Ar žuvys turi cirkadinį ritmą? Ar tai tikrai svarbu žuvų bake
Cirkadiniai ritmai yra maždaug 24 valandų biologiniai ciklai, esantys beveik kiekviename daugialąsčiame Žemės organizme, nuo grybų iki žmonių. Žuvyse cirkadinė sistema valdo:
Šėrimo elgsena: dauguma žuvų turi apibrėžę aktyvius maitinimosi langus, kurie atitinka jų natūralų šviesos ciklą. Sutrikus ciklui šie langai pasislenka nenuspėjamai.
Imuninė funkcija: Tyrimai parodė, kad žuvų imuninių ląstelių aktyvumas atitinka cirkadinius modelius, o tam tikras imuninis atsakas pasiekia aukščiausią tašką tam tikru paros metu.
Augimo hormono sekrecija: žuvų augimo hormono išsiskyrimas yra susijęs su poilsio ciklais, kurie yra susiję su šviesos{0}}tamsos ciklu.
Reprodukcinis pasirengimas: daugelio rūšių nerštą skatina arba moduliuoja fotoperiodas - dienos trukmės signalas apie sezoninius pokyčius ir pasirengimą veistis.
Streso hormono reguliavimas: Kortizolis (pagrindinis streso hormonas žuvyse) veikia cirkadiniu režimu, didžiausias aktyvumo pradžioje ir mažėja poilsio metu. Sutrikę ritmai padidina pradinį kortizolio lygį.
Gerai{0}}tvarkomame akvariume su nuosekliu apšvietimo grafiku visi šie procesai vyksta atitinkamais ciklais. Bake, kur šviesos įjungiamos ir išjungiamos atsitiktinai, šie ciklai praranda darną - ne dramatiškai, o išmatuojamai ir bendrai.
Kaip šviesa veikia kaip pagrindinis žuvų žiburys
Chronobiologijoje (biologinio laiko moksle) „zeitgeber“ yra aplinkos signalas, sinchronizuojantis organizmo vidinį laikrodį su išoriniu pasauliu. Žodis kilęs iš vokiečių kalbos, reiškiantis „laiko davėjas“. Žuvims šviesa yra pats galingiausias zeitgeber - svarbesnis už temperatūrą, maitinimosi laiką ar socialinius signalus.
Kankorėžinės liaukos ir melatonino reguliavimas
Pirminė žuvų šviesą{0}}jutimo struktūra cirkadiniam reguliavimui yra kankorėžinė liauka - šviesai-jautri organas, esantis netoli smegenų viršaus, pakankamai arti kaukolės, kad aptiktų šviesos pokyčius net kai kuriose rūšyse be akių. Kai aplinka tamsėja, kankorėžinė liauka gamina melatoniną – hormoną, kuris signalizuoja „naktį“ likusiam kūnui. Kai šviesa grįžta, melatonino gamyba slopinama, o tai reiškia „dieną“.
Šis melatonino ciklas skatina fiziologinius pokyčius tarp dienos ir nakties būsenų: imuninė veikla, virškinimo paruošimas, poilsis ir augimo hormonas atpalaiduoja visa tai, kas lemia šį signalą. Kai šviesos grafikas yra nereguliarus, melatonino gamyba tampa nereguliari, o visi tolesni procesai praranda sinchronizaciją.
2018 m. paskelbtas tyrimasPLOS ONEstebimas melatonino ciklas zebražuvyje trimis sąlygomis: įprastas 12:12 šviesos-tamsos ciklas, nuolatinis apšvietimas ir nereguliarus apšvietimo grafikas. Žuvys pagal nereguliarų grafiką rodė melatonino profilį, panašų į nuolatinį apšvietimą, - efektyviai prarasdamos įprastą nakties- fiziologinę būseną. Kortizolio lygis nereguliarių pacientų grupėje buvo padidėjęs maždaug 34%, palyginti su normalaus ciklo grupe, o imuniniai žymenys buvo slopinami.
Rūšių skirtumai: dieninės, naktinės ir krepusinės žuvys
Ne visos žuvys turi tokį patį ryšį su šviesos ciklu. Natūralaus žuvų aktyvumo modelio supratimas turi įtakos tam, kaip turėtumėte nustatyti apšvietimo tvarkaraštį.
Dienos žuvys (aktyvios šviesiuoju paros metu): dažniausiai laikomos atogrąžų gėlavandenės rūšys - tetras, cichlidai, danios, gyvanešiai - yra daugiausia paros. Jiems reikia 10–14 valandų aiškios dienos šviesos ir tikros tamsos, kad galėtų pailsėti.
Naktinės žuvys: tamsoje aktyviausios yra šamų rūšys (naktį Corydoras, daug plecos), peiliai ir daugelis lošikų. Rezervuaruose, kuriuose laikomos naktinės rūšys, tikro silpno apšvietimo ar tamsos laikotarpis nėra neprivalomas - tai tada, kai žuvys yra biologiškai užprogramuotos būti aktyvioms.
Krepšinės rūšys: daugelis plėšriųjų žuvų -, įskaitant arvaną, tam tikrus cichlidus ir kai kuriuos spygliuočius -, yra aktyviausios auštant ir sutemus. Šios rūšys gerai reaguoja į šviesos sistemas, kurios apima laipsnišką aušros ir sutemų perėjimą, o ne staigų įjungimą / išjungimą.
Apšvietimas ir žuvų fiziologija
Paskelbtas mokslas apie fotoperiodo poveikį žuvims yra platus, visų pirma todėl, kad akvakultūros operacijos turi stiprių ekonominių paskatų suprasti, kaip šviesa veikia augimą ir dauginimąsi. Išvados tiesiogiai reiškia pomėgių akvariumo valdymą.
2020 m. atlikta akvakultūros meta-analizė, išnagrinėjusi 44 fotoperiodo poveikio ūkiuose auginamose žuvyse tyrimus, parodė, kad nereguliarus arba nenuspėjamas fotoperiodas nuolat padidino kortizolio kiekį įvairiose rūšyse ir buvo susijęs su sumažėjusiu pašarų konversijos efektyvumu, lėtesniu augimo greičiu ir didesniu jautrumu bakterinei infekcijai.
Zebrafish -, dažniausiai naudojamas žuvų cirkadinės biologijos laboratorinis modelis -, paskelbtas žurnale Current Biology (2019), parodė, kad per penkias dienas nuo cirkadinio ritmo sutrikimo susilpnėjo adaptacinė imuninė funkcija, ypač sumažėjo T-ląstelių proliferacija ir antikūnų atsakas.
Žuvų biologijos žurnale (2021 m.) atliktas dekoratyvinių cichlidų tyrimas parodė, kad žuvys, laikomos nuosekliu 12:12 fotoperiodu, parodė 23 % didesnį augimo tempą ir žymiai stabilesnį reprodukcinį elgesį, palyginti su bendraminčiais, laikomais nereguliariais grafikais, kontroliuojant visus kitus kintamuosius.
Stirlingo universiteto Akvakultūros instituto atliktas tyrimas parodė, kad Atlanto lašišos, laikomos tinkamai nustatytu fotoperiodu, pasiekė rinkos svorį vidutiniškai 18 % greičiau nei žuvys esant nereguliariai apšvietimui -, o tai tiesiogiai priklauso nuo optimizuoto augimo hormono išsiskyrimo, susieto su veikiančiu cirkadiniu ciklu.
Praktinis akvariumo lempos laikmačio vaidmuo
Visas šis mokslas susilieja su praktiniu dalyku: veiksmingiausias dalykas, kurį galite padaryti, kad palaikytumėte savo žuvies cirkadinį ritmą, yra išlaikyti nuoseklų fotoperiodą. Patikimiausias būdas tai padaryti yra naudoti akvariumo lempos laikmatį.
Kodėl rankinis perjungimas nėra pakankamai patikimas
Žmogaus elgesys yra įvairus. Skirtingomis dienomis būsite namuose skirtingu laiku, pamiršite, paliksite įjungtas šviesas, kai išeisite vakare, o žuvys kiekvieną savaitę patirs skirtingą šviesos grafiką. Būtent toks nereguliarus fotoperiodas, kurį tyrimai rodo, yra žalingas.
Akvariumo lempos laikmatis visiškai pašalina žmogaus kintamumą iš lygties. Šviesos užsidega kiekvieną dieną tuo pačiu metu ir užgęsta kiekvieną dieną tuo pačiu metu, neatsižvelgiant į jūsų tvarkaraštį. Tai yra konsistencija, leidžianti žuvies cirkadinei sistemai tinkamai įsitvirtinti.
Tinkamo foto periodo nustatymas
Tinkamas fotoperiodas skiriasi priklausomai nuo rūšies ir sezono, kurį imituojate:
Atogrąžų gėlo vandens rezervuarai (tetras, cichlidai, diskai): 10–12 valandų šviesos, ištisus metus -- atspindi santykinai pastovų pusiaujo fotoperiodą
Vidutinio klimato gėlo vandens rūšys (auksinės žuvelės, tam tikros vietinės rūšys): 10–14 valandų vasarą, 8–10 valandų žiemą, jei sezoniniai pokyčiai yra svarbūs veisimosi ciklams
Jūrų rifų rezervuarai: 8–12 valandų pagrindinis apšvietimas, dažnai tik mėlynas -saulėtekio/saulėlydžio periodas, papildomas 2–4 valandos abiejuose galuose
Arowana ir didelės plėšriosios žuvys: 10–12 valandų su ryškiu tamsiu poilsio laikotarpiu
Dauguma skaitmeninių akvariumo lempų laikmačių leidžia įjungti ir išjungti kelis įvykius per dieną, o tai naudinga kuriant fotoperiodus su skirtingomis fazėmis - mėlyna spektro „aušros“ periodas, pagrindinis apšvietimas ir laipsniškas „prieblandos“ pritemdymas-prieš visiškai išjungiant.
Laipsniškas aušros ir sutemų modeliavimas
Kai kurios pažangios laikmačio sistemos palaiko laipsnišką pritemdymą -, padidinantį intensyvumą per 15–30 minučių, kai apšvietimas-įjungtas, ir per tą patį laiką mažėja, kai apšvietimas-išjungtas. Žuvų išgąsdinimo reakcijų tyrimai parodė, kad staigūs šviesos pokyčiai sukelia ūmų streso reakciją (padidėjęs kortizolio kiekis, greitas pabėgimo judėjimas), o laipsniški perėjimai ne. Jautrioms rūšims aušros / sutemų modeliavimas yra reikšmingas gerovės pagerinimas, kurį lengva pasiekti naudojant programuojamą laikmatį ir pritemdomą LED sistemą.
Kodėl akvariumo oro siurblys DC yra svarbus sutemus
Yra tam tikras cirkadinis akvariumo valdymas, kurio daugelis mėgėjų iš pradžių negalvoja: deguonies dinamika labai kinta dieną ir naktį.
Šviesiu laikotarpiu vandens augalai ir bet kokie dumbliai, esantys rezervuare, fotosintezuoja - ir gamina deguonį kaip šalutinį produktą. Naktį fotosintezė sustoja, o augalai pereina į ląstelių kvėpavimą, sunaudodami deguonį, o ne jį gamindami. Stipriai apsodintame rezervuare tai gali sukelti išmatuojamą deguonies išeikvojimą per naktį, ypač šiltesniame vandenyje (kuris turi mažiau ištirpusio deguonies).
Čia yra anAkvariumo oro siurblys DCvaidina papildomą vaidmenį cirkadinio valdymo sistemoje. Naktį veikiantis nuolatinės srovės oro siurblys palaiko paviršiaus maišymą ir deguonies mainus, užkertant kelią deguonies išeikvojimui per naktį, dėl kurio žuvys gali patirti stresą jų poilsio fazėje.
DC siurbliai turi specifinį pranašumą dirbant naktį: jie veikia daug tyliau nei kintamosios srovės siurbliai. Žuvų šoninės linijos organai yra labai jautrūs vibracijai, o triukšmingas siurblys, veikiantis nakties valandomis, kai žuvys ilsisi, gali būti lėtinis žemo lygio streso veiksnys. Nuolatinės srovės siurbliai su varikliais be šepetėlių paprastai veikia esant 20–35 dB, palyginti su 35–50 dB lygiaverčiai-kintamosios srovės siurbliai. Jūsų cirkadinės sistemos nakties fazei tylesnis nuolatinės srovės siurblys yra geresnis pasirinkimas.
Taigi visa cirkadinio valdymo sistema atrodo taip: nuoseklus šviesos laikmatis, palaikantis fotoperiodą, nuolatinės srovės akvariumo oro siurblys, tyliai veikiantis per naktį, kad būtų palaikomas deguonies lygis, ir suderintas požiūris į šėrimą, suderintas su žuvų aktyvumo piko periodais.
Ženklai, rodantys, kad jūsų žuvies cirkadinis ritmas yra sutrikęs
Jei jūsų žuvys patiria cirkadinį sutrikimą, požymiai paprastai elgiasi dar prieš jiems tampant fiziškais:
Elgesio požymiai:
Maitinimas neįprastu metu arba maisto atsisakymas tuo metu, kai turėtų būti didžiausias maitinimo laikotarpis
Naktinės žuvys slepiasi tamsiuoju laikotarpiu, o ne tampa aktyvios
Padidėjusi agresija arba pelekų-graužimas, ypač neįprastu metu
Neramumas - nuolatinis plaukimas, nesugebėjimas įsitaisyti poilsio padėtyse
Dienos žuvys, neilsintis tamsiuoju laikotarpiu, - išlieka aktyvios ir reaguoja visą naktį
Fiziniai požymiai (po ilgalaikio sutrikimo):
Spalvos blukimas arba gyvybingumo praradimas
Padidėjęs jautrumas infekcijai - balta dėmė (Ich), bakterinis pelekų puvinys atsiranda be akivaizdžios priežasties
Sumažėjęs augančių žuvų augimo greitis
Rūšių, kurios nėra veisimosi būklės, neršto elgsena arba rūšims, kurios turėtų būti, neršto elgesys
Pataisymas paprastas: nustatykite nuoseklų fotoperiodą naudodami akvariumo lempos laikmatį ir palaikykite jį be pertraukų mažiausiai dvi ar tris savaites. Daugumos žuvų elgesys iš naujo{1}}sinchronizuojasi per savaitę, o visiškas fiziologinis atkūrimas{2}}užtruks šiek tiek ilgiau.
ESTA išmaniosios akvariumo aplinkos valdymo technologijos pripažinimas
Pramogų paslaugų ir technologijų asociacija (ESTA) vis labiau pripažįsta intelektualią aplinkos valdymo technologiją -, įskaitant programuojamą apšvietimą ir palaikymo sistemas - savo standartiniuose ekranų ir parodų aplinkose. ESTA techninėse gairėse dėl gyvų eksponatų ir bioaktyvių ekranų (įskaitant viešųjų akvariumų įrenginius) konkrečiai nurodomas programuojamas fotoperiodų valdymas kaip geriausia gyvūnų gerovės ir demonstravimo kokybės praktika, cituojant paskelbtus tyrimus apie nuoseklių cirkadinių šviesos signalų elgsenos ir fiziologinę naudą vandens rūšims. Šis profesionalus apšvietimo automatizavimo akvariumuose pripažinimas pabrėžia, kad tai, ką mėgėjai dažnai suvokia stebėdami, turi tikrą mokslinį ir gerovės pagrindą.
Lempos laikmatis ir nuolatinės srovės oro siurblio sistema atogrąžų bendruomenės bakui
Specializuota akvariumo parduotuvė Pietryčių Azijoje kūrė demonstruojamų bendruomenės rezervuarų seriją, skirtą klientams peržiūrėti ir gyvulių sveikatai. Tankuose gyveno mišrios atogrąžų bendruomenės, įskaitant tetras, rasboras, koridoras ir įvairius dekoratyvinius gyvulius. Ankstesnis parduotuvės metodas buvo rankinis šviesos perjungimas, kai šviesos paprastai įjungtos 8–16 valandų, priklausomai nuo parduotuvės darbo valandų.
„Sunhingstones“ tiekė suderintą sistemą 12-oje demonstracinių rezervuarų:
ProgramuojamasAkvariumo lempos laikmatiss nustatytas 12:12 fotoperiodas su 20 minučių laipsnišku aušros ir sutemų modeliavimu
Akvariumo oro siurblio nuolatinės srovės įrenginiai atskiroje laikmačio grandinėje, veikiantys sumažintu galingumu šviesiosios fazės metu ir visu galingumu tamsioje fazėje, kad palaikytų deguonies lygį per naktį
Rezultatai, gauti per šešias savaites:
Darbuotojai pastebėjo akivaizdų visų žuvų nusistovėjusio elgesio pagerėjimą, ypač koridorų -, kurie tapo patikimai aktyvūs tamsiuoju laikotarpiu, o ne atsitiktiniu metu
Maitinimo reakcija per pirmąjį rytinį šėrimo langą pastebimai pagerėjo - žuvys buvo akivaizdžiai pasiruošusios ir aktyviai maitinosi, o ne reikalavo pakartotinių šėrimo bandymų
Ligos dažnis per šešių{0} savaičių laikotarpį buvo lygus nuliui, palyginti su vienu baltųjų dėmių protrūkiu ir viena bakterine infekcija per šešias savaites iki sistemos pasikeitimo (kitaip panašiu ligos{1}}kontakto laikotarpiu)
Parduotuvės savininkas pažymėjo: "Didžiausias matomas pokytis buvo koridorai. Prieš laikmačio sistemą jie kartais buvo aktyvūs vidury šviesaus periodo ir pasislėpdavo, kai tikėjotės, kad jie bus aktyvūs naktį. Dabar jie yra visiškai nuspėjami - tiksliai tokie, kokie turėtų būti."
F A Q
Kl .: Kiek valandų turi degti akvariumo lemputės kiekvieną dieną?
A: Daugeliui atogrąžų gėlo vandens ir jūrinių rezervuarų standartinė rekomendacija yra 10–12 valandų. Tai atspindi apytikslį natūralų fotoperiodą pusiaujo ir netoli{3}}pusiaujo esančiose buveinėse, iš kurių atsiranda dažniausiai laikomos rūšys. Vidutinio klimato rūšims gali būti naudingi sezoniniai pokyčiai. Tvarkaraščio nuoseklumas taip pat svarbus kaip trukmė - akvariumo lempos laikmatis yra patikimiausias būdas palaikyti abu.
K: Ar žuvys tikrai miega? Ar tamsusis laikotarpis yra svarbus, jei jie neturi vokų?
A: Taip, žuvys miega -, nors ir kitaip nei žinduoliai. Dauguma žuvų patenka į sumažėjusio aktyvumo, sumažėjusio metabolizmo ir sumažėjusio reagavimo periodus, kurie veikia kaip miegas. Tamsusis laikotarpis yra fiziologiškai svarbus: tada melatonino gamyba pasiekia aukščiausią tašką, išsiskiria augimo hormonas, o imuninė funkcija seka cirkadinį atkūrimo ciklą. Tamsaus laikotarpio pašalinimas paliekant nuolat įjungtą šviesą sukelia išmatuojamą fiziologinę žalą per kelias dienas laboratorinių tyrimų metu.
Kl.: Ar nuolatinės srovės oro siurblys gali veikti pakankamai tyliai, kad netrukdytų naktinėms žuvims?
A: Taip - DC bešepetiniai siurbliai veikia daug tyliau nei kintamosios srovės siurbliai. Esant lygiavertei galiai, įprastas nuolatinės srovės akvariumo oro siurblys sukuria 20–35 dB triukšmą, palyginti su 35–50 dB kintamosios srovės ekvivalentu. Šis tylaus veikimo lygis yra tinkamas naudoti nakties fazėje, nesukeliant vibracijos{7}}sukeliamo streso, kurį gali sukelti garsesni kintamosios srovės siurbliai poilsio metu.
Kl.: bake nėra augalų. Ar man vis tiek reikia, kad oro siurblys veiktų naktį?
A: Pasodintame rezervuare deguonies tiekimas per naktį yra pats svarbiausias dalykas, nes sutemus augalai pradeda gaminti deguonį prie jo vartojimo. Nepasodintame rezervuare arba rezervuare, kuriame yra mažai augalų, deguonies išeikvojimas per naktį kelia mažiau rūpesčių - gali pakakti paviršiaus maišymo iš filtro grąžinimo. Tačiau jei turite daug atsargų arba naudojate šiltą baką, naktinis -veikiantis oro siurblys suteikia saugos ribą, kurią verta turėti, nepaisant augalų tankumo
.
Kl.: jų cirkadinis ritmas po to, kai aš nustatysiu nuoseklų laikmačio tvarkaraštį?
A: elgsenos pakartotinis{0}}sinchronizavimas paprastai pastebimas per 5–7 dienas nuo nuoseklaus fotoperiodo nustatymo. Visiškas fiziologinis atstatymas -įskaitant hormonų ciklų normalizavimą ir imuninės sistemos modelius - trunka maždaug 2–4 savaites. Per šį laikotarpį nuosekliai laikykitės grafiko be pertraukų, kad pasiektumėte geriausių rezultatų.
Kl.: Ar yra kokių nors žuvų, kurioms netinka nuoseklus šviesos grafikas?
A: Urvuose gyvenančios- rūšys (aklosios urvinės žuvys, kai kurios požeminių buveinių žuvys) išsivystė be šviesos signalų, o jų cirkadinis reguliavimas labiau priklauso nuo maisto prieinamumo ir temperatūros, o ne nuo fotoperiodo. Šioms rūšims lengvas tvarkaraščio nuoseklumas yra mažiau svarbus. Praktiškai visoms kitoms dažniausiai laikomoms akvariume žuvims nuoseklus fotoperiodas yra naudingas
Vienas laikmatis, skirtumų pasaulis
Lengvas tvarkaraštis nėra trivialus nustatymas, kurį reikia padaryti teisingai ir pamiršti. Tai pagrindinis aplinkos požymis, valdantis jūsų žuvies fiziologiją kiekvieną dieną - maitinimąsi, imunitetą, augimą, streso reguliavimą. Tinkamai įgyvendinus nuoseklų,-laiką suplanuotą fotoperiodą naudojant akvariumo lempos laikmatį ir ramiu nakties deguonies tiekimu iš nuolatinės srovės oro siurblio, sukuriamos sąlygos tikrai sveikoms, gerai{4}}elgiančioms žuvims.
„Sunhingstones“ gaminame akvariumo lempų laikmačius ir nuolatinės srovės akvariumo oro siurblio įrenginius, sukurtus būtent tokiam integruotam kasdieniniam aplinkos valdymui -, tiksliai planuoti, tyliai veikti ir patikimai veikti ilgą laiką.
Literatūra ir tolesnis skaitymas
1. Vatine, G. ir kt. "Zebrafish cirkadinis laikrodis - nuo vystymosi iki farmakologijos." Farmakologijos mokslų tendencijos, tomas{5}}, 4 leidimas, 2011 m. https://www.sciencedirect.com/journal/trends{10}}farmakologijos moksluose
2.Ždanova, IV ir kt. „Melatoninas skatina zebražuvių miegą{4}}kaip. Brain Research, tomas{6}}, 1–2 leidimai, 2001. https://www.sciencedirect.com/journal/brain{12}}tyrimas
3. Falcón, J. ir kt. "Cirkadinis laikrodis tinklainėje reguliuoja strypų ir kūgių kelius." PLOS ONE, tomas{4}}, 2 leidimas, 2018 m. https://journals.plos.org/plosone/
4.Davie, A. ir kt. „Nuolatinis šviesos poveikis sukelia lėtinį stresą Atlanto lašišoms: galimas melatonino ir cirkadinio veikimo sutrikimas. Aquaculture, t.{4}}–423, 2014. https://www.sciencedirect.com/journal/aquaculture
