Aquakultur
Studiengang Agrarwissenschaften/Ökotrophologie Modul: Einführung in die Aquakultur
Studiengang Agrarwissenschaften/Ökotrophologie Modul: Einführung in die Aquakultur
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Cartes-fiches
9 Wie regeln Physoclisten und Physostomen die Schwimmblasenfüllung/-leerung?
Zwei Mechanismen:
Physostomen mit Ductus Pneumatcus als Verbindung: Anschlucken von Luft, gelangt über Darm in Schwimmblase
Physoclisten =Knochenfische mit geschlossener Schwimmblase: Gasdrüsen befüllen Schwimmblase mit Sauerstoff, gasdrüsen an Schwimmblase bauen anaerob Glucose zu Lactat und Kohlendioxid ab, auch bei guter sauerstoffversorgungà Blut stark angesäuert und Sauerstoff bindet nicht mehr an Hämoglobin (Root-Effekt)
Erhöhte Lactat-Konzentrationà Herabsetzung der Löslichkeit aller Gase im Blut, Sauerstoff diffundiert in Schwimmblase, diese kann unter hohem Druck befüllt werden
Wundernetz (Rete mirabile) gewährleistet über Gegenstromkreislauf dass Lactat und Kohlendioxid in der Nähe der Schwimmblase bleiben, zu- und abführende Kapillaren liegen hier direkt aneinander, durch Konzentrationsgefälle werden Glucoseabbauprodukte in dem Gebiet gehalten
Physostomen können beide Mechanismen zur Befüllung nutzen
Entleerung:
Physoclisten: Oval = stark durchbluteter Bereich der Schwimmblase, um Gas wieder in Blutbahnen zu resorbieren, über Muskeln kontrolliert
Physostomen: Ductus pneumaticus Verbindung Schwimmblase zu Kiemendarm um sauerstoff abzugeben, er wird v.a. bei hoch entwickelten Fischen (Dorschfische..) nach larvenzeit reduziert, erste Luftfüllung meist über noch durchgängigen Luftgang
Wozu dient der Webersche Apparat?
Teil des Hörorgans bei Ostariophysi (Knochenfische), Karpfenartige, Salmlerartige, Welsartige, Messerfische
Verbindet Schwimmblase mit Innenohr, besteht aus mehreren, kleinen Knöchelchen
Fortleiten der Schallwellen von Schwimmblase zu Innenohr, Schwimmblase dient, falls vorhanden, als Resonanzboden (ähnlich Trommelfell)
Besonders niederfrequente Schalleindrücke können durch Seitenlinienorgan wahrgenommen werden, besseres Hörvermögen: fische in ruhigeren Gewässern
Farbzellen Definition
In der Hautà Farbgebung
Rosettenartige Form, Zentralkörper, von dem Fortsätze in die Umgebung gehen
Melanophoren: schwarz
Xanthophoren: gelb
Erythrophen: rot
Guanophoren: irisierende Kristalle (Guanin) zur Reflexion
Färbung: Zusammenspiel der Farbzellen, Farbwechsel: Farbstoffe können in Farbzellen wandern
Dunkel werden: Farbe wird weit in alle Äste der Zelle verteilt, heller werden: Farbe wird eng im Zentrum zusammengeballt
Erläutern Sie die Funktion und den Aufbau der Kiemen
Organe zur Aufnahme von im Wasser gelöstem Sauerstoff
Mit akzessorischen Luftatmungsorganen können einige Arten auch atmosphärische Luft nutzen
Kiemen aus vordersten Teil des Vorderdarm entstanden, im hinteren Mundabschnitt, an den Kiemenspalten, beidseitig im Schlund, meist in Höhlungen, geschützt durch Kiemendeckel
Kiemenskelett: beidseitig aus einzelnen Bögen (4-7), welche Kiemen tragen
An Kiemenbögen kammförmige Kiemenblätter, seitlich durch knorpelige oder knöcherne Kiemengräten geschützt, spalten sich wieder auf, in Kiemenfalten, anderer Gasaustausch CO2, NH4+, Ionentransport, Wärmeabgabe über Kiemenepithel
Respiratorische Funktion durch besonders durchlässiges Epithel, vom Herz: Arterien in Arteriolen, in Kapillaren, Sauerstoffanreicherung über Gegenstromprinzip
Knochenfische: meist 4 Kiemenbögen (Ausnahme Hering, Aal 5; Lipp- Kugelfische 3)
Haie und Rochen 5-7 Kiemenbögen
Atmung: Vorbeipressen von Wasser, Wasseraufnahme bei geschlossenem Kiemenraum (Unterdruck), Wasserabgabe: geöffnete Kiemendeckel & geschlossenes Maul
Äußere Kiemen: Haifischembryonen, junge Lungenfische, Nilhechte
Pseudobranchie: kiemenartiges Epithel auf Innenseite des Kiemendeckels, bei Heringen, Brassen, Renken, Barschen, Schollen, Funktion? Sauerstoffreiches Blut für Auge?
Welche akzessorischen Atmungsorgane der Fische kennen Sie?
Stark durchblutete Hautteile zur Wasseratmung, an Primodialflosse (Hautfalte an Bauch oder Rücken) vieler Embyonen, an unpaaren Flossensäumen, am Dottersack, umspannenenden Gefäßnetz oder der gesamten Haut (junge Forellen, Schlammpeitzger)
Aale: bis 63% der Sauerstoffaufnahme über Haut
Hohlorgane zur Aufnahme atmosphärischer Luft: Lungenfische, Flosselhechte, Knochenzüngler, Nilhechte (meist an Schwimmblase)
Papillenreiches Mundepithel, in tiefen Höhlen, kann Luftsauerstoff atmen: Welse
Labyrinthfische, in einem Hohlraum um das Labyrinth
Manche Schmerle: respiratorisches Epithel im Enddarm, Luft über Maul aufgenommen und über Enddarm ausgeschieden: Schlammpeitzger
Welche sekundären Geschlechtsmerkmale von Fischen kennen Sie?
Geschlechtszellen bilden sich aus Ursamen/-eizellen, aus denen sich Spermatiden/Spermazoen und Oozyten bilden
Die meisten Fische sind getrennt geschlechtlich, nur wenige Hermaphroditen
Geschlechtsorgane bilden Samen und Eier, in zwei Strängen an Seite der Schwimmblase zwischen Niere und Verdauungsorgan
Oft zur Laichzeit: äußerliche Verschiedenartigkeit der Geschlechter
-Laichhaken bei Salmoniden oder Laichausschlag (Verhornungen) der Cypriniden
Permanente sekundäre Geschlechtsmerkmale:
Farbausprägung, Flossenausprägung, Größe
Wie ist ein reifes Fischei aufgebaut?
Entstehen im Ovar
Eier reich an Dotterkugeln, umhüllt von Lage flacher Follikelzellenà Nährstoffe
Eihülle von 1-(13) Mikropylen durchbohrt, durch dies dringen Samenzellen bei Befruchtung ein, nach eindringen wird Öffnung verschlossen
Wie verläuft die Osmoregulation von Seewasserfischen
Hypoosmotische Fische: Körperflüssigkeiten mit geringerer Salzkonzentration als Umgebung
Salzkonzentration ca. 1/3 des Meerwassers
Harnstoff und Trimethylaminooxid werden zurückgehalten, um Salzkonzentration im Blut zu erhöhenà osmotischen Gradienten zu minimieren
Natrium und Chlorid werden über Rectaldrüsen eliminiert und ausgeschieden
Wasserverlust über Haut und Kiemen wird durch trinken ausgeglichen 3-10ml/kg/h
Ionen müssen ausgeschieden werden
Divalente Ionen von Nieren resorbiert mit Harn ausgeschieden (wenig, hochkonzentriert)
Monovalente werden über Chloridzellen in Kiemen aktiv abgegeben
Wie verläuft die Osmoregulation von Süßwasserfischen
Drei Arten zur Regulation des Wasserhaushaltes
Isoosmotische Fische
Hypoosmotische Fische
Hyperosmotische Fische
Isotone Fische: gleiche Salzkonzentration wie Umgebungà keine Flüssigkeiten werden ausgetauscht
Seewasserfische = Hyperosmotisch, höhere Salzkonzentration als Umgebungsmilieu
Wasseraufnahme über Haut und Kiemen, über Niere im wenigen Harn abgegeben
Abgegebene Salze werden über Natrium/Kalium Pumpen im Kiemenepithel aktiv wieder aufgenommen oder mit Stoffwechselprodukten ausgetauscht
Ca. 20-50% des Energiehaushaltes werden für Osmoregulation benötigt
Einfluss der Salinität auf Metabolismus eines diadromen Fisches als Sauerstoffverbrauch
Erläutern Sie Funktion und Aufbau der Niere
An Rückseite der Leibeshöhlenwand, exkretorische Funktion
Ursprünglich war die Niere ein paariges Organerstreckt sich jetzt rückseitig der Leibeshöhle, ventral entlang der Wirbelsäule, ursprüngliche Anlage als Wimpertrichter und Tubuli =Nephron, mehrere Nephrone mit Ausführgang und arterielles Wundernetz bilden Vorniere oder Pronephros, weitere Entwicklungsschritte: Urniere, gebildet durch Nierenkammer mit Kanal, dann meistens Opistonephros (verschiedenartige Übergangsformen) je nach Bedingungen des Süß-/Salzwassers
Mesonephros, Nierentyp der meisten Fische
Kopfniere: größtenteils aus hämatopetischem Gewebe, funktionell wie Knochenmark der Säugetiere
Mittlerer und kaudaler Abschnitt der Rumpfniere (Mesonephros): übernimmt harnexkretorische und osmoregulatorische Aufgaben, in Nierenkanälchen werden Substanzen gesammelt und über Harnleiter/Harnblase abgeführt
Harnleiter verschmelzen, meist ist Harnblase an Verschmelzungsstelle vorzufinden, die hinter After nach außen mündet,
Wasserresorbierend und Exkrete abführend, Stickstoffhaltige Stoffwechselprodukte werden viel über Kiemen ausgeschieden
Erläutern Sie das Kohlendioxid/Karbonatsystem im Wasser!
Kohlendioxid in Wasser pH-abhängig gelöst in unterschiedlicher Form als Kohlendioxid, Kohlensäure oder Hydrogencarbonat
pH<6: Kohlendioxid und Kohlensäure
pH 7-8 Kohlendioxid geht in Hydrogencarbonat über
pH> 10 Nur noch Carbonate liegen vor, kein gelöstes Kohlendioxid mehr vorhanden
Messung mittels Sonden oder Titration
Kohlendioxid und Karbonat bilden das Puffersytem im Wasser
Was verstehen Sie unter Wasserhärte?
Wasser enthält Calcium- und Magnesiumsalze, hptsl. Karbonate und Sulfate (und andere Salze)
Je höher der Gehalt an magnesiumkarbonaten und –sulfaten/Calciumkarbonaten und –sulfaten, desto härter das Wasser
Karbonathärte: bestimmt durch Konzentration an Karbonationen
Gesamthärte (dGH): bestimmt durch Konzentration an Calcium- und Magnesiumsalzen, Angabe in °dH
Härtestufen: 04°dH = sehr weich, 4-8°dH = weich, 8-12°dH = mittelhart, 12-18°dH = ziemlich hart, über 30 °dH =sehr hart
Welche Stickstoffverbindungen kommen in aquatischen Systemen vor, und wie entstehen diese?
Überwiegend in Form von elementarem Stickstoff (N2), sowie Nitrat, Nitrit und Ammonium
Elementarer Stickstoff kann nur von wenigen Organismen genutzt werden
Der in Biomasse fixierte Stickstoff wird als PON (partikulär organisch gebunden) oder SON (suspendierter organisch gebunden)
Durch den Abbau von PON und Exkretion entsteht gelöster organischer Stickstoff DON
Stickstoffassimilation Anorganische Stickstoffverbindungen Ammonium und Nitrat, werden von Pflanzen und MO aufgenommen und zum Aufbau von stickstoffhaltigen, organischen Verbindungen (Proteine..) verwendet
Stickstoffmineralisation/Ammonifikation: organisch gebundener Stickstoff (tote Biomasse..) wird durch Destruenten in tropholytischen (abbauenden) Schicht zu Ammoniak umgewandelt, reagiert mit Wasser in Abhängigkeit vom pH zu Ammoniumionen, Ammoniak = toxisches Zellgift
Nitrifikation: Bakterien oxidieren in zweistufigen, aeroben Prozess (mit Energiegewinnung) Ammoniak über Nitrit zu Nitrat
1.Schritt Nitritation
2.Schritt Nitratation
Nitrat, recht ungefährlich für Fische, Nitrit, sehr toxisch, Nitrit kann im Wasser pH anhängig zu salpetriger Säure reagierenà Gefahr akuter Vergiftung
Denitrifikation: reduktion von Nitrat und Nitrit zu gasförmigen Stickstoff, fakultativ anaerobe Bakterien können unter anaeroben Bedingungen Sauerstoff von Nitrat und Nitrit zur Respiration nutzen
Erläutern Sie die Bedeutung von Phosphor für den Stoffkreislauf in aquatischen Systemen!
Ensteht durch Gesteinsverwitterung (wenig pflanzenverfügbar), Wurzelzonen der landpflanzen halten Phosphor zurück, keine gasförmige Komponente, gelöster Phosphor wird in Gewässern häufig sofort assimiliert
Wichtig für alle biologischen Organismen, oft limitierender Faktor für Pflanzen
Wie wird Phosphor im Sediment eutropher und oligotropher Gewässer gebunden?
Eutroph: nährstoffreich / oligotroph: nährstoffarm
Phosphor wird über Biomasse eingetragen
Oligotroph: Sauerstoffreich (>3mg Sauerstoff/l, kein Schwefelwasserstoff), Biomasse geht erst aufs aerobe Sediment, tiefer dann anaerobes Sediment
Als erstes Sedimentation von organisch gebundenen Phosphor, dann Phosphorfreisetzung durch mikrobiellen Abbau, Phosphorfalle: durch dreiwertiges/oxidiertes Eisen, Phosphor wird in Form unlöslicher Salze gebunden, zweiwertiger Eisen führt zu löslichen Phosphorsalzen und schließlich zur Phosphorfreisetzung
Eutroph: viel Biomasse wird eingetragen, sedimentiert und landet auf anaeroben Sediment, Wasser ist Sauerstoffarm, enthält unter 3mg/l Sauerstoff oder Schwefelwasserstoff
1. Sedimentation von organisch, gebundenen Phosphor, 2. Phosphorfreisetzung durch mikrobiellen Abbau, 3. Eisen liegt in zweiwertiger, reduzierter Form vorà löslichen Phosphorsalzen und zur Phosphorfreisetzung, unter anaeroben Verhältnissen werden Sulfat-Anionen veratmet und das führt wieder zu mehr Schwefelwasserstoff, führt zur Bindung von zweiwertigen Eisen, das nicht mehr zur Bindung von Phosphor zur Verfügung steht
DREH-UND ANGELPUNKT: dreiwertiges oder zweiwertiges Eisen!!
Wie wird die Löslichkeit von Gasen in Gewässern reguliert?
Sowohl Gesamtgasdruck (TGP=Total Gas Pressure), als auch der Druck der einzelnen Gase beinflussen die Lebensvorgänge der Fische
Grenzfläche zwischen Gasen und Flüssigkeiten: Diffusion von Gasmolekülen zwischen gasraum und Lösungsraum, Henry´sche Gesetz: Konzentration eines Gases in einer Flüssigkeit steht direkt proportional zum Partialdruckdes Gases über der Flüssigkeit
Sättigungskonzentration: dynamisches Gleichgewicht zwischen beiden Diffusionsrichtungen
Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten nimmt ab, mit abnehmender Temperatur, abnehmenden Gehalten gelöster Substanzen und zunehmendem Partialdruck
(Ausnahme: Löslichkeit von Kohlendioxidà Karbonatsystem)
Löslichkeit von Sauerstoff in Gewässern nimmt mit steigender Temperatur und steigendem gehalt an gelösten Substanzen ab und mit zunhmendem Druck zu
Wichtig für lebende tierische Organismen, Bakterien
Respirationsprozesse führen zu starker O2-Zehrung, mit großer Bedeutung für die im wasser lebenden Organismen
Fischkritische Konzentration: weniger als 4mg Sauerstoff/l, bzw. unter 60%
Was ist die Dichteanomalie des Wassers und welche Auswirkungen hat diese?
Bei 4°C hat Wasser die höchste Dichte, darüber und darunter nimmt die Dichte wieder ab, das heisst, bei 4°C ist das Wasser am schwersten, bei gleichem Volumen,
Eis: Moleküle sind nicht platzsparend angeordnet, wegen der starken elektrischen Kräfte zwischen wasserstoff- und Sauerstoffatomen
Kristallgitter: Wasseratome möglichst nah an den Sauerstoffatomen (unterschiedliche elektrische Ladungen) und möglichst weit weg von den anderen Wassermolekülen à weniger dicht als Wasser
Durch entstandene Dichtegradienten entsteht so eine stabile Schichtung, so entsteht nur eine Durchmischung in den oberen Schichten, in den Sommermonaten (an Seen in gemäßigten Breiten)
Welche limnischen Ökosysteme kennen Sie und wie können diese charakterisiert werden?
à Süßwasserökosysteme(ihr Wasser ist dadurch gekennzeichnet, dass es weniger als 0,5% Salz enthält):
-Grundwasser
-Quellen
-Fließgewässer
-Seen
Gliederung von Seen: oberste Sicht = Epilimnion,
Grenzschicht mit abnehmenden Sauerstoffgehalt = metallminion
Darunter sauerstoffarme Schicht = Hypolimnion
Schichtungstypen stehender Gewässer:
-Monomiktisch: zirkulation einmal im Jahr, kommt vor in gemäßigten breiten, (Winterzirkulation) und Polargebieten (Sommerzirkulation)
-Dimiktrisch: Zirkulation zweimal pro Jahr, kommt vor in gemäßigten Breiten, Frühjahrs- und Herbstzirkulation
-Polymiktisch: ständige Zirkulation, geringe Temperaturgradienten, kommt vor in den Tropen und den gemäßigten Breiten, Flachseen
Erläutern Sie das aquatische Nahrungsnetz
-Produzenten und Phytoplankton stehen am unteren Ende des Nahrungsnetzes, sie nehmen gelöste, mineralisierte Nährstoffe auf und produzieren Biomasse, Algen und Cyanobakterien
-darauf folgen die Konsumenten 1. Ordnung und das Zooplankton, sie nehmen die Algenmasse auf und überführen es in größere Partikel, unter Energieverlust, Kleinkrebse etc.
-dann: Konsumenten höherer Ordnung, Zooplankton und Fische: Aufnahme von Zooplanktonbiomasse, wiederrum Überführung in größere Partikel, unter Energieverlust à Kleinkrebse, Insektenlarven, Friedfische, raubfische
- am oberen Ende stehen Destruenten und Bakterienà Sie mineralisieren tote organische Substanz wie Cellulose, Stärke, Fette, Eiweiße, zu Kohlendioxid, Stickstoff, Phosphor etc.
à diese Stoffe werden dann wieder von den Produzenten und dem Phytoplankton aufgenommen und die Kette beginnt von neuem
Welche Bedeutung haben Umweltbedingungen für die Fischzucht?
Umweltbedingungen wirken sich aus, auf Faktoren wie: Stoffwechselaktivität, Atmung, Wasserhaushalt und Ausscheidung über Kiemen und Nieren
Wie gut sich die Fische an die Bedingungen anpassen können ist abhängig von ihrer Konstitution (Genetik, Anatomie, Physiologie) und ihrer Kondition(Umwelt, Ernährung)
Besonders wichtig: Wassertemperatur, Gasspannungen, Stickstoffverbindungen, Ernährung
Wie wirkt sich die Wassertemperatur auf den Stoffwechsel von Fischen aus?
Stoffwechselrate und damit der Sauerstoffverbrauch steigen mit zunehmender Temperatur, Sauerstoffgehalt des Wassers ist jedoch verringert, Fische sind wechselwarm und passen sich der Wassertemperatur an
Temperaturerhöhung um 10°C steigert reaktionsgeschwindigkeit um das zwei- dreifache
Welche Vorzugstemperaturen haben Bachforellen, Regenbogenforellen, Karpfen, Aal und Marmorwels?
Bachforelle: 12,8°C
Regenbogenforelle: 17°C
Karpfen: 20-25°C
Aal: 18-25°C
Marmorwels: 28-30°C
Fische benötigen bestimmte Temperaturen, für die Gonadenentwicklung, ablaichen und die Ei- und Larvenentwicklung
Nur Anpassung bei allmählicher Abkühlungà haut und Darmschädigungen, Wssersucht und symptomlose Todesfälle
Unzureichende Anpassung der Isoenzyme zur Protein-, Glykogen- und Fettsynthese
Temperaturerhöhung verkraften die meisten Fische mit hohem Energieverbrauch meist recht gut
Wann können Sauerstoffdefizite in Gewässern (künstlich, natürlich) auftreten?
Hohe Temperaturen: Sauerstoffgehalt im Wasser sinkt und gleichzeitig steigt der Sauerstoffbedarf der Fische
Gase (Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Kohlendioxid) werden durch spezielle Belüftungseinrichtungen in Abhängigkeit der Temperatur, Druckverhältnissen, Salzgehalt ein- oder ausgetragen, es entstehen, aufgrund ihrer unterschiedlichen Volumenanteile in der Luft sehr unterschiedliche Sättigungswerte im Wasser
Sowohl Gesamtgasdruck, als auch Druck der einzelnen Gase beinflussen die Lebensvorgänge der Fisch
Hauptsächlich entsteht der Gasaustausch durch Diffusion, Konzentrationen auf beiden Seiten gleicht sich irgendwann an (Im Fisch, deswegen wenig freier Sauerstoff)
Desweiteren wird Sauerstoff durch Photosynthese der Wasserpflanzen und Algen eingetragen
Technisch: technische Sauerstoffbegasung
In natürlichen Gewässern und künstlichen Haltungssystemen können während der Dunkelheit und der dadurch verringerten biologischen Sauerstoffproduktion Sauerstoffmangelsituationen entstehen
LÄNGERER LUFTABSCHLUSS DES WASSERS; HERABGESETZTE PHOTOSYNTHESE DER WASSERPFLANZEN; UNZUREICHENDER WASSERDURCHSTROM/BELÜFTUNG; STARKE MIKROBIELLE ABBAUPROZESSE VON WASSERPFLANZEN; LAUB; FUTTER-KOTRESTE; HOHER VERBRAUCH DURCH DIE FISCHE
Wie ist der Sauerstoffbedarf von Fischen charakterisiert?
Fische nehmen die Gase hauptsächlich über das Kiemenepithel per Diffusion auf, dadurch das wenig gelöster Sauerstoff im Blut vorliegt, sondern gebunden an Hämoglobin, vor, dadurch besteht ein hohes Diffusionsgefälle
Abhängig von Wassertemperatur, Stoffwechselintensität, Fischgröße, -art und Salinität
Verschiedene Stoffwechselsituationen: Grund/Standardstoffwechsel: niedrigste Aktivität eines ruhig stehenden Fisches ohne äußere Einflüsse, z.B. Winterruhe, Routinestoffwechsel: Fische unter Normalbedingungen, ungefüttert ohne Stressoren, Aktivstoffwechsel1: Fische während Futterverdauung und freier Bewegung, Aktivstoffwechsel 2: Fische unter starker Anstrengung
Relativ gesehen ist der Sauerstoff bei noch kleinen Fischen größer als bei großen
Oberhalb kritischer Konzentration: Sauerstoffaufnahme unabhängig von Sauerstoffgehalt, Stoffwechselaktivität nimmt mit steigendem Sauerstoffgehalt zu
Unterschiedliche Sauerstoffaffinitäten ergeben sich auch aufgrund der verschiedenen Sauerstoffaufnahmen (akzessorische Organe)
Regelmechanismen
- Veränderung der Atem- und Herzfrequenz (kurzfristig)
- Vergrößerung des Atemvolumens (kurzfristig)
- Weitung der Blutgefäße in den Kiemen (kurzfristig)
- Veränderung der Anzahl der roten Blutkörperchen und des Hämoglobingehaltes im Blut (langfristig)
Schon im Ruhezustand brauchen Fische 50% ihrer Energie für die Atmungà Sauerstoffmangel führt oft zu Wachstumsdepression und schlechter Kondition
Was versteht man unter respiratorischer Alkalose?
Bei verstärkter Atmungsfrequenz kann es zu verstärkter Abatmung von Kohlendioxid kommenà Gefahr der respiratorischen Allkalose
Entsteht, wenn sich niedrige Sauerstoffgehalte mit hohen pH-Werten und niedrigen Kohlendioxidkonzentrationen im Wasser überlagern
Führt zu physiologischen Störungen, die durch hohe Sauerstoffkonzentrationen kompensiert wird
Niedrige Sauerstoff und Kohlendioxidgehalte à zu wenig Sauerstoff wird gebunden, großer Teil des Kohlendioxid abgeatmet, kein Nachschub
à KEINE Freisetzung des H+ aus Hbà es reichert sich HCO3- im Blutplasma an
à pH-Wert des Fischblutes steigt (nach Erschöpfung der Pufferkapazität)à Schädigungen im Organismus (Verschiebung des Ammonium/Ammoniak-Gleichgewichtes im Blut)
à Einschränkung der Funktion verschiedener Enzyme bis zur Einschränkung der Reizleitung in der Muskulatur
Wie äußert sich ein hoher pH-Wert auf die Stickstoffexkretion?
Ammoniak liegt mit Ammonium im Dissoziationsgleichgewicht vor, verhält sich im wasser wie ein gelöstes Gas und kann über die Kiemen in den Fischorganismus eindringen, und von Fischen, die Ammoniak als Stoffwechselendprodukt des Eiweißstoffwechsels über die Kiemen, in das Wasser abgegeben
Bei pH-Werten von 8,5-11 kann die Ammoniakausscheidung der Fische so stark eingeschränkt sein, dass es zu einer Ammoniakselbstvergiftung kommen kann, die Gefahr hängt von Energiereserven und Ernährung der Fische ab und nimmt bei hohem Eiweißangebot zu
Wann sind erhöhte Nitritgehalte im Wasser zu erwarten?
Liegt im Dissoziationsgleichgewicht mit salpetriger Säure vor, Anteil der salpetrigen Säure nimmt bei sinkenden pH-Werten zu, kann über Kiemen in Fisch gelangen und dissoziiert im Organismus zu Nitrit
Abhängig von pH-Wert, Salzgehalt und hydrostatischen Druck
Wie ist die Toxizität von Nitrit einzuschätzen?
Toxizität hängt im wesentlichen vom physiologischen Zustand der Fische ab,
führen zu einer Methämoglobinanämie, die den Sauerstofftransport im Blut beeinträchtigt
5%des Hämoglobins liegen als Methämoglobin vor, ein Anstieg auf >10% spricht für eine Vergiftung
Toxizität kann bei ausreichender Sauerstoffversorgung, hohem Ascorbinsäuregehalt im Futter und einer hohen Chloridkonzentration weitestgehend gehemmt werden
Welche Reproduktionsstrategien von Fischen kennen Sie?
Semelparitie:
Fische entwickeln sich bis zur sexuellen Reifung und pflanzen sich nur einmal fort
Investieren hierfür den überwiegenden Teil ihrer Körperreserven und sterben danach (Aal, Lachs)
Iteroparitie:
Pflanzen sich im Laufe ihres Lebens mehrmals fortà häufigere Strategie
r-Strategen: Quantität (Forellen, Lachse, Karpfen), kurze Lebensspanne, hohe Vermehrungsrate, schnelle Individualentwicklung, wenig elterliche Fürsorge
k-Strategen: Qualität (Tilapia, Guppys), lange Lebensspanne und geringe Vermehrungsrate, elterliche Brutpflege, spätere Fortpflanzung
Erläutern Sie die wesentlichen Einflussfaktoren der Fischreproduktion!
Reproduktion unterteilt in:
1. Gonadenreifung
2. Laichvorgang
3. Embryonalentwicklung
4. Larvalentwicklung
Beeinflusst durch:
Ultimate Faktoren(wirken funktionell)
Futterangebot, Konditionierung/Gesundheit der Fische, Anwesenheit von Konkurrenten/Räubern, Wasserqualität
Proximate Faktoren (aktuell wirkend)
Umweltbedingungen, die Stimuli auf Reproduktionsphysiologie besitzen: Temperatur, Tageslänge/Photoperiode, Regenfall, Leitfähigkeit/Salinität, pH
Wie ist die Gametogenese bei Teleoster charakterisiert?
In weiblichen Gonaden vollzieht sich die Gonadenrefung (Oogenese) in drei Phasen
1. Vermehrungsphase: die Urgeschlechtszellen teilen sich mitotisch, Teilung endet, sobald jede Oogenie von einer Zellschicht (Follikelepithel) vollständig umgeben istund sich zu einer Oocyte 1. Ordnung differenziert hat, in diesem Stadium verharrt Oocyte bis zum Einsetzen der Geschlechtsreife nach Pubertät
2. Wachstumsphase: beginnt nach der Pubertät (längste der drei Phasen) nach Primärwachstumà Rindenvakuolendifferenzierung&Vitellogenese, während Vitellogenese werden Oocyten 1. Ordnung arretiert und es kommt zur Einlagerung von Dotter- und Lipidvesikeln
3. Reifungsphase: LIpidversikel werden eingelagert, Oocyten durchlaufen Meiose und reifen zu Ovum heran, Oocyte 1.=rdnung teilt sich meiotisch in dotterreiche Oocyte 2. Ordnung und einen Polkörperà Polkörper verlässt Schwesterzelle nach Ovulation
Weiter meiotische Teilung findet erst nach der Befruchtung statt (mit Abschnürung der weiteren Polkörper und entstehung des Ovum)
Abgegebener Laich = Oocyten 2. Ordnung
Wie wird die Gonadenreifung endokrinologisch gesteuert?
Hormongesteuert
Komplexes Zusammenspiel zwischen: externen Stimuli
Hypothalamus- und Hypophysenhormenen
Hormonen der Gonaden
Deaktivierung dieser Hormone durch die Leber
Stimulià Sekretion von Gonadoliberin in Hypothalamusà Ausschüttung von Gonadotropen Hormon (GtH) in Adenophyseà GtH induziert Gonadogenes = Wachstum und Reifung der Reproduktionsorgane
Beschreiben Sie die Endreifestadien der weiblichen Teleostergonaden!
1. zentrierter Zellkern
2. zur Eimembran wandernder Zellkern
3. Zellkern in der Nähe der Eimembran
4. Zellkernmembranauflösung + anschließende Ovulation
Welche Umweltsimulatoren der Gonadenreifung kennen Sie?
Maß zur Reifegradbestimmung: gonadosomatrischer Index = GSIà Verhältnis Eiergewicht zu Fischkörpergewicht
Zunehmende Temperaturen und längerwerdende Tage stimulieren Frühjahrs- und Sommerlaicher (Cypriniden, Perciden)
Abnehmende Tageslängen und Wassertemperaturen aktivieren Gonadenentwicklung bei Herbst- und Winterlaichern (Salmoniden)
Bei anderen Fischen kann neben der Tageslänge auch die Lichtqualität (verschiedene Wellenlängen) stimulieren
Tropen: Regenfälle und Überflutungen
Wie verläuft die Befruchtung von Fischeiern?
Bei den meisten Arten im Wasser, Eier und Spermien werden ins Wasser abgegeben und eine zeitlich begrenzte Befruchtungsfähigkeit beider Geschlechtsprodukte wird induziert
Wasserkontakt à Eiaktivierung und Corticalreaktionà Corticalgranulae brechen auf und geben Inhalt in Perivitellinraum (entsteht, indem sich Chorion vom animalen Pol abhebt) ab
Im animalen Bereich wird auf Dotter die Keimscheibe ausgebildet
Befruchtung: Kopf des Spermiums dringt in die, am animalen Pol befindliche Mikropyle, ein und Keimzellen verschmelzen
Mikropyle schließt durch Corticalreaktion nach einer kurzen Zeit, auch ohne eine Befruchtung und die Bewegungsfähigkeit der Spermien nimmt ab, geschieht, abhängig von Art und Temperatur nach 10-120 sec nach erstem Wasserkontakt
Wasser gelangt durch poröse Hülle in perivitellinen Raum und Ei quillt deutlich auf
à Furchung der Keimscheibe und Embryonalentwicklung setzt ein
Wie kann der Laichvorgang künstlich induziert werden?
Regenbogenforellen: laichen im Winter umso früher, je wärmer das Wasser ist, niedrige Temperaturen verzögern das Ablaichen, abnehmende Tageslängen beschleunigen Gonadenreifung, zunehmende verringern
Steuerung der Tageslichtlänge: von Lang- auf Kurzzeit und anschließender Verlängerung mit Erwärmung des Wassers kann die Laichzeit bei der Regenbogenforelle um 4-5Monate vorverlegen
Ovulation/Laichvorgang wird durch GTH /dadurch sekretiertes Prostaglandin beeinflusst, das wird durch Vielzahl an Stimuli beeinflusst: Balzverhalten, Habitatstrukturen, Temperatur, Sonneneinstrahlung
Durch Verabreichung von GTH kann Laichvorgang induziert werden
Erläutern Sie die verschiedenen Verfahren der künstlichen Befruchtung von Fischen!
Geschlechtsprodukte laichreifer Tiere werden vorsichtig herausgedrückt (Abstreifen/Abstreichen) Betäubung ist ratsam
1. Abstreifen des Rogners/Milchners
2. Vermischen von Rogen und Milch
3. Waschen der besamten Eier
4. Auflegen der Eier in Langstrombecken oder Sprühkammern zur weiteren Embryonalentwicklung
3 Methoden
1. nass: Eier und Sperma werden gleichzeitig in ein mit Wasser befülltes Behältnis gestreift
2, halbtrocken: Eier und Sperma werden mit Ovarialflüssigkeit (und Samenflüssigkeit) in Behältnis gestreift, vermengt und Wasser hinzugegeben
3. trocken: Eier werden in Siebbehältnisse gestreift, Ovarialflüssigkeit fließt ab, in geschlossenen Behältnis erfolgt Spermazugabe. Vermengen und Wasserzugabe
Nass oder halbtrocken ist zu empfehlen, Ovarial- und Samenflüssigkeit können auch künstlich hergestellt und ersetzt werden
Welche Reproduktionsverfahren werden in der Aquakultur verwendet?
Dienen dem kontinuierlichen Bezug von Besatzmaterial um durchgängige Produktion zu gewährleisten
1. Einbringen geeigneter Brut/Ei-Entnahmematerialien (Laichnester, Netze) in natürliche Gewässer. Nutzung natürlicher reproduzierter Eier/Brutfische
2. Entnahme laichreifer Fische aus natürlichen Habitaten und anschließend gezielte Vermehrung in künstlicher Haltungseinrichtung
3. durch Bereitstellung vergleichbarer Umweltbedingungen vollständige Gonadenreifung und Reproduktion unter künstlichen Bedingungen
Welche technischen Möglichkeiten zur Fischeierbrütung kennen Sie?
Zugergläser
MacDonald-Gefäß
Vertikalbrutschränke
Firzlaff-Box zur Erbrütung in natürlichen Gewässern
Eier bleiben so in Bewegung, verpilzte und abgestorbene Eier sollten entfernt werden
Welche Faktoren beeinflussen maßgeblich das Wachstum von Fischen?
Fischart: genetisch bedingt durch Fischart oder innerartliche Wachstumsdifferenzen-Selektion wachstumsfreudiger Elterntiere (Möglichkeit menschliche Gene zur Bildung von Wachstumshormonen einzubringen, aber Akzeptanz und Wildbestandgefährdung!), Fischalter: Wachstum nimmt mit zunehmendem Alter ab, erreichen im Gegensatz zum Säuger keine definierte Endgröße, haben aber trotz Stagnierung noch ihre Wachstumskapazität und können später weiterwachsen, Temperatur: Optimaltemperatur führt zur Verbesserung der Nährstoffversorgung, darüber wirkt aber oft Sauerstoffsättigung begrenzend, Sauerstoffgehalt: mit zunehmenden Sauerstoffgehalt nimmt relatives Wachstum bis zu Höchstniveau zu, Lichtverhältnisse: untergeordnete Rolle, Besatzdichte: negative Wechselwirkungen zwischen steigender Bestandsdichte und Zuwachsraten (Wasserqualität, Stress), Physikalisch- chemische Wasserbeschaffenheit, Nahrungsmenge und –qualität, Geschlecht Milchner sollten Speisefischgröße vor Geschlechtsreife erreicht haben, da Fleischqualität abnimmt
