Abstrak
Ikan siluriform yang dikumpulkan dari Rio Negro dan Rio Solimões terbukti sangat tahan terhadap hipoksia akuatik. Pada keempat spesies yang dianalisis dalam penelitian ini, konsumsi oksigen akuatik menurun secara signifikan dari tingkat normoksik pada nilai PO2 air mendekati 1 kPa. Aktivitas bernapas udara hanya diamati pada Sturisoma sp. (Rio Negro). Pada spesies ini, di bawah hipoksia berat, penyerapan oksigen dari udara mendominasi, tetapi total penyerapan oksigen secara signifikan lebih rendah daripada yang di bawah kondisi normoksik. Pada Anadoras weddellii (Rio Solimões), respirasi permukaan akuatik terdeteksi. Namun, spesies lainnya (Tympanopleura atronasus dan tiga anggota famili Sternopygidae; Rio Solimões) tidak menunjukkan upaya untuk menambah penyerapan oksigen akuatik, bahkan di bawah hipoksia berat. Pada semua spesies yang diuji, baik ekskresi amonia maupun urea-N tidak terpengaruh oleh penurunan PO2 air. Pada tingkat PO2 air terendah, pengurangan total penyerapan oksigen dalam menghadapi ekskresi limbah nitrogen yang tidak berubah mengakibatkan rasio nitrogen quotient (NQ) yang sangat tinggi. Dalam normoksia, rasio NQ berkisar antara 0,16 hingga 0,34. Ekskresi urea-N berkontribusi antara 19% dan 28% terhadap total ekskresi nitrogen dan tampaknya tidak berhubungan dengan diet alami sebagaimana ditunjukkan oleh rasio panjang usus terhadap panjang garpu atau kadar urea-N plasma. Secara keseluruhan, data kami menggarisbawahi pentingnya kuantitatif urea-N untuk ekskresi nitrogen pada ikan siluriform.
1 PENDAHULUAN
Beberapa spesies ikan lele Amazon telah terbukti sangat tahan terhadap kondisi hipoksia (MacCormack et al., 2003, 2006; Pelster & Wood, 2024; Scott et al., 2017). Untuk mengatasi kondisi hipoksia yang sering terjadi di wilayah Amazon (Almeida-Val et al., 1999; Val & Almeida-Val, 1995; Welker et al., 2013), ikan lele dapat menggunakan strategi yang berbeda. Beberapa spesies ikan lele diketahui menggunakan usus sebagai organ pernapasan udara tambahan (Nelson, 2014; Nelson et al., 2007; Val & Almeida-Val, 1995). Namun, pengukuran pertukaran gas akuatik dan udara pada ikan lele Amazon menunjukkan bahwa pernapasan udara berkontribusi secara signifikan terhadap pertukaran gas secara keseluruhan selama hipoksia akuatik tetapi tidak dapat mencegah penurunan yang signifikan dalam penyerapan oksigen secara keseluruhan (Pelster et al., 2025). Untuk mengimbangi berkurangnya produksi adenosina trifosfat (ATP) aerobik, ikan lele dapat mengurangi aktivitas secara keseluruhan, yang mengakibatkan berkurangnya pengeluaran energi (Guppy & Withers, 1999), dan denyut jantung yang berkurang secara signifikan dalam kondisi hipoksia yang diamati pada Hypostomus regani (Fernandes et al., 1999) menunjukkan bahwa beberapa ikan lele dapat menggunakan strategi ini. Kemungkinan lain untuk mengurangi pengeluaran energi dalam hipoksia adalah dengan mengurangi penyerapan Na+ dan Cl− dari air tawar (Ern et al., 2014; Djiba et al., 2021; Wood et al., 2007, 2009; Wood dan Eom, 2021), dan sebuah penelitian terkini menunjukkan bahwa ikan lele lapis baja loricariid dapat menggunakan strategi ini (Pelster et al., 2025). Ikan lele lapis baja Loricariid, Glyptoperichthyes gibbiceps dan Liposarcus pardalis (= Pterygoplichthys pardalis), juga telah terbukti memiliki kapasitas metabolisme anaerobik yang luar biasa dan melengkapi produksi ATP mitokondria yang berkurang dengan pembentukan laktat dalam kondisi hipoksia (MacCormack et al., 2003, 2006).
Pada ikan, insang tidak hanya bertanggung jawab atas penyerapan oksigen dan ekskresi CO2 tetapi juga berfungsi sebagai organ multifungsi yang bertanggung jawab atas pengaturan ion, pengaturan asam-basa, dan ekskresi limbah nitrogen (Evans et al., 2005; Laurent & Perry, 1991). Menghirup udara dalam air hipoksia secara signifikan berkontribusi pada stabilisasi PO2 darah. Darah yang mengandung oksigen dikembalikan dari organ penghirup udara ke jantung. Dari jantung, darah yang mengandung oksigen pertama-tama melewati insang, dan untuk menghindari kehilangan oksigen dari darah ke air yang hipoksia, luas permukaan insang secara keseluruhan biasanya berkurang pada ikan yang bernapas melalui udara (Pelster, 2021; Pelster & Wood, 2018, 2024). Namun, pengurangan luas permukaan insang dapat mengurangi kapasitas regulasi ion insang dan ekskresi limbah nitrogen (Pelster & Wood, 2018, 2024).
Amonia harus terus-menerus dihilangkan karena konsentrasi yang lebih tinggi bersifat toksik (Ip et al., 2001; Randall & Ip, 2006). Teleost biasanya bersifat ammoniotelik, dan sebagian besar limbah nitrogen dikeluarkan melalui insang sebagai amonia (yaitu, NH3 dan/atau NH4+) (Evans et al., 2005; Ip & Chew, 2018; Randall & Ip, 2006; Wood, 1993; Wright & Wood, 2012). Untuk menghindari akumulasi amonia beracun dalam cairan tubuh, telah diperkirakan bahwa ikan yang bernapas dengan udara, di antara beberapa strategi lainnya, dapat meningkatkan ekskresi urea-N sebagai salah satu strategi yang memungkinkan (Damsgaard et al., 2020; Ip et al., 2004). Memang, ikan paru-paru diketahui menghasilkan urea-N (Chew, 2003; Chew et al., 2004; Hung et al., 2009; Loong et al., 2005, 2008; Wood et al., 2005), dan pH basa atau konsentrasi amonia eksternal yang tinggi meningkatkan ekskresi urea-N pada teleost (Wood, 1996)
Banyak ikan yang bernapas melalui udara dari Amazon tidak bersifat amfibi, tetapi hanya muncul sebentar di permukaan air untuk menghirup udara, dan insangnya tetap bersentuhan dengan air di sekitarnya. Akibatnya, penyerapan oksigen secara signifikan dibantu oleh pernapasan udara, tetapi CO2 sebagian besar dikeluarkan ke dalam air melalui insang (Pelster, 2021; Pelster & Wood, 2018). Dengan demikian, ekskresi amonia juga dapat berlanjut melalui insang, sehingga mengurangi akumulasi amonia beracun dalam cairan tubuh. Sebaliknya, perbandingan ikan eritrinid Hoplias malabaricus (akuatik) dan Hoplerythrinus unitaeniatus (bernapas udara fakultatif) dari Amazon mengungkapkan tingkat ekskresi urea-N yang jauh lebih tinggi pada H. unitaeniatus (Wood et al., 2016), dan persentase ekskresi urea-N yang tinggi dalam kaitannya dengan ekskresi N total juga terdeteksi pada dua ikan lele lapis baja loricariid (Pelster et al., 2025), yang menunjukkan bahwa produksi dan ekskresi urea-N mungkin memang penting pada sejumlah ikan yang bernapas udara. Anehnya, kedua ikan lele loricariid ini mampu mempertahankan ekskresi limbah N tidak berubah bahkan dalam hipoksia akuatik yang parah, berbeda dengan teleost Amazon lainnya yang telah dipelajari sebelumnya (Pelster et al., 2025). Faktor lain yang mungkin memengaruhi ekskresi N total dan pembagiannya antara amonia dan urea-N adalah pola makan alami ikan. Karnivora, dengan pola makan kaya N, mungkin mengeluarkan lebih banyak N total daripada herbivora dengan pola makan miskin N. Kita juga mungkin berharap karnivora menghasilkan lebih banyak urea-N sebagai mekanisme detoksifikasi dan/atau memiliki kadar urea-N plasma yang lebih tinggi. Setidaknya dalam kelompok filogenetik, kebiasaan trofik ikan liar dapat didiagnosis secara kasar dari rasio panjang usus total terhadap panjang garpu, dengan herbivora dan detritivora memiliki rasio yang jauh lebih besar daripada karnivora (Duque-Correa et al., 2024; German & Horn, 2006; Pelster et al., 2015).
Oleh karena itu, penelitian saat ini bertujuan untuk menganalisis penyerapan oksigen akuatik dan udara serta ekskresi limbah nitrogen pada berbagai ikan siluriform dalam kondisi normoksik dan hipoksia berat. Panjang usus dicatat untuk memperoleh informasi tentang diet yang disukai, yang dapat memengaruhi jalur ekskresi nitrogen. Ikan dikumpulkan dari Rio Negro dan Rio Solimões, dua sungai dengan kimia air yang sangat berbeda (Pelster et al., 2025; Ríos-Villamizar et al., 2014), yang akhirnya membentuk Amazon. Rio Negro dicirikan oleh air dengan pH rendah, kaya akan asam humat, tetapi dengan konsentrasi ion dan konduktansi yang sangat rendah, sedangkan Rio Solimões dicirikan oleh pH yang mendekati netral dan konsentrasi ion yang jauh lebih tinggi. Hipotesis pertama kami adalah bahwa kondisi air yang berbeda ini akan memengaruhi kapasitas spesies untuk mengatasi hipoksia akuatik yang parah. Hipotesis kedua kami adalah bahwa spesies yang berbeda akan menunjukkan strategi yang berbeda untuk mengatasi hipoksia akuatik, seperti pernapasan udara, respirasi permukaan akuatik, atau toleransi sederhana. Hipotesis ketiga kami adalah bahwa mereka akan menunjukkan strategi ekskresi limbah N yang berbeda sehubungan dengan pernapasan udara, diet, dan paparan hipoksia akut.
2 BAHAN DAN METODE
Eksperimen dilakukan di laboratorium luar ruangan sementara di atas kapal penelitian (Ana Clara, Manaus) selama ekspedisi ke Kepulauan Anavilhanas (Rio Negro, air hitam) dan Rio Solimões (air putih) pada bulan November–Desember 2023. Koordinat Sistem Pemosisian Global (GPS) dan data kimia air dari kedua lokasi ini disediakan di Pelster et al. (Pelster et al., 2025). Semua eksperimen dilakukan sesuai dengan Peraturan Perawatan Hewan Nasional Brasil dan INPA (protokol 027/2015).
Ikan yang digunakan untuk penelitian ini adalah Sturisoma sp. (0,018 ± 0,003 kg; panjang garpu 15,74 ± 0,7 cm; N = 13) dari Rio Negro. Dari Rio Solimões, kami menggunakan Tympanopleura atronasus (0,017 ± 0,003 kg; panjang garpu 11,6 ± 0,78 cm; N = 5), Anadoras weddellii (0,050 ± 0,009 kg; panjang garpu 14,2 ± 0,53 cm; N = 5) dan tiga spesies ikan pisau yang tidak terdefinisi dari famili Sternopygidae (0,105 ± 0,047 kg; panjang garpu 33,0 ± 5,2 cm; N = 3). Ikan ditangkap oleh nelayan INPA dan disimpan di atas kapal dalam tangki bundar besar yang diisi air Rio Negro atau Solimões yang mengalir. Ikan tidak diberi makan selama ekspedisi dan dibiarkan pulih semalam setelah ditangkap.
2.1 Aktivitas metabolisme ikan
Konsumsi oksigen akuatik dan udara serta ekskresi limbah nitrogen ditentukan menggunakan respirometer dua bilik yang mirip dengan yang dijelaskan oleh Pelster dkk. (Pelster dkk., 2020). Bilik respirometer dengan ukuran berbeda digunakan tergantung pada ukuran ikan (volume air ~ 0,3; 1,95; 3,3; 8,3 L). Air yang digunakan untuk respirometri diambil dari keran air kapal, yang menyediakan air sungai yang telah disaring. Pengukuran konsumsi oksigen latar belakang di Rio Negro dan Rio Solimões menunjukkan pengurangan yang dapat diabaikan dalam PO2 air selama periode hingga 2 jam. Volume ruang udara bervariasi antara 15–31, 47–80, 70–120, dan 205–240 mL. Volume pasti ruang udara dan air ditentukan pada akhir setiap percobaan. Suhu percobaan bergantung pada suhu air sungai dan berkisar antara 31,9 ± 0,2 °C (Rio Negro) dan 32,5 ± 0,3 °C (Rio Solimões). Ikan dibiarkan tenang selama 4–5 jam di respirometer dengan air normoksik, berventilasi, dan akses udara bebas sebelum percobaan dimulai.
Ikan yang ditangkap di alam liar biasanya tidak makan di penangkaran, dan pada suhu tinggi yang ditemukan di Amazon, mereka melemah dengan cepat. Oleh karena itu, periode pemulihan semalam, ditambah waktu tenang selama 4–5 jam di respirometer, merupakan kompromi antara membiarkan ikan pulih dari penangkapan dan penanganan stres serta menghindari penurunan kondisi fisiologis ini. Di respirometer, semua spesies yang diuji tenang dengan cepat di dasar respirometer. Setelah hanya beberapa menit, tidak ada tanda-tanda stres yang terdeteksi. Respirometer dilindungi menggunakan lembaran plastik hitam untuk meminimalkan gangguan visual. Pada awal percobaan, sampel air sebanyak 10 mL diambil untuk mengukur konsentrasi amonia dan urea-N, dan volume air yang diambil diganti. PO2 air direkam menggunakan elektroda oksigen galvanik DO 6+ portabel dan meteran (Oakton Instruments, Vernon Hills, IL, AS). Aerasi air dihentikan, dan ruang udara ditutup menggunakan sumbat karet, yang terletak di bagian atas corong untuk ruang udara. Untuk pengambilan sampel air berulang kali guna mengukur ekskresi nitrogen dan PO2 air, sumbat karet dilepas sebentar. Volume air yang diambil segera diganti untuk menjaga volume air tetap konstan. Sebagai hasil dari pelepasan sumbat karet berulang kali, PO2 ruang udara tetap mendekati PO2 ambien. PO2 udara direkam menggunakan sensor serat optik PreSens (PreSens Precision Sensing GmbH, Regensburg, Jerman). PO2 udara direkam terus-menerus hanya setelah napas udara pertama diamati. Jarum hipodermik yang membungkus sensor didorong melalui sumbat karet, dan sensor didorong sedikit lebih jauh untuk mendapatkan paparan bebas ke ruang udara. Untuk memperoleh rekaman aktivitas pernapasan udara yang lebih lama, interval pengambilan sampel air diperpanjang bila perlu. Sensor dikalibrasi dengan udara dan N2 murni. Konsentrasi urea-N dan amonia dalam sampel air ditentukan menggunakan uji kolorimetri menurut Verdouw et al. (1978) dan Rahmatullah dan Boyde (1980). Sebagai perbandingan dengan konsentrasi amonia, konsentrasi urea telah dinyatakan sebagai urea-N (2 atom N dalam urea dan 1 atom N dalam amonia).
2.2 Protokol eksperimen
Respirometer dipantau secara terus-menerus untuk mengidentifikasi napas udara pertama. PO2 air biasanya direkam setiap 30 menit, dan sampel air untuk pengukuran konsentrasi amonia dan urea-N diambil pada waktu yang sama. Dalam kasus di mana PO2 air menurun dengan cepat, periode pengambilan sampel dikurangi menjadi 10 menit untuk mengidentifikasi pengaruh penurunan PO2 pada penyerapan oksigen akuatik. Setelah mendeteksi napas udara pertama, sensor serat optik dimasukkan ke dalam sumbat karet, dan periode pengambilan sampel air serta pengukuran PO2 air diperpanjang hingga setidaknya 20 menit atau lebih lama. Setelah 1–2 jam hipoksia berat (PO2 air <1 kPa), percobaan dihentikan, dan volume air dari respirometer dan ruang udara diukur.
Ikan segera dikeluarkan dari respirometer dan segera dibius dalam MS222 yang dinetralkan (0,5 g L−1, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, AS). Sampel darah (0,5 mL) diambil melalui tusukan kaudal dan disentrifugasi (5000 rpm selama 1 menit). Plasma didekantir untuk analisis total CO2 (penganalisis Corning 965, Corning Instruments, Corning, NY, AS) dan konsentrasi urea-N (uji kolorimetri Rahmatullah & Boyde, 1980). Konsentrasi amonia plasma tidak diukur, karena tidak dapat diandalkan ketika sampel darah diperoleh dengan tusukan kaudal (Wood, 1993). Rongga perut kemudian dibuka dengan diseksi, dan seluruh saluran pencernaan, dari ujung posterior esofagus hingga anus, diangkat. Fasia jaringan ikat dihilangkan dengan hati-hati sehingga saluran dapat dibuka gulungannya, diletakkan di permukaan yang datar, kemudian dilinearisasi sehingga panjangnya dapat diukur. Panjang garpu seluruh ikan juga diukur untuk menghitung rasio panjang usus terhadap panjang garpu
2.3 Statistik
Data dinyatakan sebagai mean ± standard error of the mean (SEM); N menunjukkan jumlah ikan yang digunakan untuk percobaan. Perbedaan statistik antara spesies berkenaan dengan penyerapan oksigen dalam kondisi normoksia, ekskresi amonia dan urea-N, total CO2 plasma dan kandungan urea-N diuji menggunakan uji-t Student. Jika uji normalitas gagal, uji jumlah peringkat Mann–Whitney digunakan. Analisis varians pengukuran berulang satu arah (ANOVA) digunakan untuk mengidentifikasi perbedaan dalam penyerapan oksigen dan ekskresi nitrogen dalam kondisi hipoksia progresif. Jika normalitas gagal (uji Shapiro–Wilk), ANOVA satu arah Kruskal–Wallis pada peringkat dilakukan. Untuk mengidentifikasi korelasi antara frekuensi pernapasan udara atau volume napas minimal dan massa tubuh, analisis regresi linier dilakukan. Analisis regresi non-linier juga dilakukan untuk menganalisis hubungan antara rasio NQ dan kadar PO2 air. Analisis statistik dilakukan menggunakan SigmaPlot 14.0. Signifikansi statistik diterima untuk p < 0,05. 3 HASIL Pemantauan PO2 air pada interval 10–30 menit selama penurunan progresif dari >16 kPa ke hipoksia berat <1 kPa memberikan data yang cukup dari masing-masing spesies ikan sehingga dapat mengelompokkan nilai ṀO2 dalam langkah 2 kPa pada seluruh rentang nilai PO2 yang tercatat. Pada Sturisoma sp. dari Rio Negro, konsumsi oksigen akuatik tetap stabil pada level sekitar 3 mmol kg−1 jam−1 (N = 13) hingga PO2 sekitar 7 kPa (Gambar 1a). Di bawah 7 kPa, ṀO2 cenderung menurun, tetapi penurunan signifikan hanya diamati pada PO2 sekitar 1 kPa. Kecuali untuk satu tarikan napas udara yang terekam pada PO2 sekitar 4 kPa, tarikan napas udara hanya terdeteksi pada nilai PO2 di bawah 2 kPa (Gambar 2b). Di bawah PO2 2 kPa, penyerapan oksigen dari udara selalu menyumbang lebih dari 55% dari total penyerapan O2, dengan rata-rata 82 ± 4% secara keseluruhan (Gambar 1c). Dengan nilai 1,07 ± 0,10 mmol kg−1 jam−1, total penyerapan oksigen pada PO2 air rendah ini secara signifikan lebih rendah daripada pada nilai PO2 di atas 7 kPa.
4 DISKUSI
Seperti yang dilaporkan untuk ikan lele loricariid (Cruz et al., 2013; Fernandes et al., 1999; Pelster et al., 2025; Scott et al., 2017), keempat ikan lele yang dianalisis dalam penelitian ini menunjukkan resistensi tinggi terhadap hipoksia berat. Pada keempat spesies, penurunan signifikan dalam ṀO2 hanya diamati pada tingkat PO2 air terendah mendekati 1 kPa, terlepas dari kimia air tempat ikan itu hidup, bertentangan dengan hipotesis pertama kami (lihat Pendahuluan). Ini bahkan lebih rendah daripada PO2 kritis yang dilaporkan untuk ikan lele loricariid. Pada Hypostomus aff. Pyreneusi, penurunan signifikan dalam konsumsi oksigen akuatik diamati pada PO2 sebesar 2,5 kPa (Scott et al., 2017), dan untuk H. regani dan Rhinelepis strigosa, nilai 3,6 dan 3,2 kPa telah dilaporkan (Fernandes et al., 1999; Santos et al., 1994; Takasusuki et al., 1998).
Konsisten dengan hipotesis kedua kami (lihat Pendahuluan), keempat spesies yang diteliti menunjukkan strategi yang berbeda untuk mengatasi hipoksia akuatik. Hanya satu yang menggunakan pernapasan udara, yang lain menggunakan respirasi permukaan akuatik, sedangkan dua lainnya hanya menunjukkan toleransi. Dalam penelitian sebelumnya pada ikan lele Amazon lainnya, pada loricariids P. gibbiceps dan P. pardalis (Pelster et al., 2025) dan pada spesies Hypostomus (Gee, 1976; Graham & Baird, 1982; Scott et al., 2017), pernapasan udara biasanya diamati pada nilai PO2 air di bawah 3 kPa, tetapi dari keempat ikan lele yang dianalisis dalam penelitian ini, hanya Sturisoma sp. yang menggunakan pernapasan udara di bawah hipoksia akuatik yang parah. Meskipun penyerapan oksigen udara jauh melebihi penyerapan oksigen akuatik di Sturisoma sp. di bawah hipoksia parah, total penyerapan oksigen berkurang secara signifikan, seperti yang diamati sebelumnya pada P. gibbiceps dan P. pardalis (Pelster et al., 2025). Dengan demikian, spesies ini mulai bernapas udara untuk melengkapi penyerapan oksigen akuatik di bawah hipoksia parah, tetapi jumlah oksigen yang diambil dari udara melalui usus tidak cukup untuk mengimbangi penyerapan oksigen yang berkurang dari air.
Dalam kondisi hipoksia berat, A. weddellii mencoba untuk melengkapi respirasi akuatik dengan respirasi permukaan akuatik. Karena udara di permukaan air memiliki PO2 yang tinggi, lapisan air teratas yang dekat dengan udara diperkirakan memiliki PO2 yang sedikit lebih tinggi daripada badan air utama. Dengan menghirup air yang dekat dengan permukaan, ikan mungkin dapat mengekstraksi sedikit lebih banyak oksigen dari air daripada ikan yang hanya beristirahat di dasar respirometer (Kramer & McClure, 1982; Rantin et al., 1998). T. atronasus dan ikan pisau hanya beristirahat di dasar respirometer dan tidak berusaha untuk melengkapi penyerapan oksigen akuatik, yang berarti bahwa spesies ini mungkin mengalami penurunan terbesar dalam produksi ATP aerobik. Selain menghirup udara, penurunan produksi ATP mitokondria dapat dikompensasi dengan meningkatkan metabolisme anaerobik, yaitu pembentukan laktat (MacCormack et al., 2003, 2006; Wang & Richards, 2011), atau dengan mengurangi pengeluaran energi secara signifikan, yaitu dengan depresi metabolik (Guppy & Withers, 1999). P. gibbiceps mampu menggunakan respirasi udara, metabolisme anaerobik, dan depresi metabolik dalam kondisi hipoksia berat (Pelster et al., 2025), dan hal yang sama mungkin berlaku untuk P. pardalis dan Sturisoma sp. Namun, A. weddellii, T. atronasus, dan ikan pisau tidak menggunakan respirasi udara, sehingga hanya menyisakan peningkatan metabolisme anaerobik dan/atau depresi metabolik untuk mengatasi kondisi hipoksia berat. Sejalan dengan pengamatan ini, konsentrasi total CO2 plasma di semua spesies yang dianalisis berada pada kisaran yang lebih rendah, seperti yang umum terjadi pada ikan yang bernapas di air, dan tidak meningkat, seperti yang diamati pada sejumlah ikan yang bernapas di udara (Pelster, 2021).
Mengenai hipotesis ketiga kami tentang ekskresi limbah nitrogen (lihat Pendahuluan), kesimpulan kami tidak mendukung bagian mana pun darinya. Keempat ikan siluriform yang dianalisis dalam penelitian ini berperilaku sangat mirip, bertentangan dengan prediksi, meskipun ada perbedaan dalam pernapasan udara dan pola makan, dan paparan hipoksia akut tidak berpengaruh pada ekskresi limbah nitrogen. Pada keempat spesies, Ṁamm-N dan Murea-N tidak menunjukkan korelasi dengan PO2 air yang diinspirasi. Ṁtotal-N tetap konstan hingga tingkat PO2 air sekitar 1 kPa, sedangkan MO2 menurun secara progresif, menghasilkan peningkatan yang nyata dalam NQ. Kami juga mengamati produksi limbah nitrogen yang berkelanjutan ini meskipun ketersediaan O2 menurun pada dua ikan lele loricariid yang kami pelajari pada ekspedisi yang sama (Pelster et al., 2025). Seperti yang dibahas oleh Pelster et al. (2025), hal ini sangat berbeda dari temuan sebelumnya pada ikan Amazon toleran hipoksia lainnya dalam ordo berbeda di mana Ṁtotal-N menurun di bawah PO2 lingkungan rendah. Hasil pada enam spesies ikan lele ini menimbulkan pertanyaan apakah ini merupakan respons yang unik untuk ordo Siluriformes dan tentang biokimia metabolik yang mendasarinya. Pada ikan mas, Waarde (1983) mengidentifikasi empat kemungkinan jalur metabolik yang memungkinkan produksi amonia terjadi di bawah hipoksia parah. Penelitian di masa mendatang harus menentukan apakah jalur ini atau jalur lainnya bertanggung jawab atas pemeliharaan ekskresi amonia selama hipoksia pada ikan lele Amazon ini. Nilai Ṁamm-N pada ikan saat ini sekitar 400–900 μmol kg−1 h−1, dan dengan demikian berada dalam kisaran laju ekskresi di bawah normoksia yang ditentukan untuk ikan tropis akuatik dan bernapas udara lainnya pada suhu yang sebanding (Pelster et al., 2015, 2020; Saha & Ratha, 1989; Wood et al., 2016, 2017). Nilai Ṁurea-N antara 125 dan 200 μmol kg−1 h−1 juga mendekati nilai yang sebelumnya dilaporkan untuk H. unitaeniatus yang bernapas udara di Amazon (Wood et al., 2016) dan untuk bodo P. gibbiceps (Pelster et al., 2025). Nilai yang lebih kecil di bawah 100 μmol kg−1 jam−1 telah dilaporkan untuk Arapaima gigas seberat 600–700 g (Pelster et al., 2020) dan untuk empat spesies ikan India yang bernapas melalui udara (Saha & Ratha, 1989). Nilai di bawah 100 μmol kg−1 jam−1 juga telah dilaporkan untuk ikan trout yang bernapas melalui air Oncorhynchus mykiss (Wilkie & Wood, 1991) dan ikan tambaqui Colossoma macropomum (Wood et al., 2017).
Rasio panjang usus terhadap panjang garpu (Tabel 1) diukur untuk menentukan apakah sifat makanan ikan liar ini memengaruhi Ṁtotal-N atau kontribusi fraksional Ṁurea-N terhadap total (lihat Pendahuluan). Secara tradisional, dalam kelompok filogenetik, nilai di bawah 1,0 seperti yang terlihat pada ikan pisau (0,73) dan pada T. atronasus (0,91) akan ditafsirkan sebagai ketergantungan yang hampir eksklusif pada karnivora, nilai yang agak di atas 1,0 seperti yang ada pada Sturisoma sp. (1,18) dan pada A. weddellii (1,31) akan ditafsirkan sebagai indikasi penambahan beberapa omnivora ke dalam pola makan karnivora, sedangkan nilai yang sangat tinggi sebesar 9,81 pada ikan bodo Rio Negro P. gibbiceps akan menunjukkan herbivori atau detritivori yang ekstrem (Duque-Correa et al., 2024; German & Horn, 2006). Dengan demikian, kita mungkin berharap dua yang pertama memiliki pola makan tinggi protein (yaitu, tinggi N), dua yang kedua memiliki pola makan N yang agak rendah dan ikan bodo memiliki pola makan yang sangat miskin N. Dalam hal ini, menarik bahwa P. gibbiceps memiliki Ṁtotal-N terendah sesuai dengan prediksi, tetapi tidak ada hubungan dalam empat kelompok spesies lainnya. Perlu dicatat juga bahwa ikan pisau yang sangat karnivora memiliki NQ tertinggi, yang menunjukkan ketergantungan yang hampir eksklusif pada oksidasi protein dalam memicu metabolisme aerobik (Lauff & Wood, 1996) serta Ṁtotal-N tertinggi kedua (Tabel 1), meskipun sekali lagi tidak ada hubungan secara keseluruhan. Juga jelas tidak ada hubungan rasio panjang usus terhadap panjang garpu dengan Ṁurea-N absolut atau fraksional (Tabel 1) yang menunjukkan bahwa diet tidak memengaruhi parameter ini. Konsentrasi urea-N plasma juga tidak terkait dengan parameter ini (Tabel 1). Faktor-faktor lain yang mungkin dibahas di bawah ini mungkin lebih penting.
Banyak penelitian yang membahas pertanyaan tentang produksi dan ekskresi urea-N untuk mendukung ekskresi limbah nitrogen telah difokuskan pada ikan yang terendam, yaitu ikan yang meninggalkan air dan menghirup udara. Insang merupakan jalur utama ekskresi amonia dan limbah nitrogen, dan tanpa akses ke air, ekskresi limbah nitrogen akan sangat terganggu. Dalam situasi ini, peralihan ke produksi dan ekskresi urea-N mungkin dapat dilakukan, dan ikan paru-paru, misalnya, telah terbukti menghasilkan urea-N dalam jumlah yang signifikan (Hung et al., 2009; Ip et al., 2005; Loong et al., 2005; Loong et al., 2008; Wood et al., 2005). Namun, studi perbandingan pada sejumlah besar ikan tropis menunjukkan bahwa paparan udara tidak mengakibatkan detoksifikasi amonia menjadi urea-N (lihat Chew et al., 2005; Ip & Chew, 2018).
Banyak ikan Amazon yang bernapas melalui udara tidak meninggalkan air; mereka hanya mengambil napas udara sebentar di permukaan air, sehingga insangnya tetap bersentuhan dengan air dan karenanya dapat mengeluarkan amonia. Namun, untuk dua anggota famili Erythrinidae yang berkerabat dekat, Ṁurea-N menyumbang 16% terhadap Ṁtotal-N pada H. unitaeniatus yang bernapas melalui udara fakultatif, sedangkan Ṁurea-N hanya menyumbang 7% terhadap Ṁtotal-N pada H. malabaricus yang bernapas melalui air murni (Wood et al., 2016). Pada ikan mas bernapas air Cyprinus carpio, Ṁurea-N menyumbang 6,7% (Pequin & Serfaty, 1963) atau 5%–15% (Vellas & Serfaty, 1974), sedangkan pada ikan trout O. mykiss, dilaporkan nilai sebesar 13% (Wilkie & Wood, 1991), dan pada ikan mas rumput Ctenopharyngodon idella yang kelaparan, Ṁurea-N menyumbang 5% terhadap Ṁtotal-N (Carter & Brafield, 1992). Dengan nilai antara 19% dan 28% pada ikan siluriform yang dianalisis dalam penelitian ini, kontribusi Ṁurea-N terhadap Ṁtotal-N jelas berada di kisaran atas dan melampaui nilai yang ditemukan dalam penelitian sebelumnya. Sejalan dengan hasil ini pada dua bodos P. gibbiceps dan P. pardalis dari Rio Negro dan dari Rio Solimões, Ṁurea-N menyumbang 23% terhadap Ṁtotal-N (Pelster et al., 2025), yang menunjukkan bahwa pada ikan lele Amazon, Ṁurea-N secara signifikan menyumbang ekskresi limbah nitrogen. Pada ikan lele bernapas udara Afrika Clarias gariepinus juga terdeteksi sumbangan sebesar 19% (Terjesen et al., 1997). Dengan demikian, sumbangan Ṁurea-N terhadap Ṁtotal-N tampaknya sangat bervariasi pada spesies ikan yang berbeda, tergantung juga pada pH, alkalinitas, dan suhu air lingkungan. Namun, data yang tersedia menunjukkan bahwa pada ikan lele, Ṁurea-N memainkan peran penting secara kuantitatif dalam Ṁtotal-N, terlepas dari perbedaan kimia air yang dialami spesies tersebut di Rio Negro dan Rio Solimões.
Leave a Reply