Ảnh hưởng của CO2, nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng axítbazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng (Monopterus albus Zuiew, 1793).

Ảnh hưởng của CO2, nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng axítbazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng (Monopterus albus Zuiew, 1793). Ảnh hưởng của CO2, nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng axítbazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng (Monopterus albus Zuiew, 1793). Ảnh hưởng của CO2, nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng axítbazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng (Monopterus albus Zuiew, 1793). Ảnh hưởng của CO2, nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng axítbazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng (Monopterus albus Zuiew, 1793). Ảnh hưởng của CO2, nhiệt độ và nitrit lên sự cân bằng axítbazơ và các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng (Monopterus albus Zuiew, 1793).

GIỚI THIỆU

Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu và hiện tượng nóng lên toàn cầu đã trở thành mối đe dọa nghiêm trọng đối với các đồng bằng ven biển trên toàn thế giới Dự báo, mực nước biển có thể tăng từ 20 cm đến 45 cm trong tương lai gần.

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang gia tăng hàm lượng các chất độc hại như CO2, NO2 và CH4, cùng với việc tăng nhiệt độ từ 1-4°C trong thế kỷ tới (IPCC, 2013) Việt Nam đứng thứ 27 trong số 132 quốc gia bị ảnh hưởng bởi BĐKH, với đồng bằng sông Cửu Long dự đoán là một trong những vùng chịu tác động nặng nề nhất (IPCC, 2007) BĐKH có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển bền vững của ngành thủy sản, đặc biệt là nuôi trồng thủy sản, do động vật thủy sản là loài biến nhiệt và nhiệt độ là yếu tố quan trọng tác động đến đời sống của chúng Cơ chế điều hòa pH và cân bằng axit-bazơ trong máu là rất quan trọng để động vật thích nghi với các thay đổi môi trường Đối với động vật thủy sinh, sự ổn định axit-bazơ càng quan trọng hơn và chịu ảnh hưởng lớn từ các biến đổi môi trường (Heisler, 1976) Nghiên cứu cho thấy, pH ngoại bào của hầu hết động vật, bao gồm cả động vật sống dưới nước, sẽ giảm khi nhiệt độ cơ thể tăng (Truchot, 1987; Ultsch và Jackson, 1996; Stinner và Hartzler, 2000; Burton, 2002; Wang và Jackson, 2016) Ở các loài động vật thủy sinh có xương sống, sự giảm pH máu khi nhiệt độ tăng còn liên quan đến sự 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;

Bên cạnh sự thay đổi nhiệt độ, hàm lượng khí CO2 trong ao nuôi thủy sản cũng gia tăng do tác động của biến đổi khí hậu và hiệu ứng nhà kính Theo Boyd (1998), sự gia tăng CO2 trong ao nuôi ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống động vật thủy sinh Khi áp suất riêng phần của CO2 trong nước (PwCO2) vượt quá PaCO2, cá sẽ gặp khó khăn trong việc thải CO2 qua màng, dẫn đến tăng CO2 trong máu, giảm khả năng hô hấp và làm thay đổi mạnh các phản ứng sinh lý Nhiều nghiên cứu, như của Damsgaard et al (2015) và Gam et al (2018), đã chỉ ra ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đối với loài thủy sản có cơ quan hô hấp phụ như cá tra (Pangasianodon).

Nghiên cứu về ảnh hưởng của CO2 đối với khả năng điều chỉnh axít - bazơ của cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) và cá thát lát (Chitala ornata) cho thấy hai loài này có khả năng điều chỉnh axít - bazơ cao hơn so với các loài hô hấp khí trời khác Khi nhiệt độ tăng, cá cũng tăng cường trao đổi chất và phân hủy các hợp chất độc hại Nitrit, một sản phẩm của chu trình nitơ từ ammonia trong điều kiện oxy hòa tan thấp, được biết đến là chất độc đối với động vật thủy sinh, gây giảm oxy trong máu và dẫn đến rối loạn hô hấp, quá trình sinh lý và tăng trưởng Tuy nhiên, các nghiên cứu về tác động của nitrit trong môi trường lên đặc điểm sinh học và khả năng điều hòa axít - bazơ của cá hô hấp khí trời vùng nhiệt đới vẫn còn hạn chế, với chỉ một vài nghiên cứu trên các loài cá có cơ quan hô hấp phụ như cá tra và cá lóc (Channa striata).

Nghiên cứu của Gam et al (2017) về cá thát lát (Chitala ornata) trong các năm 2011 và 2012 đã chỉ ra khả năng chịu đựng nitrit cao của loài cá này, đồng thời nêu bật các cơ chế khử nitơ hiệu quả giúp giảm hấp thụ nitrit thông qua mang.

Lươn đồng (Monopterus albus) là loài cá hô hấp khí trời phổ biến tại vùng đồng bằng sông Cửu Long và phân bố rộng rãi ở Đông Nam Á Môi trường sống của chúng thường là những nơi nước tĩnh, thiếu oxy và chứa nhiều khí độc như CO2 và H2S Mang lươn bị tiêu biến đáng kể, dẫn đến hiệu quả trao đổi chất thấp, trong khi sự hấp thụ oxy chủ yếu diễn ra qua các biểu mô mạch máu ở khoang miệng và thực quản Khác với các loài cá hô hấp khí trời khác, lươn không có bóng hơi và thực hiện trao đổi khí qua bề mặt da có nhiều mạch máu khi môi trường nước thiếu oxy Dù sống trong điều kiện nước tĩnh, khí máu động mạch của lươn vẫn ổn định, cho thấy sự kết hợp của da, khoang miệng và mang giúp lươn bài tiết CO2 và hấp thu oxy hiệu quả.

Nghiên cứu về phản ứng sinh lý của lươn trước các điều kiện môi trường thay đổi, đặc biệt là sự điều hòa axít - bazơ trong máu dưới ảnh hưởng của nhiệt độ tăng, CO2 và nitrit, còn rất hạn chế Do đó, việc tìm hiểu tác động của các yếu tố này lên lươn đồng và cơ chế thích nghi của chúng khi môi trường biến đổi là cần thiết, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành thủy sản.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu này nhằm cung cấp cơ sở khoa học về cơ chế điều hòa axít - bazơ trong máu lươn, dưới tác động riêng lẻ và kết hợp của CO2, nhiệt độ và nitrit cao Đồng thời, nghiên cứu cũng khảo sát sự thay đổi sinh lý của lươn đồng trong các điều kiện sống tương ứng.

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

Nghiên cứu về các bể nuôi lươn thực tế cho thấy nồng độ CO2 và nhiệt độ là yếu tố quan trọng cần được xem xét Kết quả khảo sát thực tế đã dẫn đến các thí nghiệm nhằm đánh giá khả năng điều hòa axít - bazơ và sự biến động số lượng tế bào máu của lươn đồng trong điều kiện môi trường nước và không khí có nồng độ CO2 cao Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng xác định ảnh hưởng cấp tính của các mức nhiệt độ lên pH ngoại bào và pH nội bào của lươn đồng, cũng như tác động mãn tính của nhiệt độ đến sự điều hòa pH và số lượng tế bào máu của lươn đồng nhỏ Cuối cùng, việc đánh giá tác động kết hợp của nhiệt độ và CO2 cao là cần thiết để hiểu rõ hơn về sự điều hòa axít trong nuôi lươn.

Nghiên cứu về ảnh hưởng của bazơ lên lươn lớn và sự thay đổi số lượng tế bào máu của lươn đồng nhỏ cho thấy quá trình điều hòa axít-bazơ và phục hồi pH của lươn đồng khi tiếp xúc với CO2 và nitrit cao có sự biến đổi đáng kể Đồng thời, việc theo dõi sự phục hồi pH ngoại bào của lươn đồng khi bị nitrit xâm nhập ở các mức nhiệt độ khác nhau cũng cho thấy sự thay đổi sinh lý máu của lươn đồng.

Ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định giới hạn hàm lượng CO2 và nitrit trong ao nuôi lươn, đồng thời đánh giá khả năng thích nghi của lươn trước sự gia tăng của CO2 và nhiệt độ Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp nhằm khắc phục ảnh hưởng của biến đổi khí hậu 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.

Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của nồng độ CO2 cao đến sự điều hòa axít - bazơ trong máu và một số chỉ tiêu sinh lý của lươn (Monopterus albus) ở cả hai kích thước lớn và nhỏ Bên cạnh đó, chúng tôi cũng xem xét tác động của sự gia tăng nhiệt độ đến sự cân bằng axít - bazơ của lươn Hơn nữa, nghiên cứu còn phân tích ảnh hưởng kết hợp giữa CO2 và nhiệt độ lên các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn Cuối cùng, chúng tôi điều tra tác động của CO2 và nitrit đối với sự cân bằng axít trong cơ thể lươn.

Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của nhiệt độ và nitrit đối với sự cân bằng axít - bazơ cũng như các chỉ tiêu sinh lý máu của lươn (Monopterus albus) ở cả hai kích cỡ lớn và nhỏ Kết quả sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách các yếu tố môi trường này tác động đến sức khỏe và sinh lý của lươn, từ đó giúp cải thiện quản lý và nuôi trồng loài cá này.

Điểm mới của luận án

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

Lươn có khả năng sống trong môi trường nước lẫn không khí ẩm, cho thấy sự thích nghi đặc biệt của chúng Nghiên cứu đã cung cấp cơ sở khoa học chứng minh lươn hoàn toàn có thể tồn tại trong điều kiện không khí ẩm Cơ chế điều hòa axít - bazơ của lươn tương đồng với các loài bò sát và lưỡng cư khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ Đặc biệt, lươn đồng được phát hiện là loài cá có khả năng hô hấp khí trời, có khả năng điều hòa axít - bazơ và phục hồi pH hiệu quả trong điều kiện CO2 cao, nitrit cao và nhiệt độ cao.

Tính ứng dụng của luận án

Nghiên cứu này đưa ra khuyến cáo và giải pháp giúp lươn thích ứng với biến đổi môi trường do biến đổi khí hậu, như tăng nhiệt độ và nồng độ CO2, đồng thời cung cấp biện pháp khắc phục khi lươn tiếp xúc với nitrit cao Hơn nữa, nghiên cứu cũng cung cấp kiến thức cơ bản cho các nghiên cứu sâu hơn về sinh lý động vật thủy sinh, góp phần vào sự bền vững của nghề nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là ở Đồng bằng sông Cửu Long, nơi chịu ảnh hưởng nặng nề từ biến đổi khí hậu.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thời gian và địa điểm nghiên cứu

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

Trong nghiên cứu này, nước máy đã được khử Clo được sử dụng cho tất cả các thí nghiệm Chất lượng nước được kiểm tra hai lần mỗi ngày, vào buổi sáng và buổi chiều, với các chỉ tiêu như nhiệt độ, pH, oxy hòa tan, CO2 hòa tan, tổng nồng độ ammonia (TAN) và nitrit, sử dụng các thiết bị được mô tả trong phần trước.

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