Ekologiczne funkcjonowanie inżynierii wodnej ma kluczowe znaczenie dla ochrony zasobów rybnych. Wiadomo, że prędkość wody wpływa na tarło ryb dostarczających dryfującą ikrę. Celem niniejszego badania jest zbadanie wpływu stymulacji prędkością wody na dojrzewanie jajników i potencjał antyoksydacyjny dorosłego amuru białego (Ctenopharyngodon idellus) poprzez eksperymenty laboratoryjne, aby zrozumieć mechanizm fizjologiczny leżący u podstaw reakcji naturalnego rozrodu na przepływy ekologiczne. Zbadaliśmy histologię, stężenie hormonów płciowych i witelogeniny (VTG) w jajnikach oraz transkrypty kluczowych genów osi podwzgórze-przysadka-gonady (HPG), a także aktywność antyoksydacyjną jajników i wątroby amuru białego. Wyniki wykazały, że chociaż nie było zauważalnej różnicy w charakterystyce rozwoju jajników u amuru białego pod wpływem stymulacji prędkością wody, stężenia estradiolu, testosteronu, progesteronu, 17α,20β-dihydroksy-4-pregnen-3-onu (17α,20β-DHP) i VTG były podwyższone, co było związane z regulacją transkrypcyjną genów osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPG). Poziomy ekspresji genów (gnrh2, fshβ, lhβ, cgα, hsd20b, hsd17b3 i vtg) w osi podwzgórze-przysadka-nadnercza były istotnie podwyższone pod wpływem stymulacji prędkością wody, podczas gdy poziomy ekspresji hsd3b1, cyp17a1, cyp19a1a, hsd17b1, star i igf3 były stłumione. Ponadto odpowiednia stymulacja prędkością wody może poprawić stan zdrowia organizmu poprzez zwiększenie aktywności enzymów antyoksydacyjnych w jajnikach i wątrobie. Wyniki tego badania dostarczają podstawowej wiedzy i danych wspierających ekologiczną eksploatację projektów hydroenergetycznych i ekologiczną odnowę rzek.
Wprowadzenie
Zapora Trzech Przełomów (TGD), zlokalizowana w środkowym odcinku rzeki Jangcy, to największy na świecie projekt hydroenergetyczny, odgrywający kluczową rolę w ujarzmianiu i eksploatacji energii rzeki (Tang i in., 2016). Jednak eksploatacja TGD nie tylko znacząco zmienia procesy hydrologiczne rzek, ale także zagraża siedliskom wodnym zarówno powyżej, jak i poniżej zapory, przyczyniając się tym samym do degradacji ekosystemów rzecznych (Zhang i in., 2021). W szczególności regulacja zbiorników retencyjnych ujednolica procesy przepływu w rzekach i osłabia lub eliminuje naturalne szczyty wezbrań, co prowadzi do spadku ikry (She i in., 2023).
Aktywność tarłowa ryb jest prawdopodobnie uwarunkowana różnymi czynnikami środowiskowymi, w tym prędkością wody, temperaturą wody i zawartością tlenu rozpuszczonego. Wpływając na syntezę i wydzielanie hormonów, czynniki te wpływają na rozwój gonad u ryb (Liu i in., 2021). W szczególności stwierdzono, że prędkość wody wpływa na tarło ryb dostarczających dryfującą ikrę do rzek (Chen i in., 2021a). Aby złagodzić negatywny wpływ działania tam na tarło ryb, konieczne jest ustanowienie specyficznych procesów ekohydrologicznych stymulujących tarło (Wang i in., 2020).
Cztery główne gatunki karpi chińskich (FMCC), w tym karp czarny (Mylopharyngodon piceus), amur biały (Ctenopharyngodon idellus), tołpyga biała (Hypophthalmichthys molitrix) i tołpyga pstra (Hypophthalmichthys nobilis), które są bardzo wrażliwe na procesy hydrologiczne, stanowią ryby o największym znaczeniu ekonomicznym w Chinach. Populacja FMCC migrowałaby do tarlisk i rozpoczynała tarło w odpowiedzi na wysokie przepływy od marca do czerwca, podczas gdy budowa i eksploatacja TGD zaburza naturalny rytm hydrologiczny i utrudnia migrację ryb (Zhang i in., 2023). Dlatego uwzględnienie przepływu ekologicznego w planie działania TGD byłoby środkiem łagodzącym, mającym na celu ochronę tarlisk FMCC. Wykazano, że wdrożenie kontrolowanych, antropogenicznych powodzi w ramach programu TGD zwiększa sukces reprodukcyjny FMCC w regionach położonych niżej (Xiao i in., 2022). Od 2011 roku podjęto szereg prób promowania zachowań tarłowych FMCC w celu złagodzenia spadku FMCC w rzece Jangcy. Stwierdzono, że prędkość wody indukująca tarło FMCC wahała się od 1,11 do 1,49 m/s (Cao i in., 2022), a optymalna prędkość przepływu dla tarła FMCC w rzekach wynosiła 1,31 m/s (Chen i in., 2021a). Chociaż prędkość wody odgrywa kluczową rolę w reprodukcji FMCC, istnieje znaczny niedobór badań nad fizjologicznymi mechanizmami leżącymi u podstaw reakcji naturalnego rozrodu na przepływy ekologiczne.
Czas publikacji: 05.08.2024