Sự suy giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước, (giảm hàm lượng oxy trong máu) ảnh hưởng đến rất nhiều cơ chế sinh lý và hành vi của cá. Chẳng hạn như sự bắt mồi, hoạt động bơi lội, và sự di chú bị giới hạn bởi sự giảm oxy máu. Kết quả là làm ảnh hưởng đến sự phân bố, giảm tăng trưởng, cá hoạt động yếu và đây là điều kiện cho các loại bệnh xâm nhập và cá dễ bị động vật khác ăn thịt.
Khi hàm lượng oxy hòa tan trong nước < 2 mg/L thì cá có hiện tượng giảm oxy máu, sự giảm oxy máu này cũng xảy ra ở động vật thân mềm sống đáy (Karna, 2003).
Theo Taylor and Miller (2001), cho rằng sự suy giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước là nguyên nhân làm giảm sự tăng trưởng của cá hồi, cá vùng cửa sông và cá nước mặn. Sự tăng trưởng của các loài đối với hàm lượng oxy hòa tan thấp phụ thuộc vào kích cỡ cá, thời gian tiếp xúc, nhiệt độ và khẩu phần của thức ăn. Nghiên cứu cho thấy, tỉ lệ tăng trưởng của 2 loài cá hồi (salmon và trout) bị giảm xuống lần lượt là 25, 14 và 7% tương ứng khi hàm lượng oxy hòa tan là 4, 5 và 6 mg/L khi ở nhiệt độ trung bình là 15oC. Tỉ lệ tăng trưởng của cá hồi giống (juvenile chinook salmon) giảm 47, 29 và 16% tương ứng với hàm lượng oxy hòa tan là 3, 4 và 5 mg/L. Tương tự, tỉ lệ tăng trưởng của cá hồi coho salmon và sockeys salmon giảm lần lượt 37, 21 và 11% và 33, 22, và 12% ở mức oxy 3, 4 và 5 mg/L với nhiệt độ trung bình 15-18oC.
Karna (2003), khi nghiên cứu tăng trưởng của cá bơn (flounder) vào mùa đông ở các hàm lượng oxy hòa tan 2,2, 5 và 6,7 mg/L cho thấy tỉ lệ tăng trưởng của cá ở hàm lượng oxy cao thì có tốc độ tăng trưởng hơn gấp 2 lần so với cá ở hàm lượng oxy thấp. Sự tăng trưởng của cá bơn plaice và dab giảm lần lượt 25 và 30% tương ứng với hàm lượng oxy hòa tan 80 và 60% bảo hòa. Nồng độ oxy hòa tan giảm đã làm giảm nhu cầu tiêu thụ thức ăn và giảm tăng trưởng của cá tuyết (cod) ở mức 56% và 65% bảo hòa của oxy hòa tan. Trong nghiêm cứu khác của Karna (2003) trên cá tuyết Đại Tây Dương (Atlantic cod) cho rằng khi giảm hàm lượng oxy hòa tan từ 10 xuống 3 mg/L đã làm cá tăng cường độ hô hấp, cá có biểu hiện stress và gia tăng tiêu thụ oxy, kết quả là làm giảm tăng trưởng của cá.
Trong điều kiện hàm lượng oxy hòa tan trong nước thấp, cá bị stress và có thể là nguyên nhân gây nên một số bệnh. Karna (2003), cho rằng một số bệnh gây ra do tình trạng oxy hòa tan thấp và ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đối với cá như bệnh đốm đỏ do Aeromonas salmonicida, bệnh nhiễm trùng máu do aeromonad và pseudomonad, và bệnh do vi khuẩn Vibrio (Vibrio anguillarum).
Hàm lượng oxy hòa tan trong nước thấp là nguyên nhân gây chết cá và động vật đáy ở các vùng biển trên khắp thế giới. Sự nhạy cảm đối với hàm lượng oxy thấp của các loài ở các vùng khác nhau thì khác nhau. Rosenberg (1980), cho rằng khi hàm lượng oxy hòa tan giảm đến mức 2 mg/L đã bắt đầu ảnh hưởng đến các loài động vật đáy.
Cheng et al. (2004), nghiên cứu trên bào ngư Đài Loan (Haliotis diversicolor supertexta) khi tiếp xúc với hàm lượng oxy hòa tan ở 7,18, 4,98, 3,08, và 2,11 mg/L trong 3, 6, 12, 24, 48, 72 và 96 giờ và xác định áp suất thẩm thấu máu, nồng độ Natri, sự cân bằng acid-base, glucose và lactate ở độ mặn 35‰ và 25oC. Kết quả cho thấy, khi tiếp xúc với hàm lượng oxy hòa tan 2,11 và 3,08 mg/L thì có sự gia tăng áp suất thẩm thấu máu, nồng độ Natri, glucose và lactate. Áp suất CO2 trong máu tăng khi nồng độ oxy hòa tan giảm, trong khi pH máu, pO2, HCO3-, và TCO2 thì ngược lại. Ở nồng độ oxy hòa tan 3,08 mg/L làm mất sự cân bằng acid-base trong cơ thể bào ngư.
Theo Karna (2003), thì các loài cá hồi có tỉ lệ chết cao khi hàm lượng oxy hòa tan là 3,5-4 mg/L ở nhiệt độ 20oC. Tỉ lệ chết bắt đầu tăng lên nhanh chóng khi hàm lượng oxy ở mức 3 mg/L và cá chết gần hết khi hàm lượng oxy là 2-2,5 mg/L tùy theo nhiệt độ. Theo khuyến cáo thì hàm lượng oxy hòa tan tối thiểu nên duy trì ở mức trên 4-4,5 mg/L đối với cá hồi giống và trưởng thành sẽ ngăn được stress và cá chết.
Các loài cá sống ở vùng cửa sông và nước mặn có độ nhạy cảm thấp hơn so với cá hồi khi tiếp xúc với hàm lượng oxy hòa tan thấp. Burggren and Randall (1978), nghiên cứu với cá tầm trắng (white sturgeon) có thể sống ở nước mặn, vùng cửa sông và vùng nước ngọt cho rằng cá tầm trắng giống có thể sống trong điều kiện hàm lượng oxy hòa tan ở mức 5-10% của mức oxy bình thường (normoxic level) trong vòng 25-30 phút và sự tiêu hao oxy của cá tăng cao khi chuyển sang điều kiện oxy bình thường. Cá tầm trắng giống có thể chịu được hàm lượng oxy hòa tan thấp được giải thích là do cá giảm tiêu hao năng lượng ở mức tối đa và các hoạt động bơi lội cũng giảm.
Nhiều nghiên cứu cơ bản cung cấp những thông tin hữu ích về sự ảnh hưởng của hàm lượng oxy thấp đối với các loài sống nước mặn giai đoạn giống và trưởng thành. Tỉ lệ sống của 12 loài động vật thân mềm và 11 loài cá (hầu hết là giai đoạn giống) ở điều kiện oxy hòa tan thấp xác định bằng giá trị LC50 24 giờ và 96 giờ là 0,90 mg/L đối với loài Scopthalmus aquosus và 1,63 mg/L đối với loài Syngnathus fuscus. Tương tự, giá trị LC50 24 giờ đối với loài Apeltes quadracus là 0,91 mg/L, Brevoortia tyannus là 1,12 mg/L, Paralichthys dentatus là 1,32 mg/L, và loài Pleuronectes americanus là 1,38 mg/L (Karna, 2003).
Hoff (1967) nghiên cứu về sự ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan gây chết (lethal DO level) ở nhiệt độ nước khác nhau đối với cá hồi Thái Bình Dương đã xác định được giá trị hàm lượng oxy hòa tan là 1,03-0,66 mg/L ở mức nhiệt độ từ 25-12oC. Tương tự, gia trị LC50 96 giờ ở 6 và 2oC với mức oxy 10, 16, 34 và 40% bảo hòa cho thấy không có cá tuyết (cod) nào sống xót ở mức oxy 10% bảo hòa, một ít cá sống xót ở mức oxy 16% bảo hòa và không thấy cá chết ở mức 34 và 40% bảo hòa trong suốt thời gian 96 giờ thí nghiệm.
Mặc dù nhiều loài động vật thân mềm sống đáy (benthic invertebrate) có khả năng chịu đựng điều kiện oxy hòa tan thấp, nhưng cũng có nhiều loài sống đáy bị ảnh hưởng bởi oxy hòa tan thấp. Rosenberg (1980), cho rằng ở khu vực có hàm lượng oxy hòa tan < 2 ppm thì sinh khối, số lượng cá thể và sự phong phú của các loài động vật sống đáy lớn giảm đáng kể. Số lượng loài giảm đáng kể khi hàm lượng oxy hòa tan ở mức 1 mg/L so với hàm lượng oxy hòa tan ở mức bình thường (> 8 mg/L) và các loài giun nhiều tơ có khả năng chịu đựng trong điều kiện oxy hòa tan thấp tốt hơn các loài trai, cầu gai, dưa chuột biển (sea cucumber) và ốc. Giá trị LC50 96 giờ đối với một số loài động vật thân mềm như sau: đối với loài Spisula solidissima là 0,43 mg/L và 1,27 mg/L đối với loài Americamysis bahia. Khi tiếp xúc với điều kiện oxy hòa tan thấp (1,4 mg/L) trong nhiều ngày (khoảng 32-43 ngày) thì tỉ lệ chết của một số loài hai mãnh vỏ và cầu gai tăng cao. Điều này cho thấy ngay cả những loài có ngưỡng oxy thấp cũng bị ảnh hưởng khi tiếp xúc với điều kiện oxy thấp kéo dài.
Jamieson and Pikitch (1988), cho rằng giới hạn chịu đựng tối thiểu đối với oxy hòa tan của tôm Pandulus platyceros khoảng 1 ml/L, nhưng đối với loài Munida quadrispina thì không bị ảnh hưởng với mức oxy trên, và loài tôm P. jordani sẽ di chuyển khỏi vùng có hàm lượng oxy hòa tan nhỏ hơn 1 ml/L (chuyển đổi giữa đơn vị tính oxy hòa tan từ ml/L sang mg/L phụ thuộc vào áp suất, độ mặn, và nhiệt độ. Trong môi trường nước mặn, 2 ml/L tương đương với 2,8 mg/L (Wu, 2002. Trích dẫn bởi Jamieson and Pikitch, 1988)). Tình trạng thiếu oxy ở nền đáy của sông Louisiana ảnh hưởng đến sự phong phú và phân bố của tôm nâu (Penaeus aztecus) và tôm trắng (P. setiferus). Tôm nâu sẽ tránh những vùng có hàm lượng oxy hòa tan khoảng 2 ppm, trong khi tôm trắng sẽ di chuyển khỏi vùng có hàm lượng oxy hòa tan khoảng 1,5 ppm. Yip-Hoi (2003), khi nghiên cứu về sự ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan khác nhau lên sự tăng trưởng của 2 loài tôm nâu (Farfantepenaeus aztecus) và tôm trắng giống (Litopenaeus setiferus) cho rằng khi tiếp xúc với hàm lượng oxy 2, 4 và 6 ppm trong vòng 20 ngày tỉ lệ tăng trưởng của tôm ở nghiệm thức 2 ppm thấp hơn xấp xỉ 26% so với nghiệm thức 6 ppm.
Hàm lượng oxy hòa tan trong nước có vai trò cực kỳ quan trọng trong đời sống thủy sinh vật. Cũng giống như người và động vật trên cạn cần oxy để thở, tôm cá cũng cần oxy để hô hấp và duy trì sự sống. Bất kể sự thay đổi nào về hàm lượng oxy hòa tan trong nước, dù cao hay thấp đều có ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của động vật thủy sản.
© Triệu Tuấn, trieutuan.blog