En la acuicultura moderna, la luz y el fotoperiodo desempeñan un papel crucial en el manejo y la productividad de diversas especies. En la crianza de camarones, estos factores ambientales son determinantes para su crecimiento, reproducción y bienestar general. Manipular la exposición a la luz no solo mejora el rendimiento productivo (Reis et al., 2019), sino que también influye directamente en la calidad del producto final (Fang et al., 2024).
De esta forma, la exposición a la luz es fundamental para promover un crecimiento óptimo en el camarón. Los fotoperíodos con luz, ya sea natural o artificial, generalmente resultan en mejores tasas de crecimiento, mayor biomasa y supervivencia. En este artículo presentamos los estudios que se han realizado sobre el efecto de la luz y el fotoperiodo en la crianza bajo techo del camarón blanco Litopenaeus vannamei.
¿Qué es el fotoperiodo y cómo afecta a los camarones?
El fotoperíodo se define como el tiempo de exposición a la luz en un ciclo de 24 horas. En términos de acuicultura, el fotoperíodo se refiere a la duración del período de luz y oscuridad que los organismos acuáticos experimentan en un día.
Como un factor ambiental fundamental, el fotoperíodo actúa como una señal que sincroniza los ritmos circadianos de los organismos. Los ritmos circadianos son los ciclos de 24 horas que influyen en procesos fisiológicos y de comportamiento, como el metabolismo, la actividad locomotora, la alimentación y la reproducción.
El fotoperíodo afecta el metabolismo de los organismos acuáticos, incluyendo el metabolismo de lípidos y la calidad nutricional de los músculos. Por ejemplo, la exposición continua a la luz puede promover la lipogénesis y la acumulación de ácidos grasos en los camarones (Fang et al., 2024).
La biología de los camarones y su relación con la luz
Los camarones, como Litopenaeus vannamei, poseen receptores sensibles a la luz que influyen en su comportamiento y metabolismo. La luz afecta directamente la síntesis de pigmentos, como la astaxantina, que contribuyen a su coloración y, en consecuencia, a su valor comercial.
Además, el espectro de luz, la intensidad y la duración de la exposición afectan los niveles hormonales de los camarones, impactando su crecimiento y desarrollo reproductivo. Estos efectos subrayan la importancia de ajustar cuidadosamente las condiciones de luz en sistemas de cultivo controlados.
Nogueira et al., (2021) realizó un análisis de estudios científicos sobre el desempeño del camarón Litopenaeus vannamei bajo la influencia del fotoperiodo, y reportó que los resultados pueden variar dependiendo del estado de crecimiento, el cultivo y los fotoperiodos utilizados.
Efecto del color de la luz
El color de la luz LED tiene un efecto significativo en el crecimiento del camarón, influyendo en su desarrollo, metabolismo y comportamiento. Los estudios muestran que diferentes longitudes de onda de luz pueden afectar de manera distinta el crecimiento y rendimiento del camarón Litopenaeus vannamei.
Al respecto, Reis et al., (2023) evaluó diferentes colores de luces LED en el crecimiento del camarón vannamei y obtuvo los siguientes hallazgos:
Luz verde:
- La luz verde ha demostrado tener un impacto positivo en el crecimiento del camarón. Los tratamientos con luz verde muestran un mayor peso final en comparación con los tratamientos con luz azul, amarilla y blanca.
- Este efecto positivo puede estar relacionado con mecanismos de adaptación metabólica de los crustáceos, lo que les confiere ventajas.
- Se ha observado que la luz verde disminuye el estrés y aumenta la capacidad de controlar la presión osmótica en los camarones expuestos a situaciones de estrés, como variaciones en la salinidad.
- También se ha encontrado que la luz verde favorece el metabolismo fisiológico normal en los camarones.
- Además, la luz verde puede influir en la comunidad de microorganismos, incrementando la abundancia de bacterias como cocoides libres, filamentosas libres, filamentosas adheridas, vibrio y bacilos, así como de protozoos como flagelados, ciliados, rotíferos y nematodos. Esta mayor abundancia de microorganismos puede contribuir a la nutrición del camarón y, por ende, a su crecimiento.
- En un estudio, el tratamiento con luz verde mostró un mejor proceso de nitrificación que el tratamiento de control (luz blanca), lo que sugiere una mejor calidad del agua y, por lo tanto, un ambiente más favorable para el crecimiento del camarón.
Luz roja:
- La luz roja también puede tener un efecto positivo en el crecimiento del camarón, similar al de la luz verde, aunque los resultados pueden ser menos consistentes en comparación con la luz verde.
- Los camarones expuestos a luz roja obtuvieron un resultado similar al grupo de luz verde, pero sin diferenciarse de otros tratamientos.
- Este efecto positivo podría estar relacionado con adaptaciones metabólicas que les dan ventajas en el crecimiento.
Luz azul, amarilla y blanca:
- En general, la luz azul, amarilla y blanca tienen un menor impacto en el crecimiento del camarón en comparación con la luz verde. Los tratamientos con estas longitudes de onda mostraron los valores más bajos en el peso final del camarón.
- La luz azul puede inhibir el crecimiento de L. vannamei y aumentar el gasto de energía, lo que reduce la eficiencia de la alimentación y, por lo tanto, su crecimiento.
- Estos colores pueden no favorecer la misma actividad metabólica y el comportamiento de alimentación que la luz verde, lo que lleva a un menor crecimiento.
Fotosensibilidad de las Bacterias Nitrificantes
- Las bacterias nitrificantes son fotosensibles y su actividad puede variar dependiendo de la longitud de onda de la luz. Se ha observado que la luz azul puede inhibir la actividad de estas bacterias, aunque en menor medida que otras longitudes de onda.
- La luz verde podría tener una menor fotosensibilidad para las bacterias nitrificantes, lo que podría explicar por qué se observa un mejor proceso de nitrificación en este tratamiento.
- Las longitudes de onda en el espectro azul y verde mostraron valores más bajos de radiación fotosintéticamente activa en la columna de agua, lo que podría beneficiar el proceso de nitrificación.
Otros Factores
- La respuesta al color de la luz puede depender de la especie de camarón, su etapa de desarrollo, la intensidad luminosa y otros factores ambientales.
- Además de la longitud de onda, otros factores como la intensidad de la luz, el fotoperíodo y el sistema de cultivo también influyen en el crecimiento del camarón.
En resumen, la luz verde es la que muestra los mejores resultados para el crecimiento del camarón Litopenaeus vannamei, promoviendo un mayor peso final y favoreciendo tanto el metabolismo como la actividad microbiana en el sistema de cultivo. Por otro lado, Reis et al., (2024) determinó que la luz LED verde con un fotoperíodo de 8 horas luz y 16 horas oscuridad es la mejor elección para la crianza del camarón vannamei en un sistema biofloc, debido a que se obtiene el mejor rendimiento en cuanto a peso.
Efecto de la luz ultravioleta (UV)
La luz ultravioleta (UV), especialmente la luz ultravioleta A (UVA), tiene diversos efectos en la acuicultura, particularmente en el cultivo de camarones, afectando su crecimiento, inmunidad, estrés oxidativo y expresión génica relacionada con la apoptosis.
En entornos acuáticos, la UVA es la más común y penetrante, mientras que la UVC es absorbida por la capa de ozono. De acuerdo con Wang et al., (2022) los principales efectos en la crianza de camarones bajo techo son:
Crecimiento
- La suplementación con luz UVA en fotoperíodos específicos puede mejorar el crecimiento y reducir la tasa de conversión alimenticia (FCR) en camarones Penaeus vannamei.
- Específicamente, fotoperíodos de 2 horas de luz UVA y 22 horas de oscuridad (2L:22D) y 4 horas de luz UVA y 20 horas de oscuridad (4L:20D) han demostrado ser más beneficiosos para el crecimiento en comparación con otros fotoperíodos, incluyendo la ausencia de luz UVA.
- Fotoperíodos más largos de UVA (8 horas o más) pueden tener un efecto negativo en el crecimiento y aumentar la mortalidad.
Inmunidad: - La exposición a fotoperíodos específicos de luz UVA puede mejorar la respuesta inmune de los camarones.
- Los fotoperíodos 2L:22D y 4L:20D aumentan la actividad de enzimas inmunes como la catalasa (CAT), superóxido dismutasa (SOD), fosfatasa ácida (ACP), fenol oxidasa (PO) y lisozima (LZM).
- La luz UVA puede promover la expresión de genes relacionados con la inmunidad como crustina, penaeidina 3a, Lc1 y LGBP, lo que sugiere que puede aumentar la resistencia a patógenos.
La luz UVA tiene un efecto complejo y multifacético en los camarones. Fotoperíodos cortos y específicos de luz UVA (como 2L:22D y 4L:20D) pueden ser beneficiosos, mejorando el crecimiento y la inmunidad al tiempo que reducen el estrés oxidativo. Sin embargo, la exposición prolongada a la luz UVA puede ser perjudicial, induciendo estrés, supresión inmunológica y apoptosis. La elección del fotoperíodo y la intensidad de la luz UV debe ser cuidadosamente considerada para optimizar la salud y la producción en el cultivo de camarones.
Fotoperíodo y calidad nutricional del camarón
Fang et al., (2024) reportó que el fotoperíodo tiene un impacto significativo en la calidad nutricional del camarón, influyendo en la composición de sus músculos y en el metabolismo de lípidos; sin embargo, los efectos específicos varían según la duración y la intensidad de la luz, así como la especie y las condiciones de cultivo. Los principales hallazgos del estudio fueron:
Composición Muscular
- Proteína: En general, la exposición a la luz puede influir en el contenido de proteína en el músculo del camarón. Por ejemplo, el estudio de Reis et al., (2019) mostró que el grupo con un fotoperíodo de 12 horas de luz y 12 horas de oscuridad (12L:12D) tuvo un contenido de proteína cruda más alto en comparación con otros fotoperíodos.
- Lípidos: El fotoperíodo afecta el contenido de grasa en el músculo del camarón. Los camarones expuestos a fotoperíodos más largos de luz tienden a acumular más grasa. Por ejemplo, en un estudio, los camarones con un ciclo de 24 horas de luz (24L:0D) mostraron el mayor contenido de grasa cruda, mientras que aquellos en oscuridad continua (0L:24D) tuvieron el menor contenido.
- Aminoácidos: La exposición prolongada a la luz, como en el caso del fotoperíodo 24L:0D, puede aumentar significativamente el contenido de aminoácidos esenciales totales (TEAAs), aminoácidos esenciales hidrolizados totales (THEAAs) y aminoácidos no esenciales totales (TNEAAs) en el tejido muscular del camarón.
- Ácidos Grasos Poliinsaturados (PUFAs): Los fotoperíodos más largos de luz, como el 24L:0D, también pueden incrementar el contenido de ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs) en el músculo del camarón. En contraste, la oscuridad continua puede disminuir el contenido de PUFAs y la actividad metabólica.
Metabolismo de lípidos
- Lipogénesis: La exposición continua a la luz (24L:0D) puede promover la lipogénesis (producción de grasa) en el hepatopáncreas del camarón. Esto se manifiesta a través del aumento en la actividad de enzimas relacionadas con la lipogénesis, como la FAS (ácido graso sintasa), CPT1 (carnitina palmitoiltransferasa 1) y ACC (acetil-CoA carboxilasa). También se observa una mayor expresión de genes involucrados en la lipogénesis como PPARα, PGC-1α, Rec-erbα, RORα, y SREBP1-C.
- Lipólisis: En contraste, la oscuridad continua (0L:24D) puede reducir la actividad metabólica y la lipólisis, resultando en un menor contenido de grasa en el músculo.
Fang et al., (2024) concluye que un fotoperíodo de 24 horas de luz (24L:0D) puede ser beneficioso para aumentar la concentración de aminoácidos esenciales y ácidos grasos poliinsaturados en el músculo del camarón, lo que mejora su valor nutricional. Sin embargo, se recomienda un ciclo de 16 horas de luz, ya que un ciclo de 24 horas tiene algunos efectos negativos en el bienestar de los animales.
Efecto del fotoperíodo en el crecimiento
Reis et al., (2019) reportó que el uso de un fotoperiodo natural (12 horas luz: 12 horas oscuridad) para el cultivo de camarones vannamei en sistema biofloc permite obtener la mejor tasa de crecimiento probablemente porque la iluminación fomenta una mayor abundancia de flagelados fotoautotróficos, flagelados heterótrofos, ciliados, dinoflagelados, rotíferos y nematodos.
Por otro lado, Fang et al., (2024) encontró que el fotoperíodo de 24 horas de luz mostró la mejor tasa de crecimiento (3.69% por día) y la mejor tasa de conversión alimenticia (1.68) en el camarón L. vannamei; sin embargo, afecta el bienestar.
Efecto de la oscuridad
La oscuridad total tiene diversos efectos en el camarón, que pueden ser tanto negativos como, en ciertos casos, tolerables, dependiendo de la especie y las condiciones de cultivo. A continuación, se detalla el impacto de la oscuridad total en el camarón, de acuerdo con los resultados de la investigación de Jiao et al., (2021):
Impacto Negativo en el Crecimiento y Desarrollo
- La oscuridad total o restricción de luz puede tener un impacto negativo en el crecimiento y la supervivencia del camarón.
- El estudio mostrado que los tratamientos con 24 horas de oscuridad resultan en valores más bajos en peso final, biomasa final y tasa de crecimiento semanal en comparación con tratamientos con exposición a la luz.
Efectos en el Metabolismo y la Fisiología
- La oscuridad total puede llevar a una menor actividad metabólica en el camarón.
- En condiciones de oscuridad constante, se ha observado una disminución en la expresión de genes involucrados en la regulación del metabolismo nutricional, la formación del color corporal, el ritmo diurno, la función inmunológica y los niveles hormonales.
- Los niveles séricos de enzimas hepáticas como ALT y AST aumentaron bajo oscuridad, lo que sugiere un posible daño hepatocelular. Además, se observaron cambios en los niveles de glucosa, albúmina y LDL. –
- La oscuridad continua (0L:24D) resultó en una reducción en el contenido de grasa cruda en el músculo del camarón, indicando que la oscuridad prolongada puede inducir estrés y agotamiento nutricional.
Impacto en la Microbiota Intestinal
- La oscuridad total puede causar alteraciones en la abundancia de bacterias en el intestino del camarón. Se ha observado un aumento en la abundancia relativa de géneros como Ruegeria, Vibrio, Actibacter, Roseovarius, Ilumatobacter, y Kriegella.
- Este cambio en la microbiota puede aumentar la susceptibilidad a patógenos, disminuir el metabolismo nutricional e influir en el ritmo circadiano.
- En particular, se ha notado que la oscuridad promueve la proliferación de bacterias patógenas como Vibrio, que es un patógeno común en animales acuáticos, y de Roseovarius, que está asociado con la enfermedad de la ostra.
Cambios en el Color del Cuerpo
- La exposición a la oscuridad total puede provocar que el color del cuerpo del camarón se oscurezca.
Finalmente, la oscuridad total puede tener efectos predominantemente negativos en el camarón, incluyendo una reducción en el crecimiento, cambios en el metabolismo, alteraciones en la microbiota intestinal y en la coloración del cuerpo. Aunque algunos estudios sugieren que el cultivo en oscuridad es posible, los resultados indican que la exposición a la luz es fundamental para optimizar el crecimiento y la salud del camarón. Se debe evitar la oscuridad continua debido a sus impactos negativos en el bienestar del animal y en su calidad nutricional.
Tipos de fuentes de luz utilizadas en la acuicultura
En los sistemas de crianza de camarones, las fuentes de luz artificial permiten controlar el fotoperiodo de manera precisa. Las opciones más comunes incluyen:
- Luces LED: Con alta eficiencia energética, larga vida útil y capacidad para emitir diferentes espectros de luz, son ideales para acuicultura.
- Luces fluorescentes: A pesar de ser menos eficientes, son una opción económica en sistemas pequeños.
- Luz natural controlada: En sistemas semi-intensivos, es común utilizar luz natural complementada con fuentes artificiales para asegurar ciclos constantes.
El uso adecuado de estas fuentes no solo reduce los costos energéticos, sino que también maximiza la productividad.
Beneficios del manejo adecuado de la luz y fotoperíodo en la producción de camarones
Un manejo eficiente de la iluminación y el fotoperiodo ofrece múltiples beneficios:
- Crecimiento mejorado: Se acelera el desarrollo corporal y se optimiza la conversión alimenticia.
- Mayor supervivencia: El estrés reducido por condiciones controladas incrementa las tasas de supervivencia.
- Valor comercial superior: La exposición controlada a la luz puede mejorar la coloración y el tamaño de los camarones, incrementando su calidad y valor en el mercado.
Estos beneficios no solo se traducen en una mayor rentabilidad, sino también en una producción más sostenible.
Desafíos y consideraciones técnicas
A pesar de los beneficios, la implementación del control del fotoperiodo presenta desafíos:
- Costo inicial: La instalación de sistemas de iluminación avanzada puede ser costosa.
- Capacitación: Los operadores deben ser entrenados para manejar sistemas automatizados.
- Impacto ambiental: El uso de energía en sistemas intensivos debe ser equilibrado con estrategias sostenibles.
Superar estos desafíos requiere un enfoque integral que combine tecnología, investigación y gestión eficiente.
Futuras investigaciones y tendencias en la iluminación para camarones
La investigación en el campo del fotoperiodo y la luz en acuicultura continúa evolucionando. Las tendencias emergentes incluyen:
- Luces LED inteligentes: Sistemas que ajustan automáticamente la intensidad y el espectro según las necesidades biológicas.
- Impacto del fotoperiodo en la microbiota: Profundizar en cómo la luz afecta la salud intestinal y la resistencia a enfermedades.
- Sostenibilidad energética: Diseñar sistemas de iluminación que utilicen fuentes renovables, como la energía solar, para reducir el impacto ambiental.
Estas innovaciones prometen transformar la crianza de camarones hacia un modelo más eficiente y respetuoso con el medio ambiente.
Conclusión
El manejo del fotoperiodo y la iluminación es una herramienta indispensable para maximizar la eficiencia en la producción de camarones. Con el avance de la tecnología y la investigación, es posible implementar estrategias más precisas y sostenibles que beneficien tanto a los productores como al medio ambiente. El futuro de la acuicultura dependerá, en gran medida, de nuestra capacidad para entender y optimizar estos factores fundamentales.
Referencias
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