Thực vật nhân tạo có lợi ích thực tế đối với cá rô phi nuôi - Phần 2

Phương pháp

Hệ thống thí nghiệm

Nghiên cứu được thực hiện tại khuôn viên trang trại thí nghiệm thuộc ngành nuôi trồng thủy sản của Khoa Y dược Thú y và Khoa học động vật tại Đại học bang São Paulo (UNESP), Botucatu. Chúng tôi đã sử dụng 16 hồ thủy tinh (300 lít) được kết nối với hệ thống tuần hoàn có tổng dung tích 12.000 lít, chứa 6 bộ lọc sinh học và 3 bộ lọc bằng tia cực tím. Nước đã được lọc được làm nóng và duy trì ở nhiệt độ 26 ± 2°C bằng cách sử dụng ba lò sưởi có công suất 2.000W trước khi nước được bơm vào các bồn chứa nước đặt ở độ cao 3 mét và được phân phối bằng trọng lực đến các bể cá. Mỗi bể cá chứa một hệ thống sục khí và lò sưởi có công suất 300 W để duy trì nhiệt độ không đổi. Thời gian chiếu sáng được duy trì từ 6 giờ sáng đến 6 giờ chiều với hệ thống chiếu sáng riêng biệt cho từng bể cá đang sử dụng đèn LED 6 W có chức năng hẹn giờ.

Nhiệt độ nước được đo hàng ngày vào lúc 8 giờ sáng và 5 giờ chiều. Hàng tuần, các mẫu nước được thu thập từ hệ thống tuần hoàn và được kiểm tra bằng bộ labconTest® để xác định độ pH, tổng hàm lượng amoniac, nitrit và nồng độ oxy hòa tan. Các giá trị chất lượng nước này được duy trì không đổi lần lượt ở các mức 7.0 ± 0.2, 0.37 ± 0.15ppm, 0.16 ± 0.12ppm và 8.0 ± 1.6ppm đáp ứng các mức độ có thể chấp nhận được đối với biện pháp chăn nuôi cá trong suốt thời gian thực hiện thử nghiệm.

Động vật

Chúng tôi đã sử dụng tổng cộng 640 con cá rô phi sông Nin (Oreochromis niloticus) con (trống) có nguồn gốc từ một quần thể chuyển đổi giới tính GIFT. Trọng lượng trung bình ban đầu và tổng chiều dài của cá thử nghiệm là 29.53 ± 2.0g và 11.5 ± 0.37cm.

Thiết kế thử nghiệm

Thí nghiệm bắt đầu vào tháng 5 năm 2018 và kéo dài 100 ngày. 640 cá con được chia thành 16 nhóm gồm 40 con cá mỗi nhóm, 4 biện pháp xử lý tương ứng với 4 bố trí thí nghiệm giống hệt nhau (Hình 1). 

Biện pháp xử lý đầu tiên bao gồm làm phong phú môi trường chăn nuôi, sử dụng nơi trú ẩn (các ống nhựa PVC có đường kính 10cm và chiều dài 20 cm). 

Biện pháp xử lý thứ hai cũng bao gồm làm phong phú môi trường chăn nuôi, sử dụng lục bình nhân tạo (dây nylon có tua mô phỏng rễ lục bình tự nhiên) cố định vào cấu trúc bằng xốp hoặc cố định vào chính bể cá). 

Biện pháp xử lý thứ ba được vạch ra bằng việc thực phẩm bổ sung tryptophan được thêm vào chế độ ăn theo tỷ lệ 2.56% trọng lượng. 

Biện pháp xử lý thứ tư là một bể đối chứng không làm làm phong phú môi trường hoặc không cho ăn thực phẩm bổ sung. Sinh trắc học được thực hiện vào các ngày 0, 30, 60 và ngày 100 với 50% số cá thể của mỗi hồ cá để đánh giá hiệu suất của các chỉ số phúc lợi và thông số kỹ thuật, cũng như để điều chỉnh lượng thức ăn được cung cấp cho cá khi chúng lớn lên.

Hình 1. Thiết kế thí nghiệm: (a) điều khiển; (b) xử lý lục bình nhân tạo

Thức ăn và sự cho ăn

Cá được cho ăn thủ công bốn lần một ngày vào lúc 8 giờ sáng, 11 giờ sáng, 2 giờ chiều và 5 giờ chiều, theo mô hình cho ăn trong các trang trại nuôi cá, với các viên thức ăn nén 4mm được chế tạo theo công thức khuyến nghị của "Bảng dinh dưỡng dành cho cho cá rô phi của người Brazil," được đề xuất bởi Furuya (2010), đặc biệt dành cho cá rô phi con. Cá được cho ăn cho đến khi no. Cụ thể đối với phương pháp xử lý bổ sung tryptophan thì thức ăn cung cấp được chế tạo theo công thức cơ bản giống như các phương pháp xử lý khác nhưng có chứa 2.56% tryptophan trong sản phẩm thức ăn, trong khi các biện pháp xử lý khác nhận được viên thức ăn chỉ chứa 0.32% tryptophan. Thành phần của chế độ ăn được trình bày trong Bảng 1.

Bảng 1. Công thức chế độ ăn và các thành phần dinh dưỡng (g kg−1): (a) thức ăn được cung cấp cho động vật trong biện pháp xử lý và kiểm soát bằng cách làm phong phú môi trường; và (b) thức ăn được cung cấp cho động vật trong biện pháp cho ăn bổ sung tryptophan.

(a)
Thành phần	%
Bột đậu nành-45	43.50
Protein đậu nành cô đặc	10.00
Bột gia cầm	5.00
Bắp xay	33.04
Dầu đậu nành	0.50
Lúa mì trung bình	2.00
DL-methionine	0.22
L-Threonine	0.36
L-Tryptophan *	0.32
Dicalcium phosphat	2.01
Vật liệu trơ (cát) *	2.24
BHT 1	0.02
Hỗn hợp vitamin khoáng 2	0.60
Vitamin C	0.09
Muối	0.10
Toàn bộ	100.00
Thành phần dinh dưỡng	%
Vật chất khô	86.23
Năng lượng thô (kcal kg 1 )	3762
Chất đạm thô	31.86
Năng lượng tiêu hóa (kcal kg 1 )	3044
Protein tiêu hóa	29.75
Sợi thô	3.31
Cũng chiết xuất	3.03
Canxi	0.81
Photpho có sẵn	0.53

 

(b)
Thành phần	%
Bột đậu nành-45	43.50
Protein đậu nành cô đặc	10.00
Bột gia cầm	5.00
Bắp xay	33.04
Dầu đậu nành	0.50
Lúa mì trung bình	2.00
DL-methionine	0.22
L-Threonine	0.36
L-Tryptophan *	2.56
Dicalcium phosphat	2.01
Vật liệu trơ (cát) *	-
BHT 1	0.02
Hỗn hợp vitamin khoáng 2	0.60
Vitamin C	0.09
Muối	0.10
Toàn bộ	100.00
Thành phần dinh dưỡng	%
Vật chất khô	88.45
Năng lượng thô (kcal kg 1 )	3908
Chất đạm thô	33.74
Năng lượng tiêu hóa (kcal kg 1 )	3044
Protein tiêu hóa	29.75
Sợi thô	3.31
Cũng chiết xuất	3.03
Canxi	0.81
Photpho có sẵn	0.53

Thành phần theo sau (*) đã được sửa đổi trong số các chế độ ăn kiêng.

Thảo luận

Thúc đẩy phúc lợi của cá bằng cách làm phong phú môi trường chăn nuôi là một lĩnh vực mới bắt đầu. Có rất ít nghiên cứu điều tra nghiên cứu về các tác động của việc làm phong phú môi trường chăn nuôi cá và không có nghiên cứu nào liên quan đến kỹ thuật phúc lợi cá và nuôi trồng thủy sản. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chỉ ra rằng bằng cách đưa vào biện pháp làm phong phú môi trường có thể đạt được những cải thiện đáng kể đối với các thông số được thử nghiệm, điều này chứng minh việc sử dụng các kỹ thuật này như một phương pháp đảm bảo chất lượng sống của động vật tốt hơn mà không ảnh hưởng đến khía cạnh thương mại liên quan đến sản xuất nuôi trồng thủy sản.

Sự tăng trưởng của động vật là một biện pháp được sử dụng để phân tích và có liên quan đến phúc lợi động vật vì động vật được nuôi trong điều kiện tốt cho thấy kết quả được cải thiện. Đối với các thông số như vậy, nó đã được quan sát thấy rằng nơi trú ẩn, lục bình nhân tạo và phương pháp xử lý bằng cách kiểm soát thể hiện trọng lượng trung bình cuối cùng và tăng trọng trung bình cao hơn so với biện pháp bổ sung tryptophan. Tỷ lệ cao của một loại axit amin như vậy trong thành phần của chế độ ăn có thể đã hoạt động mạnh mẽ hơn ở vùng não điều khiển thân nhiệt, đói, khát..., tuyến yên,trục liên sườn, làm tăng nồng độ serotonin của cơ thể. Serotonin có liên quan đến việc điều chế các hoạt động thần kinh khác nhau bao gồm giảm căng thẳng và ăn thức ăn bằng cách thúc đẩy cảm giác no lâu hơn.

Nghiên cứu này cho thấy rõ ràng rằng cá thích các thành phần môi trường được tăng cường trước và sau khi cho ăn. Kết quả này cho thấy sự ưa thích đối với việc làm phong phú môi trường và các tính năng tương tự của nó với môi trường tự nhiên, trong trường hợp này thì việc làm phong phú môi trường cung cấp nơi ẩn náu và nơi trú ẩn cho cá. Các nghiên cứu trước đây về cá rô phi được đưa ra xem xét để làm thử nghiệm ưu tiên cũng cho thấy nhu cầu đối với môi trường được che chở và có nhiều đá sỏi cao hơn so với môi trường không được đa dạng. Hơn nữa, cá rô phi sông Nin đã tăng cường luyện tập kỹ năng và trí nhớ khi được cung cấp một môi trường sống phong phú. Do đó, một môi trường phong phú mô phỏng nguồn tài nguyên thiên nhiên rõ ràng là có lợi cho cá, ngay cả trong các hệ thống sản xuất thâm canh được hỗ trợ bởi các kết quả thu được trong nghiên cứu này.

Chúng tôi thấy rằng thực phẩm bổ sung tryptophan giúp làm giảm các cuộc đối đầu. Tỷ lệ đối đầu thấp mà các cá thể thể hiện trong biện pháp xử lý này có thể được giải thích bởi thực tế rằng tryptophan là tiền chất của serotonin, một chất dẫn truyền thần kinh liên quan đến việc kiểm soát hành vi hung hăng và khả năng dễ bị căng thẳng. Kết quả tương tự đã được chứng minh bởi Wolkers và cộng sự (2014) với nghiên cứu về cá matrinxa; hành vi hung hăng như sự ngấm ngầm cho cuộc tấn công đầu tiên và số lần cắn và sự rình rập thấp hơn ở cá nhận được trytophan (TRP). Các nghiên cứu tài liệu khác mà trong đó tác dụng của axit amin này trong chế độ ăn đã được phân tích đã đưa ra kết luận rằng chế độ ăn có bổ sung TRP làm giảm phản ứng căng thẳng ở cá chép ở các mật độ thả khác nhau, tăng khả năng chịu đựng của cá trong điều kiện nước mặn và giảm giải phóng hóc môn cortisol.

Lục bình và nơi trú ẩn thể hiện mức độ đối đầu cao và người ta biết rằng các phản ứng hung hăng thường xảy ra trong quá trình sợ hãi, săn mồi, tranh giành lãnh thổ, phòng thủ và điều kiện sinh sản. Mặc dù có lợi ích nhưng môi trường phong phú có thể tạo ra sự cạnh tranh giữa các lãnh thổ của các loài cá, có nghĩa là có nhiều cuộc đối đầu hơn. Theo Barreto và cộng sự (2011), cá rô phi sông Nin trống thể hiện sự hung hăng dữ dội hơn ở lãnh thổ phong phú được tạo thành bởi các nguồn tài nguyên có khả năng phòng thủ và kết quả này củng cố thêm cho những kết quả thu được trong nghiên cứu này nơi mà biện pháp xử lý bằng lý lục bình nhân tạo thể hiện số lần đối đầu nhiều hơn.

Tuy nhiên, môi trường được làm phong phú bằng lục bình nhân tạo và nơi trú ẩn thể hiện nguy cơ ngấm ngầm khơi dậy các cuộc đối đầu cao hơn, ít dữ dội hơn (chủ yếu là các mối đe dọa nhưng không leo thang tới mức giao chiến) và những cuộc đối đầu này chỉ tập trung tại khu vực cói các vật phẩm phong phú mà thôi. Trong điều kiện kiểm soát (không làm phong phú môi trường), sự xuất hiện của các cuộc đối đầu này có độ ngấm ngầm thấp hơn, dữ dội hơn (rượt đuổi, đối đầu ngang và cắn) và xảy ra trong toàn bộ khu vực bể cá. Một số nghiên cứu quan sát các cuộc đối đầu của cá cho thấy kết quả tương tự. Torrezani và cộng sự (2013) đã phân tích hành vi của cá rô phi Congo trong môi trường phong phú và cá cho thấy độ ngấm ngầm bắt đầu giao chiến và tần suất tấn công thấp hơn. 

Hệ thống phân cấp thống trị cũng được quan sát thấy ít hơn rõ rệt so với động vật được nuôi trong một môi trường không được làm phong phú. Trong nghiên cứu được đề xuất bởi Mendonça và cộng sự (2010), cá rô phi sông Nin được nuôi với các chất nền và môi trường khác nhau có tần suất tấn công tương đương nhau mà không có làm phong phú môi trường nhưng như nghiên cứu này cho thấy các cuộc tấn công ít dữ dội hơn ở động vật được nuôi trong bể cá có chất nền. Mendonça và Freitas (2008), trong nghiên cứu một tổ phong phú thì trong trường hợp này có thể đã được sử dụng để đánh dấu lãnh thổ nơi mà cá đầu đàn bảo vệ tổ hoặc tài nguyên này, chỉ tấn công khi những cá thể đồng loại xâm chiếm vào vạch ranh giới.

Cuộc đối đầu xảy ra do hành vi tự nhiên của cá rô phi khi chúng tìm kiếm nguyên liệu để làm tổ, thiết lập lãnh thổ và khi chúng cảm thấy bị đe dọa bởi những đồng loại hoặc kẻ săn mồi thì chúng sẽ tìm cách lẫn tránh các cuộc đối đầu có hại bằng cách chạy trốn hoặc ẩn náu. 

Do đó, việc xem xét các nguyên nhân có thể dẫn đến tăng hoặc giảm hành vi hung hăng, mức độ đối đầu cao trong các biện pháp xử lý bị ảnh hưởng bởi lục bình và nơi trú ẩn được chứng minh là đúng, vì có tranh luận về biện pháp làm phong phú môi trường chăn nuôi và động vật tập trung đông hơn xung quanh nguồn tài nguyên dẫn đến tăng số lượng các cuộc đối đầu. 

Tuy nhiên, như đã đề cập thì những cuộc đối đầu này là thuộc tính cố hữu của quá trình phát triển hình thành loài và cá có thể ở trong tình trạng tốt ngay cả khi bị căng thẳng. Trong điều lệ phúc lợi động vật, một đặc điểm quan trọng là một loài biểu hiện hành vi tự nhiên mà trong điều kiện sinh sản có thể bị bãi bỏ hoặc phá vỡ. 

Trong môi trường không làm phong phú, chúng ta có thể đánh giá rằng môi trường đơn điệu và không có tài nguyên gây ra sự xuất hiện của các cuộc đối đầu, tính dữ dội của các cuộc đối đầu và sự cảnh giác liên tục của cá. Như vậy, liên quan đến phong tục học về cá, sự hiện diện của nguồn tài nguyên môi trường trở thành một công cụ quan trọng được các trang trại cá khai thác trong phạm vi tăng trưởng sản lượng, một khi cá có thể tự đưa ra quyết định có lợi cho mình, tránh các cuộc giao chiến có thể gây thương tích và tỷ lệ tử vong cao hơn.

Khi so sánh biện pháp làm phong phú môi trường với việc cho cá ăn thực phẩm bổ sung thì dữ liệu từ nghiên cứu này cho thấy rằng thực phẩm bổ sung có thể không đủ để hoạt động như một giải pháp thay thế dành cho phúc lợi động vật. Ở đây chúng tôi đã chỉ ra rằng việc cọ xát được coi là một hành vi rập khuôn, tăng lên trong biện pháp xử xý bằng tryptophan so với xử lý bằng cách làm phong phú môi trường chăn nuôi. Môi trường không phong phú gây ra những thay đổi trong hành vi của các cá thể, chẳng hạn như các hành động lặp đi lặp lại (rập khuôn). Các nghiên cứu quy cho hành vi rập khuôn như vậy dẫn đến phúc lợi động vật kém vì hành vi giải tỏa căng thẳng này thể hiện một chiến lược của cá đang đối phó với môi trường hạn chế.

Môi trường không có bộ dụng cụ mô phỏng môi trường sống tự nhiên có thể được coi là công cụ làm giảm thiểu phúc lợi cá, gây ra hành vi bất thường. Đôi với Brachydanio rerio, việc sử dụng thực vật nhân tạo như một cách để làm phong phú môi trường đã thúc đẩy sự tăng sinh tế bào não cùng và giảm hành vi kiểu lo lắng. Môi trường có chứa lục bình nhân tạo giúp làm giảm hành vi rập khuôn. Hành vi rập khuôn là điều không mong muốn trong sản xuất vì nếu liên tục cọ xát cơ thể vào cấu trúc bể lưới thì cá có thể làm mất đi lớp chất nhầy bảo vệ, bị thương và dễ bị nhiễm nấm và nhiễm khuẩn, dẫn đến tỷ lện tử vong cao và mất năng suất.

Liên quan đến các chỉ số căng thẳng, chúng tôi đã phân tích tần suất nhịp thở của mang cá (hoặc tần số thông khí - BO0), mà ở đó tần số thông khí cao dẫn đến mức độ căng thẳng tăng lên và là một chỉ số phúc lợi động vật quan trọng. Ở đây chúng tôi đã chỉ ra rằng sau khi điều khiển và đưa vào các điều kiện môi trường mới thì cá trong môi trường lục bình có tần số thông khí thấp hơn, điều này cho thấy mức độ căng thẳng thấp hơn. 

Điều này cho thấy sự thích nghi nhanh chóng với môi trường mới, nơi mà ở đó những cá thể sống trong điều kiện có lục bình che chở trở về trạng thái tần số thông khí bình thường, trong khi những cá thể khác duy trì sự cảnh giác hoặc không thích nghi. Khi sử dụng nguồn tài nguyên môi trường thúc đẩy giảm căng thẳng thì sự thích nghi với một môi trường mới này là rất lý tưởng đối với sản xuất vì cá thường được xử lý khi phân loại, thu hoạch và vận chuyển. Cuối cùng, một nguồn tài nguyên môi trường tương đối đơn giản như lục bình nhân tạo dường như hoạt động như một công cụ thích hợp để kiểm soát căng thẳng và tính mới lạ của môi trường.

Tóm lại, một môi trường nghèo nàn trong chăn nuôi cá có những thiếu sót mà có thể được cải thiện bằng cách bao gồm các phương pháp làm phong phú môi trường đã được đề xuất, đáp ứng nhu cầu mà một con cá cần có để thể hiện hành vi tự nhiên, cải thiện chất lượng sống cho động vật. Chúng ta có thể chọn lục bình nhân tạo là biện pháp xử lý mang lại kết quả tốt nhất và phù hợp nhất. Một phương tiện làm phong phú môi trường như vậy có thể dễ dàng thực hiện ở các trang trại chăn nuôi cá vì chi phí thấp, dễ xử lý và độ bền cao.