Адаптация аквакультуры в условиях глобального потепления

В мире с населением, превышающим 8 миллиардов человек, и в условиях постоянных проблем продовольственной безопасности, аквакультура зарекомендовала себя как основополагающая опора устойчивого производства продуктов питания.

Быстрый экономический рост делает аквакультуру одним из самых быстрорастущих секторов пищевой промышленности в мире. Однако, несмотря на меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с другими источниками белка, аквакультура остается крайне уязвимой к изменению климата. Увеличение частоты и интенсивности волн жары представляет собой значительную угрозу для водных экосистем и выращиваемых видов, таких как радужная форель ( Oncorhynchus mykiss ).

Несмотря на замечательную способность к адаптации, этот вид остается восприимчивым к тепловому стрессу. В связи с этим понимание того, как стрессовые факторы окружающей среды, особенно повышение температуры, влияют на самочувствие и физиологию мышц рыб во время таких обычных процедур, как голодание, и может ли обогащение окружающей среды модулировать эти реакции, имеет важное значение для обеспечения долгосрочной устойчивости аквакультуры.

По этой причине докторская диссертация, разработанная в рамках исследовательской группы Биандокарне ветеринаром Андреа Мартинес Вильяльба на факультете ветеринарной медицины Мадридского университета Комплутенсе, анализирует, как продолжительность голодания и сезонные температурные режимы влияют на стрессовые реакции и физиологию мышц радужной форели. В ней также оценивается, может ли обогащение окружающей среды повысить их устойчивость в этих условиях.

С этой целью был использован комплекс физиологических, биохимических и молекулярных показателей, включая плазменные маркеры стресса (кортизол, глюкоза и лактат), ферменты, связанные с повреждением тканей и энергетическим обменом, холинергическую активность и экспрессию генов, связанных с окислительным стрессом, термической реакцией и регуляцией метаболизма. Эти анализы позволили оценить влияние различной продолжительности голодания (0, 50 и 100 градусо-дней (°C/сут)) в условиях различных сезонных температур, учитывая как системные, так и тканеспецифические реакции.

В исследовании также изучалось, как эти стратегии голодания влияют на посмертные характеристики мышц  ,  включая содержание гликогена, pH, наступление  трупного окоченения  и цвет мышц. Наконец, был проанализирован роль обогащения окружающей среды — с использованием случайно активируемых водных течений — в снижении стресса и улучшении физиологических параметров.

Результаты показали, что голодание в различных температурных условиях вызывает различные физиологические реакции. В холодной воде (средняя температура 8,8 ± 1,79 °C) форель демонстрировала большую метаболическую гибкость и устойчивую регуляцию стресса, особенно при длительном голодании, что отражалось в синхронизированных изменениях метаболитов плазмы и повышенной экспрессии генов, связанных с окислительным метаболизмом.

Напротив, в условиях теплого лета реакции были более ослабленными или непоследовательными, что указывает на то, что высокие температуры ограничивают физиологическую пластичность, заставляя рыб отдавать приоритет терморегуляции, а не адаптации к недостатку пищи. Следовательно, польза от голодания снижается при тепловом стрессе, что увеличивает связанные с ним риски. Кроме того, результаты, касающиеся  посмертных  молекулярных характеристик , подтверждают этот вывод. Хотя у рыб в летних условиях наблюдались большие запасы гликогена в мышцах, вероятно, из-за сохранения метаболизма, это не привело к улучшению состояния мышц. Напротив, у рыб, голодавших зимой, наблюдались более выраженные метаболические переходы, более быстрое наступление трупного окоченения и четко дифференцированная экспрессия генов, что, по-видимому, указывает на более адаптивное физиологическое состояние. С другой стороны, и это примечательно, обогащение среды позволило сохранить энергию даже во время голодания, что подтверждает его полезность как инструмента для повышения устойчивости без необходимости изменения кормления или основных условий содержания.

В совокупности, данная диссертация предоставляет экспериментальные доказательства того, что протоколы голодания, разработанные с учетом специфики условий содержания, в сочетании со стратегиями обогащения окружающей среды могут гармонизировать благополучие животных и производственные цели в аквакультуре. Прохладная среда способствует устойчивости к голоданию, в то время как высокие температуры снижают адаптивность и повышают уязвимость к стрессу. Кроме того, обогащение окружающей среды представлено как практическая стратегия повышения устойчивости рыб, подверженных термическим воздействиям. Поскольку глобальное потепление продолжает трансформировать водные экосистемы, способность адаптивно управлять этими факторами будет иметь ключевое значение для обеспечения этической и экологической устойчивости аквакультуры. Эти результаты свидетельствуют в пользу гибких и оперативных подходов к управлению, которые ставят во главу угла как продуктивность, так и благополучие животных в системах рыбоводства будущего.

Источник: «dalekayaokraina»