• Descărcați citația
  • https://doi.org/10.1080/24750263.2020.1822451
  • CrossMark

articol de cercetare

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Licențierea
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

Abstract

1. Introducere

Multe specii de pești sunt expuse la foamete pe termen scurt sau lung pe parcursul vieții lor. În condiții naturale, foamea este în principal asociată cu modificări sezoniere ale disponibilității hranei, migrației reproducerii, pregătirii corpului peștilor pentru reproducere și modificărilor sezoniere ale temperaturii apei (Miller și colab. 2009). În condiții controlate de om, foamea este folosită și în agricultura multor specii de pești importante din punct de vedere comercial (Friedrich & Stepanowska 2001; Furné și colab. 2012; Karataș 2018). În etapa finală a agriculturii, fermierii de pește deseori, pentru un efect de cultură mai bun, încetează să hrănească peștele pentru o vreme, supunându-i așa-numitei depurări (Zajic și colab. 2013; Varju-Katona și colab. 2019). Deoarece temperatura apelor din Oceanul Sudic este relativ stabilă, activitatea de hrănire a peștilor din Antarctica depinde în principal de sezonalitatea învelișului de gheață și de durata zilei și a nopții (Johnston 1993; Donatti & Fanta 2002; Donatti și colab. 2008) . Metabolismul peștilor din Antarctica este, de asemenea, influențat de mareele de coastă, cantitatea de lumină solară care pătrunde în coloana de apă (Wróblewski 1984) și productivitatea apei (DeVries & Eastman 1981).

corpului

Nototenenii sunt o familie veche de pești, caracteristică ecosistemului marin din Antarctica. Reprezentanții studiați ai acestei familii, Notothenia coriiceps și Notothenia rossii, sunt specii demersale care domină în Golful Amiralității (Insula King George, Antarctica de Vest) (Zadróżny 1996; Kamler 2002). De obicei în Golful Amiralității, N. coriiceps domină peste N. Rusia, atât în ​​ceea ce privește cantitatea, cât și masa (Skóra 1993). N. coriiceps se hrănesc în principal cu zooplancton, zoobentos și alge și N. Rusia se hrănește în principal cu zooplancton, zoobentos și pești mici (FishBase 2019). Barrera-Oro și colab. (2019) au arătat și asta N. coriiceps care locuiau în Potter Cove (King George Island, West Antarctica) erau mai erbivori decât N. Rusia și hrănit în principal cu alge și organisme bentos, cum ar fi melci și scoici, în timp ce N. Rusia a mâncat în principal epibentos - amfipode și alte pradă epibentică.

Scopul acestui studiu a fost de a determina efectul foametei asupra greutății și compoziției chimice a corpului a două specii de pești din Antarctica, N. coriiceps și N. Rusia. De asemenea, a fost investigat efectul foametei asupra excreției compușilor de azot și fosfor, o sursă de N și P pentru autotrofi și un indicator indirect al unui semnal chimic important pentru trofochemorecepția.

2. Material și metode

2.1. Zonă de studiu

Cercetarea a fost efectuată la stația antarctică poloneză Henryk Arctowski, situată pe coasta de vest a golfului Admiralty (Insula King George, West Antarctica), cel mai mare golf din insula King George și arhipelagul Shetland de Sud (Figura 1). Golful Admiralty are o suprafață de 122,08 km 2, un volum de apă de 24,24 km 3, o adâncime medie de 201,7 m și un litoral de 83,4 km. În sud, golful se deschide în strâmtoarea Bransfield și este influențat de curenții marini (Direcții de navigație pentru Antarctica, 1985; Battke 1990).

Publicat online:

Figura 1. Locația Golful Amiralității (AB) și a Stației Antarctice Poloneze (AS - Stația Arctowski).

Figura 1. Locația Golful Amiralității (AB) și a Stației Antarctice Poloneze (AS - Stația Arctowski).

2.2. Înfometarea peștilor

Studiul a constat în două experimente de înfometare pe termen lung a N. coriiceps și N. Rusia capturat în Golful Amiralității folosind 6 setci bentonice de selectivitate (50 m lungime, 1,5 m lățime, dimensiunea ochiului de 50 mm) setate la o adâncime de 20 m timp de 5 ore. Peștii au fost identificați folosind fișele de identificare a speciilor FAO în scopul pescuitului (FAO 1985).

După ce au fost prinși, peștii au fost plasați într-un recipient cu apă aerată constant la 0,5 ° C într-o cameră întunecată timp de 24 de ore pentru aclimatizare. Pentru N. coriiceps, foametea a durat 50 de zile (aprilie-iunie) și 25 de zile pentru N. Rusia (Septembrie octombrie). La începutul fiecărui experiment, peștele a fost cântărit (g) și lungimea totală a corpului a fost măsurată. În fiecare experiment, peștii au fost cântăriți la fiecare 10 zile.

Înfometarea experimentală a implicat șase N. coriiceps (greutatea corporală medie 1333 ± 185 g, lungimea totală medie 41,0 ± 7,0 cm) și șase N. Rusia (greutatea corporală medie 335 ± 35 g, lungimea totală medie 29,0 ± 3,0 cm).

Apa a fost schimbată după 1, 4, 10, 15 și 25 de zile și pentru N. coriiceps suplimentar după 35 și 45 de zile de foame. La 24 de ore după schimbul de apă, nivelurile de azot și fosfor au fost testate.

În experiment, s-a utilizat un volum constant de apă de mare per greutate de pește de 10 dm 3 de apă la 100 g de greutate corporală. Apa a fost constant aerată și temperatura sa a fost menținută la 0,5 ° C ± 0,5 ° C (un laborator izoterm cu un ciclu de lumină zi/noapte de 6 h/18 h). Apa din Golful Amiralității avea o salinitate medie de 34,6 ± 0,4 PSU, pH 8,2 ± 0,1 și oxigenare la 98% -100%. Concentrația medie a azotului de amoniu a fost 0,021 ± 0,007 mg N dm −3, azot organic 0,115 ± 0,058 mg N dm −3, azot total 0,58 ± 0,041 mg N dm −3, fosfor reactiv total 0,080 ± 0,015 mg P dm −3; fosfor organic 0,007 ± 0,001 mg P dm −3 și fosfor total 0,087 ± 0,014 mg P dm −3 .

2.3. Analiza chimică a corpului peștilor

Analiza compoziției chimice a corpului peștilor a fost efectuată înainte și după fiecare experiment (un eșantion de referință de 12 pești din fiecare specie). S-au determinat procentele următoarelor:

- proteine ​​totale - metoda Kjeldahl (PN-A-04018: Az3: 2002),

- grăsime brută - extracție Soxhlet (PN-A-86734: 1967),

- substanță uscată - uscarea probelor la 105 ° C timp de 12 ore (PN-A-86783: 1962),

- cenușă - metodă de prăjire la 550 ° C timp de 10 ore (PN-EN ISO 936: 2000).

2.4 Teste de calitate a apei

Azotul anorganic (IN, determinat ca azot de amoniu), azotul total (TN), fosforul reactiv total (TRP) și fosforul total (TP) au fost identificate folosind metodele colorimetrice standard recomandate de APHA (1999). Măsurarea absorbției a fost efectuată folosind un spectrofotometru UV-VIS SPECOL-1100 de către CARL ZEISS. Azotul organic total (TON) a fost calculat conform formulei TON = TN - IN. Fosforul organic total (TOP) a fost calculat conform formulei TOP = TP - TRP. Raportul molar Redfield a fost determinat pentru IN: TRP. PH-ul apei a fost măsurat folosind un contor de pH HANNA Instruments tip HI 9025; salinitate cu un conductometru de tip WTW FL197; și oxigenarea apei cu contorul de oxigen WTW Oxi 197.

2.5 Analiza statistică

Datele obținute au fost analizate cu analiza unică a varianței (ANOVA) și testul HSD al lui Tukey folosind software-ul STATISTICA (ver. 13) pentru Windows.

3. Rezultate si discutii

3.1 Înfometarea peștilor

Măsurători ale greutății corporale și lungimii totale a N. coriiceps și N. Rusia în înfometarea experimentală sunt rezumate în Tabelul I. N. coriiceps s-au caracterizat prin greutate corporală și lungime totală mult mai mare decât N. Rusia. Nu s-a observat nicio creștere a lungimii totale a corpului în timpul foametei. După primele 10 zile de foame, N. coriiceps a înregistrat o pierdere medie în greutate de aproximativ 11% (similar cu Crawford 1979), care a fost însoțită de excreție și scuipat din alimente nedigerate (macroalge, crustacee). După această perioadă, greutatea peștilor nu s-a mai redus. În contrast, N. Rusia nu a înregistrat o scădere a greutății corporale după 10 zile (după cum sa menționat pentru N. coriiceps) și nici la sfârșitul experimentului (Tabelul I). De asemenea, nu s-a observat scuipare de alimente în timpul perioadei inițiale de foame N. Rusia.

Publicat online:

Tabelul I. Modificări ale greutății medii și lungimii medii totale a corpului N. coriiceps și N. Rusia în timpul foametei (x ± SD).

Peștii nototeneni se caracterizează printr-un conținut relativ scăzut de grăsime corporală (

1%) (Kołakowska 1987; Kamler & Rakusa-Suszczewski 2001). Modificările în compoziția chimică a corpului sunt rezumate în Tabelul II. Datorită lipsei diferențelor semnificative în compoziția chimică a peștilor, modificările observate pot fi considerate relative. in orice caz, N. coriiceps au arătat o ușoară creștere a substanței uscate (5,2%), a proteinelor totale (3,7%) și a cenușii (18%) și a scăzut lipidele cu aproximativ 18% după 50 de zile de foame. Pe de altă parte, s-a constatat o scădere a tuturor parametrilor în N. Rusia (4,8% pentru substanța uscată: 3,5% pentru proteina totală și cenușă și cu aproximativ 26% pentru lipide).

Publicat online:

Tabelul II. Modificări ale compoziției chimice a Notothenia coriiceps și Notothenia rossii în timpul foametei (x ± SD).

3.2 Excreția de azot și fosfor

O comparație a excreției de azot și fosfor în apă de către speciile de pești studiate este prezentată în tabelul III și în figurile 2 și 3. În general, excreția de azot a fost mai mare decât cea a fosforului, coeficienții medii de excreție TN fiind similari pentru ambele specii de pești. studiat (11,6 µmol N h -1 100 g -1 pentru N. coriiceps și 11,22 µmol N h -1 100 g -1 pentru N. Rusia), iar coeficienții de excreție TP mai mari pentru N. coriiceps decât pentru N. Rusia (valori medii de 1,55 și 0,66 µmol P h -1 100 g -1).

Publicat online:

Tabelul III. Comparația nivelurilor (valori medii și deviație standard, SD) de azot (TON - azot organic total; TN - azot total) și fosfor (TRP - fosfor reactiv total; TOP - fosfor organic total; TP - fosfor total) eliberat la apă de foame N. coriiceps și N. Rusia, și raportul Redfield (IN: TRP), ponderea azotului de amoniu în azotul total (% AmN) și valoarea P pentru analiza ANOVA, testul Tukey post-hoc.

Publicat online:

Figura 2. Modificări ale proporției (în µmol N h −1 100 g −1) de azot amoniu și azot organic total (TON) în azotul total excretat de N. Rusia și N. coriiceps în timpul înfometării.

Figura 2. Modificări ale proporției (în µmol N h −1 100 g −1) de azot amoniu și azot organic total (TON) în azotul total excretat de N. Rusia și N. coriiceps în timpul înfometării.

Publicat online:

Figura 3. Modificări ale proporției (în µmol P h -1 100 g -1) de fosfor reactiv total (TRP) și fosfor organic total (TOP) în fosfor total, excretat de N. Rusia și N. coriiceps în timpul înfometării.

Figura 3. Modificări ale proporției (în µmol P h -1 100 g -1) de fosfor reactiv total (TRP) și fosfor organic total (TOP) în fosfor total, excretat de N. Rusia și N. coriiceps în timpul înfometării.

În azotul excretat de pește, azotul de amoniu a predominat asupra azotului organic total (TON), cu N. coriiceps excretând de 2,9 ori mai mult azot de amoniu decât TON. Pentru N. Rusia acest coeficient a fost de 1,3. În același timp, a fost înregistrată o pondere mai mare de azot de amoniu excretat în TN N. coriiceps decât pentru N. Rusia (în medie 75,9%, respectiv 56,5%). De asemenea, s-au înregistrat coeficienți mai mari de excreție a fosforului pentru N. coriiceps decât pentru N. Rusia. În același timp, în ambele variante experimentale, excreția totală de fosfor reactiv (TRP) a dominat excreția TOP, cu N. coriiceps excretând în medie de 2,4 ori și N. Rusia De 4,2 ori mai mult TRP decât TOP. Raportul molar IN: TRP a fost semnificativ mai mare pentru N. Rusia (P = 0,0043) (Tabelul III).

S-a arătat o tendință constantă în ceea ce privește magnitudinea excreției de azot și fosfor: în prima zi de foame, coeficienții de excreție de N și P au atins maximul și apoi au scăzut treptat (Figurile 2 și 3). Comparând speciile de pești, trebuie subliniat faptul că excreția azotului de amoniu și a TRP de către N. Rusia în prima zi de foame a fost la un nivel comparabil al excreției lor de N. coriiceps înregistrat abia după cele zece zile de foame.

3.2.1. Semnificația excreției de N și P pentru autotrofe

Rapoartele IN: TRP determinate sunt în concordanță cu raportul Redfield pentru apele Admiralty Bay, determinat de Nędzarek (2008) la 12: 1 (la acest raport ambele elemente pot limita simultan producția primară). Cu toate acestea, trebuie subliniat faptul că excreția a avut niveluri ridicate ale formei reduse de azot (această formă de azot fiind ușor disponibilă pentru autotrofi), de peste 4 ori mai mare comparativ cu azotul de amoniu (N-NH4 + Av%) din Amiralitatea Apele golfului, estimate la 15% (Nędzarek 2008).

3.2.2. Semnificația excreției de N și P pentru trofochemorecepție

Procesul trofochemorecepției depinde în mod esențial de compușii organici, iar cercetările în acest domeniu se concentrează pe compușii care conțin azot (în special aminoacizi) (de exemplu, Kidawa și colab. 2008). După cum arată Rodela (2013), în deșeurile azotate excretate de pești, fracția principală este amoniul (55% –63%), iar restul constă din compuși organici, inclusiv 6% –7% uree, 4% –6% creatină, și 3% –10% amine. Unele azoturi organice pot fi găsite în excrement, care conține compuși macromoleculari de azot și fosfor (inclusiv proteine, peptide și fosfolipide); excreția de azot în fecale poate fi mai mare decât excreția prin sistemul renal (Bucking și colab. 2013). În studiul nostru, am constatat că proporția de TON în azot total a fost similară cu cea raportată de Rodela (2013), care a fost în medie de 43,5% în N. rossi și 24,1% în N. coriiceps (Figura 4). În același timp, excreția mai mare de TON de N. Rusia decât N. coriiceps poate fi cauzată de diferențele de obiceiuri nutriționale dintre aceste specii (s-a susținut că N. coriiceps este mai ierbivor decât N. Rusia - Barrera-Oro și colab. (2019).

Publicat online:

Figura 4. Modificări ale proporției de azot organic total (TON) și azot de amoniu în azotul total excretat de N. Rusia și N. coriiceps în timpul foametei experimentale.

Figura 4. Modificări ale proporției de azot organic total (TON) și azot de amoniu în azotul total excretat de N. Rusia și N. coriiceps în timpul foametei experimentale.

În cercetarea noastră, am găsit o cantitate relativ constantă de compuși organici excretați de azot și fosfor după a patra zi de foame (Figurile 2 și 3). În N. Rusia proporția de TON în azot total a scăzut de la 45% după primele 24 de ore de foame la aproximativ 37% după 25 de zile de foame, în timp ce pentru N. coriiceps modificarea a fost de la 30% după primele 24 de ore de foame la aproximativ 20% după 45 de zile de foame (Figura 4). Proporțiile de TOP în fosfor total au fost de 22% și 18% pentru N. Rusia și 35% și 21% pentru N. coriiceps timp de 24 de ore și respectiv sfârșitul experimentului (Figura 5). Pe baza datelor Rodela (2013) și Bucking și colab. (2013), se poate concluziona că excreția TON și TOP de către peștii studiați poate fi un semnal chimic suficient pentru organismele marine. De exemplu, peștii sunt capabili să detecteze semnale de aminoacizi la concentrații mai mici de 10 10 mol dm-3 (Løkkeborg și colab. 1995; Davis și colab. 2006). Observațiile menționate anterior cu privire la dependența excreției TON și TOP de obiceiurile nutriționale ale peștilor și semnificația acestei excreții în trofochemorecepție necesită cercetări detaliate suplimentare.

Publicat online:

Figura 5. Modificări ale proporției fosforului organic total (TOP) și fosforului reactiv total (TRP) în fosforul total excretat de N. Rusia și N. coriiceps în timpul foametei experimentale.

Figura 5. Modificări ale proporției fosforului organic total (TOP) și fosforului reactiv total (TRP) în fosforul total excretat de N. Rusia și N. coriiceps în timpul foametei experimentale.

4. Concluzii

În timpul înfometării experimentale a două specii diferite de pești din Antarctica, nu am găsit nicio modificare a lungimii totale a corpului, în timp ce modificările în greutate și compoziția chimică a corpului nu au atins semnificație statistică. A existat o scădere relativ ridicată a conținutului de lipide, cu aproximativ 18% în Notothenia coriiceps și aproximativ 26% în Notothenia rossii, ceea ce indică faptul că lipidele au fost principala sursă de energie în timpul foametei.

Coeficienții de excreție înregistrați ai azotului și fosforului au fost comparabili cu datele din literatura de specialitate. Azotul de amoniu a fost mai mare decât azotul organic, iar TRP mai mare decât TOP. Raportul Redfield (IN: TRP) a fost similar cu nivelurile înregistrate anterior în apele Admiralty Bay. În același timp, excreția a furnizat o încărcătură mare de azot redus, o formă de azot ușor accesibilă pentru autotrofi. Concentrațiile observate de forme organice de azot și fosfor au rămas la un nivel similar pe toată durata înfometării experimentale. Acest lucru indică faptul că semnalul chimic rezultat pentru organismele marine este doar ușor redus, chiar și în timpul indisponibilității pe termen lung a alimentelor.

Tabelul I. Modificări ale greutății medii și lungimii medii totale a corpului N. coriiceps și N. Rusia în timpul foametei (x ± SD).

Nicio diferență semnificativă.

Tabelul II. Modificări ale compoziției chimice a Notothenia coriiceps și Notothenia rossii în timpul foametei (x ± SD).

Nicio diferență semnificativă.

Tabelul III. Comparația nivelurilor (valori medii și deviație standard, SD) de azot (TON - azot organic total; TN - azot total) și fosfor (TRP - fosfor reactiv total; TOP - fosfor organic total; TP - fosfor total) eliberat la apă de foame N. coriiceps și N. Rusia, și raportul Redfield (IN: TRP), ponderea azotului de amoniu în azotul total (% AmN) și valoarea P pentru analiza ANOVA, testul Tukey post-hoc.