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Introducción
La tilapia se ha cultivado en todo el mundo; China, a partir del año 2009, figura como el principal productor y exportador con más de 1 000 000 t/año (Basualdo-Ramírez et al., 2012). México ocupa el lugar número 28 a nivel mundial con una producción de 143 747 t de especies de agua dulce, dentro de las cuales destaca la tilapia que ha aportado el 91% de la producción nacional (Mayorga-Castañeda, 2012; Mayorga-Castañeda, Corral-Ávila, Gutiérrez-Ahumada, Arriaga-Haro & Pérez-Hernández et al. 2011; Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación [FAO, por sus siglas en inglés], 2012).
En la actualidad, la producción acuícola se ha disparado de manera paralela con los problemas ambientales y su sustentabilidad a niveles preocupantes, no solo la producción piscícola necesita atender estándares sustentables, que abarcan aspectos ambientales (emisiones de CO2, CH4, gasto de energía), económicos (productivos y de movilización de cadenas comerciales), sociales (productos de buena calidad y asequibles) (Yacout-Dalia, Soliman & Yacout, 2016), del estado físico y relajado de los animales bajo cultivo respecto a su entorno (Qiang et al., 2016; Sánchez-Muros et al., 2016). Las implicaciones de las prácticas sustentables en la acuicultura abarcan desde considerables ahorros en el gasto de energía eléctrica, en la paulatina menor dependencia a insumos de alimento (alimento por reconversión de residuos o productos secundarios) (Stoknes, Scholwin, Krzesinski, Wojciechowska & Jasinska, 2016), hasta en ganancias adicionales por comercio y re-utilización de subproductos (Elissen et al., 2010; Stoknes et al., 2016).
Existen avances importantes en las técnicas de producción de tilapia, pero son pocas las granjas que aplican tendencias amigables con el ecosistema, como ejemplo se tiene el uso de los sistemas de recirculación (RAS por sus siglas en inglés), que son una tecnología de cultivo intensivo utilizado para disminuir el gasto del recurso hídrico, ya que se reutiliza el 95% de agua a través de varios componentes (Badiola, Mendiola & Bostock, 2012; Soto-Zarazúa et al., 2013), al igual que la acuaponía (cultivos integrados entre peces y plantas) (Saufie et al., 2015) y los bioflocs (creación de un microcosmos entre peces y bacterias heterotróficas, agregados de microalgas, protozoos y materia orgánica en suspensión), las cuales son técnicas de cultivo en RAS (Crab, Defoirdt, Bossier & Verstraete, 2012; Endut, Jusoh, Ali, Wan & Hassan, 2009). Sin embargo, estas condiciones de confinamiento a elevadas densidades puede causar desequilibrio fisiológico de los peces (estrés) (Aly, Mohamed & John, 2008; Conte, 2005), detonando inmunosupresión y facilitando la incidencia de diversos agentes patógenos (Silveira-Telli et al., 2014) para esto; una alternativa ecológica son los nutracéuticos los cuales aún se encuentran sin ser utilizados a escalas comerciales en el ramo acuícola (Reverter, Bontemps, Lecchini, Banaigs & Sasal, 2014; Ying-Rui et al., 2013).
El objetivo de este manuscrito es proponer un modelo de cultivo de tilapia que atienda a las carencias de capitales naturales y económicas con técnicas de producción modernas, sostenibles y eficientes (Bosma & Verdegem, 2011; Shi-Yang et al., 2011).
Principales problemáticas
Las causas de mortalidad y los problemas asociados al cultivo de tilapia se deben corroborar con necropsias a los cadáveres y disecciones a organismos vivos (Syuhaidah et al., 2013), registrar la signología y la mortalidad acumulada al igual que realizar la toma de muestras de diversos órganos para su análisis patológico; además, determinar la calidad química biológica de agua para descartar la presencia de metales pesados y bacterias patógenas antes de iniciar el proyecto y evitar riesgos para los peces y/o consumidores finales (Tucker & Heargreaves, 2012). Por otra parte, se deben revisar las rutinas de trabajo diario, semanal y mensual en aspectos de bioseguridad y limpieza de estructuras de entrada y salida de agua de los estanques (Mayorga-Castañeda et al., 2011), criterios para la realización de recambios de agua, toma de parámetros fisicoquímicos del agua además de manera minuciosa analizar los criterios de alimentación, desde el tipo de alimento suministrado hasta la técnica de alimentación y la periodicidad de la misma (Martins, Conceição & Schrama, 2011); la aparición de vegetación acuática (macrófitas) debe ser removida por acción manual o mecánica ya que este tipo de macroalgas además de entorpecer los muestreos y cosecha, compiten con el fitoplancton por nutrientes (Guang, Min, Hao-Bo & Wei-Hao, 2010), lo que repercute en un mortalidad masiva de los productores primarios del sistema (Asaduzzaman et al., 2009).
El manejo del cultivo se determina en función del tipo de sistema que se emplea (extensivo, semi intensivo, intensivo, hiper intensivo) en órdenes de magnitud desde 200 kg/ha en estanques rústicos hasta 100 000 kg/ha en cultivo hiper intensivo en términos de rendimiento en la cosecha (Tucker & Heargreaves, 2012).
Disminución de tasa de crecimiento
Los siguientes factores influyen en el desempeño del crecimiento: calidad de agua, régimen de alimentación, estrés, calidad del alimento, biomasa y densidades de siembra.
Calidad de agua
La mayoría de las veces la mala calidad del agua de manera directa se asocia a la presencia de agentes patógenos (Silveira-Telli et al., 2014). En los organismos la reducida tasa de crecimiento y la mortalidad en mayor medida se genera por los elevados niveles en la concentración de los desechos nitrogenados como amonio no ionizado (NH3) y nitritos (NO2) (Tucker & Hargreaves, 2012); la transparencia del agua superior a la recomendada puede causarle al organismo estrés por la luminosidad y la mayor exposición a los depredadores (Jianyu, Ying, Shaoron & Xiangwen, 2006), además esta agua tan clara se traduce en una carencia de productores primarios, lo que repercute en la falta de generación de oxígeno disuelto en el agua (OD), creándose cuadros anóxicos durante la noche y madrugada (Asaduzzaman et al., 2009).
Régimen de alimentación
En sistemas extensivos muchas veces el alimento se ofrece en una sola ración y causa que el alimento permanezca más tiempo en el tracto digestivo y la digestibilidad disminuya (García-Ortega, Kissinger & Trushenski, 2016; Mojica-Sastoque, Vivanco-Aranda, Martínez-Cordero & Trujillo-Cabezas, 2010); además que el alimento remanente se hidrata y permanece en la columna de agua consumiendo OD y al precipitarse se favorece la acumulación de nutrientes en el fondo, deteriorando la calidad del agua (Asaduzzaman et al., 2009). En tilapias de 40 g se recomienda alimentar al 3% de su biomasa al menos de 3 a 4 raciones diarias y observar su desempeño alimenticio (Mayorga-Castañeda et al., 2011).
Estrés
El estrés influye sobre los cambios fisiológicos e inmunológicos de los organismos, se crean catecolaminas en plasma, corticosteroides y se eleva la concentración de glucosa, además de cambios etológicos mostrando agresividad y nado errático; si estos cuadros de estrés son muy prolongados o muy frecuentes amenazan la supervivencia de los organismos en cultivo (Jianyu et al., 2006; Qiang et al., 2016).
Calidad del alimento
El alimento no consumido con altos niveles de proteína (mayor o igual a 35%) se acumula en el agua y suelo del estanque y favorece el incremento en la concentración de los desechos nitrogenados por lo cual se sugiere el uso de alimentos de alta digestibilidad para disminuir este impacto en el ambiente (Rincón et al., 2012; Rivas-Vega, López-Pereira, Miranda-Baeza & Sandoval-Muy, 2012).
Biomasa y densidades de siembra
La biomasa de siembra es uno de los parámetros más importantes a tomar en consideración en el cultivo, ya que al iniciarse el ciclo la biomasa es una pequeña cantidad de kilos, misma que va aumentando acorde al crecimiento del organismo (Gullian-Klanian & Arámburu-Adame, 2013); densidades de siembra entre los 18 org/m2 a 30 org/m2 se cataloga como adecuada para sistemas extensivos-semi intensivos y del doble para sistemas intensivos (Ruiz, Tapia, García & González, 2006; Silveira-Telli et al., 2014), cabe mencionar que Oreochromis niloticus es una especie que mantiene su ritmo de crecimiento aún la biomasa sobrepase lo ya señalado (Dampin, Tarnchalanukit, Chunkao & Maleewong, 2012), siempre y cuando existan condiciones favorables; esto dependerá en gran medida de factores como tipo de sistema de cultivo (estanquería rústica o geomembrana, tanques circulares, rectangulares, canales artificiales), sistemas de apoyo (aireación, tasa de recambio de agua) frecuencia de alimentación (Bosma & Verdegem, 2011), y aditivos en el alimento como probióticos (Van Hai, 2015) o en su caso medicina natural (favorecen la disminución del estrés a través de la disminución de niveles de glucosa) (Arenal et al., 2012); mediante un mecanismo aún desconocido, pero se ha visto que puede ser similar al de la Metformina (droga sintética para controlar la diabetes) que induce un efecto anti-hiperglicémico principalmente inhibiendo el incremento en la tasa de la gluconeogénesis hepática y mejorando la sensibilidad a la insulina a través de la estimulación de la toma de glucosa en el músculo esquelético y en los tejidos adiposos (Mousavi, Mohd, Murugaiyah & Zaini, 2016).
Mientras el sistema empleado cuente con una mayor gama de servicios, es posible aumentar la densidad del cultivo, pero se sugiere mantener densidades que favorezcan el equilibrio entre el retorno de la inversión económica y el bienestar de los animales.
Patologías infecciosas de origen bacteriano
La signología mostrada en gran parte de los cultivos pueden atribuirse a infecciones por estreptococos ya que estos patógenos principalmente Streptococcus agalactiae y S. iniae, son reconocidos por causar la infección en una gran variedad de especies de tilapia (Acar, Sabri, Yilmaz, Gültepe & Tuker, 2015; Baums et al., 2013; Syuhaidah et al., 2013). Se les ha descrito por causar signos clínicos específicos relacionados al sistema nervioso central (SNC) como hemorragias perioculares, en las aletas y cuerpo, pérdida de la orientación, nado errático, exoftalmia con o sin opacidad de la córnea, y ascitis (Ponsak & Parichat, 2010a; Syuhaidah et al., 2013). El brote sucede cuando el sistema inmune de los peces está comprometido a consecuencia de altas densidades de siembra o por procesos que comprometen la integridad de su estado de salud (mal manejo en el transporte y biometrías, reducción o aumento brusco de temperatura o niveles de OD), ya que estos patógenos son oportunistas y se benefician de la inmunosupresión de los organismos (Qiang et al., 2016).
También se han presentado casos donde se observa escasa coloración en branquias lo que generalmente se relaciona con crisis de OD durante las noches y madrugadas debido a la respiración del fitoplancton y las macrófitas (que empieza desde el ocaso, iniciándose la fase oscura de la fotosíntesis) al alimento suministrado y a los procesos de óxido-reducción en el fondo (Wezel, Robin, Guerin, Arthaud & Vallod, 2013) cuando se presentan estos cuadros de estrés, la aireación suplementaria es requerida, ya que la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) es muy alta (Tucker & Hargreaves, 2012). Al reducirse la disponibilidad OD se necesita incrementar estos niveles en el agua mediante ingreso de agua y/o la implementación de aireación mecánica, difusión pasiva, incluso uso de oxígeno líquido si el sistema de producción es hiper intensivo (Mojica-Sastoque et al., 2010).
Estrategias de solución
Al surgir cualquier problemática se tienen que llevar a cabo acciones para contrarrestarlas, en la figura 1 se esquematiza un proceso de acción en caso de contratiempos en el cultivo de tilapia, ofreciendo tres escenarios distintos que pueden emplearse de acuerdo al balance económico de cada productor: a) modificación del manejo existente, b) empezar un policultivo, o c) utilizar los sistemas de recirculación. En la figura 2, se detalla el escenario de recirculación que pretende ejemplificar la conversión de sistemas extensivos en medios más controlados que favorecen la sustentabilidad de los ecosistemas a través del reciclaje de materia. El modelo es uno basado en tierra, que se diseñó a partir de la premisa de que ya existía (módulo de producción de tilapia), de manera extensiva, en el que se presentaron problemas de mortalidad y se rediseño con pautas de carácter sostenible.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 1 Diagrama de flujo, que indica las causas primarias (infección) y secunda rias de la mortalidad acumulada; en el círculo se engloban las diferentes posibilidades de manejo.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 2 RAS sugerido con sus componentes (área de producción, cuenca sedi mentaria (CS), dos módulos de plantas flotantes, biodigestor (BD), airea dores (I) , reservorio (RS) y sus respectivas dimensiones (vista de planta, sin escala). Las flechas representan la dirección del flujo de agua. Las unidades están dadas en metros.
En la figura 3 se explican los tres escenarios con sus ventajas particulares y las necesidades irrevoca bles al presentarse problemáticas. El sistema consta de un módulo de producción de tilapia (1 Ha), una cuen ca sedimentaria (500 m3), dos canales artificiales de agua (250 m3) que contendrán módulos de plantas flo tantes (MPF), un canal de perifiton (850 m3), un biodi gestor (100 m3), un sistema de aireación que consta de ocho aireadores (1 Hp) (cuatro de inducción y cuatro de superficie) además un reservorio de agua (5000 m3).
Fuente: Elaboración propia.
Figura 3 Diferentes escenarios de solución, en los tres círculos a la izquierda, se hace referencia a las similitudes entre las propuestas y sus particularida des; se desprenden algunas de las actividades que habrían de realizarse (el traslape representa opcional). MPA = Manejo de plan de alimenta ción; RM = remoción de macrofitas; PByEN = probióticos y extractos naturales, ARC = sistema de aireación; MPF = Módulos de plantas flotantes; RMT = Remoción de material tóxico; RrMT = reciclaje del ma terial orgánico; PCA = Parámetros de calidad de agua.
Para favorecer la inmunomodulación se sugiere utilizar aditivos procedentes de fuentes no contaminantes como el aceite de canela en la dieta por los primeros 6 días de cultivo, a una ración del 3% de la biomasa a una concentración del 0.4% por kg de alimento, rociado con atomizador al alimento comercial, ya que se ha probado como potente antibacterial contra infecciones causadas por S. iniae (Ponsak & Parichat, 2010b).
También se recomienda utilizar probióticos (PB) Lactobacillus acidophylus y Bacillus subtilis (107 cel/ mL ±) a razón de 5 g/kg de alimento. El probiótico se diluye en 1% de aceite de soya, hasta que quede completamente homogéneo para añadirse al alimento mediante un atomizador (Aly et al., 2008; Iwashita, Nakandakare, Terhune, Wood & Ranzani-Paiva, 2015).
En el sistema propuesto se administrarían 552 kg de alimento enriquecido con PB, en cuatro raciones al día (138 kg/ración). Esta cantidad de alimento equivale al 3% de la biomasa, administrado en cuatro raciones, ya que al aumentar la frecuencia de alimentación, el alimento se transfiere de manera más rápida por el tracto digestivo (Mayorga-Castañeda et al., 2011). Al alimentar se debe registrar el alimento consumido, se registra el remanente capturándolo con una red para obtener su peso seco y se sustrae al dato del alimento uministrado y el comportamiento alimenticio de los peces calificando la velocidad de nado, la voracidad alimenticia (tiempo de consumo de la ración).
El procedimiento depende de las condiciones de cada sistema de cultivo, si hay posibles infecciones se recomienda iniciar la primera semana con el alimento enriquecido con aceite de canela, y después los PB; adjunto a esto se ha demostrado que la inclusión de PB en el alimento dispara respuestas inmunes así como la mejora de los parámetros de crecimiento y digestibilidad del alimento (Newaj-Fyzul, Al-Harbi & Zaini Asmawi, 2014). Por otra parte, se fomenta la aplicación de los RAS debido a que permite mantener en equilibrio la calidad de agua en los sistemas de estanquería, los cuales a menudo cumplen con las condiciones adecuadas para aumentar el rendimiento de 2 t/Ha a 7 t/Ha por ciclo (peso promedio de cosecha de 500 g).
Es importante señalar que dicho sistema de producción crea un reducido impacto ambiental en gran medida asociado a los fenómenos de eutrofización en ambientes acuáticos aledaños (González-Acosta, 2012). El sistema propuesto además del cuidado al medio ambiente puede brindar valor agregado al precio de la tilapia aunado a la integración y el reciclaje de los lodos de la cuenca sedimentaria mediante el biodigestor, ya que entre el 30% y 60% del alimento suministrado se convierte en sólidos (Yogev, Sowers, Mozes & Gross, 2017), obteniéndose por tonelada de biomasa de tilapia, al menos 300 kg son transformados en lodos, a lo cual cabe señalar que el proceso de digestión anaerobia genera entre 400 l a 700 l de biogás por cada kilogramo de materia orgánica degradada, según la relación de Carbono/Nitrógeno que presenten los lodos (Varnero, 2011); dicho biogás se puede aprovechar como fuente de energía en la misma unidad de producción (Ciotola, Lansing & Martin, 2011; Olugasa, Odesola & Oyewola, 2014).
Al implementarse proyectos piscícolas con capacidades competitivas en el ámbito sustentable, la sociedad obtendría diversos beneficios como la adquisición de productos de alta calidad de manera más asequible, existe generación de empleos a nivel local, bajo riesgo de contaminación en cuerpos de agua que a menudo benefician el turismo y las necesidades de regiones locales, promoviendo un desenlace económico favorable para las comunidades que dependen de la acuicultura (Bosma & Verdegem, 2011); se consideran diversos criterios para empatar con un concepto sustentable social como la disminución de la pobreza, la seguridad alimentaria, mejoramiento del medio rural y una mayor salida de beneficios de la granja y estabilidad económica (Harohau et al., 2016). En el ámbito económico, un proyecto sustentable genera gran parte de sus necesidades energéticas y reutiliza o comercian los subproductos, lo que disminuye los costos de producción (Olugasa et al., 2014); a menudo que la acuicultura avanza, el consumidor empieza a buscar productos que sean compatibles con un balance ambiental y ético favorable para la biocenosis de la acuicultura (Feucht & Zander, 2015); por lo tanto, es importante incorporar tendencias ecológicas en el ramo acuícola para que la actividad perdure.
Conclusiones
El crecimiento de la actividad acuícola a nivel global seguirá en aumento al paso del tiempo, sin embargo, las condiciones medio ambientales se deterioran cada vez más y más rápido; es por esto que la implementación de “tecnologías verdes” en la producción acuícola son primordiales al desarrollar técnicas de cultivo más eficientes y amables con la naturaleza, a lo que este sistema de recirculación propuesto es un proyecto ambientalmente compatible que tiene potencial para ser altamente rentable, con una alta capacidad adaptativa a las necesidades particulares de cada región.
