CAPÍTULO 12CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS ACU ÁTICOS PARA EL

SOSTENIMIENTO DEL CULTIVO DE PECT ÍNIDOS: EL CASO DEArgopecten purpuratus EN LA BAH ÍA TONGOY, CHILE

CARRYING CAPACITY OF AQUATIC SYSTEMS TO SUPPORTINTENSIVE SCALLOP AQUACULTURE; THE CASE OF

Argopecten pururatus, BAHIA TONGOY, CHILE

EDUARDO URIBE 1 * Y JOSE L. BLANCO 2

1 Departamento de Acuacultura, Universidad Católica del Norte. Larrondo 1281, Coquimbo, Chile2 Instituto de Fomento Pesquero, Valparaíso, Chile. Afilación actual: Center for Coastal Physical Oceanography Old Dominion University, Norfolk, VA, U.S.A.

RESUMEN El éxito de un cultivo industrial de Argopecten purpuratus, dependerá de la capacidad de carga de la Bahía,de modo que pueda sostenerse esta actividad en el tiempo, con una tasa de crecimiento adecuada para la especie y sin alterarel medio ambiente. El presente capítulo propone una metodología para estimar la capacidad de carga de Bahía Tongoy,Chile, en base a la disponibilidad de alimento fitoplanctónico y del oxígeno disuelto en la columna de agua. Se consideraen el modelo de capacidad de carga la dinámica que experimenta la Bahía, para lo cual se utilizan datos provenientes demediciones efectuadas entre agosto de 1994 y julio de 1995. Con una alta biomasa fitoplanctónica (> 8 mg m-3 de clorofila“ a” ), oxígeno disuelto mayor de 5 mL L-1 y con velocidad de corriente modal de 3 cm s-1, se estima una producción máximade 36 ind m-2 de A. purpuratus de talla comercial.

PALABRAS CLAVE: Cultivo de pectínidos, capacidad de carga, Argopecten purpuratus ABSTRACT The success of intensive culture of Argopecten purpuratus will depend on the carrying capacity of a bay tosupport this activity, giving an adequate rate of growth for the species, accompanied by no alterations to the environment.The present chapter proposes methodology for estimating the carrying capacity of Tongoy Bay, Chile, on the basis ofavailability of phytoplankton and dissolved oxygen in the water column of the bay. Also, a dynamic model of the carryingcapacity is considered which evaluates the renewal rate of the bay from Aug 1994 to July 1995 . With the high phytoplanktonbiomass ( >8 mg-3 Chl “a” ), dissolved oxygen (> 5 ml L-1 ) and modal current velocity of 3 cm s-1 , maximum productionof A. purpuratus to commercial size was estimated to be 36 individuals m-2.

KEY WORDS: Carrying capacity, pectinids, scallops, Argopecten purpuratus, scallop aquaculture

INTRODUCCION

Durante las dos últimas décadas, el sector privado deChile ha realizado una importante inversión en la ac-tividad del cultivo de peces, algas y moluscos. Comoejemplo, podemos citar que para el cultivo de Argopec-ten purpuratus (Lamarck 1819) se han destinado másde 3000 hectáreas. Sin embargo, esta vigorosa actividadde cultivo ha generado una gran preocupación de lasautoridades locales, debido al escaso conocimiento quese tiene de los cuerpos de agua y de las condicionesambientales donde se desarrollan los cultivos. Por esta

razón, la Subsecretaria de Pesca a través del Fondo deInvestigación Pesquera (FIP) ha financiado algunosestudios para diseñar modelos y metodologías orien-tadas a conocer la capacidad de una Bahía para soportarun cultivo industrial de A. purpuratus, sin provocar unamayor alteración del medio ambiente (Uribe et al.1995).

Los cultivos de bivalvos y en general grandes agre-gaciones de organismos bentónicos, pueden provocarun significativo impacto en los nutrientes y también enel ciclo de energía en los ecosistemas marinos someros(Boynton et al. 1980, Dame et al. 1980). Asimismo, losorganismos filtradores de los bancos naturales, con-sumen grandes concentraciones de partículas presentesen la columna de agua (Wright et al. 1982, Carlson et

Pruebas de Galera

Los Moluscos Pectínidos de Iberoamérica: Ciencia y AcuiculturaA. N. Maeda-Martínez (ed.) 2001, Cap. 12: 000-000.

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*Corresponding author: M Sci. Eduardo Uribe. UniversidadCatólica del Norte. Larrondo 1281. Casilla 117. Coquimbo, Chile.Email: euribe@nevados.ucn.cl.

al. 1984, Fréchette y Bourget 1985) y se piensa que ellosactúan como controladores naturales de procesos deeutroficación en Bahías semicerradas (Cloern 1982,Officer et al. 1982). Por otra parte, producto de la altatasa de filtración de los bivalvos, se producen heces ypseudoheces, conocidas como biodeposición, las cualesprovocan un enriquecimiento del sedimento con mate-ria orgánica (Kautsky y Evans 1987) y a la vez unincremento del metabolismo microbiano, con la con-secuente reducción en las concentraciones de oxígenodisuelto. Además, conlleva también un aumento en lareducción del sulfato (Dahlbäck y Gunnarson 1981), asícomo un aumento en los procesos de desnitrificación(Kaspar et al. 1985), alterando severamente el medioambiente.

Los primeros intentos para evaluar el impacto de laacuicultura, se realizaron en base a determinaciones dela capacidad de carga (Incze y Lutz 1980, Incze et al.1981, Rosenberg y Loo 1983), teniendo presente que elaumento descontrolado de la densidad del cultivo, even-tualmente reducirá la tasa de crecimiento de la especiey provocará alteraciones en el medio ambiente (Aka-boshi e Illanes 1983, Fréchette et al 1996). Posterior-mente, el énfasis se ha dado en modelar el impacto delos cultivos en relación a la dinámica del sistema,incluyendo aspectos tales como la competencia poralimento (Fréchette et al. 1989, Rodhouse y Roden1987) y el reciclaje de nutrientes (Kaspar et al. 1985).

Es importante considerar que los organismos en cul-tivo no son los únicos que utilizan de la oferta alimen-ticia del lugar. En este sentido Rodhouse y Roden(1987), estimaron que el zooplancton herbívoro con-sume el 29 % de la producción anual de fitoplancton enKillary Harbour en Irlanda. Por esta razón, Incze et al.(1981) y Rodhouse y Roden (1987) recomiendan quesólo el 50 % de la oferta alimenticia sea consideradapara efectos de cultivo de mitílidos, con porcentajessuperiores, predijeron la ocurrencia de "severas modi-ficaciones en el medio ambiente y una disminución dela producción por unidad de área".

Uno de los factores que altera el metabolismo de losorganismos filtradores es la velocidad de la corriente,ya que este componente puede influir en las tasas deingestión. Al respecto, Winter (1978), demostró queexiste una relación entre el flujo y la eficiencia deretención del alimento en los bivalvos, y Malouf yBreese (1978) comprobaron que a flujos de corrientesmuy lentas la capacidad de crecimiento de Crassostreagigas disminuye.

Por lo anterior, en las estimaciones de la capacidadde carga, debe considerarse el movimiento del agua, entérminos de mantener una constante oferta de partículas

para los organismos filtradores en cultivos suspendidos(Incze et al. 1981, Rosenberg y Loo 1983, Fréchette yBourget 1985, Wildish y Kristmanson 1987). La tasa derenovación de partículas dependerá de la hidrografía decada sistema. En los estuarios, el movimiento departículas es dominado por el flujo del río y por lasmareas, mientras que en las Bahías, el movimiento departículas es más complejo y no solo está regido por lascorrientes de mareas, sino que además tienen granrelevancia el viento, la topografía y otros procesos queocurren fuera de ella (Rodhouse y Roden 1987).

Winter (1978), realizó una revisión crítica de factoresque intervienen en la alimentación de moluscos bi-valvos, concluyendo que los organismos no son capacesde seleccionar el alimento al filtrar, por lo que una altaconcentración de partículas no nutritivas disminuyesignificativamente el crecimiento. Este autor, observótambién que la alta concentración de alimento no essinónimo de un mejor crecimiento y que incluso éste,podría ser negativo debido a la alta tasa de biodeposi-ción producida por los moluscos filtradores, las cualesse van acumulando en el área de cultivo. Lodeiros yHimmelman (2000), reportan que de las variables am-bientales registradas en el Golfo de Cariaco, Venezuela,el fitoplancton es el que mejor explica el crecimientodel pectínido Euvola ziczac. Además infieren que estaespecie puede seleccionar partículas de alta calidadnutritiva del seston.

En la mayoría de los casos, el alimento no es un factorlimitante, debido a las altas concentraciones de fito-plancton y materia orgánica particulada disponible enel medio, especialmente en un área donde frecuente-mente se presentan eventos de surgencias, como lo sonlas costas de Chile y Perú (Neshyba y Méndez 1976).No ocurre lo mismo con el oxígeno disuelto, el quedependiendo de la disponibilidad en el medio y delconsumo tanto de los organismos cultivados como porel metabolismo microbiano en la degradación de lasbiodeposiciones. La escasez de este elemento, muchasveces es el causante de altas mortalidades de moluscosbivalvos. Un ejemplo, es el caso de la Bahía de Mutsu, Japón, donde se produjeron altas mortandades deejemplares de Patinopecten yessoensis, debido a lamezcla de aguas con una mínima de oxígeno, provo-cadas por la alta descomposición de los sedimentos enel fondo, con las aguas de la columna (Ventilla 1982).Otro ejemplo que muestra la importancia del oxígeno,ocurrió en los meses de verano de 1984 en BahíaParacas (Perú), donde se registraron bajas concentra-ciones de oxígeno disuelto con valores de saturacióninferiores al 40%, causando una masiva mortalidad deejemplares de A. purpuratus (Wolff, 1987). Similar

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experiencia se tuvo en Bahía Mejillones, Chile en 1990,donde se registró una alta mortandad de esta especiecultivada en sistema suspendido (long line), (Sturlacom. pers.).

En este capitulo se presenta la metodología aplicadapor Uribe et al. (1995) para determinar la capacidad decarga en Bahía Tongoy, Chile, utilizando informaciónde las condiciones ambientales medidas entre agosto de1994 y julio 1995.

ANTECEDENTES DEL ÁREA DE ESTUDIO

Los cultivos de A. purpuratus en Bahía Tongoy,Chile, se iniciaron en 1982. En esta área se encuentra elbanco natural más austral de esta especie en el océanoPacifico. Bahía Tongoy se ubica en la zona centro nortede Chile, [30°12’S - 71°34’O] (Fig. 12.1) y correspondea una región con características semiárida. Esta Bahíaes abierta al norte, con un área de 55.86 km2, unvolumen de 2.01 km3 y la sección en la boca es de 0.2km2. La profundidad media de la Bahía es de 25 m.

El agua de esta Bahía presenta una alta productivi-dad, debido a que se encuentra próxima a un centro desurgencia llamado Punta Lengua de Vaca. En este sec-tor, la surgencia presenta un claro ciclo estacional,siendo de mayor intensidad en los meses de primaveray verano (Alarcón 1976, Neshyba y Méndez 1976,Viviani 1979, Espinoza et al. 1983, Uribe y Neshyba1983, Fonseca y Farías 1992). El agua surgente presentaalta salinidad, un mínimo contenido de oxígeno disuelto

y altas concentraciones de nutrientes (Alarcón, 1976,Silva y Fonseca, 1983). Estas características abióticasproducen una alta biomasa fitoplanctónica (Uribe yNeshyba 1983, Richter 1990, Boré et al. 1993, Martinez1997) que puede sostener diversas pesquerías en el área,además de los cultivos de A. purpuratus al interior dela Bahía (Acuña et al. 1988). Un modelo trófico elabo-rado por Wolff (1994) para Bahía Tongoy, considera 17agrupaciones de organismos que la habitan o que estánfrecuentemente presentes en este cuerpo de agua, yseñala que los invertebrados bentónicos constituyen el47% de la biomasa total del sistema (111.2 g m-2),mientras que el cultivo suspendido de A. purpuratusexplica solamente el 12% de la biomasa total delsistema y representan el 71% de la biomasa en lacolumna de agua.

Los primeros estudios de manejo del recuso A.purpuratus en los bancos naturales de Bahía Tongoy,se inician en 1975 con una evaluación de 3,059 ha,donde se determinó una densidad de 0.17 ind m-2 y unabiomasa total de 5.0 millones de ejemplares (Centro deInvestigaciones Submarinas, 1975). Posteriormente sehan realizado 6 evaluaciones, siendo la última en 1990(Alarcón y Wolff 1991), en la cual se una densidad muysimilar a todas las evaluaciones anteriores con 0.16 indm-2. Sin embargo, para ciertas áreas de la Bahía se hanregistrado biomasas mayores. Stotz y González (1997)registraron más de 3 ind m-2 en el sector oeste de BahíaTongoy.

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Bahía Tongoy

Figura 12.1. Area de cultivo de Argopecten purpuratus en Bahía Tongoy, Chile.

CAP. 12. CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS ACUÁTICOS 3

Akaboshi e Illanes (1983) inician los experimentosde cultivos suspendidos de A. purpuratus en BahíaTongoy. En estas experiencias realizadas en 1982, selograron cultivar ejemplares hasta la talla comercial (90mm) entre 14 y 15 meses de cultivo. Esta tasa decrecimiento de A. purpuratus en sistemas suspendidostipo “ long line”, se mantuvo por muchos años, debidolos bajos volúmenes cultivados por las empresas, nosuperaban los 10 millones de ejemplares, por la escasezde semilla en los primeros años de esta actividad. Apartir de 1993 durante un evento del fenómeno El Niño(Illanes et al. 1995) se consiguió captaciones de semillade A. purpuratus por sobre los 200 millones de ejem-plares, niveles de producción que se han mantenidohasta el año 2000. Con esta gran cantidad de ejemplaresde pectínidos a cultivar, permitiría evaluar la capacidadde Bahía Tongoy en soportar este cultivo industrial, sindisminuir las velocidades de crecimiento histórico deesta especie. Además con una elevada biomasa en cul-tivo, se observaría el impacto ambiental, especialmente

si se presenta un incremento de la materia orgánica enlos sedimentos de la Bahía.

PARÁMETROS AMBIENTALES YFISIOL ÓGICOS

Parámetros Físico-Químicos

La respuesta de los organismos filtradores en elmedio ambiente son complejas, por lo que se debenanalizar principalmente los factores que sean o puedanhacerse limitantes. La temperatura es uno de los fac-tores que produce cambios en la fisiología de los organ-ismos (His 1977), principalmente en la tasa de filtraciónde los moluscos bivalvos y en el crecimiento en estaespecie (Rivas y Masse 1983, Malouf y Breese 1978).

En Bahía Tongoy, la variación temporal de tempera-tura de la columna de agua (Fig. 12.2), presenta uncalentamiento a partir de noviembre (primavera) con14ºC, alcanzando los máximos valores entre los mesesde enero y marzo (verano) con temperaturas superiores

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Figura 12.2. Distribución temporal de a) temperatura (ºC), b) salinidad (‰) y c) oxígeno disuelto (mL L-1) en la columnade agua, en Bahía Tongoy, Chile (tomado de Uribe et al. 1995)

4 URIBE Y BLANCO

a 17ºC en la capa superficial. Durante esta época sepresenta una estratificación en la columna de agua, lacual es interrumpida ocasionalmente por ascensos deagua frías (<14ºC) en los meses de diciembre, enero ymarzo debido a eventos de surgencia. Las aguas de estaBahía vuelven a enfriarse a partir de mayo, presentán-dose una columna homogénea con valores menores a13ºC en los meses de invierno. Teniendo presente estosantecedentes y que la variabilidad interanual es pequeña(Akaboshi e Illanes 1983, Uribe et al. 1995) y que soloes alterada por eventos de El Niño (Illanes et al. 1985),la temperatura no se consideró relevante en el presentemodelo.

De acuerdo a Navarro y González (1998), cuandoejemplares de esta especie son expuestos a bajas salini-dades, la tasa de filtración disminuye, de manera que unejemplar que filtra 2.6 L h-1 en una salinidad de 30 ‰,baja a 0.12 L h-1, si es expuesto a una salinidad de 18‰. En Bahía Tongoy la salinidad no presenta una granvariación durante el año (Fig. 12.2) debido a que noexisten ríos y las precipitaciones son escasas. Los valo-res fluctúan entre 34.5 y 34.7 ‰, registrándose lasmayores salinidades (>34.6 ‰) entre los meses deprimavera y verano (octubre a enero) por la intrusiónde aguas de surgencia, mientras que salinidades inferio-res a 34.5 ‰ se presentan en los meses de invierno.Debido a la baja variabilidad de sus valores, que nosupera los 0.3 ‰, la salinidad no se consideró impor-tante para el presente modelo.

La concentración de oxígeno disuelto es vital para elmantenimiento y desarrollo de los organismos, con-siderándose este elemento como uno de los factorespreponderantes para la evaluación de la capacidad decarga, especialmente en una Bahía donde se realizancultivos intensivos o lugares con poca circulación deagua, aun cuando la Bahía sea altamente productiva. EnBahía Tongoy (Fig. 12.2), la capa superficial se pre-senta bien oxigenada (>7 mL L-1) durante casi todo elaño, sin embargo los meses de primavera y verano,cuando la surgencia es más intensa en Punta Lengua deVaca, se observa en la Bahía la intrusión y ascenso deaguas de bajo contenido de oxígeno disuelto (<3 mLL-1), que llega a los 10 metros de profundidad en losmeses de noviembre y enero, pudiendo ocupar ocasio-nalmente toda la columna. En cambio en los meses deinvierno asociado a bajas temperaturas (<13ºC), sepresentan altos valores de oxígeno disuelto (>7.0 mLL-1) en toda la columna de agua.

Las aguas de Bahía Tongoy presentan una fluc-tuación de las concentraciones de nitratos entre 2 y 12µM (Fig. 12.3), registrándose valores mayores a 8 µMhasta los 10 metros de profundidad en los meses de

octubre, noviembre, diciembre, febrero y julio, concen-traciones que están asociados a los mínimos valores deoxígeno y los máximos de salinidad. Valores menoresa 2 µM de este nutriente se registraron entre la superfi-cie y los 10 metros de profundidad, especialmente enlos meses de febrero y abril.

Los fosfatos (Fig. 12.3), presentan un patrón de dis-tribución similar al de nitratos, donde las mayores con-centraciones (>2 µM) se presentan en los meses deoctubre, noviembre, diciembre y julio mientras que losmenores valores (<0.5 µM) se presentan en los mesesde enero y marzo.

Las concentraciones de silicatos en las aguas deBahía Tongoy (Fig. 12.3), fluctúan entre 5 µM y 25 µM,observándose que las mayores concentraciones (>15µM) se registran generalmente a profundidades inferio-res a los 10 m desde octubre a febrero, excepto el mesde julio donde los altos valores se presenta en toda lacolumna de agua. Las menores concentraciones (<5µM) se registran en septiembre y desde febrero a juniocon la excepción del mes de mayo donde se presentanvalores superiores a 10 µM. Similares concentracionesde nitratos, fosfatos y silicatos, fueron registradas porRichter (1990) y Martínez (1997), en esta Bahía para laépoca de verano.

Sin duda, una de las variables que tiene mayor inci-dencia en la capacidad de carga en los cultivos sus-pendidos en Bahía Tongoy, es la velocidad de lacorriente, ya que es el flujo de agua el que lleva elalimento y oxígeno a los pectínidos que se encuentranen el interior de los dispositivos de cultivos (“pearlnets” y linterna japonesa). La velocidad de corrienteses más intensa en los meses de primavera, época dondese presentan elevadas biomasas fitoplanctónicas, com-puestas por diatomeas en un 97%. La población de A.purpuratus en sistemas suspendidos con una alta dis-ponibilidad de alimento, producen elevadas cantidadesde biodeposiciones, desechos orgánicos que se podríanacumular en los fondos de la Bahía, sin embargo, lamayor velocidad de la corriente de esta época del año,permite un transporte de esta carga orgánica a profundi-dades mayores hacia el exterior de la Bahía. Por lo tanto,la corriente aporta al cultivo, llevando el alimento yoxígeno a los pectínidos y a la vez retirando las biode-posiciones del área, impidiendo que se produzca undesequilibrio en el medio ambiente de Bahía Tongoy.

Tasa de Renovación del Agua

La circulación de la Bahía Tongoy y las variacionesde la velocidad de la corriente son afectadas por lasmareas (Moraga y Olivares 1993), pero principalmente

Pruebas de Galera

CAP. 12. CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS ACUÁTICOS 5

están estrechamente asociadas al ciclo diario y anual delviento en superficie. La frecuencia de eventos de vientofuerte, presenta una periodicidad dominante de 4 a 7días y también de 15 días con pseudoesfuerzo superfi-cial (SES) mayor de 50 m2 s-2 (Rutllant 1993). Cuandoestos vientos son provenientes del sur o suroeste, sonresponsables de la surgencia en Punta Lengua de Vaca(fuera de la Bahía) y del transporte hacia el interior dela Bahía de las aguas Ecuatoriales Subsuperficialessurgentes, que se caracterizan por presentar altos valo-res de salinidad, bajo contenido de oxígeno y un altocontenido de nutrientes. Con eventos de surgencia, laBahía es altamente productiva pero con un bajo con-tenido de oxígeno disuelto. Los eventos de vientos delnorte son pocos durante el año, y más frecuentes en losmeses de invierno y pueden transportar hacia el interiorde la Bahía aguas cálidas con características de oceáni-cas y pobres en fitoplacton.

Para determinar la tasa de renovación del agua en laBahía Tongoy, asumiremos que el nivel del mar nopresenta variaciones significativas en un período mayorque el de las mareas y que la relación evaporación,precipitación es mínima comparada con las variacionesproducidas por el viento y la corriente. Se asume que elvolumen de agua que entra debe ser igual al que sale,por lo que el tiempo de residencia o tasa de renovaciónde las aguas, estará dado por la expresión (Knaus 1998):

VTresid =

1⁄2 Secc • Corr

donde:

Tresid = tiempo de residencia (d)V = volumen de agua al interior de la bahía (m3)Secc = área de la boca de la bahía (m2)Corr = velocidad de la corriente (m d-1)

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Figura 12.3. Distribución temporal de a) nitratos (M), b) fosfatos (M) y c) silicatos (M) en la columna de agua, en BahíaTongoy, Chile. (tomado de Uribe et al. 1995).

6 URIBE Y BLANCO

El tiempo de residencia del agua, para los valoresmínimos, máximos, media y moda de la corriente enBahía Tongoy, determinados por mediciones directascon corrientímetro, durante los períodos de verano y deinvierno (Uribe et al. 1995), se presenta en la Tabla12.1.

Estos valores indican que existe una gran diferenciaen la velocidad de la corriente y del tiempo de residenciaentre los períodos de invierno y verano, siendo la co-rriente notoriamente más alta en el verano y el tiempode residencia mas bajo en la misma estación del año.Los acuicultores de A. purpuratus de Bahía Tongoy,estiman que los fuertes vientos del sur que se presentancon mayor frecuencia en la época primavera-verano,provocan una desaparición de casi la totalidad de laslarvas de esta especie en menos de 48 horas, obser-vación que se ajusta con la mínima residencia del aguade la Bahía en 1.5 día en esa época del año.

Utilizando los valores de corriente más frecuentes, eltiempo de residencia modal para Bahía Tongoy estaríaentre 6.5 y 12.6 días. Estos valores se encuentran en elrango de los calculados para Bahía Concepción, Chile(Mesias y Salinas 1986).

Parámetros Biológicos

Uno de los parámetros que regula la producciónprimaria es la luz. La variación temporal de la irradian-cia en las aguas de Bahía Tongoy (Fig. 12.4), presentaentre los meses de octubre y abril valores superiores a1,000 µEm-2s-1 sobre los 5 m de profundidad, la irra-diancia disminuye con la profundidad, alcanzando unmínimo de 5 µEm-2s-1 a 20 m de profundidad entreseptiembre y noviembre y en marzo, meses en donde sepresenta la mayor biomasa fitoplanctónica.

La variación temporal de los valores de clorofila “a”(Fig. 12.4), presenta sus mayores concentraciones (>8mg m-3) entre los 5 y 15 m de profundidad desdeseptiembre a noviembre y en marzo. Las concentracio-

nes de este pigmento fotosintético decrecen a 2 mg m-3

en los meses de verano y en el mes de mayo. Cabeseñalar, que en el mes de junio estas concentracionesvuelven a incrementar sobre los 8 mg m-3 de clorofila“ a“ con una distribución homogénea en la columna deagua. Similares concentraciones de este pigmento fo-tosintético se registraron en el verano de 1990 y eninvierno de 1989 con valores superiores a 17 mg m-3

(Richter 1990). Producto de una elevada actividad fotosintética del

fitoplancton, las aguas de Bahía Tongoy presentan du-rante todo el año una sobresaturación (>100%) deloxígeno disuelto entre la superficie y los 10 m deprofundidad (Fig. 12.4). Sin embargo, con el ascensode aguas pobres en oxígeno, como ocurre en los mesesde noviembre y enero, la saturación de oxígeno disueltodisminuye a valores menores al 50% a profundidadesmayores a los 10 m.

Durante el verano de 1995, el fitoplancton fuesometido a un gradiente de irradiancia (lo) de 1997µEm-2s-1 llegando a los 30 µEm-2s-1 en 15 m de pro-fundidad. La mayor fijación de carbono (21.9 mgC m-3

h-1) se presenta en los 10 metros de profundidad, regis-trándose una productividad diaria para el mes dediciembre de 2.3 g C m-2d-1. Richter (1990) y Martínez(1997), registraron para los meses de verano una pro-ductividad de 2.1 y 1.6 gCm-2d-1 respectivamente.Guillen et al. (1977) para las aguas del Perú, reportaronvalores similares. En cambio en invierno (junio), elgradiente de irradiancias en la columna de agua deBahía Tongoy, presenta una Io de 170 µEm-2 s-1 lle-gando a 49 µEm-2s-1 en los 15 m de profundidad. Lamayor fijación de carbono (1.05 mgC m-3h-1) se pre-senta en la superficie, registrándose una productividaddiaria de la columna para esta época del año de 0.1gCm2d-1.

Estos resultados indican que las aguas de BahíaTongoy presentan una alta productividad primaria y unaalta biomasa fitoplanctónica durante gran parte del año,la cual esta regulada principalmente por el ciclo anualde las condiciones hidrográficas de la columna de agua.Como es el período de verano con una estructura deestratificación de la columna, con aguas más cálidas enla superficie (>17ºC), condición que se observó desdenoviembre a abril. Esta estructura térmica que es inte-rrumpida frecuentemente durante el año por procesosde surgencia (Neshyba y Méndez 1976, Uribe yNeshyba 1983, Acuña et. al. 1988), como los obser-vados en los meses de octubre-noviembre y febrero, conel ascenso de aguas frías (<14°C), pobres en oxígeno(<3 mL L-1) y ricas en nutrientes (>10 µM nitratos,>1.5µM fosfatos y 25µM silicatos) en la columna de

Pruebas de Galera

Corriente Estación Corriente Residencia (cm seg-1) (días)

Mínima Verano 1.4 16.0Invierno 1.1 20.6

Modal Verano 3.5 6.5Invierno 1.8 12.6

Media Verano 5.0 4.6Invierno 2.1 11.0

Máxima Verano 15.6 1.5Invierno 4.3 5.3

TABLA 12.1.Tiempo de residencia del agua en Bahía Tongoy, en fun-ción de las corrientes mínimas, modales, medias y máxi-

mas, en el verano (diciembre,1994) y en invierno(mayo-junio, 1995).

CAP. 12. CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS ACUÁTICOS 7

agua, generalmente hasta los 10 m de profundidad. Conesta gran cantidad de nutrientes en la columna de agua,más una buena irradiancia durante todo el año en lasuperficie (>500 µEm-2s-1), se produce una alta produc-ción primaria, generando una alta biomasa fitoplanc-tónica (>10 mg m-3 de clorofila "a“ ), la que sedistribuye preferentemente entre los 5 y 15 m de pro-fundidad en la columna de agua. Sin embargo, en losmeses de septiembre y junio se presenta biomasas ma-yores a 8 mg m-3 de clorofila “a” .

Aspectos Fisiológicos de Argopecten purpuratus

El metabolismo y crecimiento en moluscos bivalvoscon relación a los factores como temperatura, salinidad,oxígeno, cantidad y calidad de alimento y velocidad decorriente, ha sido investigados por muchos autores (His1977, Malouf y Breese 1978, Winter 1978, Navarro yWinter 1982, Rivas y Masse 1983, Heral et al. 1984,

Seeman 1985, Grizzle y Morin 1989, Martínez etal.1992). Los resultados reportados difieren ligera-mente entre los distintos autores debido a que se trabajócon diferentes especies, distintas latitudes y tipos deBahías. En este estudio, para los cálculos de capacidadde carga, se utilizará la información obtenida por Uribeet al. (1995), en Bahía Tongoy en cultivos de A. purpu-ratus en sistemas suspendidos.

En el estudio biométrico de A. purpuratus, se llevantodas las tallas (desde 1 a 10 cm) a peso seco, conside-rando todas las partes blandas del organismo y así elanálisis mostró que a medida que el ejemplar crece enlongitud (L) su peso seco (Ps) aumenta exponencial-mente de acuerdo a la siguiente ecuación (Martínez1986):

Ps = 0.04 • L 2.10

Pruebas de Galera

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0c)

A S O N D E F M A M J J

1994 1995

A S O N D E F M A M J J

A S O N D E F M A M J J

Figura 12.4. Distribución temporal de a) irradiancia (µEm-2s-1), b) clorofila " a" (mg m -3) y c) saturación de oxígeno(%) en la columna de agua, en Bahía Tongoy, Chile (tomado de Uribe et al. 1995).

8 URIBE Y BLANCO

De esta manera un ejemplar de talla comercial (10cm), presenta un peso seco de 5.0 g. Además, se realizóun estudio biométrico entre la longitud (L) y pesohúmedo (Ph) de las partes blandas, variables que tam-bién presentan una relación exponencial:

Ph = 0.0002 • L2.71

Así, un ejemplar de talla comercial (10 cm) cuyopeso seco es de 5.0 g, tiene un peso húmedo de 52.6 g.

Para la determinación de los aspectos fisiológicos, seconsideraron solo ejemplares de 0.5, 1.0, 3.0 y 5.0 g depeso seco (Ps), obteniéndose las siguientes ecuaciones(González 1995):

a) Tasa filtración (L/h) TFA. purpuratus = 3.33 Ps 0.736

b) Tasa de Ingestión (mg/h) TIA. purpuratus = 3.00 Ps 0.738

c) Tasa de Asimilación (mg/h) TAA. purpuratus = 72.18 Ps -0.27

d) Tasa de Respiración (mL/h) TRA. purpuratus = 0.53 Ps 0.548

e) Tasa de Excreción (µg NH4-N/h) TEA. purpuratus = 22.30 Ps 0.67

Es importante tener en cuenta que existen organis-mos filtradores, tales como Ciona intestinalis que sefijan a los sistemas de cultivos como “pearl nets” ,linternas japonesas, boyas y cabos, que pueden llegar apresentar una alta biomasa. Por ejemplo, una linternaque pesa 20 Kg puede llegar a pesar 120 Kg después de3 meses inmersa en el agua. Estos organismos filtra-dores pueden consumir una importante cantidad dealimento y además, pueden producir una drástica dis-minución del flujo de agua que pasa por los sistemas decultivo. Por lo tanto, en la determinación de la capaci-dad de carga se incluye esta especie competidora y seconsideran sus aspectos fisiológicos, especialmente elconsumo de alimento y de oxígeno (Uribe et al. 1995).

Aspectos Fisiológicos del Competidor Ciona intesti-nalis

Mediante un estudio biométrico se relaciono elvolumen desplazado con respecto al peso húmedo, pesoseco y peso ceniza de diferentes tallas de ejemplares deC. intestinalis. Las relaciones presentaron una corre-lación superior a 0.97 significativas al 99%. El pesohúmedo (Ph) y volumen (V) desplazado esta dada:

Ph = 3.02 + 0.610 V

Y el peso seco (Ps) con el volumen desplazado por:

Ps = - 0.006 + 0.058 V

La tasa de filtración de un ejemplar de Ciona intesti-nalis es de 1 g de peso seco es de 0.997 L h-1, la tasa deingestión (TIC. intestinalis) de 0.259 mg h-1, mientras quela tasa de ingestión orgánica es de 0.06 mg h-1 con unaeficiencia de absorción de un 23%. La tasa de respi-ración (TRC. intestinalis) se midió en ejemplares cercanosa 0.5 g peso seco, donde se pudo determinar que elconsumo de oxígeno fue de 0.364 mL L-1. Cabe señalarque una linterna con C. intestinalis puede tener un pesomáximo sobre los 120 Kg, con una media de 80 Kg.Generalmente se tiene un promedio de 6,000 ejem-plares de C. intestinalis por linterna, de esta manera latasa de filtración puede alcanzar los 5,286 L h-1 y unatasa de respiración de 3.4 mL h-1 (Uribe et al. 1995).

Con el propósito de aplicar esta información en elmodelo, se realizo una comparación de los aspectosfisiológicos de Ciona intestinalis con los de Argopectenpurpuratus, determinándose las siguientes relaciones:

TI C. intestinalis = 0.33 mg h-1 TI A. purpuratus TRC. intestinalis = 4.4 mL h-1 TRA. purpuratus

MATERIA ORG ÁNICA QUE APORTAN LOSCULTIVOS SUSPENDIDOS DE Argopecten

purpuratus EN BAHÍA TONGOY

Las trampas de sedimentación instaladas en BahíaTongoy a 20 m de profundidad, registraron las mayorescapturas en el mes de febrero con más de 7.0 g m-2 día-1

de materia orgánica, mientras que valores menores a 2.0g m-2 día-1 se detectaron en el mes de octubre, obtenién-dose un valor promedio de 3.5 g m-2 día-1.

La materia orgánica acumulada en los sedimentos deBahía Tongoy, presenta las mayores concentraciones(30.0 mg g-1) a profundidades mayores de 25 m, mien-tras que a 10 m, la concentración de materia orgánicase reduce a valores inferiores de 15 mg g-1 (Fig. 12.5)(Uribe et al.1995).

La producción en promedio de biodeposiciones deun ejemplar de A. purpuratus durante el ciclo de cultivode 15 meses en Bahía Tongoy, es alrededor de 3.9 vecessu peso. Es importante considerar el volumen de lasbiodeposiciones, ya que aparte de las altas exigenciasde oxígeno, puede provocar grandes pérdidas de lapoblación cultivada por intoxicación debido a la pro-ducción de H2S en la descomposición de las biodeposi-ciones por bacterias anaeróbicas (Rudolph et al 1984).

El consumo de oxígeno por cantidad de materiaorgánica degradada (CO2mo)en Bahía Tongoy, corres-ponde a un promedio de 1 mg L-1 de oxígeno para

Pruebas de Galera

CAP. 12. CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS ACUÁTICOS 9

degradar 9.0 mg L-1 de materia orgánica (Uribe etal.1995).

MÉTODOS PARA LA DETERMINACI ÓN DELA CAPACIDAD DE CARGA DE BAH ÍA

TONGOY

Se define la capacidad de carga como la biomasa (entoneladas por hectárea), del recurso A. purpuratus detalla comercial, que puede existir en un instante delcultivo, de acuerdo a la disponibilidad de alimento ycondiciones ambientales.

El modelo de capacidad de carga, considera a laBahía como un gran estanque con una dinámica deproducción equilibrada, en que es preciso definir lasentradas y salidas de los elementos orgánicos e inor-gánicos, sus características bióticas y abióticas parapoder conocer en parte los procesos y su dinámica(Ledermann et al. 1985, Raillard y Ménesguen 1994).

Existen diversos modelos para el cálculo de la ca-pacidad de carga en áreas costeras marinas. Estos con-sideran principalmente la disponibilidad de alimentocomo factor limitante. La fase de crecimiento y engordade moluscos bivalvos se realiza aprovechando las con-diciones naturales del medio y supone un equilibrioentre el alimento disponible y la biomasa posible deproducir (Wildish y Kristmanson 1987, Newell 1991,Carvet y Mallet 1990, Fréchette y Lefaive 1990, Small1991, Heral 1991). Además, es importante considerarque los organismos en cultivo, no son los únicos que

disponen de la oferta alimenticia del lugar. Al respecto,Incze et al. (1981) especificaron en su modelo de ca-pacidad de carga, que los mitílidos deberían consumirsólo el 50 % de la oferta alimenticia disponible. Con-siderando los modelos, capacidad de carga de Leder-mann et al. (1985) y el trófico de Wolff (1994) paraBahía Tongoy, en este modelo se considera que solo el8% de la biomasa fitoplanctónica sería consumido porel recurso cultivado.

Por otra parte, el oxígeno disponible tambiénadquiere relevancia en la determinación de la capacidadde carga, ya que es fundamental en los procesos fisio-lógicos de las poblaciones, les permite respirar y porende, desarrollar su metabolismo. Por otra parte,Richards (1965) y Rudolph et al. (1984) señalan que enbahías muy cerradas y de poco movimiento de agua, sepuede presentar una deficiencia de oxígeno en la co-lumna de agua y producción de sulfuros en proceso deoxidación de la materia orgánica en los sedimentos,ambos factores causan la mortandad de organismosmarinos.

Cálculo de la Capacidad de Carga en Bahía Tongoya Partir del Consumo de Oxígeno

Se establece el supuesto que el oxígeno medidodurante los muestreos corresponde a aquel no utilizadopor los procesos biológicos y químicos, que se desarro-llan en el área objetivo, antes de la intervención de loscultivos suspendidos de pectínidos en Bahía Tongoy.

Pruebas de Galera

Long itud oeste

Latit

ud

su

r30° 14'

71° 37'

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M ate ria o rgánica (m g/g )

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Figura 12.5. Distribución de materia orgánica en el sedimento de Bahía Tongoy, Chile. Mayo 1995 (tomado de Uribeet al. 1995).

10 URIBE Y BLANCO

Basados en este criterio y utilizado en el modelo deLedermann et al. (1985), al total de oxígeno disponible(PO2), se debe restar la cantidad de oxígeno que seasume no será utilizado por constituir el umbral mínimopara la mitigación de efectos negativos en el medio.Este umbral de oxígeno disuelto corresponde a 5 mg L-1

(3.5 mL L-1). Por otra parte, el cultivo no utiliza toda lacolumna de agua, se sitúa en un nivel intermedio ysuperior a los 20 m. De esta forma, el cálculo decapacidad se realiza considerando el volumen delcuerpo de agua hasta 20 m de profundidad.

Luego, el oxígeno disponible (PO2d) será:

PO2d= Vol20 • (PO2 -5) / Tresid

donde :

Vol20 = volumen de 0 a 20 metros = área • profundidad (L)PO2 = oxígeno disuelto en la columna de agua (g L-1)Tresid = tiempo de residencia (d)

El número de individuos (NIoxígeno) estará dado porel oxígeno disponible (PO2d), dividido entre los consu-mos de oxígeno de las diferentes fuentes, tales como: latasa respiratoria de A. purpuratus (TRA. purpuratus), latasa respiratoria de C. intestinalis (TRC. intestinalis), latasa de consumo de oxígeno por excreción (VO2exc) eng d-1 y la tasa de consumo de oxígeno por unidad depeso de materia orgánica (VO2mo) en g d-1:

PO2d

NIoxígeno = (TRA. purpuratus+TRC. intestinalis +VO2exc+VO2mo)

donde:

VO2exc = TEA. purpuratus/ CO2mo) VO2mo = 3.5 • CO2mo / profundidadCO2mo = consumo de oxígeno por cantidad de materia orgánica degradada = 1 mg L-1 O2 / 9.0 mg materia orgánica.

Cálculo de la Capacidad de Carga en Bahía Tongoya Partir del Alimento Disponible

Al igual que en el caso anterior, existe el supuestoque el alimento disponible corresponde al no utilizadopor los organismos existentes en el área objetivo, antesdel desarrollo de la actividad.

Se asume que solo el 8% del fitoplancton disponible,estaría siendo realmente utilizado por los organismosfiltradores (Argopecten purpuratus + Ciona intesti-nalis).

Luego, el alimento disponible (Ad) estará dado por:

Ad = Vol20 • (MOC + (BF • 8%)) / Tresid

donde:

MOC = materia orgánica en la columna de agua = 3.5 (g d-1

)

BF = biomasa fitoplanctónica seca = 1.371 • Chla -2.043

(g d

-1) (valor obtenido mediante una correlación entre clo-

rofila “a” y mg L-1

fitoplancton).

El número de individuos (NIalim) estará dado por elalimento disponible (Ad) dividido entre los consumos,los que están dados por el consumo de alimento diarioo tasa de ingestión de A. purpuratus (TIA. purpuratus) yde C. intestinalis (TIC. intestinalis):

AdNIalim = (TIA. purpuratus + TIC. intestinalis)

Una vez obtenido el número de individuos se deter-mina la biomasa total (t) que puede soportar la bahía, laque esta dada por el número de individuos (NI), por elpeso húmedo (Ph) de un ejemplar de A. purpuratus detamaño comercial, sin valvas:

Biomasa total = NI • Ph

o bien, la biomasa que puede soportar la bahía porhectárea (t ha-1), la cual se obtiene dividiendo labiomasa total por el área.

DETERMINACI ÓN DE LA CAPACIDAD DECARGA

Considerando los niveles mínimos y máximos obser-vados durante el período de estudio y la tasa de reno-vación de la bahía a la velocidad de corriente másfrecuente, las capacidades de carga mínimas y máximascalculadas en t ha-1, se presentan en la Tabla 12.2.

Si se aplica el modelo, con los valores mensuales deoxígeno y fitoplancton medidos durante el año, a los 10y 20 m de profundidad y con las diferentes velocidadesde corrientes medidas, se obtienen los valores de ca-pacidad de carga para Bahía Tongoy (Fig. 12.6). En esteejercicio de simulación, basándose en el cálculo poroxígeno disuelto, la capacidad de carga presentó máxi-mos valores en septiembre de 1994 con 39 t ha-1 a los10 m y 26 t ha-1 a los 20 m de profundidad con unacorriente de 6 cm s-1. Sin embargo, el valor promediode capacidad de carga con esta velocidad de corriente(6 cm s-1) es de 25.0 t ha-1 de carne húmeda. Losmenores valores se presentan a los 20 m de profundidaddesde noviembre a febrero de 1995 y en abril, donde el

Pruebas de Galera

CAP. 12. CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS ACUÁTICOS 11

oxígeno disuelto es limitante, especialmente por efectode la intrusión de aguas Ecuatoriales Subsuperficialesdurante los eventos de surgencia (Fig. 12.6).

La capacidad de carga en base a la oferta de alimento,muestra mayor estabilidad durante el ciclo anual, detec-tándose un máximo (37 t ha-1) a los 10 m de profundidaden el mes de septiembre y otro inferior en marzo (29 tha-1) (Fig. 12.6).

Para obtener un valor de capacidad de carga repre-sentativa de Bahía Tongoy, se consideró una velocidadde corriente modal próxima a 3 cm s-1, obteniéndosecon la oferta de alimento fitplanctónico y oxígenodisuelto, una capacidad máxima próxima a las 19 t ha-1

(36 ind m-2 A. purpuratus de10 cm) en la columna deagua desde la superficie hasta los 20 m de profundidad.

Estos cálculos de capacidad de carga, están por en-cima de las estimaciones realizadas por Wolff (1994),quien señala que es imposible mantener en Bahía Ton-

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a)

b )

c)

d )

A S O N D E F M A M J J

A S O N D E F M A M J J

Figura 12.6. Capacidad de carga a 10 y 20 m de profundidad a diferentes velocidades de corriente (cm/s). Cálculosbasados en valores mensuales de oxígeno (a y b) y en clorofila "a" (c y d) (línea gruesa). Bahía Tongoy, Chile. (tomadode Uribe et. al.1995).

Corrientedel Agua

Capacidad de carga(t ha -1)

Disponibilidadde oxígeno

Disponibilidadde alimento

Mínima 0.0 9.0

Máxima 39.0 37.0

Máxima Promedio 25.0 26.0

Modal (3 cm s-1) 19.5 18.5

TABLA 12.2.Capacidad de Carga de Bahía Tongoy en t ha

-1 de peso

húmedo de tejidos de Argopecten purpuratus, en base aloxígeno y alimento disponible y en función a las corrien-

tes mínima, máxima, máxima promedio y modal(3 cm s

-1).

12 URIBE Y BLANCO

goy mas de 24 ind m-2. Los centros de cultivo en Bahía Tongoy, mantienen

en sus dispositivos suspendidos una densidad equiva-lentes a 1,800 ind m-2 de 20 mm cultivados en “pearlnets” y 320 ind m-2 con talla superior a los 90 mm enlinternas de A. purpuratus (Orellana 1999). La mayorproducción experimentada a talla comercial de estaespecie en la columna de agua en Bahía Tongoy, es de315,000 ind por hectárea (31.5 ind m-2). Esta alta den-sidad de pectínidos, es cultivada en linternas japonesasubicadas entre los 7 y 12 m de profundidad, sector dela columna de agua, donde se localizan las mayoresconcentraciones de fitoplancton y de oxígeno disuelto.Sin embargo, por este máximo aprovechamiento de lacolumna de agua, ha incidido en un retardo en la tasade crecimiento de los ejemplares de A. purpuratus(Ambler com.pers.).

Esta alta producción de A. purpuratus lograda por laindustria en las Bahías del norte de Chile, son muyinferiores a la biomasa reportadas por Mendo et al.,(1988) Rubio et al., (1996) y Rubio y Taipe (1996) enBahías del Perú, que sin duda, se debería a que las aguasde la costa peruana son más productivas que las deChile.

Los resultados del modelo propuesto para determinarla capacidad de carga, que permiten sostener un cultivointensivo de A. purpuratus, sin afectar el crecimientode la especie y dañar el medio ambiente, es validado porla similitud de densidades por hectárea de A. purpuratusque sostienen los cultivo suspendidos en Bahía Tongoy.

El presente modelo es aplicable a moluscos filtra-dores que habiten ecosistemas y dinámica de surgencia,como lo son las costas de Chile y Perú, ya que es posible,que los pectínidos de aguas tropicales tengan otrosfactores limitantes, que afecten el crecimiento y su-pervivencia de la especie.

Para validar el modelo de capacidad de cargapropuesto, se sugiere realizar un registro del fitoplanc-ton y de los demás parámetros en forma permanente, lo

que facilitaría la construcción de series de tiempo delargos períodos, que permitan conocer el medio am-biente y el comportamiento de la población de A. pur-puratus en años normales y además con presencia de ElNiño y de La Niña, de tal manera, que estos estudiosnos permitan predecir la productividad de este recursoen los próximos años.

Se sugiere medir:a) Registro diario de temperatura en la columna de aguab) Registro de temperatura cada 30 minutos en la pro-

fundidad de cultivoc) Registro diario de oxígeno disuelto en la columna de

aguad) Registro diario del fitoplancton (cualitativo y cuan-

titativo) o clorofila “a”e) Medidas estacionales de corrientes en la profundidad

de cultivof) Registros meteorológicos g) Evaluación estacional de los sedimentos h) Evaluación de larvas de pectínidos y de epibiontes

en el aguai) Realizar estadística de las poblaciones de pectínidos

en banco natural y suspendidoj) Desarrollar metodologías y modelos matemáticos

para estimar la capacidad de carga del cuerpo deagua.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos al Fondo de Investigación Pesquera,FIP por el financiamiento del proyecto (FIP 12-93-05).A los académicos, Elías Alarcón del Departamento deAcuacultura de la Universidad Católica del Norte,Guillermo Ledermann del Instituto de Administraciónde Facultad de Ciencias Económicas y Administrativasy al Dr. Roberto Jaramillo de la Facultad de Cienciasde la Universidad Austral de Chile, por sus valiososcomentarios que hicieron al manuscrito.

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Pruebas de Galera

16 URIBE Y BLANCO