UTILIZACION DE BACTERIAS HETEROTROFICAS Y AUTOTROFICAS EN LA ACUICULTURA Advocate,

Diciembre 2002: 82-83

William J. McGraw. Las bacterias tienen un papel crítico en todos los sistemas acuícolas y es importante una comprensión adecuada de las diferencias entre las bacterias autótrofas y heterótrofas para el diseño y manejo de muchas operaciones acuícolas. Tretas Variadas, Papeles Complementarios Existen diferencias importantes entre las bacterias autótrofas y heterótrofas (Tabla 1). Las bacterias heterótrofas obtienen carbón y energía para el crecimiento a partir de compuestos orgánicos que existen en la naturaleza, mientras que las bacterias autótrofas obtienen energía a partir de la luz (fotoautótrofos) o a partir de la oxidación de compuestos inorgánicos tales como el amoniaco (quimioautótrofos). Las bacterias heterótrofas pueden sobrevivir a una variedad de condiciones ambientales a diferencia de las autótrofas y han sido componentes prominentes de tratamientos probióticos en acuicultura. Se ha reportado que las bacterias autótrofas pueden sobrevivir semanas sin el ingreso de nutrientes, mientras que los heterótrofos disminuyen en número muy rápidamente sin alimento. Durante los periodos de estrés – tales como limitaciones de las fuentes de alimento y oxígeno disuelto bajo – las autótrofas pueden sobrevivir a través de la inactividad mientras que las heterótrofas forman esporas muy resistentes de largo tiempo de duración. Tanto las esporas como las células autótrofas inactivas, son activadas cuando se logran condiciones ambientales apropiadas.

Las bacterias autótrofas y heterótrofas existen en una relación complementaria. Las bacterias heterótrofas producen dióxido de carbono como producto final, lo cual provee una fuente de carbono para las autotróficas, las cuales en si crean biomasa que eventualmente será consumida por las heterotróficas.

EDITORIAL

Los sistemas de cultivo intensivo de camarón en invernadero están desarrollándose en varios países de América, siendo más notoria su evolución en Ecuador como Perú. La mayoría de ellos se basan en el desarrollo de sistemas autótrofos. Variados son los resultados con rendimientos desde 4 a 14 Tm y en ambientes de alta y baja salinidad. De por sí, el cultivo de camarón es un negocio de alto riesgo y el alimento sigue siendo el rubro más importante de los costos de operación, por lo que es necesario tener bastante cuidado en el control del suministro de alimento y evitar altos factores de conversión alimenticia y por ende, problemas de manejo en los estanques. En esta oportunidad se presentan varios artículos relacionados al desarrollo de bacterias heterótrofas como proveedores de alimento natural con alto contenido proteico, importancia de la relación C/N para desarrollo de bacterias heterótrofas, comparación microbiológica tanto de sistemas autótrofos como heterótrofos; y suministro de alimentos de bajo contenido proteico con la finalidad de disminuir el costo de operación y a la vez lograr un sistema de producción sostenible y amigable con el medio ambiente

Edición Tumpis

Editores Dagoberto Sánchez dsanchez@alicorp.com.pe Carlos Ching cchingm@alicorp.com.pe

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Heterótrofas como Fuente de Nutrición Los nutrientes provenientes de los alimentos no ingeridos y la excreción de los animales cultivados en estanques pueden ser reciclados eficientemente hacia biomasa de valor por las bacterias. Las bacterias heterótrofas son componentes dietarios importantes de detritívoros como camarón, tilapia y carpa. Los detritívoros consumen remanentes de plantas y animales o desechos, reduciendo de manera secuencial los tamaños de partículas de tal manera que las bacterias y hongos puedan descomponerlas a sus constituyentes químicos para reciclarlos. Aproximadamente el 10% de la energía disponible es pasada de un nivel trófico hacia el siguiente, de tal manera que los organismos inferiores en la cadena alimenticia, como los detritívoros, en realidad necesitan menos energía para crecer. Abono Se pueden lograr rendimientos de peces tan altos como 8,000 kg/ha/año solamente con fertilización con abonos. El abono en sí no es nutritivo, pero si una fuente de materia orgánica y substrato que permite la proliferación de bacterias heterótrofas y protozoarios. Agregados de materia orgánica y microorganismos son ingeridos como alimento por peces como tilapia y carpa. Tasas de 2-4 kg de abono adicionado a los estanques pueden producir un kilogramo de pez. Casi el 10% de la biomasa de camarón en estanques puede ser provista a través del consumo de flocs bacterianos. 1,840 kg/ha/semana de abono agregado a estanques pequeños de camarón, sembrado a 5-20 camarones/m2 puede producir una tasa promedio de crecimiento de 0.65 – 1.02 g/semana, sin la adición de alimento suplementario. Promoviendo los Heterotróficos Favorecer la proliferación masiva de bacterias heterótrofas como fuente de alimento en estanques aireados, cubiertos en el fondo, es una opción viable para la producción intensiva de camarón. Los sistemas de producción actualmente están usando esta nueva estrategia para la manipulación de la tasa carbono/nitrógeno del agua de cultivo a través de la adición de alimentos de baja proteína y/o melaza. Esto promueve la formación de agregados bacterianos que son consumidos por el camarón. Los sistemas heterótrofos tienden a ser más estables que los sistemas típicamente dominados por el fitoplancton, los cuales se basan en la energía solar para su crecimiento. La radiación solar puede ser limitante en los estanques debido a la sombra creada por el plancton denso. Esto puede llevar a una eventual “caída”, la cual generalmente resulta en la muerte de las especies objetivos a no ser que se provea aireación intensa. Autótrofos en los Biofiltros Aunque ambos tipos de bacterias pueden nitrificar iones inorgánicos (NH3, NO2, NO3), las bacterias heterótrofas son menos capaces de conducir la nitrificación en los sistemas acuícolas debido a su dependencia a la materia orgánica como la principal fuente de energía. La adición de carbono para incrementar la tasa carbono/nitrógeno en agua acuícola rica en nitrógeno puede reducir los niveles de amoniaco tóxico en una cuantas horas a través del crecimiento exponencial de bacterias heterótrofas. Sin embargo, a menos que esta excesiva biomasa bacteriana sea consumida, ésta descompondrá y liberará materia orgánica de regreso hacia al ambiente de cultivo.

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Por lo tanto, los nitrificantes autótrofos son dependientes si es que los sistemas recirculatorios oxiden el amoniaco tóxico a nitrato menos tóxico. Desdichadamente, los autótrofos crecen mucho mas lentamente que los heterótrofos, y generalmente toma semanas para el desarrollo de bacterias nitrificantes en los biofiltros. Sin embargo, al compararse a los heterótrofos, es necesario mucho menos biomasa para la misma tasa de nitrificación. Heterótrofos en RAS Generalmente, las bacterias heterótrofas son consideradas una peste en los biofiltros usados en sistemas acuícolas de recirculación (RAS), debido a que ellos compiten exageradamente con las bacterias autótrofas nitrificantes por oxígeno cuando hay presente materia orgánica en exceso. Componentes separados empleados en sistemas cerrados remueven la materia orgánica para desalentar el desarrollo de bacterias heterótrofas. Filtración y Desechos La filtración mecánica puede lograrse a través de tanques de sedimentación y mallas de con abertura en micras, que retiran la materia orgánica en partículas; mientras que otros artefactos como los separadores de espumas de proteínas retiran la materia orgánica disuelta a través del fraccionamiento de la espuma. Entonces, la principal porción de desecho nitrogenado remanente se encuentra en forma inorgánica disponible, rápidamente usada por las bacterias nitrificantes. Cobertura de Filtrado Aunque los nitrificadores pueden sobrevivir y crecer sin adherirse a superficies sólidas, la cobertura del filtro con la máxima cantidad de área de superficie promueve la mayor densidad de éstos. Las bacterias pueden desarrollarse bien y proliferar a través de agregados sobre superficies sólidas y formando películas de micras de espesor. Los iones inorgánicos son atraídos hacia la superficie de estas biopelículas y las superficies sólidas de la cobertura del filtro, promoviendo mayor nitrificación y mejora de la calidad del agua. Se conoce que las tasas de nitrificación varían con las condiciones ambientales. Se ha reportado como guía, que las bacterias usan área de superficie de 0.2 m2 por gramo de alimento ofrecido. Conclusión Es esencial el conocimiento de las diferencias entre las bacterias autótrofas y heterótrofas, para la utilización efectiva de cada tipo en la acuicultura. Un uso importante de las bacterias autótrofas es en la nitrificación en los biofiltros para sistemas de recirculación. Los heterótrofos descomponen la materia orgánica y pueden ser manipulados como una fuente potencial de alimento para los detritívoros debido a su rápido crecimiento y valor nutricional. Ambos tipos de bacterias son complementarios en la ruptura de productos de desechos hacia compuestos más simples, no tóxicos. Los heterótrofos son dependientes sobre la materia orgánica para la nutrición, mientras que los autótrofos utilizan iones inorgánicos.

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