English
中文 (中国)
Kết quả cho thấy số lần ăn có mối liên hệ chặt chẽ với lượng thức ăn mà tôm tiêu thụ trong các môi trường khác nhau.
Trong môi trường nuôi trồng thủy sản ao hồ phức tạp, công nghệ giám sát âm thanh thụ động (PAM) đã chứng minh tiềm năng trong các hệ thống cho ăn thông minh cho ao nuôi tôm nhờ khả năng hoạt động mà không phụ thuộc vào yếu tố thị giác. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng tín hiệu âm thanh “tách” liên tục phát ra từ tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) trong quá trình cho ăn có liên quan chặt chẽ đến lượng thức ăn tiêu thụ. Việc định lượng và phân tích các thông số đặc trưng của những tín hiệu âm thanh này có thể đánh giá hành vi ăn của tôm và đóng vai trò là dữ liệu hỗ trợ quan trọng cho việc theo dõi tình trạng ăn của tôm theo thời gian thực.
Sự biến động của các yếu tố môi trường trong nuôi trồng thủy sản ao hồ có tác động lớn đến thói quen ăn uống của tôm. Chẳng hạn, khi nồng độ nitơ amoniac vượt 4 mg/L, các mầm bệnh đường ruột có thể gia tăng, khiến tôm giảm cảm giác thèm ăn và hạn chế hoạt động kiếm mồi. Tương tự, tiếp xúc với nitơ nitrit ở mức 20 mg/L có thể làm tổn thương cấu trúc niêm mạc ruột, khiến tôm càng khó ăn hơn. Ngoài ra, nhiệt độ thấp cũng ảnh hưởng rõ rệt: khi nhiệt độ giảm, lượng thức ăn tôm tiêu thụ giảm theo; đặc biệt dưới 20°C, hệ miễn dịch của tôm bị suy yếu. Hiện nay, các hệ thống giám sát chất lượng nước tự động đã có thể thu thập dữ liệu môi trường theo thời gian thực và bước đầu được ứng dụng trong quản lý ao nuôi.
Hiện nay, phần lớn các hệ thống cho ăn thông minh dựa trên PAM vẫn hoạt động tách biệt với hệ thống giám sát chất lượng nước, khiến việc trao đổi thông tin giữa hai bên bị hạn chế. Thiết kế này chưa tính đến đầy đủ các yếu tố môi trường, độ chính xác giám sát cũng như độ chính xác cho ăn trong điều kiện ao nuôi thủy sản phức tạp. Vì vậy, cần xây dựng một đường truyền trực tiếp từ dữ liệu môi trường đến dữ liệu hành vi và âm thanh thụ động, nhằm tích hợp hiệu quả thông tin từ nhiều nguồn, giúp hệ thống cho ăn phản hồi nhanh hơn, ra quyết định kịp thời và có cơ sở khoa học hơn.
Bài viết này – tóm tắt từ ấn phẩm gốc (Zhang, H. et al. 2025. Các yếu tố môi trường điều chỉnh hành vi ăn của Penaeus vannamei: Thông tin chi tiết từ Giám sát âm thanh thụ động. Động vật 2025, 15(14), 2113) – báo cáo về một nghiên cứu sử dụng nhiệt độ, nồng độ nitơ amoniac và nồng độ nitơ nitrit làm các biến môi trường chính để phân tích mối tương quan giữa lượng thức ăn tiêu thụ và đặc điểm âm thanh khi ăn và định lượng tác động của các yếu tố môi trường này đến hành vi ăn uống và đặc điểm âm thanh của P. vannamei.
Thiết lập nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm Nuôi trồng Hải sản, Bộ Giáo dục, Đại học Hải dương Trung Quốc. Đối tượng thí nghiệm là tôm thẻ chân trắng có trọng lượng trung bình 8 ± 0,32 gram, được cung cấp bởi Công ty TNHH Công nghệ Hàng hải Đồng bằng Sông Hoàng Hà, thành phố Đông Dinh, tỉnh Sơn Đông, Trung Quốc. Trong suốt quá trình, điều kiện nước biển tự nhiên được duy trì ổn định. Mục tiêu nghiên cứu là tìm hiểu mối liên hệ giữa yếu tố môi trường và âm thanh ăn của tôm thẻ chân trắng. Nhóm nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ PAM kết hợp phân tích video để đánh giá tác động của ba yếu tố chính gồm nhiệt độ, nitơ amoniac và nitơ nitrit lên hành vi ăn, đặc biệt chú trọng đến tín hiệu âm thanh “tách” đặc trưng.
Sau khi hoàn tất quá trình thích nghi, 660 con tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) ở giai đoạn giữa lột xác, với phần phụ nguyên vẹn và hoạt động bình thường, được chọn ngẫu nhiên và phân bổ vào 11 bể thí nghiệm dung tích 216 lít, mỗi bể 60 con. Thí nghiệm được thiết kế gồm ba bộ dữ liệu độc lập thực hiện song song, tương ứng với các yếu tố: gradient nhiệt độ, nồng độ nitơ amoniac và nitơ nitrit. Âm thanh tôm ăn trong các điều kiện môi trường khác nhau được ghi lại bằng hệ thống thu âm trang bị thủy âm kế thương mại (Soundtrap 300 STD, Ocean Instruments, New Zealand) (Hình 1A).
Để biết thông tin chi tiết về thiết kế và thiết bị thí nghiệm, chăn nuôi, cũng như thu thập và phân tích dữ liệu, hãy tham khảo ấn phẩm gốc.
Kết quả và thảo luận
Nghiên cứu này đánh giá mối liên hệ giữa lượng thức ăn tiêu thụ, tín hiệu âm thanh khi ăn và hành vi ăn của tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) dưới các điều kiện nhiệt độ, nitơ amoniac và nitơ nitrit khác nhau. Kết quả cho thấy, trong phạm vi biến thiên của các yếu tố môi trường được thử nghiệm, khi nhiệt độ tăng thì lượng thức ăn tiêu thụ, số tiếng kêu “tách” và mức áp suất âm thanh (SPL) cũng tăng theo.
Ngược lại, khi nồng độ nitơ amoniac và nitơ nitrit tăng cao, tôm giảm lượng thức ăn tiêu thụ và tần suất phát ra tiếng kêu tách, nhưng hầu như không ảnh hưởng đến SPL. Đáng chú ý, lượng thức ăn tiêu thụ và số lần kêu lách cách luôn có mối tương quan ổn định ở các môi trường khác nhau. Bên cạnh đó, những yếu tố môi trường này còn tác động rõ rệt đến nhiều dạng hành vi ăn uống khác của tôm thẻ chân trắng (P. vannamei).
Các thông số đặc trưng của tín hiệu âm thanh “tách” mà tôm tạo ra khi ăn gồm thời điểm, số xung và mức áp suất âm (SPL) đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát hành vi cho ăn và quản lý nuôi trồng thủy sản. Kết quả nghiên cứu cho thấy có mối liên hệ chặt chẽ giữa lượng thức ăn tiêu thụ và số lần tách của tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) trong các điều kiện môi trường khác nhau (Hình 2). Trong đó, số lần tách được đánh giá là thông số đáng tin cậy hơn SPL để phản ánh tình trạng cho ăn của tôm.
Ngoài ra, trong nhiều môi trường khác nhau, số lượng tiếng tách và mức SPL đều có xu hướng giảm dần theo thời gian cho ăn, với giá trị cao nhất đạt được trong 10 phút đầu tiên. Điều này cho thấy tôm đạt tần suất và cường độ ăn mạnh nhất ở giai đoạn đầu, phù hợp với kết quả của các nghiên cứu trước đây. Từ những phát hiện này, các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phân tích số lượng tiếng tách trong giai đoạn cho ăn ban đầu, đồng thời tích hợp đặc điểm tín hiệu âm thanh trong môi trường phức tạp nhằm nâng cao độ chính xác của hệ thống cho ăn thông minh.
Trong ao nuôi thủy sản, khi nhiệt độ tăng trong khoảng tối ưu, quá trình trao đổi chất của tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) diễn ra nhanh hơn, kéo theo nhu cầu năng lượng cao hơn và kích thích tôm ăn mạnh hơn. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi, phù hợp với các nghiên cứu trước đây, cho thấy khi nhiệt độ tăng, lượng thức ăn tiêu thụ, tần suất phát ra âm thanh “tách” và mức SPL của tôm đều có xu hướng gia tăng (Hình 3A–C).
Ngoài ra, thời gian tôm dành cho việc ăn tăng lên rõ rệt, trong khi thời gian tìm kiếm thức ăn giảm mạnh (Hình 4A, B), với quỹ đạo di chuyển chủ yếu tập trung quanh khay thức ăn. Ngược lại, ở nhiệt độ 20°C, tôm hạn chế hoạt động bơi lội và tìm kiếm thức ăn.
Mối quan hệ quen thuộc giữa nhiệt độ và tốc độ chuyển hóa thường được biểu thị qua hệ số Q10, với giá trị điển hình khoảng 2,0. Tuy nhiên, nghiên cứu này ghi nhận Q10 đạt 2,12 trong khoảng nhiệt độ 26–32°C, nhưng tăng vọt lên 13,82 ở khoảng 20–26°C, cho thấy sự khác biệt lớn so với mức thông thường ở nhiệt độ thấp. Nguyên nhân có thể do 20°C nằm ngoài ngưỡng nhiệt độ tối ưu cho quá trình chuyển hóa của tôm, khiến hoạt động ăn bị ức chế. Quan sát hành vi cũng củng cố kết quả này: tôm ở 20°C hầu như không tiếp cận khay thức ăn, cho thấy nhiệt độ thấp tác động mạnh đến khả năng ăn uống hơn so với nhiệt độ cao trong phạm vi thử nghiệm.
Vì vậy, việc theo dõi chặt chẽ biến động nhiệt độ nước trong ao nuôi tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) là vô cùng quan trọng. Bằng cách kết hợp dữ liệu nhiệt độ với chỉ số PAM, có thể xây dựng một hệ thống cho ăn thông minh, vừa giám sát nhiệt độ vừa theo dõi PAM để điều chỉnh khẩu phần một cách linh hoạt. Cụ thể, khi nhiệt độ nước tăng, lượng thức ăn cần được điều chỉnh tăng hợp lý, đồng thời tối ưu chiến lược cho ăn dựa trên tín hiệu “tách” của tôm theo thời gian thực, nhằm nâng cao hiệu quả và thúc đẩy tăng trưởng. Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, nên giảm lượng thức ăn để hạn chế lãng phí và giảm nguy cơ ô nhiễm. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ vượt ngoài ngưỡng tối ưu, cả khả năng bắt mồi lẫn tốc độ tăng trưởng của tôm đều bị ảnh hưởng tiêu cực.
Trong các hệ thống nuôi tôm, khác với oxy hòa tan và độ mặn vốn dễ duy trì ở mức ổn định, nitơ amoniac và nitơ nitrit lại tích tụ một cách động, hình thành từ quá trình chuyển hóa thức ăn. Nồng độ của chúng rất khó kiểm soát tức thời, tạo nên thách thức lớn làm giảm hiệu quả cho ăn trong nuôi trồng thủy sản. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy: khi nồng độ hai hợp chất này tăng, tôm giảm lượng thức ăn tiêu thụ (Hình 3D, G). Hiện tượng này đi kèm với việc tăng thời gian kiếm ăn, thời gian nghỉ ngơi nhưng giảm thời gian thực sự ăn (Hình 4C–F). Đồng thời, số tiếng“tách” (Hình 3E, F) và mức SPL (Hình 3H, I) cũng giảm, chứng tỏ nitơ amoniac và nitơ nitrit đã ức chế hành vi ăn của tôm.
Quỹ đạo hành vi cho thấy, khi nước chứa nồng độ cao các hợp chất nitơ, tôm thường ở lại vị trí ban đầu và ít tiếp cận khay thức ăn. Nguyên nhân có thể do các hợp chất này làm tổn thương mô mang, khiến hemocyanin giảm khả năng vận chuyển oxy. Vì vậy, tôm buộc phải điều chỉnh hành vi sinh tồn bằng cách giảm lượng thức ăn tiêu thụ để tiết kiệm năng lượng và nâng cao cơ hội sống sót, cơ chế thích nghi tương tự như ở một số loài cá, chẳng hạn cá chép.
Theo kết quả nghiên cứu của chúng tôi, nếu bỏ qua tác động của nitơ vô cơ trong quá trình cho tôm ăn, việc điều chỉnh lượng thức ăn có thể bị chậm trễ, dẫn đến tích tụ thức ăn thừa, làm tăng nồng độ amoniac và nitrit trong nước. Điều này dễ tạo ra vòng luẩn quẩn: ô nhiễm môi trường → tôm giảm ăn → hiệu quả nuôi giảm. Vì vậy, trong các chiến lược cho ăn tương lai, cần xem nồng độ amoniac và nitrit là yếu tố then chốt trong quyết định của hệ thống cho ăn PAM. Hệ thống nên chủ động cảnh báo khi nồng độ nitơ vô cơ tăng cao và tự động giảm lượng thức ăn để giữ môi trường ổn định, giúp tôm phát triển khỏe mạnh.
Cần hiểu rằng, trong ao nuôi thủy sản thực tế, các yếu tố môi trường như nhiệt độ, nitơ amoniac và nitơ nitrit không tồn tại một cách riêng lẻ. Chúng luôn tương tác phức tạp, tạo ra những tác động cộng hưởng lên tôm, khiến áp lực stress gia tăng và làm cho việc quản lý thức ăn trở nên khó khăn, đầy thách thức hơn.
Tóm lại, số lượng tiếng tách trong các môi trường nuôi trồng thủy sản luôn tỷ lệ thuận với lượng thức ăn tôm tiêu thụ, qua đó phản ánh chính xác tình trạng dinh dưỡng của chúng. So với nồng độ nitơ amoniac và nitơ nitrit, sự thay đổi nhiệt độ tác động mạnh hơn đến mức ăn, đặc điểm âm thanh và hành vi của tôm thẻ chân trắng (P. vannamei). Điều này cho thấy nhiệt độ có thể là yếu tố môi trường quan trọng nhất quyết định khả năng ăn của tôm.
Kết luận
Nghiên cứu này áp dụng phương pháp PAM để đánh giá tác động của nhiệt độ, nitơ amoniac và nitơ nitrit đến hành vi ăn và tín hiệu âm thanh của tôm thẻ chân trắng (P. vannamei). Kết quả cho thấy có mối tương quan dương rõ rệt giữa tần suất phát ra tiếng “tách” và lượng thức ăn tiêu thụ, trong đó nhiệt độ là yếu tố môi trường có ảnh hưởng mạnh nhất. Nhiệt độ cao thúc đẩy hoạt động ăn và gia tăng cường độ tín hiệu âm thanh, ngược lại, nồng độ nitơ amoniac và nitơ nitrit cao lại làm giảm cả hai chỉ số này.
Đây là nghiên cứu đầu tiên định lượng tác động môi trường lên âm thanh liên quan đến ăn uống của tôm thẻ chân trắng, khẳng định tiềm năng ứng dụng PAM trong đánh giá tình trạng thức ăn dưới nhiều điều kiện khác nhau. Kết quả nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp giám sát môi trường vào hệ thống cho ăn thông minh, mở đường cho các giải pháp cho ăn chính xác, nâng cao hiệu quả và tính bền vững trong nuôi trồng thủy sản.
Theo Hanzun Zhang, Chao Yang, Yesen Li, Bin Ma, Boshan Zhu
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh
Xem thêm:
- Ứng Dụng Siêu Âm Để Xác Định Giới Tính Và Đánh Giá Khả Năng Sinh Sản Ở Cá Rô Phi Sông Nile
- Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Amoniac, Nitrit Và Sunfua Lên Tôm Thẻ Chân Trắng
- Tác dụng của taurine trong khẩu phần ăn đối với sự trưởng thành và tình trạng sức khỏe của tôm thẻ chân trắng bố mẹ