Tầm quan trọng của chất lượng đèn LED đối với bào ngư

Ánh sáng và ngành nuôi trồng thủy sản

Ánh sáng, bao gồm thời gian ánh sáng, chất lượng và cường độ, là một yếu tố môi trường quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển, nuôi cấy và sự sống còn của các sinh vật thủy sinh.

Trong suốt quá trình phát triển và tiến hóa, cơ thể thủy sinh vật dần dần thích nghi với điều kiện ánh sáng khác nhau thông qua những thay đổi về sinh lý, hình thái và hành vi của chúng. Động vật phù du, thực vật phù du và các hạt lơ lửng có trong vùng nước ven biển có thể thay đổi mạnh các thành phần của ánh sáng (Blaxter 1968, McFarland 1986).

Cường độ ánh sáng giảm nhanh chóng khi mực nước ngày càng tăng, với ánh sáng màu xanh ở bước sóng 470nm được hấp thụ yếu nhất trong nước biển, trong khi ánh sáng đỏ và tia cực tím được hấp thụ mạnh (Loew & McFarland 1990; Migaud, Taylor, Taranger, Davie, Cerd A-Reverter, Carrillo, Hansen & Bromage 2006).

Dựa trên các tính chất lý hoá khác nhau của ánh sáng, các thiết kế cụ thể nhằm mục đích mô phỏng các đặc trưng về ánh sáng tự nhiên để thúc đẩy sự phát triển và tăng trưởng của các sinh vật thủy sinh cũng như thúc đẩy ngành công nghiệp nuôi trồng thuỷ sản bền vững. Công nghệ bán dẫn đã dẫn đến việc phát triển các chip đóng gói có đèn LED phát sáng với nhiều bước sóng và cường độ khác nhau đã được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống, với những lợi thế về sức khoẻ và an toàn, và sự thân thiện với môi trường (Song, Qiu, Wang, Yu & Liu 2013).

Ngoài điều kiện ánh sáng tự nhiên, sự chú ý ngày càng tăng đã tập trung vào các chu trình chiếu sáng nhân tạo, sử dụng đèn với các thành phần quang phổ cụ thể và tăng cường ánh sáng, cũng như các cơ chế đáp ứng sinh lý của các sinh vật thuỷ sản đối với điều kiện chiếu sáng.

Sản xuất giống bào ngư và chất lượng ánh sáng

Bào ngư Haliotis discus là một loài nhuyễn thể có tầm quan trọng kinh tế ở nhiều quốc gia. Mặc dù sự phát triển nhanh chóng của nó như là một loài nuôi trồng thủy sản, nhưng nguồn cung của nó không thể đáp ứng được nhu cầu thị trường. Hiện nay, nguồn nhân giống chính là nguồn gốc của bào ngư, nhưng sự sống sót của ấu trùng và tỉ lệ biến thái cơ thể tương đối thấp (Li, Lin, Zhang, Cai, Cai, Chang & Xing 2006, Lin & Yang 2009). Do vậy, các nhà thủy sinh cần tăng số lượng bào ngư trưởng thành để duy trì sản lượng.

Nhu cầu tăng nhiệt độ nước rất cần thiết cho việc cấy bào ngư, đặc biệt ở Bắc Trung Quốc vào mùa đông. Giống như nhiều động vật không xương sống ở đại dương, trứng bào ngư thụ tinh nở thành các sinh vật phù su, sau đó chúng trải qua biến thái và trưởng thành ở đáy biên. Tuy nhiên, sự tăng trưởng và sự sống sót của ấu trùng rất dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường. Ánh sáng là một yếu tố môi trường quan trọng đối với ấu trùng H. discus thể hiện rõ sau khi trứng nở thành ấu trùng (TL) (Wang & Wang 2008).

Theo các trại sản xuất giống bào ngư địa phương, sự sinh sản đẻ trứng và nở được gây ra trong một môi trường tối tương đối tối, dựa trên sự cách ly với ánh sáng của bào ngư; Tuy nhiên, điều này là không tiện lợi cho ngành công nghiệp trong điều kiện thực tế. Tỷ lệ sống sót và lượng thức ăn được ăn của ấu trùng cao hơn rõ rệt trong bóng tối hơn so với trong điều kiện chiếu sáng (Gorrostieta-Hurtado, Searcy-Bernal, Garca Esquivel và Valenzuela Espinoza 2009) Tỷ lệ tiêu thụ oxy và bài tiết ammonia trong H. discus cao hơn đáng kể so với trong bóng tối (Ahmed, Segawa, Yokota & Watanabe 2008).

Tuy nhiên, trong điều kiện tự nhiên không phát hiện bào ngư sinh sản hay hoạt động của ấu trùng ở vùng biển sâu, cho thấy cần xác định ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng khác nhau đối với sự thành thục và phát triển của ấu trùng bào ngư. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã kiểm tra ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đến sự sống còn, tăng trưởng, phát triển, phân bố và biến thái của ấu trùng H. discus hannai Ino, sử dụng các nguồn ánh sáng LED thay vì đèn huỳnh quang truyền thống. Những kết quả này sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về hình thái bào ngư và tạo điều kiện thuận lợi cho các công nghệ nhân giống chủ lực dẫn đến hiệu quả sản xuất bào ngư được cải thiện.

Chúng tôi đã kiểm tra ảnh hưởng của các chất lượng ánh sáng khác nhau (đỏ, cam, trắng, xanh dương, xanh lá cây và không có ánh sáng) ở  giai đoạn phát triển ở lúc bắt đầu chiếu sáng [trứng thụ tinh (FE), ấu trùng trochophore (TL) và  ấu trùng mắt (EL)]. Về sự phát triển, sự phát triển và tỷ lệ sống của ấu trùng của bào ngư H. discus hannai Ino. Khả năng nở của trứng cao hơn rõ rệt ở màu xanh da trời, xanh lá cây hoặc không có ánh sáng so với ánh sáng màu đỏ, cam hoặc trắng (P <0,05). Các dị tật ấu trùng tăng lên đáng kể dưới ánh sáng đỏ, da cam hoặc trắng so với các chất lượng ánh sáng khác (P <0,05). Tỉ lệ biến thái của ấu trùng được chiếu sáng từ giai đoạn TL cao hơn đáng kể. Không có sự khác biệt về tỷ lệ ánh sáng ban đầu, độ biến động của biến thái thấp hơn ở ấu trùng nuôi cấy dưới màu đỏ, da cam hoặc không có ánh sáng so với các chất lượng ánh sáng khác, nhưng khác biệt không có ý nghĩa (P> 0,05). Tỷ lệ sống còn của bào ngư trưởng thành cao hơn rõ rệt dưới xanh hoặc xanh lá so với các ánh sáng khác (P <0,05), không có hiệu ứng đáng kể của giai đoạn khi chiếu sáng ban đầu (P> 0,05). Kích thước trứng không bị ảnh hưởng bởi giai đoạn lúc chiếu sáng ban đầu, nhưng lớn hơn dưới ánh sáng xanh hoặc xanh lá cây. Thời gian biến thái ngắn nhất có ánh sáng xanh dương hoặc xanh lá cây. Sự phát triển của ấu trùng từ FE đến sự hình thành của các xúc tua nhanh nhất khi ấu trùng được chiếu sáng từ giai đoạn FE hoặc TL dưới ánh sáng xanh hoặc xanh lá, so với các chất lượng ánh sáng khác (P <0,05).

Tuy nhiên, không có sự khác biệt về tốc độ phát triển từ FE đến giai đoạn TL giữa các nguồn sáng hoặc không ánh sáng Các kết quả này cho thấy nguồn ánh sáng xanh dương hoặc xanh lá cây được áp dụng từ giai đoạn TL có thể làm tăng khả năng nở và năng suất của H. discus hannai Ino, với những ý nghĩa quan trọng cho sự phát triển của ngành nuôi trồng thủy sản.