The effect of temperature and heavy metals on heart rate changes in common carp Cyprinus carpio L. and grass carp Ctenopharyngodon idella [Val.] during embryonic development

• Autorzy: Jezierska B , Lugowska K , Witeska M
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study was conducted on common carp and grass carp embryos and larvae developed under laboratory conditions, at various temperatures and in the presence of heavy metals (Cu 0.20-0.27 mg dm⁻³ , Pb 2.0-4.0 mg dm⁻³ , Cd 0.2 mg dm⁻³ ). Heart rate was measured at various developmental stages and was observed to increase along with fish development in all experimental groups. This may be explained by the increase in the metabolic rate of developing embryos. Development was faster at higher temperatures, and the heart rate was usually higher. The results of the present study confirm that heart rate is a reliable indicator of the metabolic rate of developing fish embryos.The embryos and larvae which were exposed to heavy metals had higher heart rates in comparison to those of the control group. This indicates that metal-induced stress caused an increase in metabolic rate. A decrease in heart rate during hatching was observed at non-optimum temperatures and was particularly pronounced in metal-exposed embryos; this indicates that the disturbances were related to the high sensitivity of the fish at this stage.

PL

Obiektem badań były embriony i larwy karpia oraz amura białego, których rozwój przebiegał w wylęgarni laboratoryjnej w różnych temperaturach i w obecności metali (Cu, Pb, Cd). Na poszczególnych etapach rozwoju wybierano losowo określoną liczbę (n) zarodków, u których oznaczano tempo bicia serca (tab. 1). Przedstawione na rysunkach (rys. 1-8) zmiany tempa bicia serca pozwalają na stwierdzenie, że wraz z rozwojem częstotliwość bicia serca wzrasta we wszystkich grupach eksperymentalnych. W wyższych temperaturach obserwowano wcześniejsze osiąganie kolejnych etapów rozwoju i na ogół wyższą częstotliwość bicia serca, co można tłumaczyć także wyższym tempem przemian metabolicznych. Na podstawie otrzymanych wyników można uznać, że tempo bicia serca jest dobrym wskaźnikiem zmian intensywności przemian metabolicznych rozwijających się embrionów. Ekspozycja w badanych stężeniach metali powodowała wzrost tempa bicia serca embrionów i larw (rys. 2-5,7,8). Można to tłumaczyć tym, że toksyczne działanie niewielkich stężeń wywołało stres przejawiający się u ryb zwiększonym tempem metabolizmu. Stwierdzony w temperaturach pozaoptymalnych, szczególnie po ekspozycji w wodzie zawierającej metale, spadek częstotliwości bicia serca w czasie wykluwania wskazuje na zakłócenia związane z większą wrażliwością ryb na niekorzystne działanie warunków środowiska w tym okresie rozwoju.

Słowa kluczowe

EN

fish; temperature; Ctenopharyngodon idella; Cyprinus carpio; rate change; heart; common carp; embryo; grass carp; heavy metal

• Wydawca: -
• Czasopismo: Archives of Polish Fisheries
• Rocznik: 2002
• Tom: 10
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.153-165,fig.,ref.

Twórcy

autor

Jezierska B

• Department of Animal Physiology, Podlaska Academy, Prusa 12, 08-110 Siedlce, Poland

autor

Lugowska K

• Department of Animal Physiology, Podlaska Academy, Prusa 12, 08-110 Siedlce, Poland

autor

Witeska M

• Department of Animal Physiology, Podlaska Academy, Prusa 12, 08-110 Siedlce, Poland

Bibliografia

• Amstrong J.D. 1986 - Heart rate as an indicator of activity, metabolic rate, food intake and digestion in pike Esox lucius - J. Fish Biol. 29: 207-221.
• Brodeur J.C., Dixon D.G., McKinley R.S. 2001 - Assessment of cardiac output as a predictor of metabolic rate in rainbow trout - J. Fish Biol. 58: 439-452.
• Cech J.J., Jr. Bridges D.W., Rowell D.M., Balzer P.J. 1976 - Cardiovascular responses of winter flounder, Pseudopleuronects americanus (Walbaum), to acute temperature increase - Can. J. Zool. 54: 1383-1388.
• Cleveland L., Little E.E., Hamilton S.J., Buckler D.R., Hunn J.B. 1986 - Interactive toxicity of aluminium and acidity to early life stages of brook trout - Trans. Am. Fish. Soc. 115: 610-620.
• Davison W., Axelsson M., Forster M., Nilsson S. 1995 - Cardiovascular responses to acute handling stress in the Antarctic fish Trematomus bernacchii are not mediated by circulatory catecholamines - Fish Physiol. Biochem. 14,3: 253-257.
• Heath A.G., Hughes G.M. 1973 - Cardiovascular and respiratory changes during heat stress in rainbow trout (Salmo gairdneri) - J. Exp. Biol. 59: 323-338.
• Kamler E. 1972 - Bioenergetical aspects of the influence of 2,4-D-Na on the early development stages in carp (Cyprinus carpio L.) - Pol. Arch. Hydrobiol. 19,4: 451-474.
• Kazlauskiene N., Stasiunaite P. 1999 - The lethal and sublethal effect of heavy metal mixture on rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) in its early stages of development - Acta Zool. Lituanica. Hydrobiol. 1:47-54.
• Kolok A.S., Spooner R.M., Farrell A.P. 1993 - The effect of exercise on the cardiac output and blood flow distribution of the largescale sucker Catostomus macrocheilus - J. Exp. Biol. 183: 301-321.
• Laitinen M., Valtonen T. 1995 - Cardiovascular, ventilatory and haematological responses of brown trout (Salmo trutta L.), to the combined effects of acidity and aluminium in humic water at winter temperatures - Aquatic Toxicology 31: 99-112.
• Lucas M.C. 1994 - Heart rate as an indicator of metabolic rate and activity in adult Atlantic salmon Salmo salar - J. Fish Biol. 44: 889-903
• Ługowska K., Jezierska B. 2000 - Effect of copper and lead on common carp embryos and larvae at two temperatures - Folia Univ. Agric. Stetin. 205: 29-38.
• Priede I.G. 1974 - The effect of swimming activity and section of the vagus nerves on heart rate in rainbow trout - J. Exp. Biol. 60: 305-319.
• Priede I.G., Tytler P. 1977 - Heart rate as a measure of metabolic rate in teleost fishes; Salmo gairdneri, Salmo trutta and Gadus morhua - J. Fish Biol. 10: 231-242.
• Scharold J., Gruber S.H. 1991 - Telemetered heart rate as a measure of metabolic rate in the lemon shark, Negaprion brevirostris - Copeia 4: 942-953.
• Słomińska I.1998 - The sensitivity of carp (Cyprinus carpio L.) juvenile stages to the toxic effects of lead and copper - PhD thesis, Instytut Rybactwa Śródlądowego, Olsztyn (in Polish).
• Stevens E.D., Randall D.J. 1967a - Changes in blood pressure, heart rate and breathing rate during moderate swimming activity in rainbow trout - J. Exp. Biol. 46: 307-315.
• Stevens E.D., Randall D.J. 1967b - Changes of gas concentrations in blood and water during moderate swimming activity in rainbow trout - J. Exp. Biol. 46: 329-337.
• Thorarensen H., Gallaugher P.E., Farrell A.P. 1996 - The limitations of heart rate as a predictor of metabolic rate in fish - J. Fish Biol. 49: 226-236.