Đặt vấn đề Nuôi trồng thủy sản là ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam từ nhiều năm nay với tổng sản lượng thủy sản năm 2017 đạt 7.225 nghìn tấn, sản lượng nuôi thủy sản đạt 3.835 nghìn tấn tăng 5,2% so với năm 2016 (Tổng cục Thống kê, 2017). Trong đó, cá tra và cá basa là một trong ít đối tượng được nuôi và xuất khẩu chủ lực của vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Cá tra và cá basa là hai loài cá da trơn được nuôi với số lượng lớn ở các tỉnh/thành phố như An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ,… Cá basa (Pangasius bocourti) có thịt trắng và lớn nhanh nên có giá trị thương phẩm cao. Các nghiên cứu trước đây về cá basa thường tập trung vào kỹ thuật nuôi, kỹ thuật sản xuất giống (Cacot et al., 2002 và Cacot et al., 2003) và nhu cầu dinh dưỡng (Phuong, 1998 và Hung et al.
Các nghiên cứu sâu về khả năng chịu đựng và thích nghi của cá basa dưới tác động của các yếu tố môi trường (nitrite/nhiệt độ/CO2) vẫn chưa được thực hiện. Nitrite tồn tại trong ao nuôi thủy sản là vấn đề đáng lo ngại do nitrite gây độc với tất cả các động vật (Lewis and Morris, 1986). Trong ao nuôi thủy sản, các quá trình phân hủy xác động thực vật, thức ăn thừa hoặc chất thải của sinh vật sản sinh ra các hợp chất anmonia, các hợp chất này được một số loại vi khuẩn như nitrosomonas, nitrosospira hoặc các vi khuẩn khác chuyển hóa thành nitrite (Francis-Floyd et al. Nitrite khi xâm nhập vào máu cá có thể oxy hóa hemoglobin (Hb) trong tế bào hồng cầu và chuyển thành một hợp chất khác là methemoglobin (metHb) gây ra bệnh máu nâu ở cá; metHb không có khả năng vận chuyển oxy làm cá có thể bị ngạt mặc dù nồng độ oxy trong nước không thấp (Kroupova et al.
Ở cá nitrite có thể được hấp thu qua các biểu mô của mang và tích lũy với nồng độ cao trong cơ thể (Jensen, 2003). Ngoài ra, nitrite còn gây ảnh hưởng đến sinh lý, hô hấp, sự điều hòa ion, nội tiết,… và tốc độ tăng trưởng của cá (Kosaka and Tyuma, 1987; Siikavuopio and Saether, 2006; Jensen, 2009; Lefevre et al. Bên cạnh đó, hàm lượng CO2 trong khí quyển ngày càng tăng theo sự phát triển kinh tế và sự công nghiệp hóa. Theo Flato et al.
(2013) lượng CO2 trong không khí là 390,5 ppm năm 2011 và ước tính đến năm 2100 hàm lượng CO2 trong không khí đạt 421-936 ppm. Nước trên bề mặt trái đất hấp thu khoảng một phần ba tổng lượng CO2 trong không khí và làm giảm pH trong môi trường nước, pH của môi trường nước toàn cầu được dự đoán giảm khoảng 0,3-0,4 đơn vị vào cuối thế kỷ 21 (Hartmann et al. Ở cá, khi nồng độ CO2 trong nước 1 luan an tăng lên sẽ ảnh hưởng tới quá trình khuếch tán CO2 từ máu ra môi trường bên ngoài, gây ra mất cân bằng a-xít và ba-zơ, làm rối loạn các quá trình diễn ra trong tế bào như sự điều hòa ion, tăng nhịp hô hấp,…(Ishimatsu et al., 2005; Brauner et al., 2004; Gilmour, 2001; Cameron and Iwama, 1987). Sự gia tăng nhanh của khí CO2 đã gây nên hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu, hậu quả là làm cho nhiệt độ môi trường ngày càng tăng cao.
Động vật thủy sản ở các khu vực nhiệt đới được dự đoán sẽ chịu ảnh hưởng nghiêm trọng hơn bởi sự nóng lên toàn cầu so với các loài ở khu vực ôn đới (Tewksbury et al. Nhiệt độ được biết đến có ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý, sinh trưởng, tỷ lệ sống,… của sinh vật và đây cũng là yếu tố được một số tác giả cho rằng có ảnh hưởng đến độc tính của nitrite, khi nhiệt độ tăng thì sự hấp thu nitrite của cá cũng gia tăng và ngược lại (Jeberg and Jensen, 1994; Huey et al. Trong điều kiện hiện nay khi nhiệt độ và CO2 đang có xu hướng tăng cao do tác động của biến đổi khí hậu và cùng với đó là sự thâm canh trong ương cá basa. Đặc biệt là ương nuôi trong ao thì khí độc trong môi trường như nitrite sẽ là yếu tố gây ảnh hưởng đến cá, nhất là sự kết hợp các yếu tố này với nhau.
Với các lý do trên cho thấy sự cấp thiết phải có các nghiên cứu về ảnh hưởng của nitrite, nhiệt độ và CO2 lên cá basa trong quá trình ương nuôi nhằm cung cấp những thông tin cho việc quản lý ương nuôi cá nói chung và cá basa nói riêng.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát: Nhằm cung cấp thêm nguồn thông tin về đặc điểm sinh lý và sự thích ứng của cá basa với các yếu tố nghiên cứu trong điều kiện biến đổi khí hậu. Kết quả cũng giúp người nuôi nhận biết về ảnh hưởng của các yếu tố này đến cá basa nói riêng và cá nói chung nhằm có biện pháp giảm thấp nhất ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe cá trong quá trình ương nuôi. Mục tiêu cụ thể: Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như nitrite, nhiệt độ và sự gia tăng nồng độ CO2 trong nước lên sinh lý, tăng trưởng của cá basa trong điều kiện thí nghiệm.3 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện với 4 nội dung chính là: a) Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite kết hợp nhiệt độ lên một số chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng của cá basa. b) Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite kết hợp CO2 lên một số chỉ tiêu sinh lý và tăng trưởng của cá basa.
2 luan an c) Nghiên cứu ảnh hưởng của nitrite lên hoạt tính của enzyme metHb reductase và tiêu hao oxy (MO2) của cá basa. d) Khảo sát các yếu tố môi trường trong ao ương cá basa Hình 1.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu của luận án 1.4 Ý nghĩa của luận án Nghiên cứu cung cấp và bổ sung thông tin về ảnh hưởng của các yếu tố nitrite, nhiệt độ và CO2 lên các đặc điểm sinh lý và tăng trưởng của cá basa. Đặc biệt đây là nghiên cứu đầu tiên trên loài này chứng minh được có sự điều hòa làm tăng hoạt tính của enzyme metHb reductase trong hồng cầu của cá. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học góp phần đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu trong điều kiện biến đổi khí hậu lên ngành nuôi trồng thủy sản nói chung và nghề nuôi cá basa nói riêng.
Kết quả nghiên cứu giúp người nuôi nhận biết các ảnh hưởng tiêu cực của nitrite và CO2 đến cá basa. Đây là cơ sở để khuyến cáo người nuôi cần có biện pháp hạn chế sự tồn tại của các yếu tố này trong hệ thống nuôi nhằm quản lý tốt sức khỏe của cá và góp phần phát triển nghề nuôi thủy sản bền vững. Bên cạnh ý nghĩa khoa học và thực tiễn, kết quả nghiên cứu cũng là nguồn tài liệu tham khảo quan trọng phục vụ cho giảng dạy và các nghiên cứu tiếp theo liên quan đến cá basa hoặc các nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố nitrite, nhiệt độ và CO2 lên các đối tượng khác.5 Điểm mới của luận án Luận án đã xác định được nồng độ gây độc cấp tính (LC50-96 giờ) của nitrite đối với cá basa ở hai mức nhiệt độ 27ºC và 33ºC lần lượt là 0,88 mM và 0,60 mM. Khi cho cá basa tiếp xúc với nitrite ở nồng độ dưới ngưỡng gây chết kết quả là nồng độ 0,22 mM và 0,44 mM làm giảm số lượng hồng cầu, Hb và Hct của cá basa sau 24 giờ và 48 giờ tiếp xúc, và phục hồi sau 7 ngày hoặc 14 ngày.
Cá basa khi tiếp xúc với nồng độ 0,44 mM ở nhiệt độ 27ºC thì phần trăm metHb tăng cao đến 34,8%, nồng độ nitrite huyết tương cao hơn 2,7 lần nồng độ ngoài môi trường sau 48 giờ tiếp xúc, chỉ số này chưa phục hồi sau 14 ngày thí nghiệm; metHb đạt giá trị thấp hơn khi tiếp xúc cùng nồng độ nitrite ở nhiệt độ 33ºC. Luận án còn xác định được nitrite làm giảm tăng trưởng và tỷ lệ sống, làm tăng FCR của cá basa khi tiếp xúc trong thời gian dài. Hoạt tính các men tiêu hóa trong ruột và dạ dày của cá bị giảm và khả năng hô hấp bị ảnh hưởng khi tiếp xúc với nitrite. Đây là những nguyên nhân làm giảm tăng trưởng khi cá bị nhiễm độc nitrite.
Nitrite còn làm giảm khả năng miễn dịch của cá thông qua việc giảm hoạt tính của lysozyme và Ig sau 60 ngày tiếp xúc. Khi cá basa tiếp xúc cùng nồng độ nitrite, ở môi trường nhiệt độ cao 33ºC, hoạt tính của các enzyme tiêu hóa, lysozyme và Ig, các chỉ tiêu tăng trưởng đạt giá trị cao hơn ở nhiệt độ 27ºC. Kết quả luận án là nghiên cứu đầu tiên trên cá basa chứng minh có sự điều hòa làm tăng hoạt tính của enzyme metHb reductase trong hồng cầu. Hằng số hoạt động của enzyme này tăng cao ở nhóm cá tiếp xúc với nitrite.
Enzyme này cũng hoạt động mạnh hơn khi nhiệt độ tăng, giá trị k khi tiếp xúc với nitrite 0,44 mM ở 27ºC đạt 0,017 phút-1 và ở 33ºC đạt 0,024 phút-1. Ngoài ra, luận án đã xác định CO2 có ảnh hưởng đến khả năng điều hòa a- xít và ba-zơ, điều hòa ion của cá basa ở nồng độ 7, 14 và 21 mmHg. Khi tiếp xúc lâu dài, CO2 làm giảm tăng trưởng và tăng FCR sau 60 ngày ở nồng độ 7, 14 và 21 mmHg. Tỷ lệ sống của cá basa chỉ giảm ở nồng độ CO2 cao nhất 21 mmHg.
Quá trình điều hòa a-xít và ba-zơ của cá basa trong môi trường có CO2 giúp hạn chế sự hấp thu nitrite qua kênh Cl-/HCO3-. Luận án cũng cho thấy cấu trúc mô mang cá bị tổn thương khi tiếp xúc với nitrite đơn, CO2 đơn hoặc sự kết hợp của cả hai nhân tố này. 4 luan an Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Sơ lược về cá basa (Pangasius bocourti) Cá basa (Pangasius bocourti) thuộc giống Pangasius, phân bố rộng ở Myanma, Java (Indonesia), Thái Lan, Campuchia và Việt Nam. Cá sống chủ yếu ở những sông rộng, nước chảy mạnh (Mai Đình Yên, 1992).
Cá có thể sống ở thủy vực nước chảy và hồ lớn, ngưỡng nhiệt độ của cá khoảng 18-40°C, thích hợp với nhiệt độ ấm (26-32°C) (Nguyễn Tuần, 2000). Cá basa là loài ăn tạp, chúng sử dụng được nhiều nguồn thức ăn từ ngũ cốc và có khả năng sử dụng carbohydrate cao trong thức ăn, tốc độ tăng trưởng tối đa đạt được khi sử dụng nguồn tinh bột lên đến 30 g/kg/ngày, cao hơn so với cá tra (10 g/kg/ngày) (Phuong, 1998; Hung et al. Tốc độ tăng trưởng của cá khá nhanh, cá nuôi bè sau 1 năm đạt khối lượng trung bình 1 kg/con (Lê Như Xuân và ctv.