La intensidad de la luz es un factor ambiental importante en la acuicultura. Las alteraciones drásticas de la intensidad de la luz en los cuerpos de agua pueden generar serios problemas en la calidad del agua. Una intensidad de luz adecuada degrada los contaminantes, mejora la calidad del agua y elimina la formación de subproductos de la desinfección.
Las condiciones de luz adecuadas también son favorables para la supervivencia, el rendimiento del crecimiento, el rendimiento de la cría y la resistencia a las enfermedades de los peces cultivados.
La tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) se cultiva ampliamente en todo el mundo y también se considera un buen modelo para evaluar las influencias de los factores ambientales en los peces cultivados, debido a su fuerte adaptabilidad ambiental.
Sin embargo, pocos estudios han informado los efectos de la intensidad de la luz sobre el metabolismo de la tilapia del Nilo y su entorno acuático.
Este artículo, adaptado y resumido de la publicación original (Qu, B. et al. 2022. Efectos del estrés por poca luz en la calidad del agua acuícola y la resistencia a enfermedades en la tilapia del Nilo. PLoS ONE 17(5): e0268114), presenta los resultados de un estudio para evaluar los efectos del estrés por poca luz en la calidad del agua de acuicultura y la resistencia a enfermedades en la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus).
Configuración del estudio
La tilapia del Nilo (peso medio = 200 ± 10 gramos) se obtuvo de una granja acuícola en Beihai. Se cultivaron temporalmente en nueve tanques de agua de mar de 8 metros cúbicos durante una semana, con 50 peces en cada tanque. Los tanques se dividieron al azar en tres grupos de tratamiento con luz, con tres tanques replicados por grupo.
Los peces fueron alimentados con una dieta comercial dos veces al día. Se cambió un tercio del agua cada tres días, antes de lo cual se recolectaron muestras de agua y peces para los experimentos. La temperatura ambiente se controló mediante un acondicionador de aire a 28 ± 0,3 grados-C.
Tres intensidades de luz: 0, 100 y 500 lx [un lux o lx es una unidad de iluminancia que mide el flujo luminoso por unidad de área; es igual a un lumen por metro cuadrado] – se usaron para someter a prueba a los peces, de los cuales el grupo de 500 lx se usó como control porque está cerca de la intensidad de luz óptima. Se utilizaron lámparas comerciales de luz diurna y redes de nailon negro para regular la intensidad de la luz.
La intensidad de la luz se midió en la superficie del agua utilizando un medidor de irradiación submarina comercial. El fotoperíodo utilizado fue de 12 horas de luz a 12 horas de oscuridad y el ensayo tuvo una duración de 15 días. Las tasas de supervivencia de los peces en los tres grupos de tratamiento con luz se midieron cada tres días.
Para obtener información detallada sobre el diseño experimental y la cría de peces; análisis de estrés ligero y tasa de supervivencia; determinación de parámetros de calidad del agua; análisis microbiológicos de muestras de agua; Muestreo y análisis de ARN y ADN; y análisis estadísticos, consulte la publicación original.
Resultados y discusión
La intensidad de la luz es un factor ambiental crucial que influye en la calidad del agua de la acuicultura, como la temperatura, el pH y los niveles de OD, amoníaco, nitrito y fósforo total. En nuestro estudio, como se esperaba, la luz de baja intensidad reguló significativamente a la baja el pH, el OD y el contenido de amoníaco del agua de acuicultura, pero reguló al alza los niveles de nitrito y fósforo total.
Especulamos que esto se debió a la fotosíntesis débil que se produjo bajo una luz de baja intensidad, que generó menos oxígeno y disminuyó los niveles de oxígeno disuelto. La fuerte respiración de los peces generó dióxido de carbono e iones de hidrógeno, lo que disminuyó el pH.
Debido a la falta de oxígeno, el nitrato no se reducía fácilmente a amoníaco, por lo que había un alto contenido de nitrato y un bajo contenido de amoníaco. Además, la fotosíntesis débil inhibió el crecimiento de algas y aumentó la transparencia del agua. Los niveles más bajos de algas redujeron la necesidad de fósforo, por lo que su contenido aumentó bajo luz de baja intensidad.
La luz se considera el contribuyente más importante a la muerte bacteriana en el agua de la acuicultura, y el efecto bactericida de la luz puede causar una rápida disminución en la capacidad de formación de colonias de las bacterias, ya que la luz ultravioleta solar es altamente bactericida y daña el ADN de las bacterias. . En nuestro ensayo, el número de todas las bacterias detectadas fue muy bajo con luz de 500 lx y fue significativamente mayor con luz de 0 lx y 100 lx, lo que demuestra que la luz de baja intensidad da como resultado una rápida proliferación de bacterias en el agua de acuicultura.
Los cambios en las propiedades fisicoquímicas del agua de acuicultura, como el pH, influyen directamente en la proliferación bacteriana.
El pH del agua de mar normalmente oscila entre 7,5 y 8,5 y está influenciado por la luz, la temperatura, la presión y las actividades respiratorias de los microorganismos. Se ha informado que un pH de aproximadamente 8 tiene los efectos nocivos más fuertes sobre Vibrio y coliformes totales en el agua de mar.
En nuestro estudio, el número de todas las bacterias detectadas fue más bajo en el grupo de 500 lx, en el que el pH estaba cerca de 8,0 a 8,1. Mientras tanto, el número de bacterias fue significativamente mayor en los grupos 0-lx y 100-lx, que tenían valores de pH de 7,5 y 7,7, respectivamente.
Los datos sugieren que el pH bajo debido a la luz de baja intensidad permitió una alta supervivencia bacteriana.
La luz puede afectar directamente la supervivencia, el crecimiento, la natación, la agresión, la eclosión, el metabolismo y la respuesta inmunitaria de los peces.
Previamente, otros investigadores han demostrado que la luz insuficiente da como resultado un crecimiento deficiente y una alta mortalidad en los peces. En nuestro estudio, el tratamiento con luz extremadamente baja (0 lx) disminuyó la tasa de supervivencia de los peces al 90,6 %, significativamente más baja que la de los controles.
Sin embargo, no hubo una diferencia obvia en la tasa de supervivencia entre los grupos de 100 lx y de control. Una explicación es que la tilapia del Nilo son depredadores visuales y necesitan una intensidad de luz mínima para alimentarse y crecer normalmente. La oscuridad total condujo a cambios abruptos en las condiciones de crianza y el entorno de crecimiento, lo que disminuyó la supervivencia de los peces.
La exposición a la luz visible puede modular la función inmunológica. Aunque los peces inician respuestas inmunitarias a través de una variedad de reconocimiento de señales y otras vías, los compuestos inflamatorios desempeñan importantes funciones antivirales o antibacterianas.
En nuestro ensayo, después del estrés por luz de baja intensidad, los niveles de expresión de varias citocinas [una categoría amplia y flexible de pequeñas proteínas importantes en la señalización celular y las respuestas inmunitarias] aumentaron significativamente, lo que fue consistente con los cambios en el número de bacterias en el agua de la acuicultura.
Esta consistencia indicó que el alto contenido bacteriano resultante del estrés por luz de baja intensidad podría ser la principal influencia en la respuesta inmune de los peces. Sin embargo, los niveles de expresión génica se recuperaron gradualmente después del día 12, lo que sugiere que los peces podrían haberse adaptado al entorno de luz de baja intensidad al inhibir la transcripción de ciertos genes relacionados con el sistema inmunitario.
Perspectivas
Los resultados de nuestro estudio demostraron los efectos de diferentes intensidades de luz (0, 100 y 500 lx) sobre la calidad del agua de acuicultura y la resistencia a enfermedades en la tilapia del Nilo.
El contenido de pH, OD y amoníaco del agua de acuicultura fue significativamente menor en los grupos de 0-lx (sin luz) y 100-lx (luz reducida) que en el grupo de 500-lx (control, que representa el nivel de luz natural). Los niveles de nitrito y fósforo total fueron más altos en los grupos de 0-lx y 100-lx que en el grupo de 500-lx.
Además, el grupo 0-lx tenía un número significativamente mayor de bacterias heterótrofas, Vibrio y coliformes totales y una tasa de supervivencia de tilapia del Nilo significativamente menor. Las expresiones de genes relacionados con la inmunidad fueron significativamente mayores en los grupos 0-lx y 100-lx.
Estos resultados muestran que la luz de baja intensidad cambia los parámetros fisicoquímicos del agua de acuicultura y aumenta la cantidad de bacterias, disminuyendo la tasa de supervivencia y estimulando la resistencia a enfermedades en la tilapia del Nilo.
