Συγκριτική μελέτη του ενεργειακού ισοζυγίου και πρότυπων μεταβολισμού στα εκτρεφόμενα είδη ιχθύων τσιπούρα (Sparus aurata) και φαγκρί (Pagrus pagrus) από μονάδα ιχθυοκαλλιέργειας

Abstract

Recent studies have shown that aquaculture, a major sector of economic activity, is threatened by climate change. At the same time, the growth of global population requires the increase of food production which promotes the development of aquaculture. The present research focuses on the study of the seasonal changes on the energetic and metabolic patterns of red porgy (Pagrus pagrus) and gilthead sea bream (Sparus aurata) in order to evaluate their correlation with high seasonal temperatures. Sampling took place at a fish farm in Larymna. Heart, red muscle, white muscle, and liver all showed changes in total lipids, carbohydrates, and proteins. . The results indicate seasonal changes in energy content and different patterns in gene expression and enzyme’s activity. In summary, the results indicate a reduced feeding ratio in Winter with high mobilization of lipids. On the other hand, in the warm acclimatization observed increased carbohydrates content with high activities of glycolytic enzymes duo to response to hypoxia. This research is expected to shed light on the possible relationship between seasonality and energy reserves, as well as changes in the quality of red porgy proteins, total lipids, and ultimately flesh quality, by examining how seasonal changes affect the oxidation of biological energy 'biofuels'. The latter contribute to the elucidation of the physiological mechanisms underlying farmed fish thermal tolerance.

Τα θαλάσσια οικοσυστήματα είναι από τα πιο σημαντικά από οικολογική και οικονομική άποψη στον πλανήτη και οι υδατοκαλλιέργειες βρίσκονται σε μια σταθερά ανοδική πορεία τις τελευταίες δεκαετίες σε παγκόσμιο επίπεδο, με ολοένα αυξανόμενη παραγωγή. Παράλληλα, η συνεχής αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού και η επακόλουθη αυξημένη ανάγκη για παραγωγή τροφής έχουν δημιουργήσει μια τεράστια πίεση στις υδατοκαλλιέργειες για μεγιστοποίηση της παραγωγής. Ωστόσο, υπάρχει ισχυρή επιστημονική συναίνεση ότι τα οικοσυστήματα αυτά, μαζί με τα αγαθά και τις υπηρεσίες που παρέχουν, απειλούνται από την κλιματική αλλαγή. Η βιολογική ενέργεια διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην ανοχή στις περιβαλλοντικές συνθήκες, μεταξύ των οποίων η θερμοκρασία είναι ο κύριος παράγοντας πίεσης, που επηρεάζει τις φυσιολογικές διεργασίες. Η διδακτορική διατριβή έχει ως στόχο να μελετήσει τα ενεργειακά πρότυπα, την κατανομή ενέργειας και τα μεταβολικά πρότυπα στα εκτρεφόμενα είδη ιχθύων S. aurata και P. pagrus σε εποχική βάση. Για το σκοπό της παρούσας έρευνας έγιναν δειγματοληψίες ατόμων σε κανονικά χρονικά διαστήματα μεταξύ Σεπτεμβρίου 2019 έως τον Ιούλιο του 2020 που πραγματοποιήθηκαν στον Βόρειο Ευβοϊκό Κόλπο σε συνεργασία με την Ιχθυοκαλλιέργεια ΠΡΟΜΗΘΕΑΣ ΕΠΕ. Πραγματοποιήθηκαν συνολικά 7 εποχικές δειγματοληψίες με βάση την θερμοκρασία των προηγούμενων ετών του θαλασσινού νερού της περιοχής. Παράλληλα με τις δειγματοληψίες γινόντουσαν μετρήσεις της θερμοκρασίας του νερού. Η χαμηλότερη θερμοκρασία καταγράφηκε τον μήνα Φεβρουάριο και η υψηλότερη τον Ιούλιο. Στην συγκεκριμένη έρευνα προσδιορίστηκαν διάφοροι φυσιολογικοί, καθώς και μοριακοί, βιοχημικοί και μεταβολικοί δείκτες. Επίσης μελετήθηκε η έκφραση διαφόρων γονιδίων που σχετίζονται με τον μεταβολισμό των υδατανθράκων και των λιπιδίων ώστε να εκτιμηθεί η ρύθμιση των ενεργειακών και μεταβολικών προτύπων βάσει της γονιδιακής έκφρασης. Συνοπτικά, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το χειμώνα, τα 2 εξεταζόμενα είδη μειώνουν την πρόσληψη τροφής λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών και αρχίζουν να κινητοποιούν τα αποθέματα λίπους. Από την άλλη πλευρά, το καλοκαίρι παρατηρείται αυξημένος ρυθμός ανάπτυξης, πρόσληψης τροφής και αυξημένες ενζυμικές δραστικότητες οι οποιές συνδιάζονται με την γονιδιακή έκφραση και την ενζυμική δραστηρκότητα των ενζύμων και δείχνουν τόσο την εξάρτηση όσο τις συνέπειες της αύξησης της θερμοκρασίας. Συγκεκριμένα, συμπεραίνεται ότι κατά τον εγκλιματισμό στις χαμηλές θερμοκρασίες αυξάνεται η συσσώρευση και η παραγωγή της ενέργειας βασίζεται ιδιαίτερα στην οξείδωση των λιπιδίων. Σε αντίθεση, κατά τον εγκλιματισμό στις υψηλότερες θερμοκρασίες τα αποτελέσματα δείχνουν πιο έντονη δραστηριότητα, αύξηση του ρυθμού ανάπτυξης και σίτισης, και αύξηση των ενζυμικών δραστικοτήτων των μεταβολικών ενζύμων που σχετίζονται ιδιαίτερα με τον μεταβολισμό των υδατανθράκων.