Βιολογικά και πληθυσμιακά χαρακτηριστικά του ερυθρού τόννου, Thunnus thynnus (Linnaeus 1758), στην Ανατολική Μεσόγειο

Abstract

The aim of the present thesis was to broaden the scientific knowledge about biology, biochemistry and heavy metal content of reared Atlantic bluefin tuna, Thunnus thynnus, from the eastern Mediterranean and to contribute in the rational management of the stocks in the Mediterranean, once the 90% of the bluefin tuna catches are destined to aquaculture. In total, 2096 individuals of bluefin tuna were captured from the Greek tuna farm in the Ionian Sea, during the year period 2007-2011. Specifically, biological material, like spines, vertebrae and muscle tissue was collected as well as measurements were taken of fork length (FL, cm) ranged from 121 to 295 cm and round weight (RW, kg) ranged from 33 to 540 kg covering the size range of the bluefin tuna that reared at the Greek tuna farm. The data obtained either from observation or laboratory treatment were analyzed statistically and gave information regarding the age and growth, morphometry, biochemical composition and heavy metal content of the reared bluefin tuna in the eastern Mediterranean. The study of length-weight relationships showed a positive allometric growth, with the coefficient b being higher in fattened than in farmed specimens. Moreover, significant differences were observed between the condition factor of the fattened (1.92 ± 0.17) specimens and the farmed (2.08 ± 0.15) ones. According to the biometric measurements of the two calcified structures, the spines and the vertebrae, significant relationships between them and the fork length were observed. The age of bluefin tuna was estimated by the examination of the first dorsal fin spine sections of 806 specimens, ranged from 102 to 284 cm in fork length. The ages ranged from 3 to 20 years. The significant relationship between the radius of the dorsal fin spine and the fork length was used to back-calculate the length. The translucent margin, attributed to an integrated or in-progress band, led to the assumption that the annual band formation takes place during the winter months. The pre-opaque band, which according to the literature is a fast-growing band, was considered to correspond to the rearing period (6 or 18 months). The growth parameters that were calculated with the use of age – length key for the total of individuals were: L∞ = 295.0 cm, k = 0.117 y-1, t0 = -0.937 y. The age of bluefin tuna was also estimated by the examination of the 35th and 36th vertebrae of 619 specimens, ranged from 135 to 295 cm in fork length. The ages ranged from 5 to 18 years. The growth parameters that were calculated with the use of age – length key for the total of individuals were: L∞ = 360.3 cm, k = 0.083 y-1, t0 = -0.942 y. According to the Akaike criterion, von Bertalanffy's model describes better the length-age relationship of bluefin tuna. According to the estimated values of the coefficient of variation (CV) and the average percent error (APE), out of the three age readings, the precision of the two methods was considered quite high. Based on the precision indices, the first dorsal fin spine and the vertebrae can be equally considered in aging the species considered in aging the species, while the experience in the applied aging technique is needed to produce reliable results. Comparison of the age estimates using both spines and vertebrae from 613 specimens was performed. At 35.1% of the cases there was an absolute agreement between the age estimates of the two calcified structures. The comparison of the mean lengths of age, derived from the age estimates of the spines and vertebrae from the same fish, showed no significant differences at a significance level of 5% in most of the age classes. The growth parameters that were calculated with the use of age – length key from the common age estimates (N=215) were: L∞ = 315.6 cm, k = 0.106 y-1, t0 = -0.650 y. The biochemical composition of bluefin tuna in relation to size and age was studied in 260 specimens of bluefin tuna. There were significant correlations between the biological parameters (size, condition factor, age) and biochemical components (proteins, water) and also between the condition factor and total fat. However, there were no significant correlations between the biological parameters and the ash content. Finally, a strong inverse relationship between water and total fat was observed in muscle tissue of bluefin tuna. Atlantic bluefin tuna belongs to the group of high-fat fish. The significantly high percentage of fat in reared specimens reflects the large amount of food intake and the limited space in the cages. The farmed (18 months rearing in sea cages) specimens showed a significantly higher percentage of fat than the fattened (6 months rearing in sea cages) ones. The protein content of the muscles was more stable than the lipid content. In addition, the ash content did not show significant variation in the bluefin tuna muscle tissue, indicating that the analyzed individuals were not found under extreme stress conditions. By comparing the biochemical content in individual and pooled samples, there were no significant differences. The accumulation pattern of total Hg, Zn, Fe and Cu was studied in the muscle tissue of bluefin tuna. Various factors seemed to affect the tissue metal content. It has been shown that the concentrations of metals are significantly correlated with the size and age of bluefin tuna. There were significant differences between individual and pooled bluefin tuna samples for the heavy metal concentrations (Hg, Zn, Fe, Cu). Statistically significant differences were found between fattened and farmed bluefin tuna for the heavy metal concentrations (Hg, Zn, Fe, Cu). In farmed specimens, the Hg concentration was significantly lower than that in fattened ones. Calculating the daily mineral intake (DMI%) in which bluefin tuna covers the recommended daily intake of the essential metals Zn, Fe and Cu, it was shown that a portion of 100 g contains relatively low levels of these elements. Zinc concentration in the muscle tissue of bluefin tuna exceeded the maximum permitted level in 6.8% of the samples, while Fe and Cu were found within the safe limits. On the contrary, Hg concentration exceeded the maximum permitted limit in 25.4% muscle tissue samples of bluefin tuna. According to the USEPA (2012) reference dose for an adult weighing 70 kg, the estimated Hg, Zn, Fe and Cu intakes of reared bluefin tuna were below the allowable limits. It seems that the exposure to metals through the consumption of reared bluefin tuna is not hazardous for the human health in Greece, as the per capita consumption of fish is not too high. However, since the values of THQ and HI were higher than 1 for the Hg, the maximum possible safe weekly consumption of bluefin tuna is suggested (0.4 kg of muscle tissue).

Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η διεύρυνση της επιστημονικής γνώσης σχετικά με τη βιολογία, τη βιοχημεία και το μεταλλικό φορτίο εκτρεφόμενων ατόμων ερυθρού τόννου, Thunnus thynnus, από την ανατολική Μεσόγειο και να συμβάλλει στην ορθολογική διαχείριση των αποθεμάτων της Μεσογείου, καθώς το 90% του αλιευόμενου ερυθρού τόννου προορίζεται για τις υδατοκαλλιέργειες. Συνολικά, 2096 άτομα ερυθρού τόννου συλλέχθηκαν από την ελληνική μονάδα εκτροφής ερυθρού τόννου στο Ιόνιο Πέλαγος, κατά τη χρονική περίοδο 2007-2011. Συγκεκριμένα συλλέχθηκε βιολογικό υλικό, όπως άκανθες, σπόνδυλοι και μυϊκός ιστός, επίσης λήφθηκαν μετρήσεις του μεσουραίου μήκους (FL, cm) που κυμάνθηκε από 121 έως 295 cm και του ολικού βάρους (RW, kg) που κυμάνθηκε από 33 έως 540 kg καλύπτοντας το εύρος των μεγεθών των ατόμων ερυθρού τόννου που εκτρέφονται στην ελληνική μονάδα εκτροφής. Τα δεδομένα που προέκυψαν είτε από παρατηρήσεις είτε από εργαστηριακή επεξεργασία αναλύθηκαν στατιστικά και έδωσαν πληροφορίες που αφορούσαν την ηλικία και την αύξηση, τις σχέσεις μορφομετρίας, τη βιοχημική σύσταση και το μεταλλικό φορτίο των εκτρεφόμενων ατόμων ερυθρού τόννου στην ανατολική Μεσόγειο. Η μελέτη των σχέσεων μήκους-βάρους έδειξε θετική αλλομετρική αύξηση, με τον συντελεστή b να λαμβάνει υψηλότερη τιμή στα άτομα που εκτράφηκαν 6 μήνες απ`ότι στα άτομα που εκτράφηκαν 18 μήνες. Επιπροσθέτως, σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν μεταξύ των τιμών του συντελεστή ευρωστίας στα ψάρια που εκτράφηκαν 6 μήνες (1,92 ± 0,17) και σε αυτά που εκτράφηκαν 18 μήνες (2,08 ± 0,15). Όσον αφορά, τις μετρήσεις των βιομετρικών χαρακτηριστικών των δύο σκελετικών δομών, των ακανθών και των σπονδύλων, παρατηρήθηκαν σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ αυτών και του μεσουραίου μήκους. Η ηλικία του ερυθρού τόννου εκτιμήθηκε από την εξέταση τομών της πρώτης άκανθας του πρώτου ραχιαίου πτερυγίου 806 ατόμων, των οποίων το μεσουραίο μήκος κυμάνθηκε από 102 έως 284 cm. Οι ηλικίες που αποδόθηκαν στα άτομα κυμάνθηκαν από 3 έως 20 έτη. Η ισχυρή γραμμική συσχέτιση μεταξύ της ακτίνας της τομής της άκανθας και του μεσουραίου μήκους χρησιμοποιήθηκε στον αναδρομικό υπολογισμό του μήκους. Το διαφανές περιθώριο, το οποίο αποδόθηκε σε ολοκληρωμένο ή σε εξέλιξη δακτύλιο, οδήγησε στην υπόθεση ότι ο σχηματισμός του διαφανούς δακτυλίου λαμβάνει χώρα τους χειμερινούς μήνες. Ο αδιαφανής δακτύλιος που προηγείται, και ο οποίος σύμφωνα με τη βιβλιογραφία αποτελεί δακτύλιο ταχείας αύξησης, θεωρήθηκε ότι αντιστοιχεί στην περίοδο εκτροφής (6 ή 18 μήνες). Οι παράμετροι αύξησης που υπολογίστηκαν με τη χρήση κλείδας ηλικίας - μήκους για το σύνολο των ατόμων ήταν: L∞ = 295,0 cm, k = 0,117 y-1, t0 = -0,937 y. Η ηλικία του ερυθρού τόννου εκτιμήθηκε επίσης από την εξέταση του 35ου και 36ου σπονδύλου σε 619 ατόμα, των οποίων το μεσουραίο μήκος κυμάνθηκε από 135 έως 295 cm. Οι ηλικίες που αποδόθηκαν στα άτομα κυμάνθηκαν από 5 έως 18 έτη. Οι παράμετροι αύξησης που υπολογίστηκαν με τη χρήση κλείδας ηλικίας - μήκους για το σύνολο των ατόμων ήταν: L∞ = 360,3 cm, k = 0,083 y-1, t0 = -0,942 y. Σύμφωνα με το κριτήριο Akaike το μοντέλο του von Bertalanffy περιγράφει καλύτερα τη σχέση μήκους-ηλικίας του ερυθρού τόννου. Με βάση τις εκτιμώμενες τιμές του συντελεστή μεταβλητότητας (CV) και του μέσου ποσοστιαίου σφάλματος (APE), από τις τρεις αναγνώσεις, η επαναληψιμότητα των δύο μεθόδων θεωρήθηκε αρκετά υψηλή. Βάσει των δεικτών επαναληψιμότητας, η άκανθα του πρώτου ραχιαίου πτερυγίου και οι σπόνδυλοι αποδείχτηκαν χρήσιμοι για την εκτίμηση της ηλικίας του είδους, ενώ η εμπειρία στην ανάγνωση αυτών κρίθηκε αναγκαία για την παραγωγή αξιόπιστων αποτελεσμάτων. Σε 613 άτομα έγινε συγκριτική μελέτη των εκτιμήσεων της ηλικίας από άκανθες και σπονδύλους. Στο 35,1% των ατόμων υπήρξε απόλυτη συμφωνία μεταξύ των ηλικιών που εκτιμήθηκαν στις δύο σκελετικές δομές. Η σύγκριση των μέσων μηκών ανά ηλικία, που προέκυψαν από τις εκτιμήσεις τις ηλικίας από τις άκανθες και τους σπονδύλους από το ίδιο ψάρι, έδειξε μη σημαντικές διαφορές σε επίπεδο σημαντικότητας 5%, στις περισσότερες από τις κλάσεις ηλικίας. Οι παράμετροι αύξησης που υπολογίστηκαν με τη χρήση κλείδας ηλικίας - μήκους από τις κοινές εκτιμήσεις ηλικίας (Ν=215) ήταν: L∞ = 315,6 cm, k = 0,106 y-1, t0 = -0,650 y. Η διαφοροποίηση της βιοχημικής σύστασης σε σχέση με το μέγεθος και την ηλικία μελετήθηκε σε 260 άτομα ερυθρού τόννου. Σημειώθηκαν σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ των βιολογικών παραμέτρων (μέγεθος, συντελεστή ευρωστίας, ηλικία) και των βιοχημικών συστατικών (πρωτεΐνες, υγρασία) και επιπλέον μεταξύ του ολικού λίπους και του συντελεστή ευρωστίας. Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ των βιολογικών παραμέτρων και της τέφρας. Τέλος, παρατηρήθηκε μια ισχυρή αντίστροφη σχέση μεταξύ υγρασίας και ολικού λίπους στον μυϊκό ιστό του ερυθρού τόννου. Ο ερυθρός τόννος ανήκει στην ομάδα των ψαριών με υψηλό λίπος. Το σημαντικά υψηλό ποσοστό (%) λίπους στα εκτρεφόμενα άτομα αντανακλά τη μεγάλη ποσότητα τροφής που προσλαμβάνουν και τον περιορισμένο χώρο στους κλωβούς. Τα άτομα που εκτράφηκαν 18 μήνες παρουσίασαν σημαντικά υψηλότερο ποσοστό (%) λίπους σε σχέση με αυτό των ατόμων που εκτράφηκαν 6 μήνες. Το πρωτεϊνικό περιεχόμενο των μυών ήταν περισσότερο σταθερό από το λιπιδικό περιεχόμενο. Επιπλέον, το περιεχόμενο της τέφρας δεν παρουσίασε σημαντική διακύμανση στον μυϊκό ιστό του ερυθρού τόννου δείχνοντας ότι τα άτομα που αναλύθηκαν δεν βρέθηκαν κάτω από συνθήκες ακραίου stress. Συγκρίνοντας, το βιοχημικό περιεχόμενο στα ατομικά και ομαδοποιημένα δείγματα δεν σημειώθηκαν σημαντικές διαφορές. Το συσσωρευτικό πρότυπο του ολικού Hg, Zn, Fe και Cu μελετήθηκε στον μυϊκό ιστό του ερυθρού τόννου και αναδείχθηκε ο πολυπαραγοντικός καθορισμός του μεταλλικού φορτίου του ιστού. Φάνηκε να συσχετίζονται σημαντικά οι συγκεντρώσεις των μετάλλων με το μέγεθος και την ηλικία του ερυθρού τόννου. Σημειώθηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των ατομικών και ομαδοποιημένων δειγμάτων ερυθρού τόννου ως προς τις μέσες συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων (Hg, Zn, Fe, Cu). Στατιστικά σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν μεταξύ των ατόμων ερυθρού τόννου που εκτράφηκαν 6 μήνες και αυτών που εκτράφηκαν 18 μήνες ως προς τις συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων (Hg, Zn, Fe, Cu). Στα άτομα που εκτράφηκαν 18 μήνες η συγκέντρωση του Hg ήταν σημαντικά χαμηλότερη απ` αυτή που σημειώθηκε στα άτομα που εκτράφηκαν 6 μήνες. Υπολογίζοντας τον βαθμό (DMI%) στον οποίο ο ερυθρός τόννος καλύπτει τη συνιστώμενη ημερήσια πρόσληψη των απαραίτητων μετάλλων Zn, Fe και Cu, διαπιστώθηκε ότι μια μερίδα 100 g περιέχει σχετικά χαμηλά επίπεδα αυτών των στοιχείων. Η συγκέντρωση του Zn στον μυϊκό ιστό του ερυθρού τόννου ξεπέρασε το ανώτατο επιτρεπόμενο επίπεδο σε ποσοστό 6,8% των δειγμάτων, ενώ τα επίπεδα του Fe και Cu βρέθηκαν εντός των ασφαλών ορίων. Η συγκέντρωση του Hg ξεπέρασε το ανώτατο επιτρεπόμενο όριο σε 25,4% δείγματα μυϊκού ιστού του ερυθρού τόννου. Σύμφωνα με τη δόση αναφοράς του USEPA (2012) για έναν ενήλικα που ζυγίζει 70 kg, οι εκτιμώμενες τιμές πρόσληψης Hg, Zn, Fe και Cu καταναλώνοντας εκτρεφόμενο ερυθρό τόννο ήταν κάτω από τα επιτρεπόμενα όρια. Φαίνεται ότι η έκθεση σε μέταλλα μέσω της κατανάλωσης εκτρεφόμενου ερυθρού τόννου δεν αποτελεί κίνδυνο για την υγεία των ενήλικων ατόμων στην Ελλάδα, καθώς η κατά κεφαλήν κατανάλωση ψαριών δεν είναι αρκετά υψηλή. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι τιμές των THQ και HI ήταν μεγαλύτερες της μονάδας για τον Hg, προτείνεται η μέγιστη πιθανή ασφαλής εβδομαδιαία κατανάλωση του ερυθρού τόννου (0,4 kg μυϊκού ιστού).