Impact of climate change and environmental stress on the dynamic and diversity composition of gut microbiome of whiteleg shrimp (litopenaeus vannamei) in Egypt : shrimp aquaculture health and sustainability /
Merna Hazem Mamdouh Ibrahim Elsawaf,
Impact of climate change and environmental stress on the dynamic and diversity composition of gut microbiome of whiteleg shrimp (litopenaeus vannamei) in Egypt : shrimp aquaculture health and sustainability / تأثير التغيرات المناخية والإجهاد البيئي على التركيب والتنوع الديناميكي لميكروبيوم الأمعاء في الجمبري ذو الأرجل البيضاء في مصر : صحة واستدامة تربية الجمبري by Merna Hazem Mamdouh Ibrahim Elsawaf ; Supervisors Prof. Dr. Manal Moustafa Zaki, Prof. Eman Mohamed Ismail, Dr. Hisham Ahmed Abdelrahman. - 140 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 128-140.
Climate change negatively impacts the health and sustainability of Litopenaeus vannamei through rising
temperatures, shifting rainfall patterns, and sea level rise. Shrimp aquaculture, particularly of Litopenaeus
vannamei, is a critical component of global food systems and is rapidly expanding in regions such as Egypt’s
Deepa Triangle Zone (DTZ), where variable water sources and climatic conditions affect farm productivity. This
study evaluated the combined influence of water source and meteorological variability on pond water quality
and shrimp performance during the 2024 production season (June–December) at a private farm in Port Said. Six
semi-intensive earthen ponds were selected, grouped by water source: brackish inflows from Lake Manzala (S1)
and saline inputs from the Mediterranean Sea (S2), each with three ponds. Pond management practices,
operational procedures, and farm topography were standardized and assessed via a structured checklist. Daily
meteorological variables—air temperature, relative humidity, wind speed and direction, solar radiation,
precipitation, sea-level pressure, and reference evapotranspiration (ET₀, calculated via FAO-56 Penman–
Monteith)—were obtained from local stations and NASA POWER datasets. Biweekly monitoring of water
quality parameters (temperature, salinity, dissolved oxygen, pH, total ammonia nitrogen, nitrite, phosphorus,
total iron, total hardness, total alkalinity, and chlorophyll-a) and shrimp performance (growth, survival, yield)
was conducted. Results indicated that S2 ponds exhibited higher salinity, nitrite, and total iron. At the same time,
S1 had greater total hardness, with hardness being the only parameter differing significantly between groups.
Shrimp in Mediterranean-fed ponds (S2) reached target weight faster, showed higher weekly growth rates, and
had superior survival. Meteorological variability exacerbated pond stress—prolonged dry periods with high ET₀
increased evaporative demand, salinity accumulation, and nutrient concentration. Correlations highlighted strong
links between salinity and hardness (ρ = 0.72), salinity and temperature (ρ = 0.43), and pH with ammonia (ρ =
0.51). In contrast, negative associations of temperature with chlorophyll-a (ρ = –0.36) and iron (ρ = –0.32)
reflected thermal stress impacts. This study demonstrates that water source and meteorological variability
primarily drive shrimp pond ecology and productivity. Integrating climatic, hydrological, and production
monitoring provides a robust framework for adaptive management and building resilience in semi-intensive
shrimp aquaculture. The findings emphasize the importance of selecting suitable water sources and implementing
locally adapted management strategies—including water quality monitoring, aeration, water Exchange and
Recirculation, probiotic supplementation, and adjusted feeding—to sustain aquaculture in Egypt’s
Mediterranean delta under variable climatic conditions يؤثر تغير المناخ سلبًا على صحة واستدامة Litopenaeus vannameiمن خلال ارتفاع درجات الحرارة وتغير أنماط هطول الأمطار وارتفاع مستوى سطح البحر.تُعَدُّ تربية جمبري الروبيان، لا سيما Litopenaeus vannamei، مكوّنًا حيويًا في نظم الأغذية العالمية وتشهد توسعًا سريعًا في مناطق مثل منطقة مثلث ديبة في مصر، حيث تؤثر مصادر المياه المتفاوتة والظروف المناخية على إنتاجية المزارع. قامت هذه الدراسة بتقييم التأثير المشترك لمصدر المياه والتقلبات الجوية على نوعية مياه الأحواض وأداء الروبيان خلال موسم الإنتاج لعام 2024 (يونيو–ديسمبر) في مزرعة خاصة ببورسعيد. تم اختيار ستة أحواض ترابية شبه مكثفة مصنفة حسب مصدر المياه: تصريفات شبه مالحة من بحيرة المنزلة (S1) ومدخلات مالحة من البحر الأبيض المتوسط (S2)، لكلٍّ منها ثلاثة أحواض. جُهِّزت ممارسات إدارة الأحواض والإجراءات التشغيلية والطبوغرافيا المزرعية وفق قائمة تحقق منظمة وتم تقييمها.تم الحصول على المتغيرات الجوية اليومية—درجة حرارة الهواء، الرطوبة النسبية، سرعة واتجاه الرياح، الإشعاع الشمسي، الهطول، ضغط مستوى سطح البحر، والتبخر النتحي المرجعي (ET₀، المحسوب حسب معادلة FAO-56 بنلمان–مونتيث)—من محطات محلية وبيانات NASA POWER. أُجريت مراقبة نصف شهرية لمعلمات جودة المياه (درجة الحرارة، الملوحة، الأكسجين المذاب، الرقم الهيدروجيني، النيتروجين الأموني الكلي،النتريت، الفوسفور، الحديد الكلي، العسر الكلي، القلوية الكلية ، الكلوروفيل-أ) وأداء الروبيان (النمو، البقاء، المحصول).أظهرت النتائج أن أحواض S2 تميّزت بملوحة أعلى وتركيزات أعلى من النيتريت والحديد الكلي، في حين شهدت أحواض S1 عسرة كلية أكبر، وكانت العسرة هي المعامل الوحيد الذي اختلف بشكل ملحوظ بين المجموعتين. وصل الروبيان في أحواض البحر الأبيض المتوسط (S2) إلى الوزن المستهدف أسرع، وحقّق معدلات نمو أسبوعية أعلى، وبلغته معدلات بقاء أعلى. أدّت التقلبات الجوية إلى تفاقم إجهاد الأحواض—ففترات الجفاف الطويلة مع ارتفاع ET₀ زادت الطلب التبخري وتراكم الملوحة وتركيز المغذيات. أظهرت معاملات الارتباط روابط قوية بين الملوحة والعسرة (ρ = 0.72)، والملوحة والحرارة (ρ = 0.43)، والرقم الهيدروجيني والأمونيا (ρ = 0.51). في المقابل، عكست العلاقات السالبة بين الحرارة والكلوروفيل-أ (ρ = –0.36) والحديد (ρ = –0.32) آثار الإجهاد الحراري.أظهرت هذه الدراسة أن مصدر المياه والتقلبات الجوية هما العوامل الرئيسية التي تحكم بيئة وإنتاجية أحواض الروبيان. يوفر التكامل بين مراقبة العوامل المناخية والهيدرولوجية والإنتاجية إطارًا قويًا للإدارة التكيفية وبناء المرونة في نظم تربية الروبيان شبه المكثفة. وتؤكد النتائج على أهمية اختيار مصادر المياه المناسبة وتنفيذ استراتيجيات الإدارة الملائمة محليًا - بما في ذلك متابعةجودة المياه، معدل تغيير المياه وإعادة تدويرها، التهوية، مكملات البروبيوتيك، التغذية التكيفية- لدعم تربية الأحياء المائية في دلتا البحر الأبيض المتوسط في مصر في ظل الظروف المناخية المتغيرة
Text in English and abstract in Arabic & English.
Shrimp Aquaculture
تربية الجمبري
Litopenaeus vannamei Shrimp aquaculture Lake Manzala Reference evapotranspiration (ET₀) Sea level rise (SLR) Environmental stress Production performance ليتوپينايوس فانامي تربية الجمبري
639.68
Impact of climate change and environmental stress on the dynamic and diversity composition of gut microbiome of whiteleg shrimp (litopenaeus vannamei) in Egypt : shrimp aquaculture health and sustainability / تأثير التغيرات المناخية والإجهاد البيئي على التركيب والتنوع الديناميكي لميكروبيوم الأمعاء في الجمبري ذو الأرجل البيضاء في مصر : صحة واستدامة تربية الجمبري by Merna Hazem Mamdouh Ibrahim Elsawaf ; Supervisors Prof. Dr. Manal Moustafa Zaki, Prof. Eman Mohamed Ismail, Dr. Hisham Ahmed Abdelrahman. - 140 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 128-140.
Climate change negatively impacts the health and sustainability of Litopenaeus vannamei through rising
temperatures, shifting rainfall patterns, and sea level rise. Shrimp aquaculture, particularly of Litopenaeus
vannamei, is a critical component of global food systems and is rapidly expanding in regions such as Egypt’s
Deepa Triangle Zone (DTZ), where variable water sources and climatic conditions affect farm productivity. This
study evaluated the combined influence of water source and meteorological variability on pond water quality
and shrimp performance during the 2024 production season (June–December) at a private farm in Port Said. Six
semi-intensive earthen ponds were selected, grouped by water source: brackish inflows from Lake Manzala (S1)
and saline inputs from the Mediterranean Sea (S2), each with three ponds. Pond management practices,
operational procedures, and farm topography were standardized and assessed via a structured checklist. Daily
meteorological variables—air temperature, relative humidity, wind speed and direction, solar radiation,
precipitation, sea-level pressure, and reference evapotranspiration (ET₀, calculated via FAO-56 Penman–
Monteith)—were obtained from local stations and NASA POWER datasets. Biweekly monitoring of water
quality parameters (temperature, salinity, dissolved oxygen, pH, total ammonia nitrogen, nitrite, phosphorus,
total iron, total hardness, total alkalinity, and chlorophyll-a) and shrimp performance (growth, survival, yield)
was conducted. Results indicated that S2 ponds exhibited higher salinity, nitrite, and total iron. At the same time,
S1 had greater total hardness, with hardness being the only parameter differing significantly between groups.
Shrimp in Mediterranean-fed ponds (S2) reached target weight faster, showed higher weekly growth rates, and
had superior survival. Meteorological variability exacerbated pond stress—prolonged dry periods with high ET₀
increased evaporative demand, salinity accumulation, and nutrient concentration. Correlations highlighted strong
links between salinity and hardness (ρ = 0.72), salinity and temperature (ρ = 0.43), and pH with ammonia (ρ =
0.51). In contrast, negative associations of temperature with chlorophyll-a (ρ = –0.36) and iron (ρ = –0.32)
reflected thermal stress impacts. This study demonstrates that water source and meteorological variability
primarily drive shrimp pond ecology and productivity. Integrating climatic, hydrological, and production
monitoring provides a robust framework for adaptive management and building resilience in semi-intensive
shrimp aquaculture. The findings emphasize the importance of selecting suitable water sources and implementing
locally adapted management strategies—including water quality monitoring, aeration, water Exchange and
Recirculation, probiotic supplementation, and adjusted feeding—to sustain aquaculture in Egypt’s
Mediterranean delta under variable climatic conditions يؤثر تغير المناخ سلبًا على صحة واستدامة Litopenaeus vannameiمن خلال ارتفاع درجات الحرارة وتغير أنماط هطول الأمطار وارتفاع مستوى سطح البحر.تُعَدُّ تربية جمبري الروبيان، لا سيما Litopenaeus vannamei، مكوّنًا حيويًا في نظم الأغذية العالمية وتشهد توسعًا سريعًا في مناطق مثل منطقة مثلث ديبة في مصر، حيث تؤثر مصادر المياه المتفاوتة والظروف المناخية على إنتاجية المزارع. قامت هذه الدراسة بتقييم التأثير المشترك لمصدر المياه والتقلبات الجوية على نوعية مياه الأحواض وأداء الروبيان خلال موسم الإنتاج لعام 2024 (يونيو–ديسمبر) في مزرعة خاصة ببورسعيد. تم اختيار ستة أحواض ترابية شبه مكثفة مصنفة حسب مصدر المياه: تصريفات شبه مالحة من بحيرة المنزلة (S1) ومدخلات مالحة من البحر الأبيض المتوسط (S2)، لكلٍّ منها ثلاثة أحواض. جُهِّزت ممارسات إدارة الأحواض والإجراءات التشغيلية والطبوغرافيا المزرعية وفق قائمة تحقق منظمة وتم تقييمها.تم الحصول على المتغيرات الجوية اليومية—درجة حرارة الهواء، الرطوبة النسبية، سرعة واتجاه الرياح، الإشعاع الشمسي، الهطول، ضغط مستوى سطح البحر، والتبخر النتحي المرجعي (ET₀، المحسوب حسب معادلة FAO-56 بنلمان–مونتيث)—من محطات محلية وبيانات NASA POWER. أُجريت مراقبة نصف شهرية لمعلمات جودة المياه (درجة الحرارة، الملوحة، الأكسجين المذاب، الرقم الهيدروجيني، النيتروجين الأموني الكلي،النتريت، الفوسفور، الحديد الكلي، العسر الكلي، القلوية الكلية ، الكلوروفيل-أ) وأداء الروبيان (النمو، البقاء، المحصول).أظهرت النتائج أن أحواض S2 تميّزت بملوحة أعلى وتركيزات أعلى من النيتريت والحديد الكلي، في حين شهدت أحواض S1 عسرة كلية أكبر، وكانت العسرة هي المعامل الوحيد الذي اختلف بشكل ملحوظ بين المجموعتين. وصل الروبيان في أحواض البحر الأبيض المتوسط (S2) إلى الوزن المستهدف أسرع، وحقّق معدلات نمو أسبوعية أعلى، وبلغته معدلات بقاء أعلى. أدّت التقلبات الجوية إلى تفاقم إجهاد الأحواض—ففترات الجفاف الطويلة مع ارتفاع ET₀ زادت الطلب التبخري وتراكم الملوحة وتركيز المغذيات. أظهرت معاملات الارتباط روابط قوية بين الملوحة والعسرة (ρ = 0.72)، والملوحة والحرارة (ρ = 0.43)، والرقم الهيدروجيني والأمونيا (ρ = 0.51). في المقابل، عكست العلاقات السالبة بين الحرارة والكلوروفيل-أ (ρ = –0.36) والحديد (ρ = –0.32) آثار الإجهاد الحراري.أظهرت هذه الدراسة أن مصدر المياه والتقلبات الجوية هما العوامل الرئيسية التي تحكم بيئة وإنتاجية أحواض الروبيان. يوفر التكامل بين مراقبة العوامل المناخية والهيدرولوجية والإنتاجية إطارًا قويًا للإدارة التكيفية وبناء المرونة في نظم تربية الروبيان شبه المكثفة. وتؤكد النتائج على أهمية اختيار مصادر المياه المناسبة وتنفيذ استراتيجيات الإدارة الملائمة محليًا - بما في ذلك متابعةجودة المياه، معدل تغيير المياه وإعادة تدويرها، التهوية، مكملات البروبيوتيك، التغذية التكيفية- لدعم تربية الأحياء المائية في دلتا البحر الأبيض المتوسط في مصر في ظل الظروف المناخية المتغيرة
Text in English and abstract in Arabic & English.
Shrimp Aquaculture
تربية الجمبري
Litopenaeus vannamei Shrimp aquaculture Lake Manzala Reference evapotranspiration (ET₀) Sea level rise (SLR) Environmental stress Production performance ليتوپينايوس فانامي تربية الجمبري
639.68