El profesor Boyd analiza una variable crítica que causa estrés y que puede matar o causar falta de apetito, crecimiento lento y mayor susceptibilidad a las enfermedades.
Es bien sabido entre los acuicultores que la disponibilidad de organismos naturales limita la producción de camarones y la mayoría de las especies de peces en estanques a unos 500 kg por hectárea por cultivo (kg/ha/cultivo). En cultivos semi-intensivos con alimentos manufacturados y recambio diario de agua, pero sin aireación, la producción suele alcanzar entre 1500 y 2000 kg/ha/cultivo; sin embargo, a mayor rendimiento, la cantidad de alimento necesaria conlleva un alto riesgo de baja concentración de oxígeno disuelto (OD). Por lo tanto, el oxígeno disuelto (OD) es una variable crítica en la intensificación del rendimiento de la acuicultura en estanques.
La aireación mecánica puede aumentar la cantidad de alimento ingerido y permitir un mayor rendimiento. Cada caballo de fuerza por hectárea de aireación permitirá obtener entre 10 y 12 kg/ha de alimento al día para la mayoría de las especies de cultivo. Es común obtener entre 10 000 y 12 000 kg/ha por cultivo con altas tasas de aireación. Se pueden lograr rendimientos aún mayores en estanques y tanques revestidos con plástico y con altas tasas de aireación.
Rara vez se oye hablar de asfixia o estrés por oxígeno en la producción de pollos, cerdos y ganado criado en alta densidad, pero estos fenómenos son bastante comunes en la acuicultura. Se explicarán las razones por las que el oxígeno disuelto es tan importante en la acuicultura.
El aire cerca de la superficie terrestre contiene 20,95 % de oxígeno, 78,08 % de nitrógeno y pequeños porcentajes de dióxido de carbono y otros gases. La cantidad de oxígeno molecular necesaria para saturar agua dulce a presión atmosférica estándar (760 mililitros de mercurio) y 30 °C es de 7,54 mg por litro (mg/L). Por supuesto, durante el día, cuando se produce la fotosíntesis, el agua de un estanque suele estar sobresaturada de oxígeno disuelto (OD) (la concentración puede ser de 10 mg/L o más en aguas superficiales), porque la producción de oxígeno por la fotosíntesis es mayor que la pérdida de oxígeno por respiración y difusión al aire. Por la noche, cuando se detiene la fotosíntesis, la concentración de oxígeno disuelto disminuye; a veces, menos de 3 mg/L se considera la concentración mínima aceptable para la mayoría de las especies acuáticas de cultivo.
Los animales terrestres respiran aire para obtener oxígeno molecular, que absorben a través de los alvéolos pulmonares. Los peces y los camarones deben bombear agua a través de sus branquias para absorber oxígeno molecular mediante sus láminas branquiales. El esfuerzo de respirar o bombear agua a través de las branquias requiere una energía proporcional al peso del aire o el agua involucrados.
Se calcularán los pesos del aire y el agua que deben respirarse o bombearse para exponer las superficies respiratorias a 1,0 mg de oxígeno molecular. Dado que el aire contiene un 20,95 % de oxígeno, aproximadamente 4,8 mg de aire contendrán 1,0 mg de oxígeno.
En un estanque camaronero con agua con una salinidad de 30 ppt a 30 °C (densidad del agua = 1,0180 g/L), la concentración de oxígeno disuelto en saturación con la atmósfera es de 6,39 mg/L. Un volumen de 0,156 L de agua contendría 1,0 mg de oxígeno y pesaría 159 gramos (159 000 mg). Esto es 33 125 veces mayor que el peso del aire con 1,0 mg de oxígeno.
Más energía gastada por los animales acuáticos
Un camarón o un pez deben gastar considerablemente más energía para obtener la misma cantidad de oxígeno que un animal terrestre. El problema se agrava cuando la concentración de oxígeno disuelto en el agua disminuye, ya que se debe bombear más agua a través de las branquias para exponerlas a 1,0 mg de oxígeno.
Cuando los animales terrestres extraen oxígeno del aire, este se restaura fácilmente, ya que el aire circula libremente al ser mucho menos denso que el agua; por ejemplo, la densidad del aire a 25 °C es de 1,18 g/L, en comparación con los 995,65 g/L del agua dulce a la misma temperatura. En un sistema de acuicultura, el oxígeno disuelto extraído por los peces o camarones debe reponerse mediante la difusión del oxígeno atmosférico en el agua, y la circulación del agua es necesaria para mover el oxígeno disuelto desde la superficie del agua hacia la columna de agua para los peces o hacia el fondo para los camarones. El agua es más pesada que el aire y circula más lentamente, incluso cuando la circulación se facilita mediante medios mecánicos como aireadores.
El agua contiene una cantidad mucho menor de oxígeno que el aire: en saturación y a 30 °C, el agua dulce contiene un 0,000754 % de oxígeno (el aire contiene un 20,95 %). Si bien el oxígeno molecular puede penetrar rápidamente en la capa superficial de una masa de agua, el movimiento del oxígeno disuelto a través de toda la masa depende de la velocidad con la que el agua saturada de oxígeno en la superficie se mezcla con la masa de agua por convección. Una gran biomasa de peces o camarones en un estanque puede agotar rápidamente el oxígeno disuelto.
El suministro de oxígeno es difícil
La dificultad de suministrar oxígeno a peces o camarones se puede ilustrar de la siguiente manera. Las normas gubernamentales permiten alrededor de 4,7 personas por metro cuadrado en eventos al aire libre. Supongamos que cada persona pesa el promedio mundial de 62 kg, entonces habría 2.914.000 kg/ha de biomasa humana. Los peces y camarones suelen tener un requerimiento de oxígeno para respirar de alrededor de 300 mg de oxígeno/kg de peso corporal por hora. Este peso de biomasa de peces podría agotar el oxígeno disuelto en un estanque de agua dulce de 10.000 metros cúbicos inicialmente saturado con oxígeno a 30 °C en aproximadamente 5 minutos, y los animales de cultivo se asfixiarían. Cuarenta y siete mil personas por hectárea en un evento al aire libre no experimentarían ninguna dificultad para respirar después de varias horas.
El oxígeno disuelto es una variable crítica porque puede matar directamente a los animales de acuicultura, pero crónicamente, la baja concentración de oxígeno disuelto estresa a los animales acuáticos, lo que provoca falta de apetito, crecimiento lento y mayor susceptibilidad a las enfermedades.
Equilibrio entre la densidad animal y los insumos alimentarios
Un bajo nivel de oxígeno disuelto también se asocia con la presencia de metabolitos potencialmente tóxicos en el agua. Estas toxinas incluyen dióxido de carbono, amoníaco, nitrito y sulfuro. Por regla general, en estanques donde las características básicas de calidad del agua de la fuente son adecuadas para el cultivo de peces y camarones, los problemas de calidad del agua serán poco frecuentes siempre que se garantice una concentración adecuada de oxígeno disuelto. Esto requiere equilibrar las tasas de siembra y alimentación con la disponibilidad de oxígeno disuelto a través de fuentes naturales o complementadas con aireación en el sistema de cultivo.
En el cultivo de agua verde en estanques, la concentración de oxígeno disuelto es más crítica durante la noche. Sin embargo, en los nuevos tipos de cultivo más intensivos, la demanda de oxígeno disuelto es alta y es necesario mantenerla continuamente mediante aireación mecánica.
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Hora de publicación: 30 de septiembre de 2024