Un equipo de investigadores determinó el potencial máximo de retención de nutrientes de los sistemas acuícolas multitróficos integrados.
Uno de los cuellos de botella para la implementación comercial de la Acuicultura Multitrófica Integrada (IMTA) es la dificultad de cuantificar su rendimiento ambiental.
La idea detrás de los sistemas de acuacultura multitrófica integrada es que el reciclado de los nutrientes de los desechos resulta en menos nutrientes liberados al ambiente, a la vez que se incrementa la productividad de los sistemas.
Científicos del Aquaculture and Fisheries Group de la Wageningen University and Research y del Institute of Marine Research (Noruega), publicaron una revisión de la literatura científica para determinar la variabilidad en las dinámicas de los nutrientes en los diferentes sistemas IMTA (jaulas abiertas, sistemas de flujo abierto en tierra y sistemas de recirculación para acuicultura), con el objetivo de proveer un marco genético para cuantificar las eficiencias en la retención de nutrientes en los sistemas acuícolas integrados.
Eficiencia máxima de retención de nutrientes
Los investigadores definieron un IMTA conceptual marino que incluye una clasificación de dos tipos de especies, las “especies de peces alimentadas” y las “especies extractoras”, y cuatro grupos funcionales, con la finalidad de cuantificar su potencial máximo de retención teórica de nutrientes.
i) especies alimentadas: excreta heces y metabolitos que pueden ser usados como una fuente de nutrientes y energía por las especies extractoras.
ii) especies extractoras: los investigadores determinaron tres grupos que fueron elegidos considerando que asimilan una fracción diferente de los desechos liberados por los peces, incluyen:
– especies autotróficas: toman los nutrientes inorgánicos;
– filtradores (filter feeder): consumen materia orgánica particulada (POM) suspendido en la columna de agua; y,
– detritívoros (deposit feeder): que se alimentan de la materia orgánica particulada asentada en el fondo.
Basado en los requerimientos ecofisiológicos de las especies cultivadas, así cómo en la respuesta de las especies “extractivas” a los desechos de las especies “alimentadas”, la eficiencia de retención máxima fue definida para un sistema IMTA de cuatro especies marinas (peces-macroalga-bivalvos-detritívoro).
Especies alimentadas
La retención de nutrientes por las especies de alimentación es influenciada por las especies, el nivel de alimentación y gestión, la composición de la dieta, temperatura y el tamaño del pez.
Según los investigadores, las eficiencias de retención reportadas para las especies de peces marinos varía entre 13 y 43% para el nitrógeno, 18 y 36% para el fósforo, y 14 a 38% para el carbono.
El estudio analiza las características de los desechos.
Especies extractivas
Para estudiar el potencial de biorremediación de las especies extractivas, varios métodos vienen siendo empleados: (i) la tasa de remoción; (ii) la retención; (iii) el balance y (iv) el modelamiento.
Los investigadores presentan un resumen de las potenciales especies extractivas que incluyen en su concepto de IMTA, como las macroalgas, bivalvos, pepinos de mar o poliquetos.
Factores que afectan las eficiencias de retención de nutrientes
Los investigadores destacan que en la práctica varios factores biológicos y ambientales pueden limitar las eficiencias de retención y por consiguiente influenciar en la biorremediación de los sistemas IMTA.
Los científicos evaluaron los factores biológicos (producción de desechos, estequiometría en las necesidades de nutrientes) y ambientales (vinculación temporal y espacial) con referencia al marco teórico y mostraron que las eficiencias de 45-75% para sistemas cerrados y 40-50% para sistemas abiertos son más realistas.
Factores biológicos
Los factores biológicos son independientes del sistema y son influenciados por la calidad de los desechos y las respuestas fisiológicas de las especies extractivas que se alimentan de los nutrientes de los desechos.
Los investigadores analizan el DOM, la producción de desechos de las especies extractivas, y la calidad de los desechos.
Factores ambientales
Los factores ambientales influyen la conectividad entre los nutrientes de desechos y las especies extractivas.
Para los sistemas cerrados se asume que la conectividad es óptima, y estos factores son por consiguiente más relevantes para los sistemas abiertos y semiabiertos.
Los investigadores en su publicación analizan la eficiencia de captura, los nutrientes del ambiente, la temporalidad, y el diseño espacial.
Potencial de retención de los sistemas IMTA
Basado en las eficiencias más altas del uso de nutrientes reportados por la literatura, los investigadores demostraron un potencial máximo teórico de retención de nutrientes de 94% para el carbono y nitrógeno, y de 79% para el fósforo administrado con el alimento de los peces en sistemas IMTA que contienen el salmón como la especie alimentada, y kelp, mejillones y poliquetos como especies extractoras.
“El potencial teórico máximo de retención, sin embargo, no tiene en cuenta el metabolismo de la alimentación de las especies extractoras. Cuando la incluimos, las eficiencias de retención disminuyen a 65-75% para nitrógeno, 65% para el fósforo y 45-75% para el carbono cuando el alimento de los peces es el único nutriente en el IMTA, que es el caso para un IMTA operado como un sistema cerrado”, reportan los investigadores.
Ellos destacan que en los sistemas semiabiertos y abiertos, el limitado control sobre los factores ambientales, incluido el tiempo de exposición a los nutrientes de los residuos, la presencia de nutrientes del ambiente influyen la preferencia de los alimentos y las eficiencias de asimilación de las dietas mixtas por las especies extractoras.
Conclusión
“En este estudio, nosotros asumimos que el 43% del nitrógeno, el 24% del fósforo y el 38% del carbono de los nutrientes del alimento para el salmón fueron retenidos en la biomasa del pez. Esto hace que en un IMTA cerrado, un adicional 22%-32% de nitrógeno, 41% de fósforo y 7-37% de carbono de los nutrientes del alimento pueden ser reciclados por las especies extractivas, mientras que en un sistema IMTA abierto esto es de 7% de nitrógeno, 16% de fósforo y 2-12% para el carbono”, concluyen los investigadores.
El estudio es el primero en proveer estimaciones cuantitativas de la retención de nutrientes entre los sistemas IMTA, demostrando que una fracción sustancial de los nutrientes liberados de las unidades de crianza de peces puede ser retenida por las especies extractivas y subsecuentemente cosechadas.
Referencia (acceso libre):
Nederlof, MAJ, Verdegem, MCJ, Smaal, AC, Jansen, HM. Nutrient retention efficiencies in integrated multi-trophic aquaculture. Rev Aquac. 2021; 00: 1– 19. https://doi.org/10.1111/raq.12645
