Impactul modificărilor nutriționale și ale salinității asupra performanțelor biologice ale sturionului verde și alb

Departamentul de Afiliere pentru Știința Animalelor, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru știința animalelor, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru viața sălbatică, peștele și biologia conservării, Universitatea din California Davis, Davis, California, Statele Unite ale Americii

Pedro G. Vaz,
Ermias Kebreab,
Silas S. O. Hung,
James G. Fadel,
Seunghyung Lee,
Nann A. Fangue

Cifre

Abstract

Citare: Vaz PG, Kebreab E, Hung SSO, Fadel JG, Lee S, Fangue NA (2015) Impactul modificărilor nutriționale și de salinitate asupra performanțelor biologice ale sturionului verde și alb. PLOS ONE 10 (4): e0122029. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122029

Editor academic: Michael L. Fine, Virginia Commonwealth Univ, STATELE UNITE

Primit: 10 decembrie 2014; Admis: 10 februarie 2015; Publicat: 1 aprilie 2015

Disponibilitatea datelor: Autorii confirmă că toate datele care stau la baza constatărilor sunt pe deplin disponibile fără restricții. Datele au fost depuse la Dryad Digital Repository (http://dx.doi.org/10.5061/dryad.1d0f3).

Finanțarea: Acest studiu a fost finanțat de Departamentul California pentru Pești și Sălbatici, Programul de Restaurare a Ecosistemelor sub numărul contractului E1183017 (http://www.dfg.ca.gov/erp/). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Modificări semnificative ale salinității și ale modelelor nutriționale sunt prognozate în zona de distribuție a sturionului verde (Mexic până la Marea Bering) și a sturionului alb (Mexic până în Golful Alaska), în special în zonele de estuar [15]. Sistemul Delta Bay din San Francisco (SFBD) este deosebit de relevant, deoarece ambele specii de sturioni sunt native și sunt susceptibile de a fi cel mai afectat de schimbările globale. SFBD este foarte afectat de modificările condițiilor oceanice, cu o multitudine de modificări abiotice și biotice bine documentate care apar pe o gamă variată de scale de timp [16-17]. Efectele schimbărilor climatice globale în SFBD includ creșterea salinității ca urmare a creșterii nivelului mării și a intrării apei de mare în Deltă, schimbări în tiparele de precipitații și un pachet de zăpadă mai mic, contribuind la o scurgere mai mică de apă dulce de primăvară și substanțe nutritive. De o importanță deosebită pentru sturion, se preconizează că salinitatea se va schimba în magnitudine, timp și spațiu în SFBD [18-21].

În plus, rețelele alimentare se schimbă la nivel global și local. Creșterea temperaturii apei scade producția globală de fitoplancton la o rată proiectată de 1% pe an [22] perturbând sincronia dintre fitoplancton și zooplancton [23]. Dinamica rețelei alimentare în Oceanul Pacific și SFBD a fost în transformare extinsă în ultimele decenii din cauza schimbărilor în comunitățile de fitoplancton și zooplancton, precum și a creșterii dominanței speciilor exotice. În timp ce rețelele alimentare din sistemul SFBD se schimbă [24-26], dietele de sturioni se pot schimba pentru a reflecta disponibilitatea și abundența prăzilor. Tendința recentă a sturionului alb care consumă în principal specii de scoici introduse pe coasta de vest a SUA este un exemplu în acest sens [27].

Schimbările climatice pot avea efecte fiziologice și biochimice asupra sturionului prin provocări legate de nutriție și salinitate, care la rândul lor reduc performanțele de creștere sau condiția fizică [28]. Evaluarea intervalelor și pragurilor de toleranță fiziologică la factorii de stres poate determina dacă sturionul are suficientă rezistență pentru a răspunde schimbărilor climatice [29]. Trebuie pus accentul pe etapele timpurii ale vieții animalelor, care pot fi mai sensibile la factorii de stres ai mediului decât adulții [30]. Stadiile de sturioni tineri sunt slab înțelese, iar succesul peștilor tineri pe măsură ce se deplasează prin SFBD depinde probabil de starea lor nutrițională și de momentul dezvoltării mecanismelor fiziologice corelate cu habitatele lor de migrație.

Studiile anterioare au examinat efectul stării nutriționale asupra unor variabile de osmoreglare la pești. De exemplu, somonul Atlantic (Salmo salar) a prezentat o creștere a ionilor plasmatici și reducerea activităților enzimatice după perioade de deprivare alimentară de șase și opt săptămâni [31-32], în timp ce somonul coho (Oncorhynchus kisutch) și somonul chinook (O. tshawytscha ) osmoregularea nu a fost afectată după 16 săptămâni de lipsă de alimente [33]. Răspunsurile la osmoreglare au fost examinate și la speciile de sturioni [34-44], sugerând că costul metabolic al osmoregulării poate varia în funcție de salinitate, în special în timpul etapelor juvenile [45-47]. Recent, a fost evaluat efectul stării nutriționale asupra mai multor variabile de osmoreglare la sturionul juvenil verde [48]. Până în prezent s-au realizat progrese considerabile în determinarea răspunsurilor unice ale variabilelor fiziologice la starea nutrițională și salinitatea.

Materiale și metode

Sursa de pește

Sturionul juvenil verde a fost obținut de la puietul F1 captiv, crescut din râul Klamath capturat în sălbăticie și a fost reprodus în 1999-2000 [50] și a avut loc la Centrul de biologie acvatică și acvacultură de la Universitatea din California, Davis, SUA. Femela (clasa 1999 ani) a fost creată cu doi bărbați din clasa 2000 ani [51]. Sturionul alb juvenil a fost donat de un fermier local care i-a dat naștere unei femele domesticite (

46 kg, 12 ani) și patru masculi domestici

28 kg, 8 ani). Descendenții celor două specii au fost crescuți în două fluxuri prin sisteme de apă subterană degazate și au fost hrăniți cu aceeași dietă comercială inițială cu salmonide, incluzând o varietate de furaje de salmonide până când au atins dimensiunea dorită pentru experiment. Cele două specii au fost hrănite conform unui model de viteză optimă de hrănire (OFR) pentru sturionul verde [52] și alb [53].

Prima fază - provocare nutrițională

Această fază de experiment a fost inițiată la 214 și 189 de zile după eclozare în sturionul verde și, respectiv, și a fost reprodusă în mod similar pentru cele două specii. Pentru fiecare specie, 840 de sturioni juniori (verzi: 174,0 ± 0,4 g, albi: 173,2 ± 0,6 g; medie ± SE) au fost aleați aleatoriu și eliberați în 12 circulare, care curg prin fibră de sticlă