Investigación de la temperatura del agua en la acuicultura

La velocidad de los procesos químicos aumenta en respuesta a temperaturas más altas del agua.

Los estanques de acuicultura no deben tener más de 2 metros de profundidad para minimizar la probabilidad de estratificación térmica.

La temperatura del agua es la principal variable de la calidad del agua, ya que también afecta a todas las demás variables de calidad del agua y a los organismos acuáticos. La temperatura del aire está regulada principalmente por la radiación solar y varía de forma más o menos predecible según la estación y la época. El agua utilizada en estanques y otros sistemas de acuicultura recibe aislamiento directo.

Sin embargo, el agua se calienta más lentamente que el aire porque tiene un calor específico alto de 1 caloría / gramo / grado-C. En días soleados o parcialmente nublados, la temperatura más baja del agua del estanque es a primera hora de la mañana y la más alta a primera hora de la tarde, al igual que el aire.

Debido al alto calor específico, el agua puede almacenar mucho calor. El calor almacenado en el agua del estanque desaparece en el aire cuando el aire está más frío que el agua. Como el agua libera calor con bastante lentitud, el clima breve estacionalmente frío no provoca cambios drásticos en la temperatura del agua en los estanques. Sin embargo, si las condiciones frías persisten durante unos días, la temperatura del agua del estanque se equilibrará con la temperatura del aire. Si cuenta por más de varios días, la temperatura del agua monitorea de cerca la temperatura del aire.

La temperatura del agua afecta la duración de la temporada de crecimiento y las especies que se pueden cultivar en un lugar en particular. Por ejemplo, la especie tropical tilapia muere en el invierno templado. El siluro, de aguas cálidas, especie templada, vive en la zona templada todo el año, pero en invierno no se alimenta ni crece. Las especies de agua fría no sobreviven muy por encima de los 20 ° C y las especies de agua cálida no se encuentran en climas fríos.

Estratificación térmica

La leve adsorción y calentamiento del agua se ve reforzada por la presencia de partículas en suspensión, especialmente plancton y otras materias orgánicas. La penetración de la luz en el agua disminuye exponencialmente con la profundidad, de modo que la capa superficial se calienta mucho más rápido que en las capas más profundas.

El agua tibia es menos densa que el agua más fría y flota sobre ella en ausencia de fuertes fuerzas de mezcla. En lagos e incluso pequeños cuerpos de agua con una profundidad de más de 1,5 o 2,0 m, la densidad de la capa superficial más cálida puede aumentar hasta tal punto que el viento no es lo suficientemente fuerte como para mezclarlo con agua más profunda, más fría y más densa en las partes más cálidas del año. Este fenómeno da como resultado una estratificación térmica.

Cuando la temperatura del aire desciende durante las estaciones más frías, el agua de la superficie se enfría hasta que su densidad es lo suficientemente baja como para que el viento la mezcle con aguas más profundas. La desestratificación térmica también puede ocurrir en verano como respuesta a un clima frío inclemente, lluvias intensas o vientos fuertes.

La estratificación térmica puede ocurrir en aguas tropicales. Las pequeñas aguas tropicales suelen estratificarse y desestabilizarse cada año. Las destrucciones pueden no ser causadas por una caída en la temperatura del aire, sino por un viento más fuerte o una lluvia intensa durante la temporada de lluvias. El agua de lluvia es más fría y más densa que el agua tibia de un estanque y se hunde, lo que provoca asentamientos y desestratificación. Los lagos tropicales grandes y profundos se estratifican pero no se destruyen todos los años. La mayoría de las personas destruyen de manera irregular debido a las condiciones climáticas.

La capa superficial de una masa de agua estratificada se llama epilimnion. La capa más profunda más fría se conoce como hipolimnion, y la capa de transición entre las dos temperaturas del agua que cambian rápidamente se conoce como termoclina.

Deterioro de la calidad del agua.

Como el hipolimnión no recibe suficiente luz para la fotosíntesis y las partículas orgánicas se depositan allí, la calidad del agua se deteriora debido a la falta de oxígeno disuelto y a concentraciones reducidas de materia orgánica y otras sustancias durante la estratificación. La desestratificación repentina mezcla agua epilimética con agua hipolimética, lo que puede provocar el deterioro de la calidad del agua en toda la columna de agua y la mortalidad de los animales cultivados.

La desinfección de lagos que contienen operaciones de jaulas puede ser particularmente catastrófica. Las bajas concentraciones de oxígeno disuelto después de una desestratificación abrupta han provocado una completa mortalidad de los peces en las jaulas. La elección de los sitios de las jaulas debe considerar cuidadosamente la probabilidad de una desestratificación inesperada y sus posibles consecuencias para el cultivo.

Mezcla de aireación

Para minimizar la probabilidad de estratificación térmica, los estanques de acuicultura no deben tener más de 2,0 m de profundidad. Los estanques poco profundos pueden estratificarse durante el día, pero se descomponen durante la noche. Los estanques también deben estar orientados con ejes largos paralelos al viento predominante para fomentar la mezcla del viento.

La aireación mecánica interfiere con los estanques, pero la aireación superficial puede no evitar que los estanques profundos se estratifiquen. Existen dos métodos mecánicos para evitar la desestratificación en pequeños cuerpos de agua profunda. Se pueden usar dispositivos de flujo axial vertical para mover el agua superficial hacia abajo para mezclarla con agua más profunda y evitar la formación de capas de diferentes densidades. Los difusores de aire colocados en aguas profundas invitan a vivir y también evitan la estratificación.

Estacionalidad

La temperatura afecta claramente la velocidad de las reacciones químicas, la capacidad del agua para retener oxígeno disuelto y otros gases, y el crecimiento y otros procesos fisiológicos. Según la ley de Van Hoff, un aumento de 10 ° C en la temperatura duplica la velocidad de las reacciones químicas, incluidos los procesos fisiológicos y el crecimiento. El factor de crecimiento real del proceso causado por una temperatura de 10 grados se llama Q10. Por ejemplo, si los peces crecen 1.8 veces más rápido a 30 grados que a 20 ° C, el Q10 es 1.8.

En la mayoría de los lugares, la temperatura del agua varía de una temporada a otra, incluso en los trópicos. Este fenómeno se ilustra en la Figura 1 con datos de Auburn (Alabama, EE. UU.) A 32 grados 36 ‘N y en Guayaquil (Ecuador) a 2 grados 9’ N.

Figura 1: Como el agua caliente es menos densa que la fría, flota en la parte superior hasta que se mezcla con el viento u otros medios mecánicos en la capa de transición. En estanques profundos, el proceso de mezcla es limitado.

Una pequeña diferencia de temperatura puede afectar significativamente la tasa de crecimiento del camarón. Suponga que los camarones crecen a 1,20 gramos por semana durante un período en el que la temperatura del agua es de 27 grados centígrados en promedio. Suponiendo que el crecimiento del camarón es Q10 = 2, un aumento de temperatura a 29 grados C debería aumentar la tasa de crecimiento a 1,44 gramos por semana. Por supuesto, las plantas y los animales tienen un rango de temperaturas, y la ley de Van Hoff no se aplica fuera del rango de temperatura para lograr un crecimiento óptimo. En el ejemplo anterior, si 29 grados C es más alta que la temperatura óptima para el crecimiento del camarón, el crecimiento disminuiría a temperaturas más altas. Un estudio en Polonia mostró que una diferencia de 1 ° C de la temperatura promedio estacional podría cambiar la producción normal de carpas del sistema intensivo en 1000 kg / ha.

Salud animal, reproducción

La temperatura del agua juega un papel indirecto en la salud de los animales acuáticos, ya que afecta la incidencia y el resultado de las enfermedades infecciosas. El sistema inmunológico de los animales acuáticos generalmente funciona de manera más eficiente en un rango de temperatura para lograr un crecimiento óptimo. A temperaturas más altas o más bajas, el sistema inmunológico es menos eficaz para prevenir enfermedades.

Los cambios rápidos de temperatura también afectan la función inmunológica. Cada patógeno tiene un rango de temperatura óptimo. Por ejemplo, la bacteria que causa la septicemia enteral del bagre en el canal es más virulenta a 22-28 grados C. Este rango de temperatura en la zona de cultivo de bagre más grande de Estados Unidos se produce en primavera y otoño, por lo que es en este momento cuando se producen los principales brotes de la enfermedad.

La temperatura del agua juega un papel importante en la determinación de las tasas de ovulación y la producción de peces en los peces en situaciones naturales e inducidas. El momento de esta respuesta fisiológica está relacionado con la respuesta de grado hora: la temperatura del agua se multiplica por el número de horas desde el inicio o la ovulación de la inducción de la ovulación hasta la ovulación. Por ejemplo, la ovulación de una carpa común requiere de 240 a 290 grados horas.

Calidad del agua

La temperatura del agua tiene un efecto significativo en la calidad del agua, ya que el crecimiento y el metabolismo del fitoplancton, las bacterias y otros microorganismos aumentan con el aumento de la temperatura. Además, el agua almacena menos oxígeno a temperaturas más altas. El agotamiento del oxígeno disuelto es mucho más probable en climas cálidos que en períodos más fríos.

La velocidad de los procesos químicos como la ionización, la disolución de minerales, la adsorción y el intercambio iónico también aumenta en respuesta a temperaturas más altas del agua. Los eventos de calidad del agua potencialmente dañinos comienzan más rápido en un clima más cálido. Los administradores de la acuicultura deben estar particularmente atentos a la calidad del agua durante los meses más cálidos y durante los períodos de temperaturas inusualmente altas.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de mayo / junio de 2010 de ).

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