השפעות מהירות המים על התבגרות השחלות ויכולת נוגדת החמצון בקרפיוני עשב בוגרים (Ctenopharyngodon idellus)

תפעול אקולוגי של הנדסה הידראולית חיוני לשימור משאבי דיג. ידוע שמהירות המים משפיעה על ההטלה של דגים המביאים ביצים נסחפות. מחקר זה שואף לחקור את השפעות גירוי מהירות המים על התבגרות השחלות ויכולת נוגדת החמצון של קרפיון עשב בוגר (Ctenopharyngodon idellus) באמצעות ניסויי מעבדה על מנת להבין את המנגנון הפיזיולוגי העומד בבסיס תגובת הרבייה הטבעית לזרימות אקולוגיות. בדקנו את ההיסטולוגיה, הורמוני המין וריכוזי הוויטלוגנין (VTG) בשחלה, ואת התעתיקים של גנים מרכזיים בציר ההיפותלמוס-יותרת המוח-גונדה (HPG), כמו גם את הפעילות נוגדת החמצון של השחלה והכבד בקרפיון עשב. התוצאות הראו שלמרות שלא היה הבדל ניכר במאפייני התפתחות השחלות של קרפיון עשב תחת גירוי מהירות מים, ריכוזי אסטרדיול, טסטוסטרון, פרוגסטרון, 17α,20β-דיהידרוקסי-4-פרגנן-3-און (17α,20β-DHP) ו-VTG היו גבוהים, דבר שהיה קשור לוויסות התעתוק של גני ציר HPG. רמות ביטוי הגנים (gnrh2, fshβ, lhβ, cgα, hsd20b, hsd17b3 ו-vtg) בציר HPG עלו משמעותית תחת גירוי מהירות מים, בעוד שאלו של hsd3b1, cyp17a1, cyp19a1a, hsd17b1, star ו-igf3 דוכאו. בנוסף, גירוי מהירות מים מתאים יכול לשפר את מצב בריאות הגוף על ידי הגברת פעילותם של אנזימים נוגדי חמצון בשחלה ובכבד. תוצאות מחקר זה מספקות את הידע הבסיסי והנתונים התומכים בתפעול אקולוגי של פרויקטים של אנרגיה הידרואלקטרית ושיקום אקולוגי של נהרות.
מבוא
סכר שלושת הערוצים (TGD), הממוקם בקטע האמצעי של נהר היאנגצה, הוא פרויקט הכוח ההידרואלקטרי הגדול בעולם והוא ממלא תפקיד מכריע ברתימת ובניצול כוחו של הנהר (Tang et al., 2016). עם זאת, הפעלת ה-TGD לא רק משנה באופן משמעותי את התהליכים ההידרולוגיים של הנהרות, אלא גם מאיימת על בתי גידול מימיים במעלה ובמורד הזרם של אתר הסכר, ובכך תורמת להידרדרות המערכות האקולוגיות של הנהרות (Zhang et al., 2021). בפירוט, ויסות המאגרים הופך את תהליכי הזרימה של הנהרות לא אחידים ומחליש או מבטל את שיאי השיטפונות הטבעיים, ובכך מוביל לירידה בביצי הדגים (She et al., 2023).
פעילות ההטלה של דגים מושפעת ככל הנראה ממגוון גורמים סביבתיים, כולל מהירות המים, טמפרטורת המים וחמצן מומס. על ידי השפעה על סינתזה והפרשת הורמונים, גורמים סביבתיים אלה משפיעים על התפתחות הגונדות של דגים (Liu et al., 2021). בפרט, מהירות המים זוהתה כמשפיעה על ההטלה של דגים המביאים ביצים נסחפות בנהרות (Chen et al., 2021a). על מנת למתן את ההשפעות השליליות של פעולות סכר על ההטלה של דגים, יש צורך ליצור תהליכים אקו-הידרולוגיים ספציפיים כדי לעודד את ההטלה של דגים (Wang et al., 2020).

ארבעת דגי הקרפיונים הסיניים העיקריים (FMCC), כולל קרפיון שחור (Mylopharyngodon piceus), קרפיון עשב (Ctenopharyngodon idellus), קרפיון כסף (Hypophthalmichthys molitrix) וקרפיון ראש גדול (Hypophthalmichthys nobilis), הרגישים מאוד לתהליכים הידרולוגיים, מייצגים את הדגים החשובים ביותר מבחינה כלכלית בסין. אוכלוסיית ה-FMCC תיגר לאתרי ההטלה ותתחיל להטיל דגים בתגובה לפולסים של זרימה גבוהה ממרץ עד יוני, בעוד שבנייה ותפעול של מתקן גידול דגים (TGD) משנות את הקצב ההידרולוגי הטבעי ומעכבות את נדידת הדגים (Zhang et al., 2023). לכן, שילוב זרימה אקולוגית בתוכנית ההפעלה של TGD יהיה אמצעי הפחתה להגנה על ההטלה של ה-FMCC. הוכח כי יישום שיטפונות מעשה ידי אדם מבוקרים כחלק מפעילות ה-TGD משפר את הצלחת הרבייה של ה-FMCC באזורים במורד הזרם (Xiao et al., 2022). מאז 2011, אורגנו מספר ניסיונות לקדם את התנהגות ההטלה של FMCC במטרה למתן את הירידה ב-FMCC מנהר היאנגצה. נמצא כי מהירות המים הגורמת להטלת FMCC נעה בין 1.11 ל-1.49 מטר/שנייה (Cao et al., 2022), כאשר זוהתה מהירות זרימה אופטימלית של 1.31 מטר/שנייה להטלת FMCC בנהרות (Chen et al., 2021a). למרות שמהירות המים ממלאת תפקיד מכריע ברבייה של FMCC, קיים מחסור ניכר במחקר על המנגנון הפיזיולוגי העומד בבסיס תגובת הרבייה הטבעית לזרימות אקולוגיות.