La circulación adecuada del agua en los estanques de acuicultura es fundamental

La mezcla de oxígeno es una consideración importante para una gestión eficiente y una producción exitosa (Parte 1)

El suministro y la circulación eficientes de oxígeno a los cuerpos de agua son esenciales para mantener los niveles de oxígeno disuelto en estanques y otros sistemas de acuicultura. Foto de Darryl Jory.

La fotosíntesis por microalgas (fitoplancton) es la principal fuente de oxígeno en las presas de acuicultura. Las microalgas a menudo suministran un exceso de oxígeno durante el día, mientras que respirar algas, suelo de estanque, peces y camarones por la noche puede agotar las reservas de oxígeno. Por esta razón, los acuicultores conocen el valor de airear un estanque nocturno para aumentar la seguridad y producción de peces y camarones mientras se mantienen niveles adecuados de oxígeno disuelto (OD).

Muchos criadores de camarones brindan algunas horas de ventilación durante el día para mejorar el suministro de oxígeno al suelo del estanque y al agua subterránea. Los costos de electricidad asociados con la aireación mecánica son un problema importante en la acuicultura en estanques en muchos países. La circulación del agua del estanque durante el día es una estrategia eficaz para enriquecer el agua del estanque con oxígeno de la fotosíntesis de microalgas y puede reducir significativamente el costo de aireación adicional durante la noche.

El principio básico de la circulación es la mezcla continua de aguas superficiales ricas en oxígeno con aguas subterráneas empobrecidas en oxígeno, lo que aumenta el suministro total de oxígeno de los estanques. El oxígeno disponible en las capas más profundas acelera la descomposición de los desechos orgánicos en el suelo del estanque, evitando la acumulación de compuestos reducidos y potencialmente tóxicos en las aguas subterráneas, especialmente en estanques profundos y estratificados térmicamente. La circulación eficiente del agua ocurre durante los períodos pico de actividad fotosintética cuando las aguas superficiales están saturadas de oxígeno. En este artículo se analizan los conceptos básicos y los beneficios del ciclo del agua para los estanques de peces y camarones.

Estratificación de estanques

En el agua o en las laderas de las montañas, el acuífero suele estar presente. El agua del estanque se estratifica cuando el agua superficial verde (rica en fitoplancton) absorbe la luz solar y se calienta durante el día, mientras que el agua subterránea que sufre de luz permanece más fría. El agua superficial cálida es más liviana (menos densa) que el agua subterránea fría (más densa). Cuando se enfatiza la diferencia de temperatura entre las aguas superficiales y subterráneas, y por lo tanto la densidad, se produce una fuerte estratificación física. A medida que ingresa al estanque lentamente, puede sentir esta estratificación térmica / física: su estómago está caliente y sus pies están fríos. Esta estratificación física solo puede ser alterada por fuerzas fuertes, como la aireación mecánica o los vientos fuertes. En invierno, a medida que el agua superficial se enfría y se acerca gradualmente a la temperatura del agua subterránea, la estratificación física / térmica del estanque disminuye o se altera.

La estratificación del agua también es química. La presencia de luz solar hace que el fitoplancton se concentre en las capas superiores del estanque. La fotosíntesis de microalgas durante el día hace que el agua superficial sea más rica en oxígeno que el agua subterránea, con un pH más alto y menos dióxido de carbono. Las microalgas también eliminan el amoníaco (NH3 / NH4 +) y otros nutrientes del agua para la fotosíntesis y el crecimiento. Sin embargo, las aguas subterráneas y los suelos de los estanques son en su mayoría deficientes en oxígeno y contienen compuestos tóxicos como amoníaco, nitrito, metano, sulfuro de hidrógeno y otras sustancias reducidas de la digestión anaeróbica de desechos orgánicos (principalmente algas muertas, heces de peces y camarones). forrajes no consumidos, hojas y biomasa microbiana degradable). Por lo tanto, la fotosíntesis del fitoplancton en el agua superficial y la descomposición de la materia orgánica en las superficies del fondo del estanque aumentan la estratificación química del agua del estanque (Figura 1).

Figura 1: Estratificación física y química del agua del estanque. La intensidad de la luz, la fotosíntesis, los niveles de oxígeno y la temperatura del agua caen por debajo del suelo. Sin oxígeno, el agua subterránea y el suelo del estanque se vuelven anaeróbicos y acumulan sustancias tóxicas reducidas. Los peces y camarones evitan las áreas anaeróbicas en los estanques.

Abundancia y estratificación del plancton

La abundancia de fitoplancton se puede evaluar mediante el color del agua y la transparencia. La transparencia del agua se puede determinar usando un disco Secchi y se puede usar para predecir el riesgo de falta de oxígeno en un estanque. Por lo tanto, el disco Secchi es una herramienta simple pero muy valiosa para los entusiastas de la acuicultura, especialmente si no hay medidores de OD. En estanques de agua verde estáticos, la transparencia del agua suele estar entre 20 y 60 cm. Cuanto menor es la transparencia del agua, menos luz entra en la capa más profunda del estanque. Existe una relación directa entre la transparencia del agua y la profundidad, donde la producción de oxígeno (P) a través de la fotosíntesis es igual al consumo de oxígeno durante la respiración (R).

En limnología (el estudio de las aguas continentales), el valor de P es 2,4 veces más profundo que la transparencia del agua. Por lo tanto, la transparencia de 0,5 m de agua en el estanque P debería ser igual a R cerca de 1,2 m. Menos de 1,2 metros supera el RP y el nivel de oxígeno desciende bruscamente hacia el norte. En el caso de un estanque con una transparencia de agua de 0.2 m, R comenzó a exceder Pd a una profundidad de más de 0.5 m. Por lo tanto, cuanto menor es la transparencia del agua, mayor es el volumen deficiente de oxígeno del estanque (y por lo tanto, el anaeróbico). Además de por razones económicas, los estanques de acuicultura no deben instalarse demasiado profundos. Sin embargo, al construir laderas, es casi inevitable que queden áreas profundas (más de 5-6 metros) en el medio de la presa, ya que las presas a menudo tienen que ser muy altas para permitir que una gran área quede sumergida.

Figura 2: Transparencia del agua medida con un disco Secchi. Cuanto menor es la transparencia del agua (más densa es la población de plancton), más pesada y pronunciada es la capa de agua y el riesgo de falta de oxígeno y muerte de peces en el estanque.

Deficiencia de oxígeno y compuestos tóxicos en las aguas subterráneas.

La estratificación física y química es menos pronunciada en estanques poco profundos, ya que el viento generalmente promueve la circulación y la mezcla del agua. Esta mezcla suministra oxígeno a las capas inferiores. En estanques profundos, sin embargo, la estratificación del agua es bastante pronunciada. Debido a que las capas más profundas reciben una luz limitada y los vientos regulares solo facilitan la circulación del agua a una profundidad limitada, los niveles de oxígeno en las profundidades de los estanques de más de 2,5 metros suelen ser cero o incluso negativos. Los niveles de oxígeno negativos significan que la descomposición anaeróbica de la materia orgánica crea una demanda adicional de oxígeno para la oxidación de sustancias reducidas (por ejemplo, nitrito, amoníaco, metano y sulfuro de hidrógeno) en aguas carbonatadas o suelos de estanques. Esta demanda adicional de oxígeno se denomina potencial redox negativo del suelo o el agua del estanque. El suelo del estanque y el agua subterránea a menudo tienen un potencial redox negativo. Por lo tanto, el fondo de un estanque profundo (como un estanque en la ladera de una colina) o un gran embalse generalmente es hostil e incluso puede representar un riesgo para los peces y camarones debido a la falta de oxígeno, alto contenido de CO2 y diversos compuestos tóxicos. La acumulación de materia orgánica también proporciona refugio y nutrientes para la reproducción de organismos patógenos, y a menudo oportunistas. Cuanto más profundo es el estanque, mayor es el volumen de agua anóxica y tóxica en las capas más profundas.

Riesgo de cambio repentino

Un estanque de agua subterránea tóxica y anaeróbica es como una bomba que está lista para explotar en cualquier momento. Puede ocurrir una mezcla rápida y completa de agua subterránea y agua superficial (flujo del estanque), lo que lleva a una disminución del oxígeno en el estanque y un aumento de dióxido de carbono y compuestos tóxicos. Vientos fuertes, desagües altos y una fuerte caída de la temperatura del aire son algunas de las condiciones que pueden causar un cambio repentino de un estanque. Los animales pueden sufrir severamente y la mortalidad masiva a menudo ocurre después de que se cambia un estanque. En estanques profundos, el oxígeno disuelto a profundidades de 2,5 a 3,0 metros suele ser cero. Cuanto más profundo es el estanque, mayor es el volumen de agua «podrida-anaeróbica-de mala calidad» en sus capas profundas. En estanques con una profundidad de más de 5 metros, el volumen de agua subterránea dañina excede significativamente el volumen de agua superficial de buena calidad (Figura 3). Por esta razón, cuando se da la vuelta a un estanque profundo, es más probable que los peces o camarones mueran en el área más profunda que aquellos capturados en el poco profundo.

Los grandes estanques de captación se utilizan a menudo para criar peces enjaulados. Las jaulas se colocan siempre en el punto más profundo, cerca de la presa, para mantener a los peces lo más lejos posible de sus desechos fecales. Los agricultores también utilizan los caminos de las presas para acceder fácilmente a la jaula. Sin embargo, colocar las jaulas en un área profunda del estanque aumenta el riesgo de perder todas las poblaciones de peces cuando se voltea el estanque. Los peces enjaulados no tienen la oportunidad de trasladarse a las áreas menos afectadas del estanque y, a menudo, mueren (Figura 3). Para reducir el riesgo de rotación del estanque y muerte de peces, se deben colocar jaulas pequeñas o de tamaño normal (1,5 a 2,0 metros de profundidad) en las áreas más bajas, permitiendo que la jaula esté espaciada de 0,5 a 1,0 metros desde el fondo del estanque hasta el fondo. del estanque. Además, la mezcla rutinaria de agua superficial rica en oxígeno con agua subterránea deficiente en oxígeno ayuda a incorporar oxígeno en las capas más profundas de los estanques, mitigando el daño causado por la posible rotación.

Figura 3: Ilustración de un estanque con jaulas de pesca en ladera. La mezcla abrupta de agua subterránea y agua superficial (flujo del estanque) plantea un grave riesgo de mortalidad de peces en las jaulas ubicadas en la parte más profunda del estanque de la cuenca del río, ya que el volumen de agua subterránea dañina para los anaerobios supera con creces el volumen de agua superficial de buena calidad con oxígeno. El riesgo de matar peces se reduce en jaulas ubicadas en áreas más bajas. Tenga en cuenta el episodio de mortalidad masiva de tilapia en jaulas debido a un estanque en una ladera de 4 hectáreas que puede ocurrir repentinamente debido a la renovación del estanque después de una tormenta eléctrica. En el momento de la evaluación de daños, el oxígeno disuelto en la superficie del estanque cerca de la presa era casi nulo.

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