Invloed van de watersnelheid op de rijping van de eierstokken en de antioxiderende capaciteit van volwassen graskarpers (Ctenopharyngodon idellus)

Ecologische exploitatie van waterbouwkundige werken is essentieel voor het behoud van visbestanden. Het is bekend dat de watersnelheid van invloed is op het paaien van vissen die drijvende eieren afleveren. Deze studie beoogt de effecten van stimulatie van de watersnelheid op de rijping van de eierstokken en de antioxiderende capaciteit van volwassen graskarpers (Ctenopharyngodon idellus) te onderzoeken door middel van laboratoriumexperimenten om het fysiologische mechanisme te begrijpen dat ten grondslag ligt aan de reactie van natuurlijke voortplanting op ecologische stromingen. We onderzochten de histologie, geslachtshormonen en vitellogenine (VTG)-concentraties in de eierstokken en de transcripten van sleutelgenen in de hypothalamus-hypofyse-gonade (HPG)-as, evenals de antioxiderende activiteit van de eierstokken en de lever van graskarpers. De resultaten toonden aan dat, hoewel er geen waarneembaar verschil was in de ovariële ontwikkelingskenmerken van graskarpers onder watersnelheidsstimulatie, de concentraties van estradiol, testosteron, progesteron, 17α,20β-dihydroxy-4-pregnen-3-on (17α,20β-DHP) en VTG verhoogd waren, wat verband hield met de transcriptionele regulatie van de HPG-asgenen. De genexpressieniveaus (gnrh2, fshβ, lhβ, cgα, hsd20b, hsd17b3 en vtg) in de HPG-as waren significant verhoogd onder watersnelheidsstimulatie, terwijl die van hsd3b1, cyp17a1, cyp19a1a, hsd17b1, star en igf3 werden onderdrukt. Bovendien zou geschikte watersnelheidsstimulatie de gezondheidstoestand van het lichaam kunnen verbeteren door de activiteit van antioxidantenzymen in de eierstokken en lever te verhogen. De resultaten van dit onderzoek leveren fundamentele kennis en dataondersteuning voor de ecologische exploitatie van waterkrachtprojecten en het ecologisch herstel van rivieren.
Inleiding
De Drieklovendam (TGD), gelegen in het middelste deel van de Jangtsekiang, is 's werelds grootste waterkrachtproject en speelt een cruciale rol in het benutten en benutten van de energie van de rivier (Tang et al., 2016). De werking van de TGD verandert echter niet alleen de hydrologische processen van rivieren aanzienlijk, maar bedreigt ook de waterhabitats stroomopwaarts en stroomafwaarts van de damlocatie, en draagt zo bij aan de degradatie van rivierecosystemen (Zhang et al., 2021). Meer specifiek, de regulering van reservoirs homogeniseert de stromingsprocessen van rivieren en verzwakt of elimineert de natuurlijke hoogwaterpieken, wat leidt tot een afname van viseieren (She et al., 2023).
De paaiactiviteit van vissen wordt waarschijnlijk beïnvloed door diverse omgevingsfactoren, waaronder de watersnelheid, de watertemperatuur en het opgeloste zuurstofgehalte. Door de hormoonsynthese en -secretie te beïnvloeden, beïnvloeden deze omgevingsfactoren de ontwikkeling van de geslachtsklieren van vissen (Liu et al., 2021). Met name de watersnelheid blijkt van invloed te zijn op de paaiactiviteit van vissen die drijvende eitjes in rivieren afzetten (Chen et al., 2021a). Om de negatieve effecten van damwerkzaamheden op de paaiactiviteit van vissen te beperken, is het noodzakelijk om specifieke ecohydrologische processen te ontwikkelen om de paaiactiviteit van vissen te stimuleren (Wang et al., 2020).

De vier grote Chinese karpers (FMCC), waaronder de zwarte karper (Mylopharyngodon piceus), de graskarper (Ctenopharyngodon idellus), de zilverkarper (Hypophthalmichthys molitrix) en de grootkopkarper (Hypophthalmichthys nobilis), die zeer gevoelig zijn voor hydrologische processen, vertegenwoordigen de economisch belangrijkste vissoorten in China. De FMCC-populatie zou naar de paaiplaatsen migreren en beginnen te paaien als reactie op de hoge stromingspulsen van maart tot juni, terwijl de bouw en exploitatie van TGD het natuurlijke hydrologische ritme verstoren en de vismigratie belemmeren (Zhang et al., 2023). Daarom zou het opnemen van ecologische stroming in het exploitatieplan van TGD een mitigerende maatregel zijn om de paaitijd van FMCC te beschermen. Het is aangetoond dat de implementatie van gecontroleerde, door de mens veroorzaakte overstromingen als onderdeel van de TGD-operatie het voortplantingssucces van FMCC in stroomafwaarts gelegen gebieden verbetert (Xiao et al., 2022). Sinds 2011 zijn er verschillende pogingen ondernomen om het paaigedrag van FMCC te bevorderen en zo de afname van FMCC in de Yangtze-rivier te beperken. De watersnelheid die FMCC-paai induceert, bleek te variëren van 1,11 tot 1,49 m/s (Cao et al., 2022), met een optimale stroomsnelheid van 1,31 m/s voor de paai van FMCC in rivieren (Chen et al., 2021a). Hoewel de watersnelheid een cruciale rol speelt in de voortplanting van FMCC, is er een opvallend gebrek aan onderzoek naar het fysiologische mechanisme dat ten grondslag ligt aan de reactie van natuurlijke voortplanting op ecologische stromingen.