Ảnh hưởng của nhiệt độ và CO2 cao lên tăng trưởng và phát triển của tôm sú (penaeus monodon fabricius, 1798) và tôm thẻ chân trắng (litopenaeus vannamei boone, 1931) TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chun ngành: Ni trồng thuỷ sản Mã ngành: 9620301 TÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ CO2 CAO LÊN TĂNG TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA TÔM SÚ (Penaeus monodon Fabricius, 1798) VÀ TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannamei Boone, 1931) Cần Thơ, 2021 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: Người hướng dẫn phụ: Luận án bảo vệ trước HĐ chấm luận án tiến sĩ cấp sở Họp tại: Phòng họp 3, Nhà Điều hành, Trường Đại học Cần Thơ Vào lúc … … ngày … tháng … năm … Phản biện 1: Phản biện 2: Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Ảnh hưởng nhiệt độ cao lên tăng trưởng, tỉ lệ sống, glucose enzyme tiêu hóa tôm sú (Penaeus monodon Fabricius, 1798) giai đoạn Postlarvae 15 đến Juvenile Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ 54 (Số chuyên đề: Thủy sản) (1): 99-107 Ảnh hưởng CO2 lên tỉ lệ sống, tăng trưởng, enzyme tiêu hóa glucose tơm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei Boone, 1931) giai đoạn tôm bột đến tôm giống Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ 55(3B): 58-66 PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Biến đổi khí hậu dự báo tác động mạnh mẽ đến hệ sinh thái, nguồn cung cấp lương thực bao gồm ngành đánh bắt nuôi trồng thủy sản Theo Bộ Tài nguyên Mơi trường (2012) biến đổi khí hậu diễn quy mô nước, dự báo đến cuối kỷ XXI nhiệt độ tăng từ 2oC đến 3oC phần lớn diện tích Việt Nam, đặc biệt vùng ĐBSCL ba khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu tồn giới (Nicholls et al., 2007), Ngoài ra, Caldeira and Wickett (2005) cho hàm lượng CO2 khí ngày tăng khuếch tán vào nước biển làm pH nước giảm (hiện tượng a-xít hóa đại dương), gây ảnh hưởng đến sinh vật sống nước mức độ khác nhau, dự báo đến năm 2100 pH nước biển giảm 0,3-0,5 đơn vị giảm xuống từ 0,8-1,4 đơn vị vào năm 2300 Nhiệt độ thay đổi ảnh hưởng đến trình trao đổi chất, sinh lý, tăng trưởng, khả bắt mồi, di cư đa dạng sinh vật (Marcogliese, 2008), nhiệt độ tăng gây stress động vật thủy sản, giảm tăng trưởng, giảm khả miễn dịch (Harvell et al., 2002) Ở số nghiên cứu cho thấy, tôm Macrobrachium identidentale tăng trưởng tối ưu khoảng nhiệt độ từ 25°C đến 28°C, nhiệt độ tăng cao tỉ lệ sống tôm giảm đáng kể (Hernandez-Sandoval et al., 2018), tôm Neocaridina heteropoda heteropoda trình giao vĩ đẻ trứng tốt nhiệt độ 28°C, nhiệt độ 32°C tôm sinh sản (Tropea et al., 2015) Nghiên cứu hai lồi tơm nước Macrobrachium borellii Palaemonetes argentinus cho thấy tỉ lệ sống, tăng trưởng cao nhiệt độ 20°C 25°C, giảm nhiệt độ 30°C (Montagna, 2011) Bên cạnh, gia tăng CO2 khí dẫn đến gia tăng nồng độ CO2 nước biển làm giảm pH nước (a-xít hóa đại dương) có khả gây ảnh hưởng đến sinh vật nước (Portner et al., 2004; Widdicombe and Spicer, 2008) Hàm lượng CO2 nước cao làm giảm tốc độ tăng trưởng giảm tỉ lệ sống lồi tơm Palaemon pacificus (Kurihara et al., 2008), ấu trùng cua biển (Paralithodes camtschaticus Chionoecetes bairdi) (Long et al., 2013) Kurihara et al (2004) cho lồi Acartia steurei Acartia erythraea có tỷ lệ nở tỷ lệ sống giai đoạn nauplii giảm hàm lượng CO2 tăng cao Tôm Palaemon pacificus tốc độ tăng trưởng giảm tiếp xúc với mức CO2 cao (tương ứng pH=7,64) sau tuần (Kurihara et al., 2008), khối lượng vỏ giáp đầu ngực tôm hùm (Homarus gammarus) giảm tiếp xúc mơi trường nước có hàm lượng CO2 cao (Arnold et al., 2009) Như vậy, ảnh hưởng nhiệt độ CO2 nghiên cứu nhiều đối tượng thủy sản, tôm sú tôm thẻ chân trắng (TCT) chưa nghiên cứu nhiều, đặc biệt liên quan đến tiêu sinh lý Ngồi ra, tơm sú tôm TCT hai đối tượng nuôi nhiều vùng ĐBSCL, bị ảnh hưởng lớn gia tăng nhiệt độ CO2 biến đổi khí hậu gây Vì vậy, nghiên cứu “Ảnh hưởng nhiệt độ CO2 cao lên tăng trưởng phát triển tôm sú tôm thẻ chân trắng” cần thiết điều kiện biến đổi khí hậu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu cụ thể nghiên cứu nhằm hiểu biến động nồng độ CO2 nhiệt độ ao nuôi tôm sú tôm TCT; đánh giá mức độ ảnh hưởng đơn lẻ kết hợp nhiệt độ CO2 mức cao bình thường lên giai đoạn phát triển (phôi, ấu trùng, hậu ấu trùng, tôm ấu niên tôm tiền trưởng thành) tôm sú tôm thẻ chân trắng 1.3 Ý nghĩa luận án Nghiên cứu cung cấp bổ sung thông tin ảnh hưởng nhiệt độ CO2 mối tương tác chúng lên đặc điểm sinh lý tăng trưởng tôm sú tơm TCT Nghiên cứu đánh giá tồn diện ảnh hưởng CO2 nhiệt độ lên phát triển phôi, sinh trưởng tiêu sinh lý enzyme tiêu hóa, hàm lượng glucose tơm sú tôm TCT Kết nghiên cứu sở khoa học góp phần đánh giá ảnh hưởng điều kiện biến đổi khí hậu lên ngành ni trồng thủy sản nói chung nghề ni tơm sú tơm TCT vùng ven biển nói riêng Kết nghiên cứu giúp nhà khoa học người ni tơm nhận biết ảnh hưởng có lợi bất lợi nhiệt độ CO2 lên tôm sú tôm TCT Đồng thời, giúp người nuôi ứng dụng ảnh hưởng tốt việc trì nhiệt độ cao mức thích hợp nhằm tăng cường hoạt động trao đổi chất tôm, ảnh hưởng tốt đến tăng trưởng tăng suất ni tơm sú tơm TCT Bên cạnh đó, người sản xuất giống nuôi tôm nhận biết yếu tố bất lợi CO2 lên phôi, ấu trùng, hậu ấu trùng, tôm ấu niên tiền trưởng thành tôm sú tơm TCT, từ có biện pháp hạn chế tồn CO2 cao ao ni Ngồi ra, ý nghĩa khoa học thực tiễn kết nghiên cứu nguồn tài liệu tham khảo quan trọng phong phú phục vụ cho giảng dạy nghiên cứu liên quan đến tôm sú tôm TCT nghiên cứu liên quan đến biến đổi khí hậu đối tượng giáp xác khác 1.4 Nội dung nghiên cứu a) Khảo sát biến động ngày đêm số tiêu môi trường nước ao nuôi tôm sú tôm TCT thăm canh b) Nghiên cứu ảnh hưởng riêng nhiệt độ CO2 cao lên giai đoạn phát triển tôm sú tôm TCT gồm giai đoạn từ ấp trứng đến tôm postlarvae-15, giai đoạn ấu niên (tôm postlarvae-15 ương 45 ngày), giai đoạn tôm tiền trưởng thành (tôm ấu niên nuôi 60 ngày) c) Nghiên cứu ảnh hưởng kết hợp nhiệt độ CO2 cao lên giai đoạn phát triển tôm sú tôm thẻ gồm từ ấp trứng đến tôm postlarvae-15, giai đoạn ấu niên, giai đoạn tôm tiền trưởng thành (tôm ấu niên nuôi 60 ngày) 1.5 Điểm luận án Xác định ảnh hưởng CO2, nhiệt độ ảnh hưởng có tương tác CO2 nhiệt độ lên phát triển phôi, tỉ lệ nở trứng, tỉ lệ sống PL15; tăng trưởng tỉ lệ sống giai đoạn ấu niên tiền trưởng thành tôm sú tôm TCT Xác định thay đổi hoạt tính enzyme tiêu hố, glucose cấu trúc mang ảnh hưởng CO2 nhiệt độ cao tương tác hai yếu tố đến tôm sú tôm TCT PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Khảo sát môi trường ao nuôi tôm sú TCT thâm canh 2.1.1 Đặc điểm ao ni Ao ni tơm sú diện tích trung bình 4.000 m2, độ sâu mực nước trung bình 1,2 m, mật độ thả nuôi dao động 30-35 con/m2 Ao nuôi tôm TCT diện tích trung bình dao động 5.000-6.000 m2, độ sâu trung bình 1,4 m, mật độ thả 100-120 con/m2 Ao ni có hệ thống sục khí, hệ thống cấp nước hồn chỉnh; thức ăn cho tơm chủ yếu thức ăn viên công nghiệp, định kỳ sử dụng sản phẩm xử ý môi trường, chế phẩm sinh học ổn định môi trường nước ao nuôi 2.1.2 Phương pháp thực Nghiên cứu thực chu kỳ sản xuất lồi Số liệu mơi trường nước thu thập giai đoạn gồm đầu vụ, vụ cuối vụ, tương ứng thời điểm sau thả giống 15-20 ngày, 50-60 ngày 80-90 ngày Mỗi giai đoạn chọn ao tương đương ngày thả giống (ba lần lặp lại) thực đo môi trường nước 24 với lần đo gồm 2, 6, 10, 14, 18 22 Các tiêu môi trường nhiệt độ, pH, oxy hoàn tan, CO2, độ mặn, độ kiềm đo máy thị thông số cụ thể ghi nhận trực tiếp trường 2.2 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Nguồn trứng thí nghiệm Tơm sú mẹ (khối lượng 250-300 g) chất lượng tốt, khỏe mạnh mua từ tỉnh Cà Mau Theo dõi buồng trứng tơm sú đạt đến giai đoạn IV tiến hành cắt mắt chuẩn bị cho tôm sinh sản Tôm TCT bố mẹ có trọng lượng 60-100 g/con, tình trạng khỏe mạnh Tơm quản lý cho ăn, chăm sóc đủ điều kiện tiến hành sinh sản 2.2.2 Nguồn nước thí nghiệm Nước ót có độ mặn 80-90‰, nước sau xử lý pha với nước (nước máy) thành nước có độ mặn thích hợp cho thí nghiệm Điều chỉnh pH khoảng 8,1, độ kiềm điều chỉnh 120 mg/L tôm sú 140 mg/L tôm TCT, nước lọc qua ống vi lọc (1 µm dùng cho sản xuất giống, µm dùng cho thí nghiệm từ giai đoạn PL15 đến tiền trưởng thành) trước sử dụng 2.2.3 Chuẩn bị nước có hàm lượng CO2 cao thí nghiệm Các mức CO2 thí nghiệm dựa theo kịch a-xít hóa đại dương Mức pH nước biển trung bình dao động 8,0-8,1, hàm lượng CO2 khuếch tán vào nước biển làm giảm pH nước, dự đoán đến năm 2100, pH nước biển giảm tương đương pH 7,6, giảm xuống pH 7,2 đến 6,8 đơn vị năm 2300 Vì vậy, hàm lượng CO2 nghiệm thức thiết lập tương đương với mức pH 6,8, 7,2, 7,6 8,1 Khi sục khí CO2 vào nước, dựa vào giảm pH theo mức để xác định hàm lượng CO2 tương ứng Kết hàm lượng CO2 đo dao động khoảng 2-3 mg/L, 7-8 mg/L, 18-19 mg/L 44-45 mg/L tương ứng với mức pH 8,1 (khơng sục khí CO2), 7,6, 7,2 6,8 2.2.4 Phương pháp cho ăn thay nước giai đoạn trứng đến PL15 Sau trứng nở thành ấu trùng nauplius dinh dưỡng cung cấp từ nỗn hồn nên chưa bổ sung thức ăn Khi ấu trùng chuyển sang giai đoạn Z1 bắt đầu cho ăn tảo tươi Chaetoceros sp mật độ 60.000-120.000 tế bào/mL kết hợp thức ăn nhân tạo (Lansy ZL Frippak-1 trộn tỉ lệ 1:1) với lượng cho ăn 1-2 g/m3/ngày, tảo tươi thức ăn nhân tạo cho ăn xen kẽ theo giờ, thức ăn nhân tạo lọc qua lưới có kích thước mắt lưới phù hợp giai đoạn zoea Giai đoạn ấu trùng mysis cho tôm ăn thức ăn nhân tạo (Lansy ZL Frippak-2 tỉ lệ 1:1) với lượng thức ăn 3-4 g/m3/ngày xen kẻ Artemia bung dù g/m3/lần Giai đoạn tôm PL1 đến PL6 tôm ăn thức ăn Frippak-150 giai đoạn từ PL7 đến PL15 cho ăn Lansy PL từ 2-6 g/m3/lần, giai đoạn Artemia nở cho ăn xen cữ với thức ăn nhân tạo liều lượng g/m3/lần, thức ăn cho ăn giờ/lần suốt trình ương đến PL15 Nước bắt đầu cấp thêm giai đoạn Z3 (không 30% lượng nước lọ), đến giai đoạn mysis nước thay ngày/lần giai đoạn PL1 đến PL15 nước thay 1-2 ngày/lần, lần thay không 30% lượng nước lọ, nước sử dụng để thay có nhiệt độ, CO2 (pH) điều chỉnh tương đương với nước lọ nghiệm thức 2.2.5 Thiết kế hệ thống thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ CO2 lên phát triển phôi, tỉ lệ nở, ấu trùng, hậu ấu trùng tỉ lệ sống đến PL15 2.2.5.1 Hệ thống thí nghiệm nhiệt độ Hệ thống thí nghiệm nhiệt độ thiết kế gồm nghiệm thức nhiệt độ 28°C, 30°C, 32°C 34°C, nghiệm thức lặp lại lần Mỗi nghiệm thức nhiệt độ sử dụng 01 bể nhựa tích 300 L, bể nhựa đặt vào lọ thủy tinh (mỗi lọ tích 10 L) gồm lọ (3 lần lặp lại) cho thí nghiệm ương từ trứng đến PL15 (để xác định tỉ lệ sống) lọ (3 lần lặp lại) ương từ trứng đến PL15 (thu mẫu định kỳ để xác định chiều dài ấu trùng hậu ấu trùng) Bên cạnh đó, lọ thủy tinh 0,5 lít đặt vào bể nhựa 300 L, lọ dùng để xác định tỉ lệ nở lọ dùng để thu mẫu trứng định kỳ (3 giờ/lần) đến trứng nở Nước bể nhựa 300 L (bên ngồi lọ thí nghiệm) sử dụng nước nhằm trì ổn định nhiệt độ cho nghiệm thức thơng qua máy điều chỉnh nhiệt độ Thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ lên phát triển phôi tỉ lệ nở bố trí 200 trứng vào lọ 0,5 L có chứa 0,3 L nước Định kỳ giờ/lần thu lọ 10 trứng theo dõi phát triển phôi đến trứng nở, nghiệm thức thu 30 trứng cho vào ống eppendorf (2 mL) chứa dung dịch formal (5%) để cố định mẫu trước tiến hành quan sát Đối với thí nghiệm xác định tỉ lệ nở, tiến hành đếm số ấu trùng tính tỉ lệ nở trứng nở hồn tồn nghiệm thức Thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ lên phát triển ấu trùng, hậu ấu trùng tỉ lệ sống PL15 sử dụng thủy tinh 10 L bố trí 1.000 trứng Thời điểm thu mẫu ấu trùng giai đoạn Z1 M1 (chuyển sang 50%) giai đoạn hậu ấu trùng (PL1 PL15), thu 30 ấu trùng hậu ấu trùng nghiệm thức (mỗi lọ 10 ấu trùng) vào ống eppendorf mL có chứa dung dịch formol 5%, mẫu quan sát chụp hình kính nhìn có thước đo, sử dụng phầm mềm ImageJ (Image Processing and Analysis in Java) máy tính đo kích thước chiều dài ấu trùng hậu ấu trùng Đối với thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ lên tỉ lệ sống PL15, tiến hành chăm sóc, quản lý chất lượng nước, cho ăn đến giai đoạn PL15 ghi nhận tỉ lệ sống 2.2.5.2 Hệ thống thí nghiệm CO2 (pH) Các thí nghiệm ảnh hưởng CO2 lên phát triển phôi, tỉ lệ nở, giai đoạn phát triển ấu trùng, hậu ấu trùng tỉ lệ sống PL15 tôm thực gồm nghiệm thức có hàm lượng CO2 (mg/L) tương ứng pH 8,1; 7,6; 7,2 6,8, nghiệm thí lặp lại ba lần Thí nghiệm ảnh hưởng CO2 lên phát triển phôi tỉ lệ nở sử dụng lọ thủy tinh 0,5 L, lọ bố trí 200 trứng; theo dõi phát triển phôi định kỳ giờ/lần thu lọ 10 trứng đến trứng nở, nghiệm thức thu 30 trứng cho vào ống eppendorf (2 mL) chứa dung dịch formol (5%) để cố định mẫu trước tiến hành quan sát; thí nghiệm theo dõi tỉ lệ nở tiến hành thu mẫu sau trứng nở hồn tồn Thí nghiệm ảnh hưởng CO2 lên phát triển ấu trùng, hậu ấu trùng tỉ lệ sống PL15 sử dụng lọ thủy tinh 10 L bố trí 1.000 trứng; thu mẫu giai đoạn ấu trùng gồm Z1 M1 (sau ấu trùng chuyển giai đoạn đạt 50%) giai đoạn hậu ấu trùng gồm PL1 PL15, giai đoạn thu 30 ấu trùng hậu ấu trùng nghiệm thức (mỗi lọ 10 ấu trùng, hậu ấu trùng) cho vào ống eppendorf mL có chứa dung dịch formol 5%, mẫu quan sát chụp hình kính nhìn có thước đo, sau sử dụng phầm mềm ImageJ máy tính để đo kích thước ấu trùng hậu ấu trùng; thí nghiệm ảnh hưởng CO2 lên tỉ lệ sống PL15 nghi nhận kết kết thúc thí nghiệm 2.2.5.3 Hệ thống thí nghiệm nhiệt độ kết hợp với CO2 Thí nghiệm có nghiệm thức gồm mức nhiệt độ (28oC, 30oC 32 C) kết hợp mức CO2 (tương đương pH 8,1; 7,6 7,2), nghiệm thức lặp lại ba lần Sử dụng 03 bể composite hình chữ nhật, bể điều chỉnh mức nhiệt độ kết hợp với mức CO2 (tương đương pH gồm 8,1; 7,6 7,2) Ở nghiệm thức nhiệt độ kết hợp với CO2 sử dụng lọ thuỷ tinh 10 L dùng để xác định tỉ lệ sống đến PL15 lọ thuỷ tinh 10 L dùng để thu mẫu ấu trùng hậu ấu trùng đến PL15 (xác định chiều dài), lọ thuỷ tinh 0,5 L dùng cho thí nghiệm xác định tỉ lệ nở lọ thuỷ tinh 0,5 L dùng để thu mẫu định kỳ giờ/lần theo dõi phát triển phôi đến trứng nở Kết theo dõi thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ kết hợp với CO2 lên phát triển phôi, tỉ lệ nở, phát triển ấu trùng hậu ấu trùng, tỉ lệ sống PL15 tôm thực giống thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ hay CO2 mục 2.2.6 Thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ CO2 lên giai đoạn ấu niên Tơm giống PL15 chất lượng tốt, khỏe mạnh, kích cỡ trung bình 1,2 cm/con khối lượng 0,02 g/con chọn tiến hành bố trí cho thí nghiệm 2.2.6.1 Thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ lên tơm giai đoạn ấu niên Thí nghiệm gồm nghiệm thức tương ứng mức nhiệt độ 2728oC, 30-31oC, 33-34oC, 36-37oC nhiệt độ theo mơi trường bên ngồi (khơng kiểm soát nhiệt độ), nghiệm thức lặp lại ba lần Thí nghiệm sử dụng bể nhựa thể tích 250 L chứa 200 lít nước, nghiệm thức nhiệt độ có bể thiết kế theo hệ thống tuần hoàn nước gồm bể ương nuôi (3 lần lặp lại) bể điều chỉnh nhiệt độ (gắn trực tiếp máy nâng nhiệt) có chứa giá thể lọc nước Nước bơm từ bể nâng nhiệt đến bể ương nuôi tự động chảy bể nâng nhiệt dựa chênh lệch mực nước, nước chảy vào bể ương nuôi điều chỉnh tốc độ cho nhiệt độ bể tương đương thông qua van điều chỉnh bể Mật độ tơm thí nghiệm 100 con/bể, thời gian thí nghiệm 45 ngày, định kỳ thay 30% lượng nước tuần/lần, tôm cho ăn thức ăn viên công nghiệp 40% protein, thời gian cho ăn lần/ngày (lúc 6-7, 10-11, 14-15 20-21 giờ), cho ăn liều lượng 10-15% khối lượng thân/ngày 2.2.6.2 Thí nghiệm ảnh hưởng CO2 lên tôm giai đoạn ấu niên o tính enzyme tiêu hóa trypsin, chymotrypsin, amylase giảm tơm tiếp xúc mơi trường có hàm lượng CO2 cao nước 3.1.7.4 Tỉ lệ sống tôm sú Tỉ lệ sống tôm sú giảm đáng kể môi trường nước có hàm lượng CO2 cao Trong đó, tỉ lệ sống thấp nghiệm thức 44,7 mgCO2/L (pH=6,8) 28,3% khác biệt có ý nghĩa thống kê (p