vật thủy sinh

Nitrit là sản phẩm của chu trình nitơ trong môi trường nước Nitrit đi vào

tế bào máu cá sẽ lập tức phản ứng với oxyhaemoglobin (oxyHb) hình thành methaemoglobin (metHb) và nitrat, hay phản ứng với deoxyhaemoglobin (deoxyHb) hình thành metHb và NO (Kosaka and Tyuma, 1987; Jensen and Rohde, 2010) Lượng NO này có thể kết hợp với Fe hình thành nitrosyl-Hb (HbNO) hay phản ứng với oxyHb hình thành metHb và nitrat (Jensen, 2009)

Cả metHb và HbNO không thể liên kết được với oxy nên dẫn đến oxy trong

máu giảm suốt quá trình tiếp xúc nitrit (Jensen, 2007)

4Hb(Fe2+) O2 + 4 NO2- +4H+  4Hb(Fe3+) + 4NO3- +O2 +2H2O (1)

4Hb(Fe2+) + NO2- + H+  Hb(Fe3+) + NO + OH- (2)

Hb(Fe2+) + NO  Hb(Fe2+)NO (3) Theo Jensen (2003), nitrit không chỉ làm giảm oxy trong máu do metHb

hình thành mà còn ảnh hưởng đến các cơ quan khác qua nhiều cơ chế khác nhau

Tiếp xúc nitrit làm nhịp tim tăng nhanh trên cá hồi (Oncorhynchus mykiss)

Nitrit cũng làm tăng sự trao đổi khí qua mang từ sự tăng PO2 (và giảm PCO2)

trên cá chép (Jensen et al., 1987; Aggergaard and Jensen, 2001) Kết quả nghiên

cứu của Margiocco et al (1983) cho rằng nitrit không chỉ ảnh hưởng tiêu cực

đến mang và máu mà còn được tích lũy trong gan, não và cơ Ban đầu lượng

nitrit hấp thu vào cơ thể cá chuyển hóa thành nitrat và quá trình nitrat hóa này

xảy ra ở gan do nitrat được xem không có tính độc trong hệ thống thủy sản, sự

hình thành nitrat từ phản ứng giữa nitrit và oxyHb là quá trình khử nitrit bởi vì

metHb được sinh ra có thể bị giảm để phục hồi lượng Hb chức năng nhờ tăng

hoạt tính enzyme khử metHb NADH reductase (Doblander and Lackner, 1997;

Jensen, 2003) Tuy nhiên, khi nồng độ nitrit trong môi trường cao, cá có thể chết

do metHb tăng đột ngột quá cao trong máu Sự hình thành metHb trong trường

hợp này gọi là “hiện tượng máu nâu”, một dấu hiệu tiêu biểu khi tiếp xúc nitrit

(Kroupova, 2005)

Nồng độ nitrit thông thường trong nước khoảng dưới 1 µM (Jensen, 2003),

nhưng sự sinh ra quá mức của các sản phẩm nitơ, các chất thải hữu cơ hay sinh

khối cao có thể làm tăng nồng độ nitrit trong cả hệ thống nuôi trồng thủy sản và

hệ thống thủy vực tự nhiên (Eddy and Williams, 1987; Hargreaves, 1998;

Jensen, 2003) Sự mất cân bằng của quá trình nitrit và nitrat hóa vi khuẩn từ sự

hấp thu nitrit qua mang, đặc biệt là loài cá nước ngọt thì nitrit càng được hấp

thu chủ động hơn vì ion Cl- trong nước ngọt rất thấp, nitrit có cùng cơ chế hấp

thu vào cơ thể cá với Cl-, làm thay đổi tốc độ trao đổi ion Cl-/HCO3-, thay thế

Cl- hấp thu vào cơ thể cá với nồng độ sẵn có của nó trong môi trường nước và

làm giảm Cl- trong huyết tương và tăng nồng độ nitrit trong huyết tương (Jensen,

2003) Các loài cá nước ngọt có đặc điểm ưu trương trong môi trường sống của

chúng; chúng cần một kênh trao đổi ion chủ động như Na+ và Cl- qua mang để

đền bù lại lượng ion thụ động mất qua mang và nước tiểu Ngược lại, cá nước

mặn lại có tính nhược trương, vì vậy NaCl hấp thụ qua mang chủ động Thêm

vào đó, nồng độ Cl- cao trong nước biển (550 mM) sẽ cạnh tranh với nitrit qua

cơ chế đồng vận chuyển (Jensen, 2009)

Một trong những phương pháp để giảm độc tố nitrit là thêm một lượng Cl

-vào môi trường (Jensen, 2003; Kroupova, 2005) Phương pháp này lần đầu tiên

được nghiên cứu trên cá da trơn và cá hồi từ thập niên 1970 (Lewis and Morris,

1986), và đây được xem là phương pháp để ức chế sự hấp thu nitrit và tính độc của nó với cá Những loài có tỉ lệ hấp thu Cl- thấp sẽ có khả năng tích lũy nitrit

cao (Jensen et al., 1987; Jensen, 1996, Jensen, 2003) Theo Crawford và Allen

(1977), tỉ lệ chết bởi tiếp xúc nitrit ở cá nước ngọt cao hơn ở cá nước mặn

khoảng 50-100 lần Ảnh hưởng của nitrit trên cá măng (Chanos chanos) nước

ngọt cao gấp 56 lần so với cá măng nước mặn 16‰ (Almendras, 1987) Ngoài

ra, cá chép (Cyprinus caprio) tiếp xúc với 1,45 mM nitrit thì metHb tăng lên

90% sau 48 giờ, trong khi metHb đã giảm chỉ còn 10% khi môi trường nước được bổ sung 3,47 mM Cl- Một số nghiên cứu chỉ ra rằng tỉ lệ [Cl-]:[NO2-]=6:1 được xem là an toàn trong ao nuôi cá nheo Mỹ (Boyd, 1998) Vì vậy, có thể kết luận rằng khi tiếp xúc nitrit thì loài cá có tốc độ hấp thu Cl- qua mang cao (ví

dụ như cá hồi, cá rô) nhạy cảm với nitrit hơn loài có tốc độ hấp thu Cl- thấp (ví

dụ như lươn đồng, cá chép) (Williams and Eddy, 1986)

Ở các loài cá hô hấp trong nước, mang là cơ quan chính cho sự trao đổi

khí, trao đổi ion, điều hòa pH và bài tiết sản phẩm thải nitơ (Evan et al., 2005)

Ngoài ra, diện tích bề mặt mang của cá hô hấp trong nước lớn nên chúng trực

tiếp và liên tục hấp thu độc chất từ môi trường như nitrit (Evan et al., 2005)

Tuy nhiên, ở loài cá hô hấp khí trời, hệ thống mạch máu biến đổi diện tích bề mặt mang giảm nên hạn chế sự tiếp xúc các chất độc từ môi trường nước

(Johansen, 1968; Graham, 1997; Lefevre et al., 2014) Hiện nay, ảnh hưởng nitrit đã được nghiên cứu trên 6 loài thủy sản (Boudreaux et al., 2007; Lefevre

et al., 2011, 2012; Gam et al., 2017, 2018a, 2018b) Các giá trị LC50-96 giờ (nồng độ gây chết 50%) của nitrit trên một số loài hô hấp trong nước khoảng vài mM (các loài cá chép, Lewis and Morris, 1986); dưới 0,5 mM (các loài cá hồi, Lewis and Morris, 1986) Một cách khác biệt, các loài hô hấp khí trời lại có khả năng chịu đựng nitrit cao hơn loài cá hô hấp trong nước, các giá trị LC50-96

của nitrit là 1,65 mM ở cá tra (Pangasinodon hypophthalmus) (Lefevre et al., 2011); 4,9 mM ở cá lóc (Channa striata) (Lefevre et al., 2012); 7,82 mM ở cá thát lát còm (Chitala ornata) (Gam et al., 2017) Tất cả các loài hô hấp khí trời

này đều có những phản ứng sinh lý khác biệt so với các loài cá trước đây khi tiếp xúc nitrit, như nồng độ metHb chỉ tăng khoảng 20-40% và nitrit trong huyết tương tăng nhưng luôn dưới nồng độ nitrit trong môi trường nước trong 48-72 giờ đầu tiếp xúc; tuy nhiên những chỉ tiêu xúc này đã giảm đáng kể sau 7 ngày

tiếp (Lefevre et al., 2011; 2012; Gam et al.,2017; 2018) Sự phục hồi sau khi

tiếp xúc nitrit là nhờ quá trình nitrat hóa chuyển nitrit thành nitrat (Doblander

and Lackner, 1997; Jensen, 2003; Lefevre et al., 2011; 2012; Gam et al., 2017;

2018) Ngoài ra, loài cá hô hấp khí trời như thát lát còm còn có khả năng giảm metHb khi tiếp xúc nitrit qua sự tăng hoạt tính khử metHb reductase gấp 5 lần

so với cá đối chứng (Gam et al., 2017) Nitrit cũng ảnh hưởng đến qua trình cân

bằng axít - bazơ, pH giảm 0,2 đơn vị và PCO2 đã tăng từ 8 mmHg lên 14 mmHg

sau 1 ngày tiếp xúc với nồng độ nitrit 2,5 mM (Gam et al., 2017) Môi trường

CO2 cao trong nước gây ra sự hô hấp axít trong cá, dẫn đến thay đổi cơ chế trao đổi ion qua mang (tăng ion HCO3- và giảm ion H+) để trung hòa môi trường axít

(Heisler, 1984; Claiborne et al., 2002; Evan et al., 2005; Perry và Gilmour,

2006) Vì cả nitrit và nồng độ CO2 cao trong nước đều có liên quan đến sự trao đổi ion HCO3-/Cl- qua mang, vì vậy đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng kết hợp của hai yếu tố này lên cân bằng axít - bazơ và sự hấp thu nitrit trên động

vật thủy sinh với các kết quả khác biệt nhau (Jensen et al., 2000; Hvas et al., 2016; Gam et al., 2017) Nghiên cứu của Hvas et al (2016) cho thấy nitrit (0,9

mM) kết hợp với nồng độ CO2 cao (21 mmHg) chỉ làm giảm sự hấp thu nitrit ở

6 giờ đầu nhưng sau khi pH điều hòa thì lượng nitrit trong huyết tương cũng như metHb lại tăng cao đột ngột gây ra tỉ lệ chết sau 24 giờ Ngược lại, nghiên

cứu của Jensen et al (2000) trên tôm nước ngọt Astacus astacus và trên cá thát lát còm (Chitala ornata) của Gam et al (2018) đã phát hiện ra sự điều hòa pH

trong quá trình cân bằng axít - bazơ khi chúng tiếp xúc với môi trường CO2 cao làm ức chế sự hấp thu nitrit vào cơ thể bởi sự giảm trao đổi ion HCO3-/Cl- qua mang

Tình trạng sức khỏe của sinh vật thường được thể hiện qua các thông số huyết học, trong đó giá trị pH máu là một yếu tố cực kỳ quan trọng (Ashwood

et al., 1983) Trong điều kiện thuân lợi, pH máu cá thường ổn định khoảng

7.5-7.7(Garey, 1970), và khi môi trường sống thay đổi, pH máu biến động thiên về acid hoặc kiềm đều làm cho hoạt tính của hệ thống enzyme trong tế bào bị ảnh hưởng cũng như tính chất lý hóa học của các chất trong tế bào cũng bị thay đổi gây ảnh hưởng đến chức năng bình thường của cơ thể một cách rõ rệt (Heisler, 1980) Nhiệt độ, CO2 và nitrit luôn là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp lên sức khỏe của động vật thủy sinh nói chung và lươn đồng nói riêng Với môi trường sống đặc thù trong các đầm lầy, thiếu oxy và độc chất cao Vậy cơ chế điều hòa axít – bazơ trong máu của lươn sẽ hoạt động như thế nào trước ảnh hưởng của các yếu tố môi trường?

PHẦN III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 09/2014 đến tháng 12/2017

Địa điểm thực hiện: Bộ môn Dinh dưỡng và Chế biến Thủy sản, Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ (Việt Nam) và Khoa Sinh học, Trường Đại học Aarhus (Đan Mạch)

Sử dụng nước máy đã khử Clorine cho toàn bộ các thí nghiệm của nghiên cứu Trong suốt thí nghiệm, chất lượng nước luôn được kiểm tra 2 lần/ ngày vào sáng sớm và chiều tối gồm các chỉ tiêu nhiệt độ pH, oxy hòa tan, CO2 hòa tan, tổng nồng độ ammonia (TAN) và nitrit với các thiết bị được trình bày trong mục 3.4.5 Các chỉ tiêu này luôn được duy trì ổn định trong giới hạn tốt nhất trong suốt thời gian thí nghiệm giúp nâng cao hiệu quả của các thí nghiệm Nhiệt độ nước trung bình 27-29°C, pH nước dao động: 7,7-7,8; oxy hòa tan 90%, CO2

hòa tan <0,4% và TAN<0,05M

3.2 Đối tượng nghiên cứu

Lươn đồng (Monopterus albus) trong nghiên cứu được chọn mua từ các

trại nuôi tại huyện Vĩnh Thạnh, thành phố Cần Thơ và được chuyển về Phòng thí nghiệm của Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ Lươn đồng được trữ trong các bể composite có sục khí và thay nước hàng ngày Lươn đồng được trữ

từ 3 đến 4 tuần trước khi thí nghiệm Trong thời gian trữ, lươn được cho ăn thức ăn tươi sống (cá tạp) 2 lần/ngày theo nhu cầu Lươn được ngừng cho ăn 3 ngày trước khi bắt đầu bố trí thí nghiệm Lươn dùng cho các thí nghiệm gồm 2 kích cỡ là lươn nhỏ (30 g/con) và lươn lớn (250-350 g/con)

3.3 Nội dung nghiên cứu

Các nội dung chính của nghiên cứu được trình bày theo sơ đồ như sau:

3.3.1 Khảo sát các chỉ tiêu môi trường nước trong các bể nuôi lươn đồng

Phương pháp thực hiện

Khảo sát được thực hiện tại 9 bể nuôi lươn đồng với mô hình nuôi có giá thể (vĩ tre), sử dụng thức ăn tươi sống trong suốt thời gian nuôi Lươn đồng được nuôi với mật độ 250 con/m2 trong bể có diện tích 8-10 m2/bể và được thay nước hằng ngày vào buổi sáng (40-50%) Các yếu tố môi trường được đo dựa theo thời gian nuôi lần lượt là đầu vụ (1 tháng sau thả giống), giữa vụ (4-5 tháng sau thả giống) và cuối vụ (chuẩn bị thu hoạch - 9 tháng sau thả giống); mỗi thời điểm chọn 3 bể khác nhau

Các chỉ số môi trường và thu mẫu nước được thực hiện mỗi 3 giờ và liên tục trong 24 giờ Mẫu nước được thu giữa bể và trữ lạnh để phân tích các chỉ tiêu NO2- và H2S tại phòng thí nghiệm; các chỉ tiêu pH, nhiệt độ, PwCO2 (áp suất riêng phần CO2 trong nước) được đo trực tiếp bằng máy OxyGuard Pacific Box, máy YSI để đo oxy hoà tan và nhiệt kế để đo nhiệt độ nước

3.3.2 Nội dung 1: Ảnh hưởng của CO 2 lên sự cân bằng axít - bazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng

3.3.2.2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Ảnh hưởng CO 2 + nhiệt độ lên cân bằng axít-bazơ, sinh lý máu

lý máu

Ảnh hưởng nhiệt

độ + nitrit lên cân bằng axít-bazơ và sinh lý máu

Ảnh hưởng CO 2 lên

sinh lý máu

Ảnh hưởng của nhiệt

độ lên pH ngoại bào Ảnh hưởng của nhiệt

độ lên pH nội bào Ảnh hưởng nhiệt độ lên sinh lý máu

Ảnh hưởng CO 2 + nhiệt độ lên cân bằng axít-bazơ lươn lớn Ảnh hưởng CO 2 + nhiệt độ lên cân bằng axít-bazơ lươn nhỏ

Ảnh hưởng CO 2 + nitrit lên cân bằng axít- bazơ lươn lớn Ảnh hưởng CO 2 + nitrit lên cân bằng axít- bazơ lươn nhỏ

Ảnh hưởng nhiệt độ + nitrit lên cân bằng axít- bazơ lươn lớn Ảnh hưởng nhiệt độ + nitrit lên cân bằng axít- bazơ lươn nhỏ Khảo sát các yếu tố môi trường

bể nuôi lươn thương phẩm

a Thí nghiệm 1: Xác định khả năng đệm non-bicarbonate (βNB) trong máu trong điều kiện in vitro

Mẫu máu (khoảng 10 mL) được lấy trực tiếp thông qua ống thông động mạch của 6 con lươn đồng lớn Sau đó, máu được ly tâm nhẹ với tốc độ 600 rpm trong 3 phút ở 27°C nhằm mục đích tách máu thành hai phần, phần lắng bên dưới là máu với hematocrit cao (trên 60%) và phần nổi bên trên với giá trị hematocrit thấp (30%) Mỗi phần máu được cho vào các bình cầu Eschweiler lắc nhẹ trong suốt thời gian thí nghiệm (Hình 3.2A) Sử dụng hệ thống máy Wösthoff (Bochum, Đức) (Hình 3.2B) để bổ sung vào máu lần lượt 7, 15 và 30 mmHg CO2 trong ít nhất 30 phút cho mỗi mức CO2 Tại mỗi mức CO2, máu được lấy ra để đo tổng nồng độ CO2 (TCO2) của huyết tương, pH máu và Hct Đối với mỗi mẫu máu, βNB được tính toán từ mối quan hệ tuyến tính giữa HCO3- và pH, và đánh giá ảnh hưởng của Hct lên mối quan hệ tuyến tính giữa βNB và Hct

b Thí nghiệm 2a: Ảnh hưởng của CO 2 lên sự cân bằng axít - bazơ của lươn đồng lớn

- Bố trí thí nghiệm: lươn thí nghiệm có kích cỡ lớn (250-350 g/con) Lươn

đồng được đặt ống dẫn lưu động mạch và đặt ống thông tiểu (Hình 3.3) Thí nghiệm gồm 4 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức gồm 6 lươn đồng (6 lần lặp lại)

và được bố trí vào hệ thống bể nhỏ sử dụng máy điểu chỉnh CO2 (Wösthoff, Bochum, Germany) Hệ thống máy Wösthoff có cơ chế điều chỉnh đúng áp suất

CO2 mong muốn cho từng nghiệm thức theo thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện 27°C, oxy hòa tan >90% Lươn đồng được bố trí riêng biệt từng bể Các nghiệm thức được bố trí như sau:

Nghiệm thức 1: 0,1 mmHg CO2 trong nước

Nghiệm thức 2: 0,1 mmHg CO2 trong không khí

Nghiệm thức 3: 30 mmHg CO2 trong nước

Nghiệm thức 4: 30 mmHg CO2 trong không khí

(Áp suất riêng phần CO2 trong nước ở 27°C là 30 mmHg tương đương với 4% CO2 hòa tan trong nước và cũng tương đương nồng độ CO2 là 49,8 mg/L được đo bằng máy Oxyguard Pacific, Đan Mạch)

- Phương pháp thu mẫu và chỉ tiêu phân tích:

Máu lươn đồng được lấy thông qua ống dẫn lưu tại các thời điểm: 0 giờ, 6 giờ, 12 giờ, 24 giờ, 48 giờ và 72 giờ

Mẫu máu được dùng đo các chỉ tiêu như pH, PaCO2 (áp suất riêng phần

CO2 trong máu cá) và Hb, Hct Huyết tương dùng để đo hàm lượng HCO3-, Na+,

K+, Cl- và áp suất thẩm thấu

Lươn được đặt thêm 1 ống thông tiểu trực tiếp vào bàng quang của lươn qua lỗ hậu môn Nước tiểu lươn đồng được thu liên tục từ ống thông tiểu và chứa trong Eppendorff 10 mL Các thời điểm thu nước tiểu cũng tương tự như thu máu Sau đó, nước tiểu lươn đồng được phân tích các chỉ tiêu gồm pH, tổng

CO2, TAN, Na+, K+, Cl-

c Thí nghiệm 2b: Ảnh hưởng của CO 2 lên chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng nhỏ

- Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 3

nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần tương ứng với 3 bể Lươn đồng được bố trí mật độ 50 con/bể Căn cứ vào hàm lượng CO2 khảo sát từ bể nuôi ngoài thực tế (14 mmHg CO2 cho lươn nhỏ và 30 mmHg CO2 cho lươn lớn) để chọn hàm lượng CO2 cho thí nghiệm Thí nghiệm gồm 3 nghiệm thức:

Nghiệm thức 1: 0,1 mmHg CO2 trong nước (đối chứng)

Nghiệm thức 2: 14 mmHg CO2 trong nước

Nghiệm thức 3: 30 mmHg CO2 trong nước

Thí nghiệm được bố trí trong hệ thống bể tuần hoàn nước và sử dụng máy Oxyguard Pacific (Đan Mạch) để điều chỉnh hàm lượng CO2 theo các nghiệm thức của thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện 27°C, pH nước ban đầu 7,7-7,8 và oxy hòa tan >90%

- Phương pháp thu mẫu và chỉ tiêu phân tích:

Máu lươn đồng nhỏ được thu trực tiếp từ động mạch đuôi tại các thời điểm

0 giờ, 3 giờ, 6 giờ, 24 giờ, 48 giờ và 72 giờ Mỗi bể thu 6 lươn đồng

Máu được phân tích nhanh các chỉ tiêu là pH, pCO2, Hb và Hct và xác định số lượng tế bào hồng cầu, bạch cầu Huyết tương được đo các chỉ tiêu: HCO3-, ion Na+, K+, Cl- và áp suất thẩm thấu

3.3.3 Nội dung 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự cân bằng axít - bazơ

và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng

3.3.3.2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

a Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng cấp tính của nhiệt độ lên giá trị pH ngoại bào của lươn đồng lớn

- Bố trí thí nghiệm: chọn 8 lươn đồng (tương ứng với 8 lần lặp lại) đã được

phục hồi sau đặt ống dẫn lưu động mạch vào từng bể riêng biệt Ở mỗi bể được