EFFECT OF DIFFERENT WATER HARDNESS ON GROWTH, SURVIVAL AND SWIM BLADDER INFLATION OF PIKEPERCH (SANDER LUCIOPERCA) LARVAE

EFFECT OF DIFFERENT WATER HARDNESS ON GROWTH, SURVIVAL AND SWIM BLADDER INFLATION OF PIKEPERCH (SANDER LUCIOPERCA) LARVAE VLIV RŮZNÉ TVRDOSTI VODY NA RŮST, PŘEŽITÍ A NAPLŇOVÁNÍ PLYNOVÉHO MĚCHÝŘE U LAREV CANDÁTA OBECNÉHO (SANDER LUCIOPERCA) Kalenda V., Baránek V., Dvořák J., Kopp R., Mareš J., Spurný P. Ústav zoologie, rybářství, hydrobiologie a včelařství, Agronomická fakulta, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika. E-mail: xkalenda@node.mendelu.cz, vitbaranek@seznam.cz, mares@mendelu.cz ABSTRACT The aim of this study was to compare influence of different water hardness on growth, survival and swim bladder inflation of pikeperch (Sander lucioperca) larvae, during 3 16 day post hatch (DPH). The larvae were divided in 30 l green plastic tanks with three different initial water hardness (A 174.85, B 114.90 and C 59.95 mg.l -1 CaCO 3 ). Each of treatment had three replicates. The larvae were fed only with Artemia nauplii. In the end of the experiment, there was observed the highest survival in the variant A (60.95%), which was significantly (p < 0.05) than in the variant B (33.84%), and higher than in the variant C (40.77%). Average TL, SL and W of fish in the variant A were significantly different than in variants B and C (p < 0.05). Key words: pikeperch larvae, water hardness, growth, survival, swim bladder inflation

ÚVOD Tvrdost vody, neboli obsah rozpuštěných minerálních solí ve vodě se skládá ze dvou hlavních složek, tvrdosti uhličitanové a tvrdosti neuhličitanové. Tvrdost uhličitanová je způsobena solemi vápníku a hořčíku vázanými na kyselé uhličitany a dá se odstranit varem za vzniku tzv. vodního kamene. Je totožná s obsahem HCO - 3 a CO -2 3, na které jsou vázány Ca +2 a Mg +2 a odpovídá přibližně celkové alkalitě přírodních vod. Tvrdost neuhličitanová je způsobena Ca +2 a Mg +2 vázanými na jiné jak uhličitanové anionty, hlavně na sírany a chloridy. (Heteša, Kočková, 1998, Abernathy, 2004) Tvrdost ovlivňuje tlumivou kapacitu vody. Při vysokém obsahu rozpuštěných hydrogen-uhličitanů je voda méně náchylná na výkyvy hodnoty ph. Ca +2 a Mg +2 hlavní prvky způsobující tvrdost vody, jsou zároveň jedny z nejvýznamnějších iontů, které zodpovídají za iontovou výměnu u larev sladkovodních ryb. Vápník je také nezbytný pro některé biologické procesy u ryb jako je růst kostí, regulace srážení krve a mnoho jiných buněčných funkcí (Flik et al., 1995). V krevní plazmě ryb je přítomen volný Ca +2 v množství od 1 do 3 mmol.l -1 a Mg +2 od 0,3 do 2,1 mmol.l -1 (Hanssen et al., 1989, 1992; van der Velden et al., 1989). Ryby mohou získávat Ca z potravy pomocí absorpce střevem (Baldisserotto & Mimura, 1995), ale hlavním místem absorpce jsou žábra (Hwang et al. 1996). Naproti tomu Mg je primárně vstřebáván ve střevě a vstřebávání žábrami probíhá jen doplňkově (Bijvelds et al. 1998). Nízký obsah Ca v potravě a ve vodě může vést k pomalejšímu růstu (Rodgers, 1984). Tucker a Steeby, (1993), pozorovali abnormální chování plůdku (letargie a polehávání na dně nádrže) ve vodě s nízkým obsahem Ca +2 (pod 2 mg.l -1 Ca). Stejné chování pozoroval i Silva et al. (2005) u některých larev při vyšší tvrdosti (150 mg.l -1 CaCO 3 ). Při odchovu ryb má tvrdost vliv hlavně na jejich jikry a raná vývojová stádia. Townsend et al. (2003) pozoroval nejvyšší úmrtnost larev sumečka Rhamdia quelen během prvních dnů experimentu, ve variantách s vysokou tvrdostí (300 a 600 mg.l -1 CaCO 3 ). Nejlepšího přežití bylo v tomto pokusu dosaženo při 30 mg.l -1 CaCO 3 (80,4 ± 4,1 % larev do 24 DPH). To potvrzuje i Silva et al. (2005), který jako nejvhodnější rozmezí pro odchov larev tohoto druhu uvádí 20-70 mg.l -1 CaCO 3. Molokwu a Okpokwasili (2002) zaznamenali nejvyšší přežití larev Clarias gariepinus (71 %) při 60 mg.l -1 CaCO 3 a podobnou tvrdost (30-60 mg.l -1 CaCO 3 ) doporučují pro optimální kulení životaschopných larev s maximální schopností růstu. Spade a Bristow (1999) zaznamenali u Morone saxatilis statisticky významný rozdíl v líhnivosti při inkubaci jiker při tvrdosti 200 mg.l -1 CaCO 3 se vylíhlo 70,3 % jiker zatímco při 40 mg.l -1 CaCO 3 jen 53,9 %. Ve stejném pokusu byl prokázán významný rozdíl ve velikosti inkubovaných jiker, při 200 mg.l -1 CaCO 3 byly jikry průkazně menší (2,45 mm) oproti 40 mg.l -1 CaCO 3 (3,14 mm). Gonzal et al. (1999), zaznamenal předčasné kulení larev tolstolobika bílého (Hypophthalmichthys molitrix) ve vodě s obsahem 100-200 mg.l -1 CaCO 3, stejná studie doporučuje jako optimální koncentraci CaCO 3 pro líhnutí larev 300-500 mg.l -1. Zvýšení tvrdosti vody z 40 na 440 mg.l -1 CaCO 3 také zlepšuje přežití sumečka (Ictalurus punctatus) při vyšším obsahu amoniaku (Tomasso et al., 1980). Z uvedeného vyplývá, že vliv tvrdosti vody je značně druhově individuální. Na základě této

skutečnosti můžeme rozdělit ryby na tři skupiny (s optimem 0-100, 100-250 a nad 250 mg.l -1 CaCO 3 ) podle tvrdosti potřebné pro bezproblémový vývoj v jikře, vysoké procento vykulených larev a jejich optimální růst a přežití v prvních týdnech od vykulení. Tvrdost ovlivňuje LC 50 některých závadných látek přítomných ve vodním prostředí. Morgan et al. (2005) uvádí, že voda o obsahu 150 a 400 mg.l -1 CaCO 3 měla oproti vodě s obsahem 2 mg.l -1 CaCO 3 statisticky výrazně lepší účinek na přežití jiker a larev pstruha duhového (Oncorhynchus mykiss) vystavených toxickému působení AgNO 3. Ve vodě bez přídavku toxického stříbra byl dále zjištěn statisticky vysoce průkazný rozdíl v přežití mezi koncentracemi 2 mg.l -1 a 150 mg.l -1 nebyl však shledán žádný rozdíl ve srovnání s koncentrací 400 mg.l -1 CaCO 3. Cílem našeho experimentu bylo zjistit, zda má tvrdost vody vliv při odchovu larválních stádií candáta obecného (Sander lucioperca) a vymezit optimální hodnotu tvrdosti, která by umožňovala larvám nejlepší růstové schopnosti a zároveň zajišťovala vysoké přežití larev. Dále bylo na konci pokusu vyhodnoceno naplnění plynového měchýře MATERIÁL A METODIKA Do pokusu byly použity larvy candáta pocházející z poloumělého výtěru v MO MRS Jihlava. Jako generační ryba byla použita jikernačka o hmotnosti 1,35 kg a délce 50 cm, po výtěru bylo výtěrové hnízdo přeneseno do odchovného žlabu, kde probíhalo kulení a počáteční odchov. Voda ve žlabu obsahovala 114,18 mg.l -1 CaCO 3 a měla teplotu 14 C. Kulení larev začalo 12.5.2007. Ve stáří 2 DPH (day post hatch dnů po vykulení) byly larvy odloveny a převezeny v plastovém přepravním pytli pod kyslíkovou atmosférou na Oddělení rybářství a hydrobiologie MZLU v Brně. Zde byly téhož dne 14.5.2007, po vyrovnání teplot, vysazeny do připravených zelených plastových nádrží o objemu 30 l. Vysazování a počítání probíhalo rovnou z přepravního pytle. Délko hmotnostní charakteristika nasazovaných larev W: 0,55 mg; TL: 6,07 mm a SL: 5,68 mm. V nádržích byla připravena voda o třech různých počátečních tvrdostech: varianta A - 174,85; B - 114,90 a C - 59,95 mg.l -1 CaCO 3, každá z variant byla nasazena ve třech opakováních po 1500 ks larev na nádrž, tzn. 50 ks.l -1. Krmení larev probíhalo v dvouhodinových intervalech od 6:00 do 21:00, krmilo se pouze nauplii artemie. Krmná dávka byla stanovena ad libitum. V pokusu se stanovovala pouze uhličitanová tvrdost titrací uhličitanů a hydrogenuhličitanů na methyloranž (stanovení alkality): 2 HCl + CaCO 3 CaCl 2 + CO 2 + H 2 O 2 HCl + Ca(HCO 3 ) 2 CaCl 2 + 2 CO 2 + 2 H 2 O Dále byl získaný výsledek přepočten na obsah CaCO 3. Jako zásobní voda pro pokus byla používána brněnská vodovodní voda o obsahu 384,66 mg.l -1 CaCO 3. Ta se ředila na požadovaný obsah CaCO 3 pro jednotlivé varianty pomocí destilované vody. Voda byla v počátečních fázích pokusu měněna jednou denně a to vždy ráno, později ráno i večer. Dvakrát denně byl zjišťován obsah O 2, ph a teplota, průběžně byl stanovován obsah N-NH 4 a N-N0 2. Během pokusu se odebíraly vzorky larev pro stanovení rychlosti růstu. Vstup 14.5.2007 (pytel Jihlava) a první odběr 18.5.2007 (zásoba ryb 114,90 mg.l -1 CaCO 3 ) byly pro všechny tři varianty společné, další dny 21.; 25. a 28.5.2007 se odebírala z každé nádrže skupina larev, která se fixovala 4 % formaldehydem pro pozdější měření a vážení (po 3

měsících) a 10 kusů se ihned skupinově vážilo pro orientační stanovení rychlosti růstu. Na konci pokusu se spočítaly přežité larvy v jednotlivých nádržích a z nich byly vytříděny larvy s naplněným plynovým měchýřem. Larvy použité pro vážení a měření se započítávaly do přežitých. VÝSLEDKY V průběhu celého pokusu kolísalo nasycení vody O 2 v nádržích mezi 80-99 %, ph mezi 7,92-6,93 a teplota mezi 21-23,5 o C. Teplota vody se v průběhu pokusu průběžně zvyšovala v závislosti na počasí a teplotě vzduchu uvnitř budovy, žádná přídavná topítka nebyla v nádržích instalována. Obsah N-NH 4 byl pod 0,1 mg.l -1 a N-N0 2 pod 0,05 mg.l -1. Na konci pokusu bylo dosaženo nejvyššího přežití ve variantě A (60,95 %), to je statisticky průkazný rozdíl (p < 0,05) oproti 33,84 % ve variantě B. Ve variantě C bylo přežití 40,77 %. Při zjišťování přežití byly ze všech nádrží také vybrány a spočteny larvy s naplněným plynovým měchýřem, rozdíly mezi variantami nebyly statisticky průkazné (p > 0,05). Výsledky přežití a naplnění plynového měchýře u larev z jednotlivých nádrží jsou shrnuty v Tab. 1. Tab. 1. Přežití larev v jednotlivých variantách na konci pokusu Celkové přežití Naplněný plynový měchýř Nenaplněný plynový měchýř % ks % ks % ks A1 50,6 759 1,2 18 50,06 751 A4 64 960 3,93 59 60,06 901 A7 68,26 1024 3,6 54 64,66 970 A 60,95 2743 B2 29,93 449 0,66 10 29,26 439 B5 37,2 558 1,53 23 35,66 535 B8 34,4 516 0,73 11 33,66 505 B 33,84 1523 C3 37,13 557 0,93 14 36,2 543 C6 51,86 778 0,73 11 51,13 767 C9 33,33 500 0,66 10 32,66 490 C 40,77 1835 Na konci pokusu měly larvy ve variantě A nejvyšší TL, SL i W, tyto údaje byly průkazně vyšší oproti variantě B a C (p < 0.05). Hodnoty TL a SL larev ve variantě A byly 12,51 a 11,1 mm, ve variantě B a C byla TL 11,49 respektive 10,75 mm a hodnota SL ve variantách B a C byla 10,32 respektive 9,7 mm. Larvy ve skupině A dosáhly průměrné W 13,76 mg, skupiny B a C měly W 11,43 respektive 10,12 mg. Hodnoty TL, SL a W v průběhu pokusu jsou zobrazeny v grafech 1; 2 a 3.

Graf 1.: Celková délka larev v průběhu pokusu A B C 14 12 10 TL (mm) 8 6 4 2 0 14/05/07 16/05/07 18/05/07 20/05/07 22/05/07 24/05/07 26/05/07 28/05/07 Den pokusu Graf 2.: Délka těla larev v průběhu pokusu A B B 12 10 SL (mm) 8 6 4 2 0 14/05/07 16/05/07 18/05/07 20/05/07 22/05/07 24/05/07 26/05/07 28/05/07 Den pokusu Graf 3.: Hmotnost larev v průběhu pokusu A B C W (mg) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 14/05/07 16/05/07 18/05/07 20/05/07 22/05/07 24/05/07 26/05/07 28/05/07 Den pokusu

Při měření na konci pokusu bylo zaznamenáno velké množství deformovaných larev, nejčastější byly deformace tlamy. Procento deformovaných larev v jednotlivých skupinách nebylo zjišťováno. DISKUSE Přežití larev v tomto pokusu je srovnatelné s výsledky, které udávají Kowalska et al. (2006), 60 % ve stáří 26 DPH; Szkudlarek a Zakęś (2006) 78,5 % 18 DPH, při stejné hustotě larev (50 ks.l -1 ); v dalších pracích je uváděno přežití okolo 50 %, ale při odchovu do 47 DPH (Ostaszewska et al., 2006) nebo 5 týdnů (Ostaszewska et al., 2005). Námi dosažený výsledek konečné TL ve všech variantách je také výrazně lepší jak Mani-Ponset et al. (1994), ten získal v 16 DPH TL 6,7 mm. Většina z těchto larev neměla naplněný plynový měchýř a uhynula. Podobný výsledek byl také dosažen v předchozím pokusu na Oddělení rybářství a hydrobiologie MZLU v Brně, který se uskutečnil v roce 2005 (Baránek et al., 2005), tvrdost v tomto roce nebyla zjišťována, ale dá se předpokládat, že byla podobná jako v letošním roce tzn. mezi 339,70-384,66 mg.l -1 CaCO 3. U Sander vitreum uvádí Bristow et al. (1996) přežití do 21 DPH 35,1±10 %, larvy byly odchovávané v zakalené vodě o tvrdosti 180,9 mg.l -1 CaCO 3 a 99,3 % z těchto larev mělo naplněný plynový měchýř. V našem pokusu nedošlo k naplnění plynového měchýře u většiny larev. Jedním z důvodů může být vysoká teplota vody v průběhu experimentu (21-23,5 o C). Kowalska et al. (2006); Szkudlarek a Zakęś (2006) nebo Bristow et al. (1996) uvádějí vhodnou teplotu pro odchov a naplnění plynového měchýře mezi 17-19 o C. Této teploty nebylo možné v našem pokusu dosáhnout kvůli absenci vhodných prostor. Na konci pokusu byly larvy s naplněným plynovým měchýřem (směs ze všech variant) přesazeny na recirkulační systém (339,70 mg.l -1 CaCO 3 ), zde většina z nich do dvou dnů uhynula. Možnou příčinou úhynu mohl být osmotický stres (Tucker a Steeby, 1993; Silva et al., 2005). Průměrná velikost a hmotnost larev byla podobná ve srovnání s Kowalska et al. (2006), ale námi získaná konečná TL byla nižší než ve studii Szkudlarek a Zakęś (2006). To bylo zapříčiněno vysokým počtem larev, které neměly naplněný plynový měchýř, takto postižené larvy zaostávají v růstu, protože spotřebovávají na ulovení potravy a zachování stabilní polohy ve vodním sloupci více energie. Na konci pokusu bylo možné pozorovat, že larvy s naplněným měchýřem byli ve všech skupinách větší než larvy s nenaplněným měchýřem. U larev s nenaplněným měchýřem se dále vyskytovalo velké množství deformovaných jedinců, to potvrzují i Kowalska et al. (2006). Vliv tvrdosti vody na přežití a rychlost růstu candáta obecného (Sander lucioperca) zatím nebyl v žádné z dostupných publikací zkoumán a bohužel se údaj o tvrdosti vody, který by poskytoval alespoň přibližný obraz o náchylnosti larev candáta na tvrdost nevyskytuje ani ve většině prací zabývajících se počátečním odchovem larev candáta, jediný srovnatelný údaj poskytuje práce Bristow et al. (1996). Objasnění vlivu tvrdosti vody na přežití a vývoj ranných stádií by mohl alespoň částečně vysvětlit neúspěchy různých autorů při odchovu larev, proto je důležité se této problematice i nadále intenzivně věnovat.

PODĚKOVÁNÍ Příspěvek byl zpracován s podporou Výzkumného záměru č. MSM6215648905 Biologické a technologické aspekty udržitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace na změnu klimatu uděleného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky a projektu Ministerstva zemědělství ČR, NAZV QF 4118 Rozvoj produkce ryb s využitím technických akvakultur a jejich kombinace s rybničními chovy. LITERATURA Abernathy, M. A. (2004): Effect of water hardness on the survival of rainbov sharkminnow (Epalzeorhynchos frenatum) eggs and larvae. Thesis presented to the graduate school of the university of Florida in partial folfillment of the requirements for the degree of master of science university of Florida. Baldisserotto, B., Mimura, O. M. (1995): Ion and water transport in the gut of the freshwater teleost Prochilodus scrofa. Ciência e Cultura (Journal of the Brazilian Association for the Advancement of Science), 47(1/2): 83-85. Baránek, V., Mareš, J., Prokeš, M., Jirásek, J., Spurný, P. (2005): Odchov larev candáta obecného (Sander lucioperca) v kontrolovaných podmínkách-krátké sdělení. In Spurný, P. VIII. Česká ichtyologická konference. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Oddělení rybářství a hydrobiologie, 2005, s. 226-227. Bijvelds, M. J. C., Van der Velden, J. A., Kolar, Z., Flik, G. (1998): Magnesium transport in freshwater teleosts. Journal of Experimental Biology, 201: 1981-1998. Bristow, B. T., Summerfelt, R. C., Clayton, R. D. (1996): Comparative performance of intensively cultured larval walleye in clear, turbid, and colored water. The Progressive Fish- Culturist 58:1-10. Flik, G., Verbost, P.M., Wendelaar Bonga, S.E. (1995): Calcium transport processes in fishes. Cellular and Molecular Aproaches to Fish Ionic Regulation. Academic Press, San Diego, USA, 317 341. Cap12. Gonzal, A. C., Aralar, E. V., and Pavico J. M. F. (1987): The effects of water hardness on the hatching and viability of silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) eggs. Aquaculture. 64: 111-118. Hanssen, R. G. J. M., Lafeber, F. P. J. G., Flik, G. and Wendelaar Bonga, S. E. (1989): Ionic and total calcium levels in the blood of the European eel (Anguilla anguilla): effects of stanniectomy and hypocalcin replacement therapy. J. Exp. Biol. 141, 177-186. Hanssen, R. G. J. M., Mayer-Gostan, N., Flik, G. and Wendelaar Bonga, S. E. (1992): Influence of ambient calcium levels on stanniocalcin secretion in the European eel (Anguilla anguilla). J. Exp. Biol. 162, 197-208. Heteša, J., Kočková, E. (1998): Hydrochemie. MZLU v Brně. 37-40. Hwang, P. P., Tung, Y. C., Chang, M. H. (1996): Effect of environmental calcium levels on calcium uptake in tilapia larvae (Oreochromis mossambicus). Fish Physiology and Biochemistry, 15(5): 363-370. Kowalska, A., Zakęś, Z., Demska- Zakęś, K. (2006): The impact of feeding on the results of rearing larval pikeperch, Sander lucioperca (L.), with begard to the development of the

digestive tract. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, Fisheries, Volume 9, Issue 2. Mani-Ponset, L., Diaz, J. P., Schlumberger, O., Connes, R. (1994): Development of yolk complex, liver and anterior intestine in pike-perch larvae, Stizostedion lucioperca (Percidae), according to the first diet during rearing. Aquat. Living Resour., 1994, 7, 191-202. Molokwu, C. N., Okpokwasili, G. C. (2002): Effect of water hardness on egg hatchability and larval viability of Clarias gariepinus. Aquaculture International, 10(1): 57-64. Morgan, T.P., Guadagnolo, C.M., Grosell, M., Wood, C. M. (2005): Effects of water hardness on the physiological responses to chronic waterborne silver exposure in early life stages of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquatic Toxicology 74, 333-350. Ostaszewska, T., Boruta, A. (2006): The effect of diet on the fatty acid composition and liver histology of pikeperch (Sander lucioperca (L.)) larvae. Archives of Polish Fisheries, 2006, Vol. 14, Fasc. 1, s. 53-66. Ostaszewska, T., Dabrowski, K., Czumińska, K., Olech, W., Olejniczak, M. (2005): Rearing of pike-perch larvae using formulated diets first success with starter feeds. Aquaculture Research, 2005, 36, 1167-1176. Rodgers, D. W. (1984): Ambient ph and calcium concentration as modifiers of growth and calcium dynamics of brook trout, Salvelinus fontinalis. Canadian Journal Fish Aquatic Science, 41: 1774-1780. Silva, L. V. F., Golombieski, J. I., Baldisserotto, B. (2005): Growth and survival of silver catfish larvae, Rhamdia quelen (Heptapteridae), at different kalcium and magnesium concentrations. Neotropical Ichthyology, 3(2): 299-304. Spade, S., Bristow, B. (1999): Effects of increasing water hardness on egg diameter and hatch rates of striped bass eggs. North Am. J. Aquacult. 61, 263-265. Szkudlarek, M., Zakęś, Z. (2006): Effect of stocking density on survival and growth performance of pikeperch, Sander lucioperca (L.), larvae under controlled conditions. Aquacult. Int. (2007) 15: 67-81. Tomasso Jr., J.R., Goudie, C.A., Simco, B.A., Davis, K.B. (1980): Effects of environmental ph and calcium on ammonia toxicity in channel catfish. Transactions of American Fisheries Society 109, 229-234. Townsend, C.R., Silva, L.V.F., Baldisserotto, B. (2003): Growth and survival of Rhamdia quelen (Siluriformes, Pimelodidae) larvae exposed to different levels of water hardness. Aquaculture 215, 103 108 Van der Velden, J. A., Kolar, Z., Flik, G., de Goeij, J. J. M. and Wendelaar Bonga, S. E. (1989): Magnesium distribution in freshwater tilapia. Mag. Bull. 11, 28-33.