Bài giảng sinh lý động vật thủy sinh biên soạn hồ phương ngân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONG KHOA NÔNG NGHIỆP – THỦY SẢN - o O o - BÀI GIẢNG SINH LÝ ĐỘNG VẬT THỦY SINH Biên soạn: HỒ PHƯƠNG NGÂN VĨNH LONG, 2022 LỜI NÓI ĐẦU Học phần Sinh lý động vật thủy sinh tập trung nghiên cứu đối tượng động vật thủy sản nhằm phát quy luật chức thể, chức hệ thống quan, mô loại tế bào mối liên hệ chúng với mối liên hệ thể với môi trường sống làm sở cho việc xây dựng quy trình, giải pháp kỹ thuật ni, khai thác có hiệu Bài giảng Sinh lý động vật thủy sinh tác giả biên soạn dựa kế thừa, tham khảo giáo trình, giảng tác giả nước với mục đích phục vụ cho trình giảng dạy học tập cho giảng viên sinh viên ngành Nông học, ngành Nuôi trồng thủy sản, khoa Nông nghiệp – Thủy sản, trường Đại học Cửu Long Do hạn chế thời gian nghiên cứu, kiến thức cá nhân nên giảng khơng tránh khỏi thiếu sót nội dung thông tin giảng chưa thể bao trùm vấn đề chuyên sâu sinh lý cho tất loài động vật thủy sinh Tác giả mong muốn nhận đóng góp ý kiến xây dựng từ quý thầy cô bạn sinh viên để giảng hoàn chỉnh Xin trân trọng cám ơn! MỤC LỤC PHẦN LÝ THUYẾT 11 Chương I Bài mở đầu 11 Đối tượng nhiệm vụ môn học 11 Phương pháp nghiên cứu 11 Vị trí mơn học chương trình đào tạo 12 Đặc trưng thể sống 13 4.1 Cơ thể sống môi trường 14 4.2 Tính nội cân 14 4.3 Trao đổi chất 15 4.4 Tính hưng phấn hưng phấn 15 4.5 Phản ứng phản xạ 16 4.6 Điều hòa chức 17 Chương II Sinh lý máu 18 Hệ thống tuần hoàn 18 1.1 Khái niệm chung máu 18 1.2 Chức chung hệ thống tuần hoàn 18 1.3 Thành phần máu 19 1.4 Lượng máu 21 2.Tính chất lý hóa học thành phần hóa học máu 22 2.1 Tính chất lý hóa học máu 22 2.1.1 Trọng lượng riêng máu 22 2.2.2 Độ nhớt (tính nội ma sát) 22 2.1.3 Áp suất thẩm thấu 23 2.1.4 Độ pH 24 2.2 Thành phần hóa học máu cá 25 2.2.1 Nước 25 2.2.2 Protein 25 2.2.3 Nitơ phi protein 27 2.2.4 Glucid 28 2.2.5 Lipid 29 2.2.6 Các chất vô 30 Thành phần hữu hình máu (các tế bào máu) 30 3.1 Hồng cầu 31 3.1.1 Hình thái, kích thước, số lượng chức năng31 3.1.1.1 Hình thái 31 3.1.1.2 Kích thước 32 3.1.1.3 Số lượng 32 3.1.1.4 Chức 33 3.1.2 Huyết cầu tố Hemoglobin (Hb) 34 3.1.2.1 Tốc độ lắng hồng cầu 35 3.1.2.2 Sức đề kháng hồng cầu 36 3.2 Bạch cầu 37 3.2.1 Các loại bạch cầu, số lượng, chức 37 3.2.1.1 Các loại bạch cầu 37 3.2.1.2 Số lượng bạch cầu 37 3.2.1.3 Chức bạch cầu 38 3.3 Tiểu cầu (thrombocyte) 42 Cơ chế đông máu 42 Chương III Sinh lý hô hấp bóng bơi 45 Các khái niệm chung 45 1.1 Tiêu hao oxygen 45 1.2 Thải CO2 45 1.3 Ngưỡng oxygen 45 1.4 Hệ số hô hấp (Respiratory quotient) 45 1.5 Tần số hô hấp 46 Cơ chế hô hấp 46 2.1 Sự vận động giới hô hấp mang 46 2.2 Hiện tượng súc rửa 47 2.3 Sự vận chuyển chất khí sắc tố hơ hấp48 2.3.1 Sự vận chuyển khí oxygen 48 2.3.2 Mức độ sử dụng oxygen 56 Các yếu tố ảnh hưởng đến hô hấp cá 57 3.1 Nhiệt độ 57 3.2 Oxygen carbonic 58 3.3 Sự gia tăng hoạt động 58 3.4 Sự thay đổi độ pH 58 3.5 Ảnh hưởng chất độc hóa học khác 59 Các quan hơ hấp phụ 59 4.1 Hô hấp ruột 60 4.2 Hô hấp da 60 4.3 Cơ quan mang 60 4.4 Hô hấp phổi 61 Bóng bơi 62 5.1 Cấu tạo hình thái 62 5.2 Chức 62 5.2.1 Chức thủy tĩnh 62 5.2.2 Chức hô hấp bóng bơi 63 5.2.3 Chức nhận cảm áp lực bóng bơi 63 Chương IV Sinh lý tiêu hóa hấp thu 65 Các hiểu biết chung 65 Cấu trúc ống tiêu hóa 68 2.1 Miệng 68 2.2 Thực quản 70 2.3 Dạ dày 70 2.4 Ruột 72 2.5 Tụy tạng túi mật 73 Sự tiết ống tiêu hóa 74 3.1 Miệng thực quản 74 3.2 Các chất tiết dịch vị 74 3.3 Chất tiết dịch ruột 76 Sự hấp thu 78 5 Cơ chế kiểm sốt lượng ăn phương pháp tính tốn lượng ăn cá 79 5.1 Cơ chế kiểm soát lượng ăn 79 5.2 Phương pháp tính tốn lượng ăn cá 80 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ ăn mồi tiêu hóa cá 83 6.1 Nhiệt độ 84 6.2 Sự thay đổi theo mùa ngày đêm 84 6.3 Sự thay đổi theo tuổi thành thục sinh dục 84 6.4 Sự thay đổi theo hoạt động 85 6.5 Sự thay đổi theo điều kiện môi trường 85 6.6 Các yếu tố khác 85 Chương V Sinh lý sinh sản 87 Giới thiệu 87 Sự thành thục sinh dục thể vóc – Chu kỳ sinh sản87 2.1 Sự thành thục sinh dục thể vóc 87 2.2 Chu kỳ sinh sản 88 Sự biến đổi tế bào sinh dục thể trình thành thục sinh dục 89 3.1 Đặc tính sinh lý tinh trùng 89 3.2 Sự thành thục tế bào trứng 91 3.2.1 Thời kỳ sinh sản noãn nguyên bào 92 3.2.2 Thời kỳ sinh trưởng 93 3.2.3 Thời kỳ thành thục 96 3.3 Sự phát triển tuyến sinh dục 98 Sự điều khiển hormone trình tạo nỗn hồng thành thục cá 101 4.1 Cơ chế tác động hormone sinh dục 101 4.1.1 Thời kỳ tạo nỗn hồng 101 4.1.2 Trong thời kỳ thành thục (chín) nỗn bào103 4.2 Cơ chế rụng trứng thối hóa buồng trứng 106 4.2.1 Cơ chế rụng trứng 106 4.2.2 Cơ chế thối hóa buồng trứng 107 Cơ chế thụ tinh nở 108 5.1 Sự thụ tinh 108 5.2 Sự nở 109 Các yếu tố bên ảnh hưởng đến trình sinh sản cá 110 6.1 Dinh dưỡng 110 6.2 Nhiệt độ 111 6.3 Dòng chảy 112 6.4 Ánh sáng 112 PHẦN LÝ THUYẾT THỰC HÀNH 114 Bài Hình thái giải phẫu cá 114 Bài Các tiêu trao đổi khí 116 Bài Ảnh hưởng độ mặn thuốc gây mê đến tiêu hao oxy cá 119 Bài Các tiêu máu 120 hay hóa học khác từ tuyến ngoại bì bề mặt hay từ tuyến nội bì hầu Q trình phát triển phơi chủ yếu q trình dị hóa tạo chất thải làm tăng nồng độ thẩm thấu dẫn đến gia tăng áp lực màng đệm Ngoài phơi bắt đầu nở có vận động nhiều Hoạt động ấu trùng thường tăng cường gia tăng nhiệt độ hay cường độ chiếu sáng hay giảm áp lực oxygen góp phần phá vỡ màng đệm Các yếu tố bên ảnh hưởng đến trình sinh sản cá 6.1 Dinh dưỡng Dinh dưỡng nguồn cung cấp lượng cho thể hoạt động đồng thời nguồn nguyên liệu cho phát triển tuyến sinh dục, nên dinh dưỡng ảnh hưởng lớn đến trình thành thục cá Trong mùa sinh sản, sinh trưởng cá gần ngừng lại Năng lượng hấp thu từ thức ăn chủ yếu để phát triển tuyến sinh dục dự trữ cho giai đoạn ngừng ăn mồi Ví dụ: cá mè, trắm cỏ miền bắc nước ta, khoảng đầu tháng có hệ số thành thục tuyến sinh dục vào khoảng -5%, đến tháng - hệ số thành thục tuyến sinh dục tăng lên tới 17 - 22% Như thời gian ngắn, khối lượng vật chất dinh dưỡng tương đương với 14 17% khối lượng thể cá chuyển hóa thành sản phẩm tuyến sinh dục Trong phát triển ban đầu tuyến sinh dục phụ thuộc lớn vào vật chất dinh dưỡng từ bên ngồi sau nhờ vào lượng tích lũy bên thể Nếu cá ni vỗ tốt, tích lũy nhiều chất dinh 110 dưỡng có tỉ lệ thành thục cao cá lứa tuổi nuôi vỗ Sự phát dục tuyến sinh dục phụ thuộc vào chất lượng thức ăn Theo Chung Lân (1965), nuôi vỗ cá trắm cỏ bố mẹ, thức ăn thực vật, bổ sung thêm thức ăn có nhiều đạm, mỡ vitamine E nhộng tằm, đậu nành, mầm thóc, bánh khơ dầu sức sinh sản tương đối tăng lên gấp 2, trích dẫn Nguyễn Văn Tư (2012) Ngồi chất lượng thức ăn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sinh dục cá sau Ví dụ: nuôi vỗ cá dầy (roach) thiếu vitamin B12 hay cobalt cá cho trứng khơng có khả thụ tinh nở 6.2 Nhiệt độ Cá động vật biến nhiệt nên nhiệt độ yếu tố môi trường ảnh hưởng mạnh mẽ đến q trình trao đổi chất từ ảnh hường đến suốt q trình sinh sản cá Mỗi lồi cá đòi hỏi tổng nhiệt thành thục định Ví dụ: cá mè trắng (Hypophthalmichthys) cần khoảng 18.000 – 20.000 độ ngày nên tốc độ phát dục cá tỉ lệ thuận với nhiệt độ nước Cùng loài cá sống vùng nước có nhiệt độ thấp thường có tuổi thành thục thời gian thành thục dài cá lồi sống vùng nước có nhiệt độ ấm Mỗi loài cá thực việc đẻ trứng phạm vi nhiệt độ định, nhiệt độ thấp cá không đẻ nhiệt độ cao thường ảnh hưởng đến chất lượng cá Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến trình rụng trứng Trong mùa đẻ trứng, nhiệt độ thấp tuyến sinh dục đạt đến thời kỳ cuối giai đoạn IV 111 tích lũy đầy đủ hormone kích dục trứng khơng rụng, phải đợi đến lúc nhiệt độ tăng đến nhiệt độ thích hợp bắt đầu rụng trứng Trong sinh sản nhân tạo, nhiệt độ thấp thường kéo dài thời gian hiệu ứng để gây rụng trứng Nhiệt độ khơng thích hợp cịn ảnh hưởng đến thụ tinh phát triển phôi Nếu nhiệt độ cao thường làm giảm tỉ lệ thụ tinh, tỉ lệ nở tăng tỉ lệ dị hình 6.3 Dịng chảy Một số cá thành thục tốt điều kiện có nước chảy; ví dụ: mè, trơi, tầm, hồi Các lồi cá ưa nước chảy mè, trôi, trắm nước ta đẻ tự nhiên sơng Mùa cá đẻ tự nhiên trùng với mùa mưa lũ Lúc mưa lũ nhiều nên dịng chảy mạnh mức nước dâng cao kích thích cá đẻ tự nhiên sơng Bãi đẻ nơi có điều kiện phức tạp, dịng nước chảy xiết chảy quẩn Khi có nước lũ, dòng nước chảy quẩn với lưu tốc lớn, mức nước dâng cao yếu tố kích thích q trình đẻ cá, trích dẫn Nguyễn Văn Tư (2012) 6.4 Ánh sáng Cường độ chiếu sáng mặt trời thay đổi năm thay đổi xem yếu tố hoạt hóa chín đẻ trứng Bằng thực nghiệm người ta biết số cá có phản ứng với chu kỳ quang (thời gian chiếu sáng ngày), số khơng phản ứng Theo Kuronuma (1968) cách giảm chu kỳ quang cho cá thơm, Pluoglossus altivelis, người ta kích thích cho đẻ sớm tháng so với bình thường để tận dụng thời gian mà ao 112 có nhiều thức ăn (lúc mùa thu); ngược lại, tăng chu kỳ quang làm cho đẻ vào tháng năm sau thay đẻ vào mùa thu năm trước Đối với số loài cá đẻ vào mùa xuân ánh sáng thúc đẩy thành thục sinh dục, cách thêm ánh sáng làm loài cá đẻ vào mùa đơng, trích dẫn Nguyễn Văn Tư (2012) Tuy nhiên chu kỳ quang ảnh hưởng lên thành thục cá cách đơn độc mà trình phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ yếu tố khác Đối với cá đẻ vào vụ thu đơng kích thích chúng cách giảm chu kỳ quang Còn cá đẻ vụ xn tăng chu kỳ quang yếu tố kích thích Câu hỏi ơn tập chương Q trình thành thục sinh dục sinh sản động vật thủy sinh? Các giai đoạn phát triển buồng trứng tinh sào động vật thủy sản? Các yếu tố sinh thái ảnh hưởng đến trình rụng trứng đẻ trứng động vật thủy sản? TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Tư, 2012 Giáo trình Sinh lý cá giáp xác Trường Đại học Nông Lâm Nguyễn Bá Mùi, 2010 Bài giảng Sinh lý động vật thủy sinh Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Đỗ Thị Thanh Hương Nguyễn Văn Tư, 2010 Một số vấn đề sinh lý cá giáp xác NXB Nơng nghiệp, thành phố Hồ Chí Minh 113 PHẦN LÝ THUYẾT THỰC HÀNH Bài Hình thái giải phẫu cá Mục đích Việc xác định cấu tạo quan đối tượng nuôi cần thiết cho việc nghiên cứu sinh học cá Nội dung thực tập - So sánh cấu trúc số quan cá - Nhận diện quan nội tạng cá - Cơ quan hơ hấp: mơ tả quan hơ hấp, có hay khơng có quan hơ hấp phụ - Cơ quan tiêu hóa: mơ tả vị trí miệng, răng, lược mang/gai mang, dày, đo chiều dài ruột để xác định tính ăn cá - Tuyến sinh dục: đánh giá giai đoạn phát triển tuyến sinh dục Thực + Mẫu vật - Cá nuôi quan hơ hấp phụ (chép, rơ phi, mè vinh) - Cá ni có quan hơ hấp phụ (lóc, rơ đồng, trê) + Dụng cụ - Khay - Bộ đồ giải phẫu cá 114 + Thực - Mô tả quan cá - Khảo sát cấu trúc quan tiêu hóa cá: miệng, răng, tỉ số Li/Lo - Khảo sát quan hô hấp phụ cá - Khảo sát tuyến sinh dục 115 Bài Các tiêu trao đổi khí Mục đích Xác định tiêu hao oxygen tiêu đo lường cường độ trao đổi chất ngưỡng oxygen tiêu phản ánh khả chịu đựng thiếu hụt oxygen cá Nội dung thực tập Các tiêu trao đổi khí bao gồm: - Tiêu hao oxygen: lượng oxygen tiêu thụ thể cá/giáp xác đơn vị thời gian Ðơn vị tính: mg hay mL O2/kg.giờ - Tần số hô hấp: chu kỳ hô hấp cá/giáp xác đơn vị thời gian Ðơn vị tính: lần/phút - Ngưỡng oxygen: hàm lượng oxygen nước tối thiểu mà cá/giáp xác sống Ðơn vị tính: mg hay mlO2/l Thực Ðo tiêu hao oxygen Có phương pháp: - Phương pháp nước chảy: cho dịng nước có lưu tốc định qua dụng cụ chứa cá Trắc định oxygen nước trước (oxygen ban đầu) sau (oxygen cuối) qua dụng cụ chứa cá, từ tính tiêu hao oxygen Phương pháp có ưu điểm: nhanh, có hạn chế: dụng cụ phức tạp khơng xác định tiêu hao oxygen sở cá vận động liên tục 116 - Phương pháp bình kín: cho cá/giáp xác vào bình kín, trắc định oxygen đầu (trước thả cá), sau thời gian định trắc định oxygen cuối Phương pháp có ưu điểm: dụng cụ đơn giản, xác định cường độ trao đổi chất sở khuyết điểm chậm + Hóa chất - Các hóa chất trắc định oxygen + Dụng cụ - Bình kín chứa cá, lọ winkler, bình tam giác 100 mL, ống đong, bình chuẩn 50 mL, pipette loại + Ðiều kiện - Nước sử dụng chứa cá không chứa chất độc hại - Cá phải giới thiệu với điều kiện thí nghiệm trước + Thực - Cho nước vào đầy bình chứa - Cho cá nhẹ nhàng vào bình, đậy nắp thật kín (khơng có bọt khí) - Lấy mẫu nước từ bể chứa nước vào lọ winkler để đo oxygen đầu (O2 đ) - Sau (t), mở nắp bình kín lấy mẫu nước vào lọ winkler để đo oxygen cuối (O2 c) - Ðo thể bình (Vb) thể tích cá (Vc) - Cân trọng lượng cá (P) Xác định tiêu hao oxygen theo công thức: 117 Trong đó: O2 đ: oxygen ban đầu (mg/L) O2 c: oxygen cuối (mg/L) Vb: thể tích bình (L) Vc: thể tích cá (L) P: trọng lượng cá (kg) t: thời gian (giờ) Trong công thức hàm lượng oxygen tính mL/L (1 mg O2 = 0,70 mL O2) Ðo ngưỡng oxygen tần số hô hấp + Thực - Cho nước vào đầy bình chứa - Cho cá nhẹ nhàng vào bình, đậy nắp thật kín (khơng có bọt khí) - Khi cá n tĩnh (sau 15 phút), đếm số lần đóng mở nắp mang (TSHH) phút (đếm lần) - Khi cá chết, lấy mẫu nước vào lọ winkler để đo oxygen 118 Bài Ảnh hưởng độ mặn thuốc gây mê đến tiêu hao oxy cá Mục đích - Biết cách bố trí thí nghiệm khả chịu đựng cá với yếu tố sinh lý khác - Đánh giá chung khả điều hòa áp suất thẩm thấu cá mơi trường có độ mặn biến đổi hay mơi trường có thuốc gây mê - Ứng dụng vào ni trồng thủy sản Nội dung thực tập 2.1 Ảnh hưởng độ mặn đến tiêu hao oxy Thực tương tự thí nghiệm tiêu trao đổi khí (thay bố trí nước thay nước có nồng độ muối khác nhau) 2.3 Ảnh hưởng thuốc gây mê đến tiêu hao oxy Thực tương tự thí nghiệm tiêu trao đổi khí (thay bố trí nước thay nước có nồng độ thuốc gây mê khác nhau) Thực giống phần thực 119 Bài Các tiêu máu Mục tiêu Việc xác định tiêu máu thơng qua hiểu biết trạng thái sinh lý thể ảnh hưởng yếu tố môi trường đối tượng nuôi cần thiết cho nhà nuôi cá Nội dung thực tập Các tiêu máu bao gồm: - Số lượng hồng cầu: đơn vị tính 106 HC/mm3 - Số lượng bạch cầu: đơn vị tính 103 BC/mm3 - Cơng thức bạch cầu: % loại BC có tổng số BC Thực Số lượng hồng cầu + Hóa chất: - Chất chống đông máu: EDTA (Ethylene Diamine Tetraacetic Acid) - Dung dịch pha loãng máu: dung dịch Dacies + Dụng cụ: - Buồng đếm HC BC: buồng đếm Neubauer - Pipette HC (Red pipette) - Pipette BC (White pipette) - Kính hiển vi 120 + Thực - Lấy máu động mạch chủ lưng hay động mạch cuống đuôi - Mổ cá, bộc lộ động mạch chủ lưng - Ðưa kim tiêm có chất kháng đơng vào động mạch chủ lưng (hay động mạch cuống đuôi, không cần mổ cá) rút máu ra, cho mẫu máu không đông vào dụng cụ chứa - Hút máu đến vạch 0.5 pipette HC - Lau máu dính đầu pipette - Hút dung dịch pha loãng đến vạch 101 (máu pha loãng 200 lần) - Xoay pipette theo hình số phút - Bỏ - giọt dung dịch pha loãng đầu pipette - Ðặt lamelle lên buồng đếm máu 121 - Ðặt đầu pipette chạm nhẹ vào cạnh lamelle (tránh bọt khí vùng buồng đếm tránh lamelle bị đội lên khỏi cạnh buồng đếm) - Ðể yên - phút cho HC lắng xuống - Ðếm số lượng HC với vật kính có độ phóng đại 10 hay 40 nhỏ (4 ô góc ô ô lớn đếm HC) Số lượng HC tính theo cơng thức: Số lượng HC (TB/mm3) = A x x 10 x 200 = 10.000A Với A số HC đếm 122 Số lượng bạch cầu: + Thực - Hút máu đến vạch 0.5 pipette BC - Lau máu dính đầu pipette - Hút dung dịch pha loãng đến vạch 11 (máu pha loãng 20 lần) - Xoay pipette theo hình số phút - Bỏ - giọt dung dịch pha loãng đầu pipette - Ðặt lamelle lên buồng đếm máu - Ðặt đầu pipette chạm nhẹ vào cạnh lamelle (tránh bọt khí vùng buồng đếm tránh lamelle bị đội lên khỏi cạnh buồng đếm) - Ðể yên - phút cho BC lắng xuống - Ðếm số lượng BC với vật kính có độ phóng đại 10 hay 40 ô lớn đếm BC Số lượng BC tính theo công thức: 123 Số lượng BC (TB/mm3) = (B x 10 x 20)/4 = 50B Với B số BC đếm 124