Διαφοροποίηση του περιβάλλοντος διαβίωσης ως μέσου βελτίωσης της ελεγχόμενης εκτροφής της τσιπούρας Sparus aurata

Abstract

Environmental enrichment is defined as “an improvement in the biological functioning of captive animals resulting from modifications to their environment” and may provide for the psychological and behavioral needs of captive animals. The majority of the studies on the effect of environmental enrichment on fish focused on environmental complexity effects. For example, tanks containing live or plastic plants, several kinds of substrate or even novel objects improved the fitness and foraging behavior of hatchery-produced fish when released in the wild, thus increasing their chances of survival and success of re-introduction programs. On the other hand, structurally enriched tanks reduced, increased or had no effect on the aggressive behavior of several widely reared species. Moreover, environmental enrichment resulted in improved growth or survival for several fish species, but had no growth effect on other fish species. From another point of view, increased environmental complexity may enhance the cognitive abilities of other vertebrates and fish. Especially in the case of fish, environmental modifications affected brain size and brain cell proliferation which may contribute to a more flexible behavior and improved cognitive and learning abilities.The aim of the present Thesis is to investigate whether the modification of surrounding environment of gilthead seabream Sparus aurata may act as a means of environmental enrichment and thus improve its intensive rearing. For this purpose, five experiments were designed and performed.In the first experiment it was shown that gilthead seabream (age 1+) reared (84 days) with Blue or Red-Brown substrate (BS and RBS respectively) improved their growth performance (mass, total and standard length, Specific Growth Rate, Mass Gain) and feed utilization (Food Conversion Ratio). Besides, BS fish presented better Condition Factor (CF) and higher content of n-3 polyunsaturated fatty acids in the fillet than fish from other treatments. Moreover, lower level of aggression was observed for BS and RBS fish, which also showed certain alterations in brain monoamine neurotransmitters levels. Fish-bottom interactions were observed in all treatments regardless the presence of substrate. On the other hand, the overall performance of fish reared with Green substrate (GS) was hardly differentiated from fish reared in tanks without substrate (no-substrate, NS). Physiological status of fish as estimated by plasma and liver parameters examined was similar among treatments. Τhe second experiment investigated whether the beneficial effects of the presence of Blue or Red-Brown substrates could be still apparent when gilthead seabream is reared under different densities (98 days). In this experiment fish of different progeny and age (0+) were used. According to results BS fish had better growth performance (body mass, Specific Growth Rate, Mass Gain), reduced aggressive behavior, better fillet quality (n-3 polyunsaturated fatty acids content) and brain monoamine neurotransmitters alterations. On the other hand, RBS fish presented the same results as BS fish but failed to produce significant growth enhancement. Physiological status of fish was not affected by treatments (blood and liver parameters, carcass proximate composition).In the first two experiments, the response of gilthead seabream to the chosen substrates was studied. The aim of the third experiment was to “ask” gilthead seabream if and what substrate it chooses. For this purpose, preference tests of paired choices were performed. Treatments included the three substrates used in previous experimentation and the plain environment (no-substrate). Preference tests were conducted for two age classes (2+ and 0+) to account for previous long term experiments and fish were tested either individually or in groups of seven specimens in order to evaluate the possible involvement of sociality on fish preferences. In contrasts of the three substrates with NS, a clear choice for BS and RBS and an insistent rejection of the GS was observed for fish of both age classes. In dual substrate contrasts older fish chose BS over RBS or GS while they preferred RBS only when BS was not present. On the other hand, younger fish made no choice between BS and RBS or GS while they preferred RBS over GS. According to results fish choices were quite similar no matter if fish were tested individually or in groups.Given the results of the three previous experiments, the following experimentations were focused on the BS. The aim of the forth experiment was to elucidate whether the color of the BS used or its physical presence is responsible for the observed enrichment effects, as well as the possible involvement of the photic environment on results. For this purpose, 0+ fish were reared in tanks with BS, with the photo of the blue substrate on the bottom (PBS) or in NS. According to results, BS fish showed improved growth performance (mass, Specific Growth Rate) and food utilization (Food Conversion Ratio) and presented the lower level of aggression. Blood parameters and retina structure were not affected by treatments. Performance of fish reared with PBS was not differentiated from that of NS fish.The aim of the fifth experiment was to investigate the possible effect of BS on gilthead seabream stress response. The experiment was designed to study the effect of confinement stress and fish recovery through primary and secondary stress response indicators. To this end, fish (age 0+) were reared (75 days) with or without BS and then subjected to confinement stress for 30, 60 or 90 minutes. Fish recovery to normal conditions was also examined after 2, 6 and 24 hours post-stress. According to results, fish reared with BS presented better growth performance and reduced aggressive behavior than fish in NS tanks. Moreover, BS did modify the time course of gilthead seabream stress response to confinement.In conclusion, the overall results of the present Thesis showed and confirmed that the presence of blue substrate, and not only its color, was beneficial for the intensive rearing of gilthead seabream, since it improved both productive-related and behavioral traits and modified fish social interactions. The use of the blue substrate as an effective means of environmental enrichment, improving fish welfare, is further supported by the fact that gilthead seabream preferred the blue substrate. It is considered encouraging that a rather simple improvement of fish rearing environment (as the substrate used) may have multiple beneficial aspects for fish and producers

Ο εμπλουτισμός του περιβάλλοντος ορίζεται ως η τροποποίηση εκείνη του περιβάλλοντος διαβίωσης η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση των βιολογικών λειτουργιών των ζώων που βρίσκονται σε αιχμαλωσία και αποσκοπεί στην εξασφάλιση των «ψυχολογικών» αναγκών των ζώων αλλά και στην έκφραση της φυσικής τους συμπεριφοράς. Η πλειοψηφία των εργασιών που σχετίζονται με την επίδραση του εμπλουτισμού του περιβάλλοντος στα ψάρια επικεντρώνεται στην εφαρμογή ενός πιο σύνθετου περιβάλλοντος. Για παράδειγμα, έχει παρατηρηθεί ότι η προσθήκη ζωντανών ή πλαστικών φυτών, διαφόρων ειδών υποστρωμάτων ή ακόμα και η εισαγωγή νέων αντικειμένων βελτιώνουν την ικανότητα ανεύρεσης τροφής των εκτρεφόμενων ψαριών που προορίζονται για απελευθέρωση στο φυσικό περιβάλλον, ενώ αυξάνονται οι πιθανότητες επιβίωσης των ψαριών μετά την απελευθέρωσή τους. Επιπλέον, η διαφοροποίηση του περιβάλλοντος μπορεί να αυξήσει, να μειώσει ή να μην επηρεάσει την επιθετική συμπεριφορά διαφόρων ειδών εκτρεφόμενων ψαριών και να βελτιώσει ή να μην έχει επίδραση στην ανάπτυξη. Ο εμπλουτισμός του περιβάλλοντος μπορεί επίσης να βελτιώσει την ικανότητα αντίληψης Θηλαστικών αλλά και των ψαριών. Ειδικά στην περίπτωση των ψαριών, η διαφοροποίηση του περιβάλλοντος επηρεάζει το μέγεθος και τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό του εγκέφαλου, που μπορεί να συμβάλλουν σε μια πιο εύπλαστη συμπεριφορά και καλύτερη ικανότητα αντίληψης και μάθησης.Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να διερευνηθεί το κατά πόσο η διαφοροποίηση του περιβάλλοντος διαβίωσης της τσιπούρας Sparus aurata μπορεί να αποτελέσει ένα μέσο εμπλουτισμού του περιβάλλοντος και να βελτιώσει την εντατική εκτροφή της. Έτσι, σχεδιάστηκαν και πραγματοποιήθηκαν πέντε πειράματα.Στο πρώτο πείραμα, διαπιστώθηκε ότι όταν άτομα τσιπούρας (ηλικίας 1+) εκτράφηκαν (84 ημέρες) σε δεξαμενές με Κυανό ή Ερυθροκαφέ υπόστρωμα (ΚΥ και ΕΚΥ αντίστοιχα) βελτιώθηκαν τα χαρακτηριστικά της ανάπτυξής τους (ζων βάρος, ολικό και σταθερό μήκος, ειδικός ρυθμός ανάπτυξης, % αύξηση του ζώντος βάρους) και η αξιοποίηση της τροφής (συντελεστής εκμετάλλευσης της τροφής). Επιπλέον, τα ψάρια του ΚΥ παρουσίασαν καλύτερο συντελεστή ευρωστίας και αυξημένη περιεκτικότητα σε ω-3 πολυακόρεστα λιπαρά οξέα σε δείγμα του ραχιαίου μυϊκού ιστού τους σε σχέση με τα ψάρια των άλλων επεμβάσεων. Ακόμη, παρατηρήθηκε μειωμένη επιθετικότητα στα ψάρια του ΚΥ και ΕΚΥ καθώς επίσης και διαφοροποίηση στα επίπεδα των νευροδιαβιβαστών του εγκέφαλου. Η απασχόληση των ψαριών με τον πυθμένα της δεξαμενής παρατηρήθηκε σε όλες τις επεμβάσεις ανεξάρτητα από την παρουσία του υποστρώματος. Η γενική εικόνα (ανάπτυξη, συμπεριφορά) των ψαριών στις δεξαμενές με Πράσινο υπόστρωμα (ΠΥ) δεν παρουσίασε σημαντικές διαφοροποιήσεις από αυτή των δεξαμενών Χωρίς υπόστρωμα (ΧΥ). Η φυσιολογία των ψαριών όπως εκτιμήθηκε από τις παραμέτρους του πλάσματος του αίματος και του ήπατος που αναλύθηκαν, ήταν παρόμοια μεταξύ των επεμβάσεων.Στο δεύτερο πείραμα, μελετήθηκε κατά πόσο τα ευεργετικά αποτελέσματα του Κυανού και Ερυθροκαφέ υποστρώματος μπορούν να είναι εμφανή ακόμα και όταν η τσιπούρα εκτρέφεται σε διαφορετικές πυκνότητες (98 ημέρες). Σε αυτό το πείραμα χρησιμοποιήθηκαν άτομα τσιπούρας διαφορετικής γενιάς και ηλικίας (0+). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, παρατηρήθηκε ότι τα ψάρια στις δεξαμενές με ΚΥ παρουσίασαν καλύτερη ανάπτυξη (ζων βάρος, ειδικός ρυθμός ανάπτυξης, % αύξηση του ζώντος βάρους), μειωμένη επιθετικότητα, καλύτερη ποιότητα ραχιαίου μυϊκού ιστού ως προς την περιεκτικότητά του σε ω-3 πολυακόρεστα λιπαρά οξέα και μεταβολές στα επίπεδα των νευροδιαβιβαστών του εγκέφαλου. Αντίθετα, τα ψάρια των δεξαμενών με ΕΚΥ αν και παρουσίασαν όμοια αποτελέσματα με αυτά των ψαριών με ΚΥ, δεν παρουσίασαν βελτίωση στην ανάπτυξη. Η φυσιολογία των ψαριών δεν επηρεάστηκε (παράμετροι πλάσματος αίματος και ήπατος, σύσταση σώματος).Στα πρώτα δύο πειράματα, διαπιστώθηκε η θετική επίδραση του χρωματιστού υποστρώματος χαλικιού στην τσιπούρα. Σκοπός του τρίτου πειράματος είναι να διερευνηθούν οι πιθανές επιλογές της τσιπούρας ως προς τα υποστρώματα που είχαν χρησιμοποιηθεί στα προηγούμενα πειράματα. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές προτίμησης σε συνδυασμούς ανά δύο των υποστρωμάτων που χρησιμοποιήθηκαν στα προηγούμενα πειράματα και της επέμβασης ΧΥ. Οι δοκιμές προτίμησης πραγματοποιήθηκαν σε άτομα δύο διαφορετικών ηλικιών (0+ και 2+) ώστε τα αποτελέσματα να συνεκτιμηθούν με αυτά των μακροχρόνιων πειραμάτων. Επίσης, οι δοκιμές έγιναν στα ψάρια ατομικά και σε ομάδες των επτά ατόμων ώστε να εκτιμηθεί η πιθανή εμπλοκή των κοινωνικών σχέσεων στην προτίμησή τους. Στις δοκιμές των τριών υποστρωμάτων με την επέμβαση ΧΥ, παρατηρήθηκε σαφής προτίμηση του ΚΥ ή του ΕΚΥ και απόρριψη του ΠΥ για τα ψάρια και των δύο ηλικιών. Στις δοκιμές μεταξύ των υποστρωμάτων, τα μεγαλύτερα ψάρια προτίμησαν το ΚΥ έναντι του ΕΚΥ ή του ΠΥ, ενώ επέλεξαν το ΕΚΥ μόνο στην περίπτωση που το ΚΥ δε δινόταν ως επιλογή. Αντίθετα, τα ψάρια μικρότερης ηλικίας δεν επέλεξαν μεταξύ του ΚΥ και του ΕΚΥ ή του ΠΥ, ενώ προτίμησαν το ΕΚΥ έναντι του ΠΥ. Επίσης, οι επιλογές των ψαριών δε διέφεραν όταν δοκιμάζονταν ατομικά ή σε ομάδες.Λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα των τριών προηγούμενων πειραμάτων, το επόμενο πείραμα επικεντρώθηκε στο ΚΥ. Σκοπός του τέταρτου πειράματος ήταν να αποσαφηνιστεί η φύση της θετικής επίδρασης του Κυανού υποστρώματος (φυσική παρουσία ή/και χρώμα) και η πιθανή εμπλοκή του φωτεινού περιβάλλοντος στα αποτελέσματα. Για το σκοπό αυτό άτομα τσιπούρας (ηλικίας 0+) εκτράφηκαν σε δεξαμενές με ΚΥ, με τη Φωτογραφία του Κυανού υποστρώματος (ΦΚΥ) ή δεξαμενές ΧΥ (75 ημέρες). Διαπιστώθηκε ότι τα ψάρια του ΚΥ είχαν καλύτερη ανάπτυξη (ζων βάρος, ειδικός ρυθμός ανάπτυξης) και αξιοποίηση της τροφής (συντελεστής εκμετάλλευσης της τροφής), ενώ παρουσίασαν τη χαμηλότερη επιθετικότητα. Οι παράμετροι του αίματος και η δομή του αμφιβληστροειδούς χιτώνα δεν επηρεάστηκαν από τις επεμβάσεις. Επίσης, η φυσιολογία, τα χαρακτηριστικά της ανάπτυξης και η επιθετικότητα των ψαριών στις δεξαμενές με ΦΚΥ δε διέφεραν από των ψαριών του ΧΥ.Τέλος, στο πέμπτο πείραμα μελετήθηκε η πιθανή επίδραση του ΚΥ στην αντίδραση στο stress της τσιπούρας. Το πείραμα σχεδιάστηκε με στόχο τη μελέτη της επίδρασης κατά τη διάρκεια εφαρμογής οξέος stress και κατά την επαναφορά των ψαριών μέσω δεικτών πρωτογενούς και δευτερογενούς αντίδρασης. Άτομα τσιπούρας (ηλικίας 0+) εκτράφηκαν (75 ημέρες) σε δεξαμενές με ή χωρίς ΚΥ και στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε stress συνωστισμού για 30, 60 ή 90 λεπτά. Επίσης μελετήθηκε η επαναφορά των ψαριών στις αρχικές συνθήκες ύστερα από 2, 6 ή 24 ώρες. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, τα ψάρια που εκτράφηκαν σε δεξαμενές με ΚΥ παρουσίασαν καλύτερα χαρακτηριστικά ανάπτυξης και μειωμένη επιθετικότητα κατά τη διάρκεια της πειραματικής περιόδου. Επιπλέον, το ΚΥ διαφοροποίησε την αντίδραση στο stress της τσιπούρας.Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής υποδεικνύουν ότι το Κυανό υπόστρωμα, μέσω της φυσικής του παρουσίας και όχι μόνο του χρώματός του είναι ευεργετικό για την ελεγχόμενη εκτροφή της τσιπούρας Sparus aurata, αφού βελτιώνει τα παραγωγικά της χαρακτηριστικά αλλά και αυτά που σχετίζονται με τη συμπεριφορά της, τροποποιώντας τις κοινωνικές σχέσεις των ψαριών. Η χρήση του Κυανού υποστρώματος σαν ένας αποτελεσματικός τρόπος εμπλουτισμού του περιβάλλοντος που προάγει την ευζωία της τσιπούρας, ενισχύεται περαιτέρω από την προτίμηση του ψαριού για το υπόστρωμα αυτό. Θεωρείται ενθαρρυντικό ότι μια τόσο απλή διαφοροποίηση στο περιβάλλον εκτροφής των ψαριών (όπως το ΚΥ) μπορεί να έχει πολλαπλά οφέλη τόσο για το ψάρι όσο και για τον παραγωγό.