Aktuality výzkumu

Rak červenoklepetý, druh původem ze severní Austrálie a jihu Nové Guineje, patří mezi největší desetinohé korýše. Jedná se o vysoce plodný a časně dospívající druh raka. Ačkoliv ve svém původní areálu preferuje pomalu tekoucí vody, vyznačuje se značnou tolerancí, a je tak schopný zakládat populace v různých podmínkách prostředí. Tyto biologické a ekologické vlastnosti z něj činí velmi vhodný a oblíbený akvakulturní druh – po raku červeném je celosvětově nejvýznamnějším rakem. Také jeho jedinečné zbarvení přispívá k oblibě tohoto raka mezi akvaristy. Dnes se lze s rakem červenoklepetým setkat v 67 zemích a teritoriích po celém světě. Jeho volně žijící populace jsou známy již z 22 zemí. Informace o potenciálních nebo pozorovaných dopadech tohoto druhu v nově osídlených oblastech jsou však velmi neucelené. Proto jsme vytvořili přehledový článek o tomto druhu raka, jenž zahrnuje informace o jeho taxonomii a popisu, biologii, ekologii, distribuci a cestách šíření. Na tomto základě byla provedena biologická a socioekonomická klasifikace včetně modelování jeho potencionálního rozšíření. Další rozšiřování tohoto druhu mimo jeho původní areál by mělo být realizováno nejen s ohledem na ekonomickou rentabilitu takového chovu, ale mělo by zohlednit i možné negativní biologické a socioekonomické dopady.

Rak červenoklepetý, druh původem ze severní Austrálie a jihu Nové Guineje, patří mezi největší desetinohé korýše. Jedná se o vysoce plodný a časně dospívající druh raka. Ačkoliv ve svém původní areálu preferuje pomalu tekoucí vody, vyznačuje se značnou tolerancí, a je tak schopný zakládat populace v různých podmínkách prostředí. Tyto biologické a ekologické vlastnosti z něj činí velmi vhodný a oblíbený akvakulturní druh – po raku červeném je celosvětově nejvýznamnějším rakem. Také jeho jedinečné zbarvení přispívá k oblibě tohoto raka mezi akvaristy. Dnes se lze s rakem červenoklepetým setkat v 67 zemích a teritoriích po celém světě. Jeho volně žijící populace jsou známy již z 22 zemí. Informace o potenciálních nebo pozorovaných dopadech tohoto druhu v nově osídlených oblastech jsou však velmi neucelené. Proto jsme vytvořili přehledový článek o tomto druhu raka, jenž zahrnuje informace o jeho taxonomii a popisu, biologii, ekologii, distribuci a cestách šíření. Na tomto základě byla provedena biologická a socioekonomická klasifikace včetně modelování jeho potencionálního rozšíření. Další rozšiřování tohoto druhu mimo jeho původní areál by mělo být realizováno nejen s ohledem na ekonomickou rentabilitu takového chovu, ale mělo by zohlednit i možné negativní biologické a socioekonomické dopady.

Podrobné informace lze nalézt v následujících článcích:

- Haubrock, P.J., Oficialdegui, F.J., Zeng, Y., Patoka, J., Yeo, D.C.J., Kouba, A., 2021. The redclaw crayfish: A prominent aquaculture species with invasive potential in tropical and subtropical biodiversity hotspots. Reviews in Aquaculture 13: 1488–1530.
- Haubrock, P.J., Oficialdegui, F.J., Kouba, A., 2021. Redclaw – an aquaculture jewel or invader? Worldfishing & Aquaculture (April): 26–27.
- Oficialdegui, F.J., Haubrock, P.J., Kouba, A., 2021. Are we making the same mistake again? The redclaw crayfish, a prominent aquaculture species introduced worldwide. Aquaculture Magazine 47 (1): 30–32.

Projektovaná distribuce raka červenoklepetého založená na výskytu jeho původních a introdukovaných populací.

Aquaponics is a hallmark of circular food production model. Like agriculture or hydroponic, plant nutrient fertilization is often carried out in aquaponics using artificial fertilizers. Fertilizers have an environmental footprint and weaken aquaponics’ circular, sustainable hallmark. If the aquaponics is to live up to its truly circular image, the dependency on supplemental plant fertilizers (with inorganic ones) needs to be gradually decreased.

Presently the European Commission vows on promoting a future that would embrace a ‘circular bioeconomy framework’. This framework demands a paradigm shift in thinking, changing focus from increasing productivity (presently) to increased resource use efficiency (future). Waste is not a waste, but resource in a circular framework. Future bioeconomy emphasizes the development of bio-based solutions in food systems.

Members of the Laboratory of Nutrition recently contributed to this field, compiling the inventory for circular nutrients management and achieving bioeconomy in future aquaponics. Based of the so-called TilaFeed-Model, feed for future aquaponics may be more precisely formulated with the principle that nutrients are not only a resource for fish, but excreted nutrients from fish (feed) also fertilize the microbes and plants. The inventory is expected to serve as a valuable tool to improve ‘nutrient planning’ in aquaponic systems; combining knowledge of in-vivo(fish) nutrient partitioning, in-vivoto in-situnutrient flow (feed to fish to microbes to plants in an aquaponic system). The inventory is freely available at: https://data.mendeley.com/datasets/rztdvh4psy/1.

Detailed information can be found in the original article: Roy, K., Kajgrová, L., Mráz, J., 2022. TILAFeed: A bio-based inventory for circular nutrients management and achieving bioeconomy in future aquaponics. New Biotechnology 70: 9-18.  https://doi.org/10.1016/j.nbt.2022.04.002

Written by: Koushik Roy, MSc., Ph.D.

Akvaponie je charakteristickým příkladem cirkulárního produkčního modelu. Avšak i v akvaponických systémech se rostliny často hnojí umělými hnojivy stejně jako v konvenčním zemědělství či hydroponických systémech. Použití hnojiva působí nežádoucí ekologickou stopu a narušuje model cirkulárního a udržitelného charakteru akvaponie. Pokud má akvaponie dostát své image cirkulárního produkčního systému, je potřeba postupně snižovat závislost na doplňkových rostlinných hnojivech.

Evropská komise se zavázala k podpoře „cirkulárního rámce biohospodářství“. Tento rámec vyžaduje změnu paradigmatu v myšlení, tedy přechod od současné snahy zvyšování produktivity ke snaze o zvýšení efektivity. V cirkulárním modelu odpad není odpadem, ale zdrojem, který lze využít. Na základě této myšlenky má být postaveno budoucí biohospodářství.

Členové Laboratoře výživy nedávno přispěli k rozvoji této oblasti, kdy sestavili inventář pro cirkulární management živin ve snaze rozvinout bioekonomii v akvaponické produkci.  Principem takzvaného TilaFeed-Modelu formulace krmiva pro akvaponické systémy je myšlenka, že živiny vnesené do systému ve formě krmiva nejsou pouze zdrojem pro ryby, ale po vyloučení rybami také zdrojem živin pro další složky systému – mikroby a rostliny. Inventář by měl sloužit jako nástroj pro zlepšení „plánování distribuce živin“ v akvaponickém systému – propojuje znalosti o rozdělování živin in vivo (v rybách), toku živin in vivo až in situ (krmení ryb, mikrobů a rostlin v akvaponickém systému). Inventář je volně dostupný na: https://data.mendeley.com/datasets/rztdvh4psy/1

Podrobné informace jsou dostupné v původním článku: Roy, K., Kajgrová, L., Mráz, J., 2022. TILAFeed: A bio-based inventory for circular nutrients management and achieving bioeconomy in future aquaponics. New Biotechnology 70: 9-18.  https://doi.org/10.1016/j.nbt.2022.04.002

Napsal: Koushik Roy, MSc., Ph.D.

Ruku v ruce se změnou klimatu vzrůstá frekvence, doba trvání a intenzita extrémů počasí, jako jsou například období extrémního sucha. Tyto situace jsou přirozeně kritické pro vodní organismy, neboť přímo souvisí s prostředím, které obývají. Raci v tomto období ocení své úkryty a nory, jenž jim umožňují zachovat kontakt s hladinou vody či alespoň setrvat v prostředí s vyšší vzdušnou vlhkostí. Některé druhy raků, u nás nepůvodních, se i za takových okolností dokáží rozmnožovat. Dosud však nebylo známo, zda je pro reprodukci nezbytně nutný kontakt s vodou, nebo zda je dostačující pobyt v prostředí s vysokou vzdušnou vlhkostí, jíž lze v norách při jejich uzavření dosáhnout.

Členové Laboratoře etologie ryb a raků za tímto účelem provedli sérii experimentů využívajících umělé nory s vysokou vzdušnou vlhkostí a invazivní raky mramorované jako modelový organismus. Ve vodě držené reprodukující se samice posloužily jako kontrolní skupina. Samice s vajíčky přenesené do nor s vysokou vlhkostí své potomky úspěšně odlíhnuly. V dalším experimentu byly samice s vajíčky přeneseny opět do nor s vysokou vzdušnou vlhkostí a po prodělaném líhnutí byl dokumentovaný i navazující postembryonální vývoj ráčat. Vylíhlá ráčata byla schopna se i za těchto podmínek úspěšně svléknout do druhého vývojového stádia, další vývoj však nebyl zaznamenán. Tato ráčata však zůstala životaschopná po dobu dvaceti dnů (toto stádium běžně trvá jen jednotky dnů), a pokud byla přenesena do vodního prostředí, jejich další vývoj (svlékání do třetího vývojového stádia, osamostatnění se a započetí příjmu potravy) probíhal normálně.

Získané výsledky demonstrují schopnost raka mramorovaného prodělat značnou část embryonálního a postembryonálního vývoje pouze v podmínkách vysoké vzdušné vlhkosti, což není u původních evropských druhů raků dosažitelné. Postembryonální vývoj se zastavil ve druhém vývojovém stádiu při držení ráčat ve vysoké vzdušné vlhkosti, ráčata však zůstala značnou dobu životaschopná. Po přenosu do vodního prostředí pokračoval jejich vývoj normálně. Tyto výsledky zdůrazňují význam adaptací vodních organismů vůči vysychání, stejně jako schopnosti raka mramorovaného jako invazivního partenogeneticky se rozmnožujícího druhu.

Podrobné informace lze nalézt v původním článku:

Guo, W., Kubec, J., Veselý, L., Hossain, S.Md., Buřič, M., McClain, R., Kouba, A., 2019. High air humidity is sufficient for successful egg incubation and early post‐embryonic development in the marbled crayfish (Procambarus virginalis). Freshwater Biology 64: 1603–1612.

Polyploidizace znamená znásobení počtu úplných chromozómových sad v organizmu nad běžnou úroveň a představuje významný krok v evoluci a speciaci. Polyploidie čili stav kdy má jedinec v každé buňce vyšší počet chromozomových sad, poskytuje organizmu prospěšnou genetickou flexibilitu a široké možnosti adaptivní odezvy, kdy dodatečné kopie genů teoreticky dovolují evoluci za redukovaného výběrového tlaku a získání nových funkcí genů přispívá k adaptaci.

U obratlovců ve srovnání s bezobratlými a rostlinami se polyploidie vyskytuje poměrně sporadicky a většinou ji nalézáme u obojživelníků a ryb. Nejvyšší počet chromozómů u obratlovců (2n ~ 446) byl dosud zdokumentován u osmana tibetského Ptychobarbus dipogon, kaprovité ryby z Tibetské náhorní plošiny.

Kriticky ohrožení jeseteři, kteří během své evoluce prošli třemi obdobími duplikace celého genomu, představují výjimečný příklad ploidní plasticity mezi obratlovci. Existence tří současných ploidních skupin jeseterů, jejich schopnost autopolyploidizace a mezidruhového křížení spolu s plodností některých kříženců představují nesmírně závažnou problematiku ochrany a chovu jeseterů. 

Při řešení projektu Grantové agentury České republiky „Duplikace genomu v evoluci jeseterů a dopad na jejich biologii“ (18-09323S) jsme studovali způsoby a následky umělé polyploidizace. Umělé potlačení prvního mitotického dělení samo o sobě nebo v kombinaci s předchozím potlačením druhé fáze meiózy u funkčně tetraploidních zygot (4n, C-hodnota = 4,15 pgDNA/jádro) jesetera sibiřského Acipenser baerii a j. ruského A. gueldenstaedtii vedlo k získání plůdku různých ploidních úrovní – diploidně/hexaploidních (2n/6n) mozaik, hexaploidů, oktaploidních juvenilů (8n) a dodekaploidních larev (12n). Počty od 477 do 520 chromozómů oktaploidních juvenilů obou jeseteřích druhů potvrdily, že se modální počet chromozómů rodičovských druhů zdvojnásobil. Tento nález převyšuje dosud nejvyšší dokumentovaný počet chromozómů mezi obratlovci u osmana tibetského a dokazuje, že jeseteří genom může i dnes podstoupit početné změny ploidní úrovně bez drsných fyziologických následků a produkovat jedince se širokou škálou ploidních úrovní a s extrémně vysokými počty chromozómů.

Podrobné informace naleznete v původním článku: Lebeda, I., Ráb, P., Majtánová, Z., Flajšhans, M., 2020. Artificial whole genome duplication in paleopolyploid sturgeons yields highest documented chromosome number in vertebrates. Scientific Reports 10, Article No. 19705. (IF 2019 = 3.998; Q1; DOI: 10.1038/s41598-020-76680-4).

Když rybáři rybičky chytají, ptáčky místo nich často lapají… Tak nějak by se dal popsat jeden z vedlejších, bohužel často přehlížených, negativních dopadů volnočasových aktivit rekreačních rybářů na břehu našich vodních toků, rybníků či pískoven. Je to často nechtěný, přesto ne zrovna vzácný jev. Jedná se o vytváření „pastiček“, do kterých se lapají volně žijící živočichové (nejčastěji ptáci) obývající prostor kolem našich vod. Dochází pak ke zbytečným těžkým zraněním, často končícím trvalým handicapem či smrtí. V případě ČR se jedná o stovky nahlášených případů zraněných živočichů ročně. A co že tedy jsou ty „pastičky“? Jedná se pozůstatky po rybářských udicích včetně návazcového materiálu (vlasců, šňůr, lanek) „ozdobených“ nejrůznější bižuterií včetně gumiček, korálků, krmítek, háčků, třpytek či woblerů. Všude kolem vod můžeme pozorovat doslova kilometry po větvích, kořenech keřů a stromů a v travinách navěšených či v křoví smotaných vlasců a šňůr. A kolik takových přepychových „pastiček“ na volně žijící živočichy se nachází pod vodní hladinou se nikdo neodváží ani odhadnout.

Problematiku „pastiček“ lze rozdělit na tři okruhy vznikajících problémů. První z nich vzniká čistě z lajdáckosti, lenosti či lhostejnosti lovícího. Jedná se o problematiku návazcových materiálů jako odpadu odhozeného na břehu, do křoví, rákosí, travin či rovnou do vody. Když pak takové „pastičky" naleznou ptáci, vznikají pak zaškrcení, nekrózy či amputace. Vlivem toho vidíme u našich vod ptáky bez křídel, nohou, prstů či s částečně nebo zcela chybějícím zobákem. Samozřejmě pokud tito živočichové nenalezenou adekvátní pomoc, logicky hynou, často v obrovských bolestech. A i když přežijí, stráví zbytek života jako těžce handicapovaní jedinci bez šance na návrat do volné přírody. Tento typ „pastiček“ také mohou živočichové pozřít, spolknout při příjmu přirozené potravy (rostlin). V tomto případě je pak výsledek jasný – smrt.

Druhý okruh problémů spočívá v přirozené zvědavosti živočichů, nejčastěji při vyhledávání potravy a jejím příjmu. Tehdy se živočichové setkávají s rybářskými udicemi a montážemi, a to jak s těmi aktivně nastraženými, tak i s těmi utrženými či uřízlými, které zde zůstávají jako mementa nepovedeného lovu. Ptáci pak udici včetně bižuterie a háčků spolknou a vzniká vážný problém. Vše se zpravidla zasekne v jícnu a dochází k protržení trávicí soustavy i měkkých tkání kolem, a háček tak často vykukuje ven z krku ptáka. Pokud pták nenalezne adekvátní pomoc veterinárního lékaře, uhyne. Ještě horší než háčky, jsou samotné šňůry a vlasce, protože ty nejsou na rentgenu vidět a veterinární lékař pak přesně neví, co se děje. Smotek vlasce či šňůry ucpe trávicí soustavu, a pták pak postupně umírá hlady.

Třetí okruh problémů tvoří montáže a udice utržené při nepovedeném náhozu, záseku či zdolávání ryb, které jsou rozvěšené po příbřežní vegetaci, nejčastěji na stromech. S tím pak souvisí problematika ptáků visících za křídla a nohy na keřích a stromech kolem vod. Pokud tito ptáci nenaleznou včasnou pomoc, logicky pak, jak ozdoby zavěšené na vánočním stromečku, hynou.

Problematika nebezpečných „pastiček“ se netýká jen „běžných, obyčejných“ vodních ptáků, ale i silně ohrožených druhů. Nejčastějšími oběťmi jsou labutě, dále pak nejrůznější druhy volavek (volavka popelavá a bílá), kachen (kachna divoká, poláci), potápek (potápka roháč a malá), kormoráni, racci, lysky, rybáci, skorci, konipasové, čápi (nejčastěji čáp bílý) či orel mořský nebo ledňáček. Do pastiček se však často chytají i primárně „nevodní“ ptáci, jako jsou sovy či dravci.

Více informací o problematice „rybářských pastiček“ lze získat v původním populárně-naučném článku určeném pro rybářskou veřejnost: Drozd, B., 2023. Rybářské vlasce, šňůry a háčky kolem vod: smrtelné „pastičky“ pro ptactvo. Rybářství 127(3): 58–61.

Popisky k fotkám:

• 01: Pastička na ptáčky: tak kdo pak se nám do ní chytne? (zdroj: archiv autora)
• 02: Svěšená spodní čelist zobáku v důsledku zaškrcení, odumření čelistních svalů a dislokace obou kostí spodní čelisti u labutě s namotaným vlascem kolem zobáku. Trvalý handicap. (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 03: Nekróza svalů a téměř dokončená amputace nohy lysky černé omotané utrženou udicí. Lyska nepřežila. (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 04: Čapí mládě s amputovanou nohou od rybářského vlasce. Trvalý handicap. (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 05: Ani volavka popelavá si tak strašlivou smrt nezaslouží. (zdroj: Archiv ZO ČSOP Vlašim)
• 06: Polklá rybářská montáž s háčkem i bižuterií (obratlíkem) způsobila perforaci jícnu a měkkých tkání u labutě. Vlevo: RTG snímek. Vpravo: Dobře to dopadlo. Montáž odborně odstraněna, rána sešita a vydesinfikována. Pacient přežil. (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 07: Kormorán s utrženou montáží zaseklou v jícnu. (zdroj: Archiv Heleny Tomšíkové)
• 08: Odstranění polklého smotku rybářského vlasce obaleného rostlinnou potravou, který zneprůchodnil trávicí soustavu (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 09: Srkačka a další krmítko s háčkem zaseklé do nohy labutě při pročvachtávání příbřežní zóny rybníku. (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 10: Vyčerpaný kalous ušatý lapený do utržené montáže na stromě. Přežil jen díky včasné záchraně. (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 11: Racek chechtavý bohužel zavěšení na rákosinách do utržené rybářské montáže nepřežil. (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 12: Důsledek nepřítomnosti u prutu. Labutí mládě chycené při lovu kaprů na splávek (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 13: Velice vzácný „úlovek“. Potápka malá chycená do utržené rybářské montáže (zdroj: Archiv DES OP Plzeň)
• 14: Kriticky ohrožený oběšenec na modřínu. Patnáctiletá samice orla mořského původem z Polska nalezla smrt u vodní nádrže Kružberk v prosinci 2022, kdy se jí rybářská šňůra i s olovem omotala kolem krku a následně se při průletu lesem oběsila na stromě a uhynula (zdroj: Archiv ZO ČSOP Nový Jičín)

Napsal: RNDr. Bořek Drozd. Ph.D.

Kapr obecný je nejvýznamnější rybou v České republice, kde jeho produkce představuje 85–90 % všech chovaných druhů ryb. V celosvětovém měřítku je kapr na čtvrtém místě s celkovou produkcí nad 4 mil. tun ročně. Přesto je zušlechťování kapra daleko za metodami používanými u jiných druhů ryb (losos atlantský, pstruh duhový, pražma královská či mořčák evropský).

Nejpoužívanější metodou zvyšování užitkovosti ryb je selekční šlechtění. To spočívá ve výběru (selekci) ryb s nejvyšší užitkovostí daného znaku, například růstu, odolnosti vůči nemocem, zmasilosti, k následné umělé reprodukci. Pokud je vybraný znak dostatečně dědivý, bude potomstvo takových ryb vykazovat vyšší užitkovost daného znaku oproti neselektované obsádce. Takovýmto způsobem lze požadované znaky neustále zlepšovat i v následujících generacích, neboť se genetický zisk kumuluje. Chceme-li ale například zvýšit podíl jedlých částí těla (opracovaný trup, filety), nelze zjistit hodnotu znaku jinak než usmrcením a zpracováním ryb. Jako alternativa se běžně využívá selekce na základě užitkovosti sourozenců. Ta však vyžaduje usmrcení a zpracování části ryb z dané obsádky a především znalost příbuzenských vztahů mezi jedinci v obsádce. Ty lze v podmínkách rybničních chovů zjistit jen s využitím metod molekulární biologie, a to je neúměrně nákladné. Proto je nezbytné pro podobné znaky hledat jinou spolehlivou metodu výběru vhodných kandidátů.

Vědci z Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích jsou společně s Klatovským rybářství a.s. zapojeni do evropského projektu (zkratka FISHBOOST), který se zaměřuje na zlepšení evropských akvakulturních chovů u šesti hlavních druhů ryb prostřednictvím selekčního šlechtění. Čeští výzkumníci se spolu se zahraničními kolegy zaměřili i na možnost zvýšení podílu opracovaného trupu a filetů u kapra. Opracovaný trup tvoří u kapra 58–62 % jeho hmotnosti. Domníváme se, že selekcí je možné jej zvýšit až o 10 %. U zpracovávaných ryb tak byly kromě podílů jedlých částí těla zjišťovány zaprvé i tloušťka břišní stěny a hloubka břišní dutiny pomocí ultrazvuku, zadruhé obsah tuku ve svalovině pomocí tukoměru a také různé délkové, obsahové a poměrové ukazatele zjištěné z fotografií ryb. Všechna tato měření lze provádět na živých rybách. Všechny zaznamenané znaky byly zkombinovány vícenásobnou lineární regresí a jejich hodnoty porovnány se skutečnými hodnotami podílu trupu a filetů. Bylo zjištěno, že podíly jedlých částí těla se dají s vysokou přesností předpovídat na živých rybách a že poměr mezi tloušťkou břišní svaloviny a hloubkou tělní dutiny je v přímé úměře k podílům jedlých částí těla.

Všechny znaky jsou rovněž vysoce dědivé. Podíly jedlých částí těla tedy lze nepřímo zvyšovat selekcí na hodnoty kalkulované na základě dvou měření pomocí ultrazvuku. Za jednu generaci je teoreticky možné zvýšit podíl filetů až o 0,7 %. Z praktického hlediska by tato neinvazivní metoda zlepšování užitkovosti jatečních znaků mohla být po proškolení odborného personálu efektivně využívána v provozních podmínkách českého rybářství. Je ale potřeba říci, že využití nepřímé selekce je nutné ověřit na více plemenech kapra a po realizované selekci. Ve výzkumu by oba partneři rádi pokračovali i po skončení zmiňovaného evropského projektu.

Podrobné informace lze najít v původním článku: Prchal, M., Bugeon, J., Vandeputte, M., Kause, A., Vergnet, A., Zhao, J., Gela, D., Genestout, L., Bestin, A., Haffray, P., Kocour, M., 2018. Potential for genetic improvement of the main slaughter yields in common carp with in vivo morphological predictors. Frontiers in Genetics 9, 283.

Crayfish are important animals for the stability and health of freshwater ecosystems. Crayfish are nocturnal and some of them inhabit turbid waters. Therefore, they need a strong sensory organ supporting them in such an environment. Crayfish antennae are sensory organs necessary for obtaining information about the local topography and finding food and conspecifics or avoiding predators and contamination.

In this research, members of the Laboratory of Freshwater Ecosystems in the Faculty of Fisheries and Protection of Waters, in collaboration with the Biology Centre of the Czech Academy of Science, studied the morphology of this important sensory organ in six crayfish species using Cryo-scanning electron microscopy as a cutting-edge technology. Electron microscopy is a powerful instrument that can provide high-resolution pictures from small structures that cannot be observed using the naked eye and conventional light microscopy. Six species of crayfish from different species and habitats, including marbled crayfish Procambarus virginalis, Mexican dwarf crayfish Cambarellus patzcuarensis, red swamp crayfish Procambarus clarkii, signal crayfish Pacifastacus leniusculus, common yabby Cherax destructor, and spiny-cheek crayfish Faxonius limosus were examined. In addition, some dimensions of antennae structure were measured and subjected to statistical analysis. It can be concluded that the diverse morphology of antennae may reflect the adaptation of animals to different habitat conditions. Moreover, results showed that the application of both the morphological features obtained by cryo-scanning electron microscopy and biometrical measurements of antennae are useful for the distinguishment of different crayfish species.

Detailed information can be found in the original article:

Kor, G., Mengal, K., Buřič, M., Kozák, P., Niksirat, H., 2023. Comparative ultrastructure of the antennae and sensory hairs in six species of crayfish. PeerJ 11: e15006 https://doi.org/10.7717/peerj.15006

Figure: A general view of the morphology of antennae in six crayfish species. From the left: common yabby, red swamp crayfish, marbled crayfish, spin-cheek crayfish, Mexican dwarf crayfish, and signal crayfish.

Written by: Hamid Niksirat, Ph.D.

Naše vody hnědnou – s dalekosáhlými důsledky. Rostoucí koncentrace huminových látek vystavují rybí žábry stresu a vyvolávají zánětlivé reakce. Dlouhodobě to může ohrozit zdraví ryb, jejich odolnost a populace jako celek.

Vyhlídky pro naše sladkovodní ekosystémy nejsou příliš dobré. Klimatická změna a lidská činnost podporují akumulaci rozpuštěného organického uhlíku (DOC) v jezerech a řekách, což vede k tzv. „browningu“. Tento proces způsobuje stále intenzivnější zabarvení vody v důsledku přítomnosti huminových látek. Jaký dopad má však tento jev na vodní organismy? V naší nedávné studii jsme se touto otázkou zabývali a zkoumali reakce žaber pstruha duhového (Oncorhynchus mykiss). Abychom analyzovali účinky rostoucích koncentrací kyseliny fulvové – nízkomolekulární huminové látky – vystavili jsme mladé pstruhy duhové po dobu čtyř týdnů dvěma ekologicky relevantním koncentracím: 5 mg C/L a 50 mg C/L. Následně jsme zkoumali jak histologické (strukturální) změny, tak odpověď transkriptomu v jejich žábrách.

Fotografie v úvodu zachycuje lagunu Atoleiro v Národním parku Restinga de Jurubatiba (RJ, Brazílie), kde vysoká koncentrace huminových látek obarvila vodu do tmavě hnědé barvy. Tyto rozpuštěné organické uhlíky (DOC) se do vody dostávají vyplavováním z okolních půd a vegetace, přičemž extrémní klimatické jevy, jako jsou vlny veder a silné srážky, tento proces ještě zintenzivňují. Browning ovlivňuje nejen průhlednost vody, ale může mít také dopad na vodní ekosystémy a organismy, které v nich žijí.

Ačkoli žábry (zatím) nevykazovaly výrazné strukturální změny, zaznamenali jsme jasné reakce na molekulární úrovni. Nižší koncentrace kyseliny fulvové měla jen malý vliv, zatímco vyšší koncentrace vedla k výrazným změnám genové exprese, přičemž 27 genů bylo aktivováno a 7 potlačeno. Nejvýraznější byla aktivace detoxikačních mechanismů (tzv. xenobiotický metabolismus), zvýšený oxidační stres a prozánětlivá imunitní odpověď. Naše výsledky ukazují, že ryby se aktivně přizpůsobují těmto změnám prostředí a musí mobilizovat ochranné mechanismy k překonání této zátěže.

Klíčovou roli v této reakci hraje aktivace signální dráhy aryl-hydrokarbonového receptoru (AhR), který je zásadní pro rozpoznávání a zpracování environmentálních toxinů. Zjištěné stresové reakce a imunitní odpovědi naznačují, že zvýšené koncentrace kyseliny fulvové představují dosud podceňovanou hrozbu pro sladkovodní ryby.

Vlivem klimatických změn a rostoucího využívání krajiny se do sladkovodních ekosystémů dostává stále více huminových látek, což zesiluje proces browningu. Výzkumný tým vedený Dr. Thorou Lieke (Leibnizův institut pro ekologii vod a vnitrozemské rybářství & Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích), Dr. Verenou Jung-Schroers (Veterinární univerzita Hannover) a Dr. Alexanderem Reblem (Leibnizův institut pro biologii hospodářských zvířat) prokázal, že za těchto podmínek dochází v rybích žábrách k výraznému oxidačnímu stresu. Tento stres vede ke zvýšené produkci glykoproteinů (bílkovin tvořících hlen) a k zánětlivým reakcím. Dlouhodobě může taková zátěž ovlivnit zdraví ryb, snížit jejich odolnost vůči dalším environmentálním stresorům, a dokonce narušit dynamiku populací – což může mít důsledky pro celé ekosystémy (převzato z Lieke et al. (2025), Created in BioRender.com).

Naše studie zdůrazňuje, že „browning“ není jen vizuální změna, ale má přímé a biologicky měřitelné dopady na ryby. Budoucí výzkum by se měl zaměřit na dlouhodobé důsledky této environmentální změny, aby bylo možné lépe pochopit její vliv na vodní ekosystémy a vyvinout účinné strategie ochrany.

Jedině důkladným pochopením příčin a důsledků browningu můžeme vypracovat udržitelné strategie k ochraně našich sladkovodních ekosystémů a jejich obyvatel.

Podrobné informace lze nalézt v původním vědeckém článku:

Lieke, T., Jung-Schroers, V., Rebl, A., 2025. Freshwater browning as a hidden threat – Transcriptomic responses in fish gills exposed to fulvic acid. Journal of Hazardous Materials 488: 137260. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.137260

Autorka: Thora Lieke 

Nedávná studie publikovaná v časopise Freshwater Biology kolektivem autorů pod vedením Francisca Oficialdegui zjišťovala genetickou diverzitu invazního raka červeného (Procambarus clarkii) dostupného v akvaristickém obchodě. Tento druh pocházející z jihu Spojených států amerických a severního Mexika je celosvětově nejrozšířenějším a nejinvaznějším druhem raka. Zatímco cesty jeho introdukce skrze využití v akvakultuře byly již identifikovány pomocí molekulárních metod a historických záznamů, sledování původu raků přítomných v akvaristickém obchodě je obtížnější.

Ve spolupráci s výzkumníky z Česka, Německa, Nizozemska, Belgie, Maďarska, Slovenska, Rakouska a Polska bylo získáno 283 jedinců raka červeného z akvaristických prodejen a z již etablovaných populací žijících ve volné přírodě v Evropě a jihovýchodní Asii, u nichž byla předpokládána spojitost s okrasnou akvakulturou. Na Fakultě rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity byl sekvenován fragment mitochondriálního genu pro cytochrom c oxidázu podjednotku I (COI) za účelem určení genetické variability a podobnosti mezi těmito jedinci. Výsledky studie odhalují nízkou genetickou diverzitu v akvaristických obchodech, což pravděpodobně souvisí s omezeným počtem jedinců zakládajících tyto populace. Naproti tomu volně žijící populace, zejména v Maďarsku, vykazují vyšší variabilitu, pravděpodobně v důsledku opakovaných introdukcí z různých zdrojů. Studie naznačuje, že raci v evropském akvaristickém obchodu pocházejí převážně z asijského okrasného trhu a nikoli z jejich původního areálu v Severní Americe.

Vzhledem k přítomnosti různých barevných variet raka červeného v akvaristickém obchodě (Obrázek 1) mohou molekulární metody na hraničních kontrolách a ve spolupráci s výzkumnými institucemi sloužit jako preventivní opatření k zastavení dovozu invazních druhů zařazených na seznam EU, kde rak červený rovněž figuruje. Doporučujeme využití molekulárních analýz jak pro identifikaci problematických druhů, tak pro sledování tras biologických invazí obecně.

Další podrobnosti naleznete v původním článku:
Oficialdegui, F.J.; Bláha, M., Prati, S., Lipták, B., Weiperth, A., Bányai, Z.M., Maciaszek, R., Patoka, J., Scheers, K., Lemmers, P., Petutschnig, J., Petrtýl, M., Petrusek, A., Kouba, A. (2025). Contrasting patterns of genetic variability in pet-traded red swamp crayfish Procambarus clarkii and its feral populations.Freshwater Biology, 70(2):e70008. https://doi.org/10.1111/fwb.70008

Autor: Francisco J. Oficialdegui

Obrázek 1. Různé variety a barvy raka červeného analyzované v této studii. Fotografie: (a) Rafał Maciaszek; (b) Kevin Scheers; (c, d, g, h, i) Surya Gentha Akmal; (e, f) Pim Lemmers.

In recent years, mortality of common carp increased in some Czech and Moravian ponds during spring months.  Similar problems have also occurred in other European countries which are engaged in the breeding of common carp (Germany, Austria, Poland, the Netherlands, Great Britain, ect.). In most cases, a virus similar to that what has been considered as the causal agent of the so-called "koi sleepy disease" in ornamental fish in Japan since the 1970s has been recently detected in the tissues of diseased and dead carp in Europe. Edema of different tissues was one of the accompanying symptoms of this disease, the causal agent has been called "Carp Edema Virus", CEV abbreviated (it does not yet have an adequate Czech name). Infected fish have breathing problems, gather at the surface or inflow, and sometimes "blow". They also lose escape reflex, are lethargic, sleepy, and can be caught by hands. Lighter patches appear on the skin, the eyes appear to be sunken and the gills are light with necrotic parts, sometimes covered with gray-green mold. So far, this disease has only been recorded with carp. With this narrow host specificity and typical symptoms, this disease is very similar to other viral infections, namely koi herpesvirus disease (KHVD). However, there are two major practical differences. First, CEV disease usually occurs at 8-18 ° C, while KHVD outbreaks most commonly at 23 ° C. Second, the disease caused by the CEV is not among the monitored fish diseases, whereas the KHV is on the list of so-called "dangerous diseases", which are subject to certain strict veterinary measures.

Many research centers have already begun to deal with the "CEV". It has been found, among other things, that the virus found in Japanese koi carp suffering from sleepy disease is slightly genetically different from the virus detected in infected common carp in Europe. Researchers from FROV JU participated with their colleagues from Germany, Great Britain and Poland in the research study which has shown that healthy fish kept in tanks together with infected ones have a different sensitivity to two existing variants of the virus: Koi carp was more easily infected from diseased koi and were more resistant to the "carp" virus, whereas common carp were more susceptible to infection transmitted by sick common carp, while they were relatively immune to the virus excreted by diseased koi. At the same time, differences in susceptibility to viruses in different strains of carp were showed. Similar to the KHVD, also in case of CEV, higher resistance of the Amur wild carp, a wild form of carp originally living in the Amur River basin, has been clearly demonstrated. It can be assumed that the strains which have the Asian ancestor in their pedigree, such as the Ropsha scaly carp or Amur mirror carp, will also exhibit higher resilience and survival if CEV will expand in our territory.
For more information on this issue, see Adamek, M., Oschilewski, A., Wohlsein, P., Jung Schroers, V., Teitge, F., Dawson, A., Gela, D., Piačková, V., Kocour, M., Adamek, J., Bergmann, S. M., Steinhagen, D. 2017. Experimental infections of different carp strains with the carp edema virus (CEV) give insights into the infection biology of the virus and indicate possible solutions to problems caused by koi sleepy disease (KSD) in carp aquaculture. Veterinary Research 48: 12.

Nově publikovaná přehledová studie se zabývá klíčovou úlohou polynenasycených mastných kyselin (LC-PUFA), jako je kyselina arachidonová (ARA), eikosapentaenová (EPA) a dokosahexaenová (DHA), v rybím spermatu. Tyto mastné kyseliny nejsou pouhými stavebními složkami, ale výrazně ovlivňují biomechaniku a fyziologii spermatu, včetně motility, chemotaxe a efektivity oplodnění.

Studie zkoumá, jak se profil LC-PUFA v rybím spermatu formuje prostřednictvím evolučních procesů, výživy a biomechanických nároků. Zdůrazňuje jedinečný význam DHA kyseliny pro zlepšení funkčnosti spermatu díky vysoké tekutosti membrán, fuzogenním vlastnostem a odolnosti vůči biomechanickému stresu. Kromě toho byla odhalena role eikosanoidů odvozených z kyselin ARA a EPA při zánětu spermií a chemotaxi, což naznačuje složitou rovnováhu mezi evoluční adaptací a vlivy prostředí.

Závěry poukazují na nutnost pečlivě zvažovat složení výživy v akvakultuře, a to zejména v případě generačních ryb tak, aby se minimalizovaly nechtěné dopady na kvalitu spermatu a životaschopnost budoucích generací.

Podrobné informace lze nalézt v původním přehledovém článku: Rahi Roy, D., Roy, K., Panserata, S., Stejskal, V., Mráz, J., Turchini, G.M., 2024. Long chain polyunsaturated fatty acid (LC-PUFA) composition of fish sperm: nexus of dietary, evolutionary, and biomechanical drivers. Progress in Lipid Research 96, 101305. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2024.101305

Tato přehledová studie je výsledkem spolupráce mezi Jihočeskou univerzitou v Českých Budějovicích, Fakultou rybářství a ochrany vod, Université de Pau et des Pays de L'Adour a University of Melbourne, která propojuje výzkum napříč kontinenty s cílem přinést nové poznatky o reprodukci ryb v akvakultuře.

Foto 1: Mikroskopické sledování motility spermií ryb.

Foto 2: Odběr spermatu u karase obecného (Carrasius carrasius).

Raci jsou klíčovými organismy pro stabilitu sladkovodních ekosystémů. Raci jsou nočními živočichy a někteří žijí v zakalených vodách. Proto potřebují mít důmyslný smyslový orgán, který jim v tomto prostředí umožní orientaci. Tykadla raků jsou nezbytnými smyslovými orgány pro získávání informací o prostředí, ve kterém žijí, ať už se jedná o morfologii prostředí, hledání potravy, při hledání jedinců stejného druhu, ale i pro detekci predátorů či kontaminace.

V rámci prezentované výzkumné práce členové Laboratoře sladkovodních ekosystémů Fakulty rybářství a ochrany vod JU ve spolupráci s Biologickým centrem Akademie věd ČR studovali ultrastrukturu (tj. morfologii sledovanou na úrovni elektronového mikroskopu) tohoto důležitého smyslového orgánu u celkem šesti druhů sladkovodních raků. Jemné struktury na povrchu tykadel a morfologii tykadel samotných nelze podrobně pozorovat pouhým okem nebo konvenční světelnou mikroskopií. Elektronová mikroskopie je velmi precizní metoda, která poskytuje snímky takových struktur s vysokým rozlišením. Pro výzkum bylo vybráno šest druhů raků v závislosti jednak na jejich aktuální dostupnosti ale hlavně druhů, které obývají různé typy habitatů. Konkrétně se jednalo o raka mramorovaného Procambarus virginalis, raka mexického Cambarellus patzcuarensis, raka červeného Procambarus clarkii, raka pruhovaného Faxonius limosus(zástupci čeledi Cambaridae), raka signálního Pacifastacus leniusculus(zástupce čeledi Astacidae) a raka ničivého Cherax destructor(zástupce čeledi Parastacidae). Kromě sledování morfologie tykadel (počet, typ a větvení senzorických chloupků) byly změřeny některé rozměry tykadel (délka, šířka článků a počty článků) a podrobeny statistické analýze. Zjištěná různorodost morfologie tykadel napříč druhy může odrážet adaptaci raků na podmínky různých biotopů, ve kterých žijí. Zároveň mohou reflektovat dlouhodobější historii druhu – není totiž jasné, do jaké míry se morfologie těchto důležitých smyslových orgánů liší vnitrodruhově, tzn. stále není známo nakolik je například množství senzorických chloupků konzervováno na úrovni druhu, nebo zda je striktně daná typem prostředí, ve kterém daní jedinci žijí.

Podrobné informace naleznete v původním článku: Kor, G., Mengal, K., Buřič, M., Kozák, P., Niksirat, H., 2023. Comparative ultrastructure of the antennae and sensory hairs in six species of crayfish. PeerJ 11: e15006 https://doi.org/10.7717/peerj.15006

Obrázek: Celkový pohled na morfologii tykadel šesti studovaných druhů raků zleva: rak ničivý, rak červený, rak mramorovaný, rak pruhovaný, rak mexický a rak signální.

Napsal: Hamid Niksirat, Ph.D.

Aquaponics, i.e. the combination of fish farming and growing plants in hydroponics, is a hallmark of circular food production model. Most of the nutrients needed for plant growth in aquaponics come from the metabolic activity of the fish, i.e. from the fish feed. The nutrient profile of fish feed meets the requirements of individual fish species and is designed for high nutrient retention efficiency. Hence, the nutrient profile of fish wastewater often does not meet the requirements of plants, and it is necessary to supply nutrients using inorganic fertilizers. Fertilizers have an environmental footprint and weaken aquaponics’ circular, sustainable hallmark. If the aquaponics is to live up to its truly circular image, the dependency on supplemental plant fertilizers (with inorganic ones) needs to be gradually decreased.

Presently the European Commission vows on promoting a future that would embrace a ‘circular bioeconomy framework’. This framework demands a paradigm shift in thinking, changing focus from increasing productivity (presently) to raised resource use efficiency (future). Waste is not a waste, but resource in a circular framework. Future bioeconomy emphasizes the development of bio-based solutions in food systems.

Members of the Laboratory of Nutrition, together with German colleagues from the Leibniz-IGB, recently contributed to the development of this field by compiling three fish diets in which they replaced expensive and unsustainable fish protein with circular alternatives including insect meal, feather meal and blood meal. Apart from their circular nature, these meals have a diametrically different nutrient composition compared to fish meal and can thus be a source of missing nutrients for plants in aquaponics. This has also been shown experimentally, where effluent from fed fish (African catfish and herbivorous piranha) showed a better nutrient profile for plants, while fish growth was not affected. Based on this pilot experiment, the researchers will continue to further develop aquaponic diets for fish.

Detailed information can be found in the original article: Gebauer, R., Brügmann, A., Folorunso, E.A., Goldhammer, T., Gebauer, T., Schöning, V., Bittmann, S., Knopf, K., Mráz, J., Kloas, W., 2023. Species-and diet-specific aquaculture wastewater nutrient profile: Implications for aquaponics and development of sustainable aquaponics diet. Aquaculture 568: 739307. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2023.739307.

Written by: Ing. Radek Gebauer, Ph.D.

Akvaponie, tedy kombinace chovu ryb a pěstování rostlin v hydroponii, je charakteristickým příkladem cirkulárního produkčního modelu. Většina živin potřebných pro růst rostlin v akvaponii pochází z metabolické aktivity ryb, tedy z rybího krmiva. Živinový profil rybího krmiva splňuje požadavky jednotlivých druhů ryb a je koncipován tak, aby docházelo k co nejefektivnějšímu využití živin. Živinový profil odpadní vody od ryb pak často nesplňuje nároky rostlin a je nutné některé živiny dodávat pomocí anorganických hnojiv. To působí nežádoucí ekologickou stopu a narušuje model cirkulárního a udržitelného charakteru akvaponie. Pokud má akvaponie dostát své image cirkulárního produkčního systému, je potřeba postupně snižovat závislost na doplňkových rostlinných hnojivech.

Evropská komise se zavázala k podpoře „cirkulárního rámce biohospodářství“. Tento rámec vyžaduje změnu paradigmatu v myšlení, tedy přechod od současné snahy zvyšování produktivity ke snaze o zvýšení efektivity. V cirkulárním modelu odpad není odpadem, ale zdrojem, který lze využít. Na základě této myšlenky má být postaveno budoucí biohospodářství.

Členové Laboratoře výživy ve spolupráci s německými kolegy z Leibniz-IGB nedávno přispěli k rozvoji této oblasti tím, že sestavili tři rybí diety, ve kterých nahradili drahý a neudržitelný rybí protein cirkulárními alternativami včetně hmyzí moučky, péřové moučky a krevní moučky. Mimo jejich cirkulární charakter mají tyto moučky diametrálně odlišné živinové složení ve srovnání s rybí moučkou, a můžou tak být zdrojem chybějících živin pro rostliny v akvaponii. To bylo také prokázáno experimentálně, kdy odpadní voda od krmených ryb (sumeček africký a piraňa rostlinožravá) vykazovala lepší živinový profil pro rostliny, zatímco růst ryb nebyl ovlivněn. Na základě těchto prvotních výsledků budou vědci pokračovat v dalším vývoji akvaponických diet pro ryby.

Podrobné informace jsou dostupné v původním článku: Gebauer, R., Brügmann, A., Folorunso, E.A., Goldhammer, T., Gebauer, T., Schöning, V., Bittmann, S., Knopf, K., Mráz, J., Kloas, W., 2023. Species-and diet-specific aquaculture wastewater nutrient profile: Implications for aquaponics and development of sustainable aquaponics diet. Aquaculture 568: 739307. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2023.739307.

Napsal: Ing. Radek Gebauer, Ph.D.