تاثیر مس محلول در آب بر متابولیسم لوچ ماهی بهایی (Turcinoemacheilus bahaii

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان

چکیده

فلزات سنگین می‌توانند سبب بروز اختلالات پاتوفیزیولوژیکی مختلفی در آبزیان شوند. در این مطالعه، تاثیر غلظت‌های مختلف مس بر میزان متابولیسم لوچ ماهی بهایی(Turcinoemacheilus bahaii) مورد بررسی قرار گرفت. سپس غلظت کشنده (LC50-96h) مس برای گونه مورد نظر براساس پروتکل OECD, 203 تعیین شد. براساس میزان LC50-96hبه-دست آمده (mg/l 819/1)، 40 قطعه ماهی با میانگین وزنی g 56/0±6/1 در 5 تیمار جداگانه در معرض مقادیر متفاوت مس از جمله تیمار شاهد (فاقد مس)، تیمار مس (mg/l 910/0) به‌مدت 24 ساعت، مس (mg/l 455/0) به‌مدت 7 روز، مس (mg/l 182/0) به‌مدت 14 روز، مس (mg/l 091/0) به‌مدت 30 روز قرار گرفتند. سپس به‌منظور تعیین میزان متابولیسم، مصرف اکسیژن هر یک از ماهیان با استفاده از رسپیرومتر با جریان متناوب ثبت و میزان متابولسیم استاندارد (SMR)، متابولیسم بیشینه (MMR) و محدوده هوازی (AS) محاسبه گردید. نتایج به‌دست آمده نشان داد که SMR ماهی تحت‌تاثیر مس به‌طور معنی‌داری (P<0.05) کاهش می‌یابد. کمترینSMR مربوط به تیمار 30 روزه مس (mgO2/kg/h 86/14±9/43) بود که به میزان 30/70 درصد نسبت به گروه کنترل (mgO2/kg/h 73/12±1/148) کاهش داشت. اگرچه میزان متابولیسم بیشینه در تمامی تیمارهای مس اختلاف معنی‌داری را با گروه شاهد نشان نداد اما محدوده هوازی تنها در تیمار مس 14 روزه نسبت به تیمار شاهد به‌طور معنی‌داری (P<0.05) افزایش یافت. باتوجه به نتایج به‌دست آمده به‌نظر می‌رسد که مس منجر به تغییرات متابولیکی در لوچ‌ماهی می‌شود که این امر به نوبه خود سبب تغییر در تامین بودجه انرژی برای فعالیت‌های حیاتی جاندار مانند رشد، تغذیه و حتی تولید مثل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of water-borne copper on Baha'i loach (Turcinoemacheilus bahaii) metabolism

نویسندگان [English]

  • Mehrnaz Moghimi 1
  • Nasrollah Mahboobi soofiani 1
  • Pedram Malekpouri 2

1 Isfahan University of Technology

چکیده [English]

Heavy metals can produce various pathophysiological effects in aquatic animals. In this study, the effect of different water-borne copper concentrations on bahaii loach (Turcinoemacheilus bahaii) metabolism was investigated. Lethal concentration (LC50-96h) of copper was determined for this species according to OECD, 203 protocols. Based on LC50-96h (1.189 mg/l), 40 fish (1.6±0.56 g) were divided into five different groups, including control and different concentrations of copper (24h, 0.910 mg/l), (7d, 0.455 mg/l), (14d, 0.182 mg/L) and (30d, 0.091 mg/l). Then, by using intermittent- flow respirometer, the oxygen consumption of each individual fish was recorded to calculate standard metabolic rate (SMR), maximum metabolic rate (MMR) and aerobic scope (AS). Results showed significant (P<0.05) reduction in SMR of fish, exposed to copper. The minimum SMR was obtained following 30days exposure to copper (43.90 ± 14.86 mgO2/kg/h), which was reduced by about 70%, as compared to control group (148.10 ± 12.73 mgO2/kg/h). Although MMR were remained unchanged following all copper treatments, AS in copper-treated fish (14d) showed a significant increase (P<0.05) in comparison with control group. According to the results, it seems that copper could disrupt fish metabolism and subsequently, changes the energy budget of fish, required for biological activities such as growth, feeding and reproduction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Oxygen Consumption
  • Heavy metals
  • Respirometer
  • Metabolic capacity

تأثیر مس محلول در آب بر متابولیسم لوچ ماهی بهایی (Turcinoemacheilus bahaii)

مهرناز مقیمی1، نصرالله محبوبی صوفیانی1* و پدرام ملک پوری2

1 اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده منابع طبیعی، گروه شیلات

2 تهران، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی

تاریخ دریافت: 19/9/95                تاریخ پذیرش: 13/9/96

چکیده

فلزات سنگین می­توانند سبب بروز اختلالات پاتوفیزیولوژیکی مختلفی در آبزیان شوند. دراین مطالعه، تأثیر غلظت­های مختلف مس برمیزان متابولیسم لوچ­ماهی بهایی(Turcinoemacheilus bahaii) موردبررسی قرارگرفت. سپس غلظت کشنده (LC50-96h) مس برای گونه موردنظر براساس پروتکل OECD, 203 تعیین شد. بر اساس میزان LC50-96h به‌دست‌آمده (mg/l 819/1)، 40 قطعه ماهی با میانگین وزنی g 56/0±6/1 در 5 تیمار جداگانه در معرض مقادیر متفاوت مس ازجمله تیمار شاهد (فاقد مس)، تیمار مس (mg/l 910/0) به مدت 24 ساعت، مس (mg/l 455/0) به­مدت 7 روز، مس (mg/l 182/0) به­مدت 14 روز، مس (mg/l 091/0) به­مدت 30 روز قرار گرفتند. سپس به‌منظور تعیین میزان متابولیسم، مصرف اکسیژن هریک از ماهیان بااستفاده از رسپیرومتر با جریان متناوب ثبت و میزان متابولیسم استاندارد (SMR)، متابولیسم بیشینه (MMR) و محدوده هوازی (AS) محاسبه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که SMR ماهی تحت­تأثیر مس بطور معنی­داری (05/0P<) کاهش می­یابد. کمترینSMR  مربوط به تیمار 30 روزه مس (mgO2/kg/h 86/14±9/43) بود که به میزان 30/70 درصد نسبت به گروه کنترل (mgO2/kg/h 73/12±1/148) کاهش داشت. اگرچه میزان متابولیسم بیشینه در تمامی تیمارهای مس اختلاف معنی­داری را با گروه شاهد نشان نداد اما محدوده هوازی تنها در تیمار مس 14 روزه نسبت به تیمار شاهد بطور معنی­داری (05/0P<) افزایش یافت. باتوجه به نتایج بدست آمده بنظر می­رسد که مس منجر به تغییرات متابولیکی در لوچ­ماهی می­شود که این امر به‌نوبه خود سبب تغییر در تأمین بودجه انرژی برای فعالیت­های حیاتی جاندار مانند رشد، تغذیه و حتی تولیدمثل می­شود.

واژه­های کلیدی: مصرف اکسیژن، فلزات سنگین، رسپیرومتر، ظرفیت متابولیکی

* نویسنده مسئول، تلفن: 03133912506 ، پست الکترونیکی: soofiani@cc.iut.ac.ir

مقدمه

 

آلودگی آب‌های شیرین بوسیله‌ی طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها به یک موضوع نگران‌کننده در طول چند دهه گذشته تبدیل‌شده است. افزایش فعالیت‌های انسانی بویژه فعالیت­های کشاورزی و صنعتی منجر به ورود مقادیر قابل‌توجهی از آلاینده‌ها مانند فلزات سنگین به اکوسیستم­های آبی گردیده است (17). فلزات سنگین، آلاینده‌های زیست‌محیطی پایدار و ماندگار در محیط‌های آبی هستند که علاوه بر فعالیت­های انسانی می­توانند درنتیجه فرایند­های طبیعی نیز وارد اکوسیستم­های آبی شده و باعث ایجاد آسیب‌های جدی و درازمدت در موجودات زنده ‌شوند (2و 3 ).

باوجود اینکه مس ازجمله فلزات ضروری است که نقش کلیدی در بیوسنتز هموگلوبین و رنگدانه­های تنفسی درآبزیان دارد اما در غلظت­های بالا می­تواند مسمومیت ایجاد نماید (5). فعالیت­هایی نظیر معدن­کاری، چرم­سازی، فلز­کاری و آلیاژ­سازی، تولید کابل­های برق سبب افزایش ورود و حضور این عنصر در آب­های سطحی شده است (23). علاوه بر­این، سوخت­های فسیلی، فاضلاب­های شهری، کود­های شیمیایی و کاربرد این عنصر به­عنوان جلبک-کش و قارچ­کش سبب ورود مقادیر قابل‌توجهی از این فلز به محیط­های آبی شده است (9). مس بصورت مزمن می­تواند سبب تغییرات مختلف فیزیولوژیکی و رفتاری مانند از دست دادن اشتها، کاهش رشد، کاهش ظرفیت هوازی و افزایش مرگ‌ومیر در ماهی ­شود (26). یکی دیگر از اثرات فیزیولوژیکی مس بر ماهی، تغییرات متابولیسمی است (12). میزان متابولیسم یک موجود به مصرف انرژی روزانه‌ی آن اشاره داردکه بصورت غیرمستقیم براساس میزان اکسیژن مصرف‌شده توسط یک جانور در یک دوره­ی زمانی معین، قابل ارزیابی است (6). پیش‌ازاین نشان داده‌شده است که میزان اکسیژن مصرفی می‌تواند بعنوان شاخصی قابل‌اعتماد در بررسی تأثیر سمیت فلزات در آبزیان باشد (17).

پیش‌ازاین، اثر فلزات مس و کادمیم براکسیژن مصرفی در ماهی کپور معمولی (Cyprinus carpio) مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج به ‌دست ‌آمده ازاین مطالعه نشان داد که میزان مصرف اکسیژن باافزایش غلظت فلز کاهش می‍یابد (16). پراشانت و همکاران (24) در سال 2010 میلادی نشان دادند که مصرف اکسیژن در کپور هندی روهو (Labeo rohita) درنتیجه تماس با مقادیر کشنده مس محلول در آب کاهش می‌یابد. علاوه براین، سایر عناصر نیز در غلظت­های بالا سبب تغییر میزان متابولیسم می­شوند، برای مثال، سلنیم سبب کاهش مصرف اکسیژن در ماهی گامبوزیا (Gambusia affinis) در غلظت­های کشنده و تحت­کشنده می­شود (20). کادمیم نیز سبب کاهش میزان اکسیژن مصرفی و متابولیسم در سه گونه­ از ماهیان ازجمله آمور (Ctenopharyngodon idella)، بارب پرنده هندی (Esomus danricus) و فلاندر (Paralichthys olivaceus) می­شود (10، 14 و 18).

همانطور که پیش‌ازاین مطرح شد، احتمال ورود مقادیر قابل‌ملاحظه مس به منابع آبی به دلیل کاربرد وسیع ترکیبات حاوی مس به‌عنوان ضدعفونی‌کننده در آبزی‌پروری وجود دارد (21). بنابراین، احتمالاً در معرض قرارگیری آبزیان، حتی گونه­های غیرپرورشی به‌واسطه ورود این ترکیبات به محیط‌زیست آنها وجود دارد. از آنجاییکه فلزات سنگین مانند مس باایجاد اختلال در تعادل یونی و تغییر در عملکرد تنفسی ماهی همراه با بروز آسیب­های آبششی سبب بروز استرس می­گردند (11)، بنابراین بررسی تأثیر مس برمیزان متابولیسم ماهی می­تواند در درک عملکرد و فعالیت ماهی در شرایط استرس­زای محیطی مفید باشد. ازآنجایی‌که لوچ ماهی بهایی (Turcinoemacheilus bahaii) بعنوان یکی از گونه‌های بومی رودخانه زاینده‌رود (1و 13) می­تواند در معرض ورود پساب مزارع پرورشی حاوی مس قرارگیرید، بنظر می­رسد بررسی تأثیر تیمارهای مختلف مس (به‌صورت محلول در آب) برمیزان شاخص­های متابولیسمی به درک پاسخ­های فیزیولوژیک این‌گونه بومی کمک نماید.

مواد و روشها

تهیه ماهی: تعداد90 قطعه ماهی لوچ بهایی (T. bahaii) از منطقه‌ی خرسونک رودخانه زاینده‌رود -در فاصله‌ی 20 کیلومتری چشمه دیمه- صید و بلافاصله به آزمایشگاه منتقل گردیدند. سپس ماهیان صیدشده ضدعفونی و بمدت سه هفته با شرایط آزمایشگاه سازگار گردیدند. در طول این دوره، روزانه به میزان 3 درصد وزن بدن با جیره غذایی معمول (شامل 3/31% پروتئین، 6/11% چربی و 7/11% خاکستر) تغذیه شدند. پیش از انجام آزمایشات، تعدادی از ماهیان بصورت تصادفی انتخاب و با تهیه لام مرطوب از آبشش، ازنظر عفونت­های انگلی و یا قارچ­های آبششی مورد بررسی قرارگرفتند.

تهیه استوک مس: برای تهیه‌ی محلول استوک مس، از نمک سولفات مسCuSO4.5H2O (Panreac, Spain)  استفاده شد.

تعیین غلظت کشنده (LC50-96h) فلز مس: 42 قطعه ماهی با میانگین وزنی 56/0±07/1 گرم جهت تعیین LC50-96h مورد آزمایش قرارگرفتند. برای تعیین میزان LC50 فلز مس برای گونه موردنظر از پروتکل پیشنهادی OECD, 203 استفاده شد. براین اساس، تعداد 7 قطعه ماهی در محفظه­هایی با حجم 10 لیتر آب قرارداده شدند و در معرض غلظت­های 0/0، 25/1، 5/2، 0/5، 0/10 و 0/20 میلی­گرم برلیتر مس قرارگرفتند. سپس میزان تلفات پس از گذشت 24، 48، 72 و 96 ساعت مشاهده و ثبت گردید. ماهیان مورد آزمایش دراین بخش، در طول دوره مورد تغذیه قرارنگرفتند. سپس با استفاده از آنالیز رگرسیون پروبیت، میزان LC50 در بازه­های زمانی مختلف برای مس به­دست آمد (22).

تیماربندی: باتوجه به میزان LC50-96h، 40 قطعه ماهی با میانگین وزنی 56/0±6/1 گرم در قالب طرح کاملاً تصادفی در 5 تیمار جداگانه در معرض مقادیر متفاوت مس ازجمله تیمار شاهد (فاقد مس)، تیمار مس (mg/l 910/0) به­مدت 24 ساعت، mg/l 455/0 مس به­مدت 7 روز، mg/l 182/0 مس به­مدت 14 روز، mg/l 091/0 مس به­مدت 30 روز قرارگرفتند. تیمار­های انتخابی به ترتیب براساس 5، 10، 25 و 50 درصد از LC50-96h انتخاب گردید. سپس ماهیان هر تیمار در زمان معین جهت اندازه‌گیری شاخص­های متابولیسمی به رسپیرومتر معرفی شدند.

تعیین میزان متابولیسم: اندازه‌گیری میزان متابولیسم بااستفاده از رسپیرومتر با جریان متناوب (Intermittent-Flow-Respirometer) انجام شد. شاخصهای متابولیسمی مورد بررسی عبارت بودند از میزان متابولیسم استاندارد (SMR= Standard Metabolic Rate)، میزان متابولیسم بیشینه  (MMR=Maximum Metabolic Rate)و محدوده هوازی AS=Aerobic Scope)). بمنظور اندازه­گیری SMR، 24 ساعت قبل از انتقال به رسپیرومتر تغذیه ماهیان قطع شد و ماهیان حدود 24 ساعت قبل از انجام آزمایش به درون محفظه رسپیرومتر منتقل‌شدند تا با شرایط رسپیرومتر سازگار و از استرس آنها کاسته شود. سپس میزان مصرف اکسیژن برای هرماهی به‌دفعات (حداقل 20 بار) در بازه­های زمانی حداقل 6 دقیقه­ای ثبت گردید.

برای اندازه­گیری MMR، هرماهی به مدت 5 الی 10 دقیقه به‌وسیله‌ تعقیب و گریز وادار به شنای فعال گردید و سپس به رسپیرومتر معرفی شد و میزان مصرف اکسیژن آن ثبت گردید. حدود هوازی (AS) نیز با استفاده از تفریق SMR از MMR محاسبه گردید.

میزان مصرف اکسیژن براساس روش کلارک و همکاران (8) با استفاده از اندازه­گیری مقدار حجم ویژه اکسیژن مصرفی (MO2) تعیین شد (فرمول1).

فرمول1:

در این فرمول، MO2میزان اکسیژن مصرفی یا میزان متابولیسم ماهی،  Vrحجم رسپیرومتر، Vf حجم ماهی (که حدوداً برابر با وزن ماهی است)، O­2Δ تغییرات اکسیژن آب درون رسپیرومتر، tΔ تغییرات زمانی (در طول اندازه­گیری تغییرات اکسیژنی) و Mf وزن ماهی است.

اندازه‌گیری غلظت مس در آب: جهت اندازه‌گیری مس، یک قطره اسید نیتریک به 250 میلی‌لیتر نمونه آب برداشته شده از هر یک از تیمارهای آزمایشی اضافه گردید پس از فیلتر نمودن آب، غلظت مس در هرتیمار با استفاده از دستگاه جذب اتمی (Perkin Elmer، مدل AAnalyst700) مورد سنجش قرارگرفت. قرائت اعداد در مقابل بلانک و پس از ترسیم منحنی استاندارد صورت پذیرفت.

اندازه‌گیری پارامتر­های فیزیکوشیمیایی آب: دراین آزمایش میزان اکسیژن محلول، دمای آب، سختی، کلسیم، منیزیم، ترکیبات آمونیاکی کل، میزان جامدات کل، محلول و معلق، pH، هدایت الکتریکی در هر تیمار، دما و رطوبت نسبی هوا نیز بصورت روزانه اندازه­گیری و ثبت شد (جدول1). تمامی پارامتر­هایفیزیکوشیمیایی آب براساس روش APHA مورد سنجش قرارگرفت (4).

جدول1- پارامتر­هایکیفی آب‌وهوا

pH

97/7-83/7

هدایت الکتریکی  (ms cm-1)

350-311

اکسیژن محلول

mg/l

3/7-7/6

اکسیژن محلول

%

100-98

اکسیژن محلول

mbar

172-166

دمای آب (°C)

7/24-0/20

آمونیاک (mg/l)

012/0-001/0

نیتریت (mg/l)

09/0-06/0

نیترات (mg/l)

10/7-33/5

سختی کل (mg/l)

200-176

کلسیم (mg/l)

156-104

منیزیم (mg/l)

72-36

کل جامدات (mg/l)

290-132

کل جامدات محلول (mg/l)

246-100

کل جامدات معلق (mg/l)

44-4

رطوبت نسبی (%)

50-43

دمای هوا (°c)

4/25-5/20

فشار بارومتریک(mm-Hg)

841-832

محاسبات آماری: مطالعه حاضر در قالب طرح کاملاً تصادفی با 5 تیمار (با 8 تکرار) اجرا گردید. ابتدا نرمال بودن داده­ها بااستفاده از آزمون شاپیرو-ویلک و همگنی واریانس­ها بااستفاده از آزمون لون مورد ارزیابی قرارگرفت. سپس جهت بررسی تفاوت­های آماری در خصوص پارامترهای اندازه‌گیری شده، داده‌ها بااستفاده از آنالیز کوواریانس ANCOVA مورد تجزیه‌وتحلیل قرارگرفتند. به دلیل تأثیر احتمالی وزن بدن و طول کل در میزان متابولیسم، این پارامترها نیز به‌عنوان عوامل کوواریانس در نظر گرفته شد. سپس برای تعیین وجود اختلاف معنی­داری بین تیمار­ها از روش مقایسات چندگانه (آزمون تکمیلی بونفرونی) استفاده شد. معنی‌داری تفاوت­ها در سطح 5 درصد برای تمامی داده­ها گزارش‌شده است. از آنالیز رگرسیون پروبیت نیز جهت محاسبه میزان  LC50در زمان­های مختلف استفاده شد. جهت انجام آنالیز­های آماری و ترسیم نمودار از نرم‌افزار 18SPSS استفاده شد (29).

نتایج

غلظت کشنده (LC50-96h) مس: میزان  LC50-96hبرای فلز مس برابر با 819/1 میلی­گرم برلیتر به‌ دست‌ آمده است. میزان دقیق LC50 در زمان­های مختلف به همراه حدود اطمینان آن در جدول 2 آورده شده است.

جدول2- میزان LC50 مس به همراه حدود اطمینان 95 درصد برای لوچ ماهی بهایی (T. bahaii)

زمان (ساعت)

(mg/l) LC50

24

(748/13-774/11) 422/12

48

(123/3-679/2) 816/2

72

(485/2-93/1) 019/2

96

(232/2-866/1) 819/1

غلظت مس در تیمارهای مختلف: نتایج به‌دست‌آمده از آنالیز جذب اتمی حاکی از آن است که میانگین غلظت مس در تمامی تیمارها در محدوده­ی غلظت­های محاسبه‌شده قرار دارد (جدول3).

 

جدول3- غلظت‌های مس محلول در آب در تیمارهای مختلف

تیمارها

غلظت محاسبه شده (mg/l) (براساس LC50-96h)

غلظت اندازه‌گیری شده (mg/l)

شاهد

0 (0%)

<004/0

مس

24 ساعت

910/0 (50%)

004/0±905/0

7 روزه

455/0 (25%)

002/0±456/0

14 روزه

182/0 (10%)

003/0±180/0

30 روزه

091/0 (5%)

005/0±093/0


میزان متابولیسم استاندارد: نتایج به‌دست‌آمده نشان می­دهد که SMR لوچ ماهی در معرض فلز مس به­طور معنی­داری (05/0P<) کاهش می­یابد. کمترینSMR  مربوط به تیمار مس به­مدت 30 روز (mgO2/kg/h 864/14±969/43) است که به میزان 30/70 درصد نسبت به گروه شاهد (mgO2/kg/h 736/12±087/148) کاهش‌ یافته است. این شاخص متابولیسمی تحت­تأثیر تیمار مس بمدت 30 روز با سایر تیمارهای مس نیز اختلاف معنی­داری از خود نشان داد. سایر تیمارهای مس (24 ساعت، 7 و 14 روز) نیز با تیمار شاهد اختلاف معنی‌داری داشت. SMR تیمار مس 24 ساعته اختلاف معنی­داری با تیمار 14 روزه مس نداشت  (05/0P<)، در صورتی­که با تیمار 7 روزه مس اختلاف معنی­داری (05/0P<) را نشان داد (شکل 1).

 

شکل1- میزان متابولیسم استاندارد (SMR) در لوچ ماهی بهایی (T. bahaii) تحت تأثیر تیمارهای مختلف مس. هریک از ستون­ها نشان‌دهنده mean±SD مربوط به 8 اندازه­گیری است. ستون با حروف الفبای انگلیسی غیرمشابه بیانگر وجود اختلاف معنی‌دار (05/0P<) است.

میزان متابولیسم بیشینه: میزان متابولیسم بیشینه دراثر تیمارهای مختلف مس، اختلاف معنی­داری نسبت به تیمار شاهد نداشت. بین تیمارهای مس، تیمار مس بمدت 14روز میزان این پارامتر به­صورت معنی­داری (05/0P<) نسبت به دو تیمار مس 7 روزه و 30 روزه افزایش یافت، درحالی‌که تیمارهای مس 24 ساعته، 7 روزه و 30 روزه اختلاف معنی­داری را در مقایسه با یکدیگر نشان ندادند (شکل 2).

 

شکل2- میزان متابولیسم بیشینه (MMR) در لوچ ماهی بهایی
 (T. bahaii) تحت تأثیر تیمارهای مختلف مس. هریک از ستون­ها نشان‌دهنده mean±SD مربوط به 8 اندازه­گیری است. ستون با حروف الفبای انگلیسی غیرمشابه بیانگر وجود اختلاف معنی‌دار (05/0P<) است.

محدوده هوازی: نتایج به­دست آمده حاکی از عدم وجود اختلاف معنی‌دار محدوده هوازی لوچ ماهی تحت­تأثیر تیمار­های مختلف مس در مقایسه با گروه شاهد است. البته تیمار مس بمدت 14 روز سبب افزایش معنی­دار (05/0P<) این شاخص در مقایسه با شاهد گردید. بین تیمارهای مختلف این فلز تنها تیمار مس 14 روزه با تیمارهای مس 7 و 30 روزه اختلاف معنی­داری (05/0P<) از خود نشان داد (شکل 3).

 

شکل3- محدوده هوازی (AS) لوچ ماهی بهایی (T. bahaii) تحت تأثیر تیمارهای مختلف مس. هریک از ستون­ها نشان‌دهنده mean±SD مربوط به 8 ماهی است. ستون با حروف الفبای انگلیسی غیرمشابه بیانگر وجود اختلاف معنی‌دار (05/0P<) است.

بحث

بطور کلی اثرات سوء فلزات سنگین برمصرف اکسیژن و یا میزان متابولیسم ماهی و سایر آبزیان به­طور گسترده موردمطالعه قرارگرفته است (28). تغییر در میزان اکسیژن مصرفی در اثر قرارگرفتن ماهی در معرض مس در ماهی بارب E. danricus (11) و ماهی کپور معمولی C. carpio(12) و سایر آبزیان (7) گزارش‌شده است.

دراین مطالعه میزان متابولیسم پایه در لوچ ماهی بهایی تحت­تأثیر تیمارهای مختلف مس کاهش یافت. مطالعات پیشین نشان می­دهد که فلزات سنگین اغلب سبب کاهش میزان مصرف اکسیژن در ماهی می­شوند. دراین خصوص، فلز کادمیم در کوتاه­مدت سبب کاهش قابل ملاحظه­ی مصرف اکسیژن در لای ماهی (Tinca tinca) شد که نشان­دهنده­ی اثر سمی کادمیم بر تنفس ماهی است (27). در ماهی بارب (E. danricus) نیز کاهش اکسیژن مصرفی در غلظت­های بالای کادمیم نسبت به گروه شاهد مشاهده شد (10). حسن در سال 2011 دریافت که میزان اکسیژن مصرفی ماهی کپور معمولی (C. carpio) دراثر تماس با مس و کادمیم کاهش می­یابد و مس را فلز سمی­تری نسبت به کادمیم دانست، چراکه سبب کاهش بیشتر اکسیژن مصرفی درگونه مذکور شده است. این محققین دلیل این­امر را تجمع فلزات سنگین در آبشش و درنتیجه کاهش فعالیت­های متابولیسمی عنوان نمودند (16). در این خصوص، وود و گاس در سال 1998 پیشنهاد کردند که تأثیر فلزات سنگین برعملکرد آبشش باعث کاهش میزان مصرف اکسیژن به دلیل اختلال در تنظیمات یونی و تعادل اسید- باز می­شود (15). علاوه براین، قرارگرفتن در معرض مس در کوتاه مدت منجر به کاهش شدید مصرف اکسیژن در لارو کپور معمولی (C. carpio) و قزل­آلای رنگین­کمان (Oncorhynchus mykiss) می­شود که ممکن است در­نتیجه جذب مس توسط آبشش­ها و حتی بروز عوارض پاتولوژیک در اپیتلیوم آبششی باشد (17). بنابراین، آسیب­های بافتی در آبشش منجر به کاهش سطح تبادل تنفسی و کاهش مصرف اکسیژن در ماهی می‌شود.

در مطالعه­ی حاضر میزان محدوده هوازی در اکثر تیمارهای مس تغییر نکرد. باتوجه به این­که محدوده هوازی نشان‌دهنده‌ی میزان تفاوت متابولیسم استاندارد و بیشینه است (25)، درنتیجه در تیمار مس کاهش SMR همراه با تغییر بسیار کم MMR باعث شد که میزان محدوده هوازی در اکثر تیمارها اختلاف معنی­داری را نسبت به گروه شاهد نداشته باشد. گزارشاتی مبنی برافزایش SMR و MMR در ماهیان در معرض مقادیر مزمن سرب وجود دارد. بعلاوه، این محققین به این نتیجه رسیدند که با قرارگرفتن ماهی در معرض مقادیر مزمن سرب، میزان AS آن نیز افزایش می­یابد. این احتمال وجود دارد که علت افزایش MMR و AS به دلیل افزایش سنتز هموگلوبین باشد (19). البته نتایج متناقض در خصوص تأثیر فلزات سنگین بر میزان متابولیسم ماهی چندان دور از انتظار نیست زیرا ظرفیت متابولیکی ماهی بطور اساسی متأثر از تفاوت­های درون گونه­ای و حتی برون گونه­ای قرار می­گیرد. بنابراین لزوم انجام مطالعه همزمان در خصوص تأثیر هریک از آلاینده­ها بر پاسخ­های رفتاری، بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و آسیب­شناسی در کنار بررسی تغییرات ایجادشده در ظرفیت متابولیکی ماهی در درک بهتر نحوه عملکرد این دسته از عوامل استرس‌زا مثمر­ثمر خواهد بود.

نتیجه‌گیری

بطورکلی، فلزات سنگین می­توانند بااختلال در فرایندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی ماهی سبب کاهش مصرف اکسیژن شوند. در پژوهش حاضر میزان متابولیسم استاندارد لوچ ماهی بهایی متعاقب مجاورت با مقادیر مزمن و تحت کشنده مس کاهش یافت. کاهش میزان متابولیسم می­تواند بعلت تجمع فلزات در آبشش ماهی و آسیب به این بافت باشد که مانعی در جهت تبادل اکسیژن ایجاد می­کند که خود ضرورت انجام مطالعاتی در این زمینه را نشان می‍دهد. باتوجه به نتایج بدست آمده از این مطالعه مس می‍تواند منجر به تغییرات متابولیکی در ماهی لوچ شود که به ‌نوبه خود سبب تغییر در تأمین بودجه انرژی برای فعالیت­های حیاتی جاندار مانند رشد، تغذیه و حتی تولید مثل می­شود. در نتیجه، ورود هرچه بیشتر آلاینده­ها به اکوسیستم­های آبی می­تواند حیات زیستمندان این اکوسیستم­ها را در معرض خطر قرار دهد. مطالعات بیشتر در زمینه تعیین متابولیسم انرژی (کربوهیدرات، پروتئین و چربی­ها) می­تواند به درک بهتر تغییرات مشاهده ‌شده در این مطالعه کمک نماید.

1- ابراهیمی درچه، ع.، برهانی، م.، محبوبی صوفیانی، ن. و اسداله، س. 1395. بررسی رژیم غذایی و بافت‌شناسی لوله گوارش لوچ ماهی Turcinoemacheilus bahaii در رودخانه زاینده‌رود، مجله پژوهشهای جانوری، 29، صفحات 509-518.
2- حسینی، م.، نبوی، س. م.، گلشنی، ر.، نبوی، س. ن.، و رئیسی سراسیاب، ع.، 1394. غلظت فلزات سنگین نیکل، مس، سرب، کبالت و کادمیوم دررسوب و بافت‌های کبد و ماهیچه کفشک ماهی erumeiPsettodes در استان بوشهر، خلیج‌فارس، مجله پژوهشهای جانوری، 28، صفحات 441-449.
 
3- Akbulut, A., and Akbulut, N. E., 2010. The study of heavy metal pollution and accumulation in water, sediment, and fish tissue in Kızılırmak River Basin in Turkey. Environ. Monit. Assess. 167(1-4), PP: 521-526.
4- APHA. 2005. Standard methods for the examination of water and wastewater. 21th Edi., New York, APHA, AWWA, WPCR. American Public Health Association. 1325 p.
5- Balavenkatasubbaiah, M., Rani, A. U., Geethanjali, K., Purushotham, K., and Ramamurthi, R., 1984. Effect of cupric chloride on oxidative metabolism in the freshwater teleost, Tilapia mossambica. Ecotoxicol. Environ. Safety. 8(3), PP: 289-293.
6- Barbieri, E., 2009. Effects of zinc and cadmium on oxygen consumption and ammonium excretion in pink shrimp (Farfantepenaeus paulensis, Pérez-Farfante, 1967, Crustacea). Ecotoxicology. 18(3), PP: 312-318.
7- Campbell, H., Handy, R., and Sims, D., 2002. Increased metabolic cost of swimming and consequent alterations to circadian activity in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) exposed to dietary copper. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 59, PP: 768-777.
8- Clark, T. D., Sandblom, E., and Jutfelt, F., 2013. Aerobic scope measurements of fishes in an era of climate change: respirometry, relevance and recommendations. J. Exp. Biol. 216(15), PP: 2771-2782.
9- Cruz, L. A., Roberts, C., Reiley, M., Santore, R., Paquin, P., Chapman, G., Mitchell, J., Delos, C., Meyer, J., Mathew, R., and Linton, T. K., 2007. aquatic life ambient freshwater quality criteria-copper.  US Environmental Protection Agency. Washington, DC. 204 p.
10- Das, S., and Gupta, A., 2012. Effects of cadmium chloride on oxygen consumption and gill morphology of Indian flying barb, Esomus danricus. J. Environ. Biol. 33(6), PP: 1057-1061.
11- Das, S., and Gupta, A., 2013. Accumulation of copper in different tissues and changes in oxygen consumption rate in Indian flying barb, Esomus danricus (Hamilton-Buchanan) exposed to sub-lethal concentrations of copper. Jordan J. Biol. Sci. 6(1), PP: 21-24.
12- De Boeck, G., De Smet, H., Blust, R., 1995. The effect of sublethal levels of copper on oxygen consumption and ammonia excretion in the common carp, Cyprinus carpio. Aquat. Toxicol. 32(2), PP: 127-141.
13- Esmaeili, H. R., Sayyadzadeh, G., Özuluğ, M., Geiger, M., and Freyhof, J., 2014. Three new species of Turcinoemacheilus from Iran and Turkey (Teleostei: Nemacheilidae). Ichthyol. Explor. Freshwater. 24(3), PP: 257-273.
14- Espina, S., Salibian ,A., and Díaz, F., 2000. Influence of cadmium on the respiratory function of the grass carp Ctenopharyngodon idella. Water Air Soil Pollut. 119(1-4), PP: 1-10.
15- Goss, G., and Wood, C., 1988. The effects of acid and acid/aluminum exposure on circulating plasma cortisol levels and other blood parameters in the rainbow trout, Salmo gairdneri. J. Fish Biol. 32(1), PP: 63-76.
16- Hassan, B., 2011. The effect of copper and cadmium on oxygen consumption of the juvenile common carp, Cyprinus carpio (L.). Mesopot. J. Mar. Sci. 26(1), PP: 25-34.
17- Jezierska, B., and Sarnowski, P., 2002. The effect of mercury, copper and cadmium during single and combined exposure on oxygen consumption of Oncorhynchus mykiss Wal. and Cyprinus carpio L. larvae. Arch. Pol. Fish. 10(1), PP: 15-22.
18- Kang, J. C., kim, S. G., and Jee, J. H., 2003. Long-Term sublethal cadmium exposure effected survival, growth and metabolic rate change in the olive flounder, Paralichthys olivaceus. Korean J. Fish. Aquat. Sci. 36(1), PP: 39-43.
19- Mager, E. M., and Grosell, M., 2011. Effects of acute and chronic waterborne lead exposure on the swimming performance and aerobic scope of fathead minnows Pimephales promelas. Comp. Biochem. Physiol. C Toxicol. Pharmacol. 154(1), PP: 7-13.
20- Naik, R. R., and Patil, H. S., 2010. Effect of selenium and its compounds on oxygen uptake in freshwater fish Gambusia affinis after exposure to lethal doses. Jordan J. Biol. Sci. 3(4), PP: 141-146.
21- Noga, E. J., 2010. Fish disease: diagnosis and treatment. 2ND Edi., John Wiley & Sons. 519 p.
22- OECD,1992. OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2. Test No. 203: Fish, Acute Toxicity, Organization for Economic, 9 http://dx.doi.org/10.1787/20745761.
23- Patterson, J. W., Minear, R. A., Gasca, E., and Petropoulou, C., 1998. Industrial discharges of metals to water. Metals in Surface Waters, PP: 37-65.
24- Prashanth, M., Sayeswara, H., and Patil, H. R., 2010. Impact of copper cyanide on behavioral changes and oxygen consumption in Indian major carp Catla catla (Hamilton). J. Environ. Agric. Food Chem. 9(9), PP: 1433-1442.
25- Soofiani, N. M., and Priede, I. G., 1985. Aerobic metabolic scope and swimming performance in juvenile cod, Gadus morhua L. J. Fish Biol. 26(2), PP: 127-138.
26- Tellis, M. S., Alsop, D., and Wood, C. M., 2012. Effects of copper on the acute cortisol response and associated physiology in rainbow trout. Comp. Biochem. Physiol. C, Toxicol. Pharmacol. 155(2), PP: 281-289.
27- Witeska, M., Jezierska, B., and Wolnicki, J., 2006. Respiratory and hematological response of tench, Tinca tinca (L.) to a short-term cadmium exposure. Aquacult. Int. 14(1-2), PP: 141-152.
28- Wu, J. P., and Chen, H. C., 2004. Effects of cadmium and zinc on oxygen consumption, ammonium excretion, and osmoregulation of white shrimp (Litopenaeus vannamei). Chemosphere. 57(11), PP: 1591-1598.
29- Zar, J.H. 1999. Biostatistical Analysis, 4th edition, Prentice.
دوره 31، شماره 2
شهریور 1397
صفحه 213-221
  • تاریخ دریافت: 19 آذر 1395
  • تاریخ بازنگری: 01 اردیبهشت 1396
  • تاریخ پذیرش: 13 آذر 1396