Các chỉ số môi trường là những chỉ số phúc lợi gián tiếp, nhưng vẫn rất có giá trị vì không xâm lấn và dễ theo dõi. Mặc dù chủ yếu liên quan đến các thông số chất lượng nước, nhưng nhiều yếu tố môi trường khác cũng có thể được xem xét. Tùy thuộc vào từng loài và lịch sử tiến hóa của chúng (tức là môi trường mà chúng đã thích nghi trong quá trình tiến hóa, liên quan đến khái niệm allostasis đã đề cập trong Chuyên đề 1), giới hạn chịu đựng đối với từng yếu tố môi trường sẽ khác nhau. Các bằng chứng thực nghiệm về khoảng tối ưu và ngưỡng chịu đựng của từng loài đối với các yếu tố môi trường quan trọng (ví dụ như nhiệt độ và oxy được trình bày trong Chuyên đề 2) sẽ cung cấp các giá trị có thể sử dụng để theo dõi các chỉ số này.

Làm cho vấn đề trở nên phức tạp hơn là nhiều chỉ số môi trường có sự tương tác với nhau theo những cách rất tinh vi. Mức độ ảnh hưởng của chúng còn phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc cũng như trạng thái sinh lý của từng cá thể động vật thủy sản. Ví dụ, tác động của sự thay đổi đột ngột nhiệt độ nước phụ thuộc rất lớn vào nồng độ oxy hòa tan, tình trạng cho ăn, tốc độ dòng chảy, cũng như tình trạng sức khỏe và sinh lý của vật nuôi. Vì vậy, việc xác định một ngưỡng chính xác cho từng chỉ số phúc lợi – nhằm phân định khi nào phúc lợi được đảm bảo hoặc bắt đầu bị đe dọa – là không hề đơn giản. Ngoại trừ những trường hợp các chỉ số đạt đến mức cực đoan và rõ ràng gây suy giảm sức khỏe cũng như phúc lợi, ý nghĩa của phần lớn các chỉ số môi trường luôn cần được đánh giá trong bối cảnh cụ thể và mối tương quan với các chỉ số khác.

Phần này và Bảng 3.6 dưới đây (chỉnh sửa từ Noble & cs., 2018) tập trung vào các chỉ số phúc lợi vận hành đã được kiểm chứng và có thể áp dụng trong hầu hết các hệ thống nuôi.

Hình 3.6. Mối liên hệ giữa các chỉ số phúc lợi dựa trên môi trường và các nhu cầu phúc lợi. RS/RP = Hệ thống nuôi/Thực hành nuôi. Tùy theo loài động vật thủy sản, mức độ phù hợp của từng chỉ số có thể khác nhau.Show description Bảng được trình bày dưới dạng ma trận, trong đó mỗi hàng đại diện cho một chỉ số phúc lợi và mỗi cột đại diện cho một nhu cầu phúc lợi. Dấu "X" tại ô giao giữa hàng và cột cho biết chỉ số phúc lợi tương ứng có liên quan trực tiếp đến nhu cầu phúc lợi đó. Ví dụ, độ mặn là một chỉ số phúc lợi liên quan đến hô hấp và cân bằng thẩm thấu, nhưng không liên quan trực tiếp đến điều hòa thân nhiệt hoặc cho ăn. Bảng được điều chỉnh từ Noble và cs. (2018).

Nhiệt độ: Nhiều loài động vật thủy sản là động vật biến nhiệt, nghĩa là các quá trình sinh lý và trao đổi chất của chúng phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ môi trường. Vì vậy, nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều khía cạnh của phúc lợi, đặc biệt là tốc độ trao đổi chất và hô hấp.

Lưu ý khi lấy mẫu: Tùy thuộc vào mức độ phân tầng của thủy vực, nhiệt độ có thể được đo tại bất kỳ vị trí nào nếu nước được trộn đều, hoặc cần đo ở nhiều độ sâu khác nhau để phản ánh đầy đủ khoảng nhiệt độ mà động vật tiếp xúc. Đây là chỉ tiêu rẻ, dễ đo và ảnh hưởng đến nhiều đặc điểm về hành vi, phúc lợi cũng như năng suất nuôi.

Oxy hòa tan: Ở hầu hết các loài động vật thủy sản, khi nhiệt độ tăng thì tốc độ trao đổi chất và nhu cầu oxy cũng tăng theo. Khi độ bão hòa oxy giảm, khả năng đáp ứng nhu cầu trao đổi chất bị hạn chế, từ đó có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến phúc lợi.

Lưu ý khi lấy mẫu: Tương tự như nhiệt độ, nồng độ oxy có thể thay đổi theo không gian và thời gian trong cùng một thủy vực. Vì vậy, nên tiến hành đo tại thời điểm và vị trí dự kiến có nồng độ oxy thấp nhất.

CO₂: Khi hòa tan trong nước, CO₂ tạo thành axit carbonic. Nồng độ CO₂ cao sẽ làm giảm pH của nước, đặc biệt trong môi trường có độ kiềm thấp. Nồng độ CO₂ trong máu có mối tương quan chặt chẽ với CO₂ trong nước, và khi tăng cao có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các quá trình trao đổi chất.

Lưu ý khi lấy mẫu: Có hai phương pháp chính để xác định CO₂: (1) đo trực tiếp bằng thiết bị đo CO₂ hoặc (2) tính toán gián tiếp từ pH và độ kiềm (ví dụ Moran và cs., 2010). Nồng độ CO₂ trong máu có thể phản ánh trạng thái sinh lý của cá. Tuy nhiên, các phép đo đơn lẻ chỉ phản ánh tình trạng tại một thời điểm và không cung cấp đầy đủ diễn biến của hệ thống nuôi.

pH: Nồng độ ion H⁺ cao (pH thấp) có thể gây rối loạn cân bằng thẩm thấu và dẫn đến tình trạng nhiễm toan máu.

Lưu ý khi lấy mẫu: Việc đo pH khá đơn giản và có thể thực hiện bằng nhiều loại máy đo khác nhau. Tuy nhiên, cũng như các thông số chất lượng nước khác, đầu dò cần được hiệu chuẩn đúng trước khi sử dụng. Các phép đo đơn lẻ chỉ phản ánh tình trạng của hệ thống tại một thời điểm, trong khi pH có thể biến động theo không gian và thời gian. Ngoài ra, chỉ riêng sự thay đổi pH thường không đủ để xác định nguyên nhân của một vấn đề cụ thể. Cần lưu ý rằng thang pH là thang logarit.

Nitơ amoni tổng số (TAN): Nhiệt độ, pH và độ mặn ảnh hưởng đến tỷ lệ chuyển hóa giữa amoni (NH₄⁺) và amoniac (NH₃) trong nước. Trong đó, amoniac là dạng có độc tính cao và có thể gây ảnh hưởng bất lợi đến vật nuôi theo nhiều cơ chế khác nhau. Mặc dù NH₃ độc hơn trong nước mặn (do pH thường cao hơn), nhưng các hệ thống nước ngọt lại thường có tốc độ trao đổi nước thấp hơn, khiến TAN dễ tích tụ ở nồng độ cao.

Lưu ý khi lấy mẫu: TAN thường được xác định bằng phương pháp đo quang, sử dụng thuốc thử tạo màu với amoniac rồi đo cường độ màu tạo thành. Chỉ tiêu này cần được theo dõi thường xuyên trong các hệ thống có tốc độ thay nước thấp, trong quá trình vận chuyển hoặc ở các hệ thống nuôi mật độ cao.

Tốc độ dòng chảy: Tầm quan trọng của tốc độ dòng chảy phụ thuộc vào cả loài nuôi và hình thức nuôi. Dòng chảy ảnh hưởng đến khả năng bơi của cá, quá trình trao đổi nước và do đó tác động đến chất lượng nước tổng thể, bao gồm việc loại bỏ sinh vật bám và chất thải.

Stocking density (SD): Mật độ nuôi (Stocking Density - SD): Mật độ nuôi thường được biểu thị bằng kg/m³. Giá trị tối ưu của chỉ tiêu này khác nhau đáng kể giữa các loài. Ngoài ra, ngưỡng mật độ thích hợp còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như chất lượng nước, giai đoạn phát triển, phương thức quản lý chất thải và hệ thống nuôi. Mặc dù rất khó xác định một giá trị ngưỡng chung, mật độ nuôi có mối liên hệ trực tiếp với nhiều thông số chất lượng nước, từ đó ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe và phúc lợi của vật nuôi, chủ yếu thông qua các tác động gián tiếp.

Lưu ý khi lấy mẫu: Mật độ nuôi được tính bằng cách lấy tổng sinh khối (kg) chia cho thể tích nước của hệ thống nuôi (m³). Tuy nhiên, trong thực tế, động vật thủy sản thường phân bố không đồng đều trong khu vực nuôi, do đó mật độ tại từng vị trí cụ thể có thể cao hơn đáng kể so với giá trị trung bình được tính toán.