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La acuicultura multitrófica integrada ( IMTA ) es un tipo de acuicultura en la que los subproductos , incluidos los desechos , de una especie acuática se utilizan como insumos ( fertilizantes , alimentos ) para otra. Los agricultores combinan la acuicultura de alimentación (p. ej., peces , camarones ) con la acuicultura extractiva inorgánica (p. ej., algas marinas ) y la acuicultura extractiva orgánica (p. ej., mariscos ) para crear sistemas equilibrados para la remediación ambiental (biomitigación), la estabilidad económica (mejor producción, menor costo, diversificación de productos y reducción de riesgos) y la aceptabilidad social (mejores prácticas de gestión). [1]
La selección de especies apropiadas y el dimensionamiento de las distintas poblaciones para proporcionar las funciones ecosistémicas necesarias permite que los procesos biológicos y químicos involucrados alcancen un equilibrio estable, beneficiando mutuamente a los organismos y mejorando la salud del ecosistema .
Lo ideal es que las especies cocultivadas produzcan "cultivos" comerciales valiosos. [2] La IMTA puede aumentar sinérgicamente la producción total, incluso si algunos de los cultivos rinden menos de lo que rendirían, a corto plazo, en un monocultivo . [3]
"Integrado" se refiere a un cultivo intensivo y sinérgico, que utiliza la transferencia de nutrientes y energía a través del agua. "Multitrófico" significa que las distintas especies ocupan diferentes niveles tróficos , es decir, diferentes (pero adyacentes) eslabones de la cadena alimentaria . [2]
El IMTA es una forma especializada de la antigua práctica del policultivo acuático , que consistía en el cocultivo de varias especies, a menudo sin tener en cuenta el nivel trófico. En este caso más amplio, los organismos pueden compartir procesos biológicos y químicos que pueden ser mínimamente complementarios, lo que potencialmente conduce a una producción reducida de ambas especies debido a la competencia por el mismo recurso alimentario. Sin embargo, algunos sistemas tradicionales, como el policultivo de carpas en China, que emplean especies que ocupan múltiples nichos dentro del mismo estanque, o el cultivo de peces que se integra con una especie agrícola terrestre , pueden considerarse formas de IMTA. [4]
El término más general "Acuicultura Integrada" se utiliza para describir la integración de monocultivos a través de la transferencia de agua entre los sistemas de cultivo. [3] Los términos "IMTA" y "acuicultura integrada" difieren principalmente en su precisión y a veces se intercambian. La acuaponía , la acuicultura fraccionada, los sistemas integrados de agricultura y acuicultura, los sistemas integrados de acuicultura periurbana y los sistemas integrados de pesca y acuicultura son todas variaciones del concepto IMTA.
Hoy en día, la acuicultura multitrófica tradicional/incidental de baja intensidad es mucho más común que la acuicultura multitrófica IMTA moderna. [3] La mayoría son relativamente simples, como peces, algas o mariscos.
La verdadera IMTA puede realizarse en tierra, utilizando estanques o tanques, o incluso sistemas marinos o de agua dulce en aguas abiertas. Las implementaciones han incluido combinaciones de especies [3] , como mariscos/camarones, peces /algas/mariscos, peces/algas, peces/camarones y algas/camarones. [5]
La acuicultura en aguas abiertas ( cultivo en alta mar ) se puede realizar mediante el uso de boyas con líneas en las que crecen las algas. Las boyas/líneas se colocan junto a las redes de pesca o jaulas en las que crecen los peces. [6] En algunos países tropicales asiáticos, algunas formas tradicionales de acuicultura de peces de aleta en jaulas flotantes, estanques cercanos de peces y camarones y cultivo de ostras integrado con algunas pesquerías de captura en estuarios pueden considerarse una forma de acuicultura en alta mar. [7] Desde 2010, la acuicultura en alta mar se ha utilizado comercialmente en Noruega, Escocia e Irlanda.
En el futuro, es probable que se creen sistemas con otros componentes para funciones adicionales o funciones similares pero con tamaños de partículas diferentes. [2] Aún quedan abiertas múltiples cuestiones regulatorias. [8]
Ryther y sus colaboradores crearon una maricultura terrestre intensiva, integrada y moderna. [9] [10] Originaron, tanto teórica como experimentalmente, el uso integrado de organismos extractivos (mariscos, microalgas y algas marinas) en el tratamiento de efluentes domésticos , de manera descriptiva y con resultados cuantitativos. Un efluente de aguas residuales domésticas , mezclado con agua de mar, fue la fuente de nutrientes para el fitoplancton , que a su vez se convirtió en alimento para ostras y almejas . Cultivaron otros organismos en una cadena alimentaria enraizada en el lodo orgánico de la granja. Los nutrientes disueltos en el efluente final fueron filtrados por biofiltros de algas marinas (principalmente Gracilaria y Ulva ) . El valor de los organismos originales cultivados en efluentes de desechos humanos fue mínimo.
En 1976, Huguenin propuso adaptaciones al tratamiento de efluentes de acuicultura intensiva tanto en áreas interiores como costeras. [11] Tenore continuó integrando con su sistema a los peces carnívoros y al abulón macroalguívoro . [12]
En 1977, Hughes-Games [13] describió el primer cultivo práctico de peces/mariscos/fitoplancton marino, seguido por Gordin, et al., en 1981. [14] Para 1989, un sistema de estanques semi-intensivo (1 kg pez/m −3 ) de besugo y salmonete gris junto al Golfo de Aqaba ( Eilat ) en el Mar Rojo sustentaba densas poblaciones de diatomeas , excelentes para alimentar ostras . [15] [16] Se vendieron cientos de kilos de peces y ostras cultivadas aquí. Los investigadores también cuantificaron los parámetros de calidad del agua y los presupuestos de nutrientes en estanques de besugo de agua verde (5 kg pez m −3 ). [15] [17] El fitoplancton generalmente mantuvo una calidad de agua razonable y convirtió en promedio más de la mitad del nitrógeno residual en biomasa de algas . Los experimentos con cultivos intensivos de bivalvos produjeron altas tasas de crecimiento de bivalvos. [18] [19] [20] [21] [22] [23] Esta tecnología apoyó una pequeña granja en el sur de Israel.
La IMTA promueve la sostenibilidad económica y ambiental al convertir los subproductos y los alimentos no consumidos de los organismos alimentados en cultivos cosechables, reduciendo así la eutrofización y aumentando la diversificación económica. [3] [5] [24]
La acuicultura multitrófica gestionada adecuadamente acelera el crecimiento sin efectos secundarios perjudiciales. [8] [25] [26] [27] Esto aumenta la capacidad del sitio para asimilar los organismos cultivados, reduciendo así los impactos ambientales negativos.
La IMTA permite a los agricultores diversificar su producción al reemplazar los insumos adquiridos con subproductos de niveles tróficos inferiores, a menudo sin necesidad de nuevos sitios. Las investigaciones económicas iniciales sugieren que la IMTA puede aumentar las ganancias y reducir los riesgos financieros debidos al clima, las enfermedades y las fluctuaciones del mercado. [28] Más de una docena de estudios han investigado la economía de los sistemas IMTA desde 1985. [3]
Por lo general, los peces carnívoros o los camarones ocupan los niveles tróficos superiores del IMTA . Excretan amoníaco soluble y fósforo ( fosfato orto ). Las algas marinas y especies similares pueden extraer estos nutrientes inorgánicos directamente de su entorno. [1] [3] [5] Los peces y los camarones también liberan nutrientes orgánicos que alimentan a los mariscos y depositan comederos . [5] [26] [29]
Las especies como los mariscos que ocupan niveles tróficos intermedios a menudo desempeñan una doble función: filtran los organismos orgánicos del fondo del agua y generan algo de amoníaco. [5] Los desechos de los alimentos también pueden proporcionar nutrientes adicionales, ya sea por consumo directo o por descomposición en nutrientes individuales. En algunos proyectos, los nutrientes de desecho también se recogen y se reutilizan en el alimento que se les da a los peces en el cultivo. Esto puede suceder procesando las algas cultivadas para convertirlas en alimentos. [30]
La eficiencia de recuperación de nutrientes es una función de la tecnología, el cronograma de cosecha, la gestión, la configuración espacial, la producción, la selección de especies, las proporciones de biomasa de nivel trófico , la disponibilidad de alimentos naturales, el tamaño de las partículas, la digestibilidad, la estación, la luz, la temperatura y el flujo de agua. [3] [5] [29] Dado que estos factores varían significativamente según el sitio y la región, la eficiencia de recuperación también varía.
En una hipotética granja de peces/microalgas/bivalvos/algas marinas a escala familiar, basada en datos a escala piloto, al menos el 60% de los aportes de nutrientes llegaron a los productos comerciales, casi tres veces más que en las granjas modernas con corrales de red. Los rendimientos anuales promedio esperados del sistema para una hectárea hipotética (2,5 acres) fueron 35 toneladas (34 toneladas largas; 39 toneladas cortas) de besugo, 100 toneladas (98 toneladas largas; 110 toneladas cortas) de bivalvos y 125 toneladas (123 toneladas largas; 138 toneladas cortas) de algas marinas. Estos resultados requirieron un control preciso de la calidad del agua y atención a la idoneidad para la nutrición de los bivalvos, debido a la dificultad de mantener poblaciones de fitoplancton consistentes. [3] [17] [21] [31]
La eficiencia de absorción de nitrógeno por parte de las algas marinas varía entre el 2 y el 100 % en sistemas terrestres. [5] Se desconoce la eficiencia de absorción en IMTA de aguas abiertas. [32]
La alimentación de una especie con desechos de otra tiene el potencial de contaminación , aunque esto aún no se ha observado en los sistemas IMTA. Los mejillones y las algas marinas que crecen adyacentes a las jaulas de salmón del Atlántico en la Bahía de Fundy han sido monitoreados desde 2001 para detectar contaminación por medicamentos, metales pesados , arsénico , PCB y pesticidas . Las concentraciones son consistentemente no detectables o muy por debajo de los límites reglamentarios establecidos por la Agencia Canadiense de Inspección de Alimentos , la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos y las Directivas de la Comunidad Europea . [33] [34] Los catadores indican que estos mejillones están libres de sabor y aroma a "pescado" y no pudieron distinguirlos de los mejillones "silvestres". El rendimiento de carne de los mejillones es significativamente mayor, lo que refleja el aumento en la disponibilidad de nutrientes. [26] Hallazgos recientes sugieren que los mejillones cultivados adyacentes a las granjas de salmón son ventajosos para la cosecha de invierno porque mantienen un alto peso de la carne y un índice de condición (relación carne-caparazón). Este hallazgo es de particular interés porque la Bahía de Fundy, donde se llevó a cabo esta investigación, produce mejillones con un índice de condición bajo durante los meses de invierno en situaciones de monocultivo, y la presencia estacional de intoxicación paralítica por mariscos (PSP) generalmente restringe la cosecha de mejillones a los meses de invierno. [35]
Los proyectos de investigación históricos y en curso incluyen:
Japón, China, Corea del Sur, Tailandia, Vietnam, Indonesia, Bangladesh, etc. han co-cultivado especies acuáticas durante siglos en ambientes marinos, salobres y de agua dulce. [1] [3] Se han cultivado peces, mariscos y algas juntos en bahías , lagunas y estanques. El ensayo y error ha mejorado la integración con el tiempo. [3] Se desconoce la proporción de la producción acuícola asiática que ocurre en sistemas IMTA.
Después del tsunami de 2004, muchos de los criadores de camarones de la provincia de Aceh en Indonesia y de la provincia de Ranong en Tailandia recibieron capacitación en IMTA. Esto ha sido especialmente importante ya que el monocultivo de camarones marinos fue ampliamente reconocido como insostenible. Se han incorporado a la producción de tilapia, cangrejos de lodo, algas marinas, sábalos y mejillones. Programa de apoyo a la investigación colaborativa de AquaFish
La industria, la academia y el gobierno están colaborando aquí para expandir la producción a escala comercial. [2] El sistema actual integra salmón del Atlántico , mejillones azules y algas marinas ; se están considerando alimentadores de depósito. AquaNet (una de las Redes de Centros de Excelencia de Canadá ) financió la fase uno. La Agencia de Oportunidades del Atlántico de Canadá está financiando la fase dos. Los líderes del proyecto son Thierry Chopin ( Universidad de Nuevo Brunswick en Saint John ) y Shawn Robinson ( Departamento de Pesca y Océanos , Estación Biológica de St. Andrews ). [8] [34] [36]
El laboratorio SEA del Pacífico está investigando y cuenta con licencia para el cocultivo de bacalao negro , vieiras , ostras, mejillones azules, erizos y algas marinas. "SEA" significa acuicultura ecológica sostenible. El proyecto tiene como objetivo equilibrar cuatro especies. El proyecto está dirigido por Stephen Cross en el marco de un premio de innovación de Columbia Británica en la red de investigación y capacitación en acuicultura costera (CART) de la Universidad de Victoria . [37]
El Centro de Investigación i-mar [38] de la Universidad de Los Lagos , en Puerto Montt, trabaja para reducir el impacto ambiental del cultivo intensivo de salmón. Las investigaciones iniciales involucraron truchas, ostras y algas marinas. La investigación actual se centra en aguas abiertas con salmón, algas marinas y abulón. El líder del proyecto es Alejandro Buschmann. [39]
SeaOr Marine Enterprises Ltd., que operó durante varios años en la costa mediterránea de Israel , al norte de Tel Aviv , cultivaba peces marinos ( dorada ), algas (Ulva y Gracilaria) y abulón japonés . Su enfoque aprovechó el clima local y recicló los desechos de los peces para convertirlos en biomasa de algas, que se usaba para alimentar al abulón. También purificó eficazmente el agua lo suficiente como para permitir que se reciclara en los estanques de peces y para cumplir con las regulaciones ambientales sobre efluentes de origen puntual.
PGP Ltd. es una pequeña granja en el sur de Israel. Cultiva peces marinos, microalgas, bivalvos y Artemia . Los efluentes de la dorada y la lubina se acumulan en estanques de sedimentación , donde se desarrollan densas poblaciones de microalgas, principalmente diatomeas . Las almejas , las ostras y, a veces, la Artemia filtran las microalgas del agua, produciendo un efluente transparente. La granja vende los peces, los bivalvos y la Artemia.
En los Países Bajos, Willem Brandenburg, de la Universidad de Wageningen (Grupo de Ciencias Vegetales), ha creado la primera granja de algas del país. La granja se llama "De Wierderij" y se utiliza para la investigación. [40]
Tres granjas cultivan algas marinas para alimentación en efluentes de abulón en tanques terrestres. Hasta el 50% del agua recirculada pasa a través de los tanques de algas marinas. [41] Algo singular es que ni los peces ni los camarones forman parte de las especies tróficas superiores. La motivación es evitar la sobreexplotación de los lechos naturales de algas marinas y las mareas rojas, en lugar de la reducción de nutrientes. Estos éxitos comerciales se desarrollaron a partir de la colaboración de investigación entre Irvine y Johnson Cape Abalone y científicos de la Universidad de Ciudad del Cabo y la Universidad de Estocolmo . [41]
La Asociación Escocesa de Ciencias Marinas , en Oban, está desarrollando cocultivos de salmón, ostras, erizos de mar y algas pardas y rojas a través de varios proyectos. [42] [43] [44] [45] La investigación se centra en los procesos biológicos y físicos, así como en la economía de la producción y las implicaciones para la gestión de la zona costera. Los investigadores incluyen: M. Kelly, A. Rodger, L. Cook, S. Dworjanyn y C. Sanderson. [46] [47]
En Bangladesh se cultivan carpas indias y bagres , pero los métodos podrían ser más productivos. Los cultivos en estanques y jaulas que se utilizan se basan únicamente en los peces. No aprovechan los aumentos de productividad que podrían producirse si se incluyeran otros niveles tróficos. Se utilizan piensos artificiales caros, en parte para suministrar proteínas a los peces. Estos costes podrían reducirse si se cultivaran simultáneamente caracoles de agua dulce, como Viviparus bengalensis , aumentando así la proteína disponible. Los residuos orgánicos e inorgánicos producidos como subproducto del cultivo también podrían minimizarse integrando caracoles de agua dulce y plantas acuáticas, como la espinaca de agua , respectivamente. [48]
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