Taller Internacional: Florecimientos de Al Fl i i t d Algas N i en el S d Chil A Nocivas l Sur de Chile: Avances y D f Desafos

MITILICULTURA Y CAPACIDAD DE CARGA

UNIVERSIDAD ARTURO PRATINSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGA (ICYT) (ICYT)

Pto. Pto. Montt 13 de Enero de 2011

ndice 1. 1 2. 3. 3 4. 5. 5 6. Situacin Sit acin y Crecimiento de la Mitilic lt ra Mitilicultura Revisin de Conceptos de Sustentabilidad y Capacidad de Carga Comparacin Capacidad de Carga y Efectos Mitilidos versus Salmones Capacidad de Carga de Produccin Capacidad de Carga Ecolgica Enriquecimiento nutricional y FANs

MITICULTURACosecha V/S Extraccin Chorito 1989 - 2007160.000 140.000 120.000 100.000 Tone eladas 80.000 60.000 40.000 20.000 20 000 -

89 9 90 9 91 9 92 9 93 9 94 9 95 9 96 9 97 9 98 9 99 0 00 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 19

Cosecha

Extraccin

Produccin de chorito en Chile: > 98% CULTIVO 99% (> 150 mil toneladas): X Regin 1990 2008: CULTIVO se INCREMENT a una tasa promedio anual de 35%

Total Concesiones Regin Los Lagos4%

Superficie Total Regin Los Lagos5%

23 % 43 % 37 %

48 %

30 % 10 %

Concesiones Total 2.651 2 651 X Regin 2.068 (78%) XI Regin 539 (20%) XII Regin 44 (2%).23 %

X Regin4%

XI Regin

43 %

30 % 7%

98 %

Moluscos Salmones Algas

1.132 Centros de CultivoMitlidos93 %

XII Regin

Abalones

X Regin

Bahas, Esteros, B h E Estuarios, Fiordo, Canales reas destinadas a acuicultura : C d i l Cada vez ms Requeridas y ms Escasas Desafo: Generar Mayor y Mejor Produccin en Menor E M Espacio y i Tiempo.

SUSTENTABILIDAD Efectos Ambientales Aspectos Socioeconmicos

Prcticas Acucolas NO Sustentables NO tienen Futuro Sustentabilidad 1) Interferencia con Otros Usuarios 2) Uso de los Recursos por Futuras Generaciones 3) Calidad Ambiental y Biodiversidad

Impacto de las Actividades de Cultivo: 1) Efecto sobre Ecosistema, Flora y Fauna alrededor de los centros de cultivo 2) Efecto sobre las poblaciones nativasAlimento Descarga de Nutrientes Particulados y Disueltos Fecas Excrecin Sedimento: Enriquecimiento Orgnico g Columna Agua: Enriquecimiento de nutrientes Sedimentos Anxicos Cambios Fauna

Eutroficacin

Descarga de Compuestos Qumicos

Medicamentos Anti-fouling

Eco-toxicidad

Prdida Especies Sensitivas

Escapes Interaccin con Poblaciones Naturales Transferencia de enfermedades y parsitos

Dilucin gentica poblaciones nativas Poblaciones nativas enfermas

Disminuye: diversidad gentica, fitness Disminucin salud, aumento Mortalidad

Los niveles de Impacto varan de acuerdo a Escala de Produccin y Tcnicas de Cultivo como tambin de Caractersticas Hidrodinmica, Qumica y Fsica de Sitio o Regin y su Sensibilidad Ambiental

Por lo tanto, el OBJETIVO AMBIENTAL fundamental para el manejo de reas de cultivo es que su IMPACTO NO EXCEDA LOS NIVELES UMBRALES q que aseguren el BIENESTAR tanto de los ORGANISMOS como del AMBIENTE

Temas Relevante: Determinacin de la CAPACIDAD DE CARGA de los Cuerpos de Agua y un PLAN que aborde los p q problemas de manera efectiva y p priorizada

NECESIDADES Y CONFLICTOSDESAFO: COMPETENCIA POR ESPACIO CON OTROS USUARIOS

BORDE COSTERO

FON NDOS

CRECIMIENTO EXPANSIN MARICULTURA

MEDIO AMBIENTE

URGENTE: EVALUACIN AMBIENTAL, REGULACIN Y MANEJO

AG GUA

Acuicultura Marina y Capacidad de Carga Estrategias EVALUACIN IMPACTO AMBIENTAL CENTRADA en torno a 2

procesos consecutivos:

Plan Manejo Costero: Seleccin de Sitio y clculo de CAPACIDAD DE CARGA

Procedimiento Regulatorio, Manejo y Monitoreo. g , j Permite Crecimiento de Industria dentro de Lmites de Explotacin Sensible del Borde Costero. Regiones Costeras usadas para Acuicultura Divididas en Regiones Discretas. Para cada rea se Calcula Capacidad de Carga y clasifica en Trminos de Potencial para I P i l Impulsar l A i l l la Acuicultura Considerar todas Descargas Industriales en Borde Costeros y de otros usuarios interesados. interesados

IMPACTOS SALMONICULTURA ESPACIO IMPACTO VISUAL ESTRUCTURAS PRODUCTOS EXCRECIN FECAS MORTALIDAD RESIDUOS DE OPERACIN Alimento Artificial (pellet) Medicamentos QuimioQuimio-teraputicos Antifouling Alimento no consumido BIVALVOS (MITILIDOS) (MITILIDOS) ESPACIO IMPACTO VISUAL ESTRUCTURAS PRODUCTOS EXCRECIN FECAS y SEUDOFECAS MORTALIDAD RESIDUOS DE OPERACIN

CONCEPTOS DE CAPACIDAD DE CARGA (En General)

Capacidad Ambiental (Environmental Capacity):Propiedad inherente del ambiente para proveer bienes ambientales y asimilar residuos y minimizar i i il id i i i impacto d actividades naturales o de i id d l antropognicas.

Capacidad Asimilativa (Assimilative Capacity): C p id d A imil ti (A i il i C i )Propiedad inherente al ambiente para asimilar residuos y minimizar impacto de actividades naturales o antropognicas (resilencia) (resilencia).

Capacidad de Carga (Carrying Capacity):Cantidad de una actividad dada que puede ser acomodada dentro de Capacidad Ambiental de un rea definida.

Capacidad d S C id d de Sustentacin (Holding Capacity) iMxima produccin posible de peces cultivados en un receptor, donde el impacto ambiental es mantenido dentro de valores umbrales definidos definidos.

CAPACIDAD DE CARGA (Carrying Capacity) Potencial Mximo de Produccin de una Especie en rea definida en relacin con Recursos Alimentarios Disponibles.Sea Ranching (Langostas, Ostiones), choritos

CAPACIDAD DE SUSTENTACIN (Holding Capacity) Potencial Mximo de Produccin en rea definida limitada por Recursos no trficos trficos.Cultivos intensivos

Definitions (ICES Study Group, EIM 1987)

MITILIDOSCapacidad de Carga: Puede ser Interpretada sobre una Amplia Escala de Valores:

Variables Fsicas, Biolgicas y Sociales.Inglis et al. (2000) dividen Capacidad de Carga en 4 Categoras Funcionales: g ( ) p g g

i. Capacidad de Carga Fsica. rea total de cultivos marinos que p p g q puedenser acomodados en un espacio fsico disponible (tecnologa, GIS) en la cual se maximizan l cosechas l l i i las h

ii. Capacidad de Carga de Produccin. Densidad poblacional de bivalvos iii. Capacidad de Carga Ecolgica. Biomasa o densidad de cultivo que noPatrones Distribucin y Reciclamiento de Nutrientes afectan Produccin Primaria)

genere Impactos Ecolgicos no deseados (Crecimiento Industria Cambios en

iv. iv Capacidad de Carga Social Nivel de desarrollo de cultivo que no Social.genere Impactos Sociales no deseados.

CAPACIDAD DE CARGA PRODUCTIVA vs Ambiental

SALMONES

MITILIDOS T

CALIDAD DEL AGUA OXGENO - AMONIO

CALIDAD DEL ALIMENTO FITOPLANCTON

CALIDAD DEL FONDO FECAS MORTALIDAD ALIMENTO NO CONSUMIDO

CALIDAD DEL AGUA NUTRIENTES

(fondo)

CAPACIDAD DE CARGA PRODUCTIVA (MITILIDOS) PRINCIPALES COMPONENTES DE MODELOSBase de datos Estadsticas Dinmica poblacional

Tasa de recambioDinmica Relaciones Trficas

HIDRODINMICO Corrientes de marea

Crecimiento BIOBIO-ENERGTICA MITILIDOS Factor de condicin

Distribucin Produccin SuministroFitoplancton

Luz PRODUCCIN PRIMARIAAbundancia de Fitoplancton

Nutrientes

Plan Jerrquico Determinacin Capacidad Carga en un rea

CAPACIDAD DE CARGA FSICA

Profundidad agua Corrientes S% y tipo fondo Operacin GIS Plancton Detritus Nutrientes Prcticas cultivo

CAPACIDAD DE CARGA DE PRODUCCIN

CAPACIDAD DE CARGA ECOLGICARetroalimentacin Valores sociales

Estructura comunidad DEPOMOD dispersin Modelos Balance Masas Eutroficacin Pesqueras tradicionales Recreacin Especies atractivas Turismo Puertos

CAPACIDAD DE CARGA SOCIAL

Ejemplo

Capacidad de Carga Productiva C id d d C P d i de un rea de cultivos de choritos

En Canal Yal (Chonchi) Zona dedicada al Cultivo ( ) Intensivo de Mitilidos, se detect una Baja Significativa de Productividad Mitilcola. Desfase de Ciclo Productivo de 18 a 24 meses

ActividadesDefinir y Modelar Numricamente los Procesos Dinmicos que afectan el Suministro de Alimento en Baha Yal y su Utilizacin p para el Crecimiento y Condicin de Bivalvos1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Balance de masa de C y N Modelo de circulacin Cantidad mxima de C:N disponible en Canal Yal (Capacidad de Carga). Modelo de Adveccin-Difusin para el Canal Yal. Potencial C Cultivable del C Canal Yal. Validacin de Modelo en Aspectos Fsicos y Velocidad Caracterstica. Validacin del Modelo en Aspectos Biolgicos.

Variables que determinan Disponibilidad y Consumo de alimento.1) Aspectos Abiticos: Procesos Fsicos Dinmicos y Procesos Qumicos 2) Aspectos Biticos: Fisiologa de organismo en cultivo. 3) Tasa de Produccin Primaria (generacin de alimento). 4) Modelo Numrico: Integracin de Procesos Abiticos y Biticos. 5) Validacin para Simular el Manejo de la Biomasa a Cultivar.Procesos FsicosCorriente Marea Viento Hidrografa Luz

Procesos QumicosNutrientes Istopos Carbono Nitrgeno

Procesos FisiolgicosFiltracin Excrecin Asimilacin Respiracin Crecimiento

Produccin PrimariaBiomasa Produccin P/I Pastoreo

Caracterizacin Dinmica y Descriptiva del rea de Estudio

CAPACIDAD DE CARGA CANAL YAL

MODELOS CONCEPTUALESCorrientesNutrientes Produccin Etc..

MODELOS NUMRICOSRepresentacin Cuantitativa p Sistema en Estudio

SIMULACINManejo de Biomasa a Cultivar

MODELO CONCEPTUALRADIACIN

R

ADVECCION DIFUSION

R

R

FOSFATO

FITOPLANCTONZOOPLANCTON

AMONIO

NITRATO

SILICATO

W m-2 mg C m-2 d-1 mg Nutriente m-2 d-1

COP-D< 200 m

CULTIVO M. Chilensis

Cajas C j

mg m-2

REA DE ESTUDIO

MODELO DE CIRCULACION

Vaciante 2 Hrs. Vaciante 6 Hrs.

RADIACION

VERANO 2001 O94 8

R

ADVECCION DIFUSION

R

R

409 84 ZOOPLANCTON 22 12 33 19 19 7 27 11 25 12 36 18 1148 327 19 5 475 2632000-1000 m >2000 m

104 26

FOSFATO1490 356

836235

176 78 55 21 257 139 74 36 41 41 12 328 80

611 133

AMONIO510 137

204 76 201 91 83 22

FITOPLANCTON3106 671 PP 6558 1602 537 128

1000-500 m

NITRATO7158 1828

500-300 m

729 247

SILICATO11867 3553

W m-2 mg C m-2 d-1 mg Nutriente m-2 d-1 Cajas j mg m-2 g

147 73

COP-D3276 721< 200 m

CULTIVO M. Chilensis

147 73

Inventario

INVIERNO 2000

RADIACION

46 1

R

ADVECCION DIFUSION

R

R

126 34 ZOOPLANCTON 72 12 3 2 0.2 304 0.4 4 0.4 6 0.6 222 33 406 0.6>2000 m

26 5

FOSFATO2302 231

0.7 0.1 21 4 0.4 0.1 51 6 1.3 10 1 5 0.9 81 96 16 275 58 149 23

317 57 50 7 69 8 44 7

AMONIO214 29

2000-1000 m

FITOPLANCTON2046 389 PP 1920 316 163 29

1000-500 m

NITRATO12916 1314

500-300 m

SILICATO22823 2222

W m-2 mg C m-2 d-1 mg Nutriente m-2 d-1

4 0.8

COP-D4384 671< 200 m

CULTIVO M. Chilensis

Cajas

mg m-2

408 0.8

BALANCE DE MASA ANUALENTRADAS Compartimiento FITOPLANCTON Produccin Respiracin Mortalidad ZOOPLANCTON Ingestin Respiracin Mortalidad Fecas SEDIMENTACION TOTAL BALANCE 1174 463 169 190 247 145 56 62 56 62 322 128 968 633 206 170 155 61 20 22 32 17 77 77 27 11 109 71 46 10 1174 463 59 23 59 23 155 61 83 84 (g C m-2 ao-1) SALIDAS (g C m-2 ao-1) ENTRADAS (g N m-2 ao-1) SALIDAS (g N m-2 ao-1)

Excedente de C y N en la columna de agua disponible para el crecimiento de choritos

CANTIDAD MXIMA DE C y N DISPONIBLE EN CANAL YAL (CAPACIDAD DE CARGA)

La Capacidad de Carga Anual de Carbono y Nitrgeno de Canal Yal, estimada en este estudio fue de 2.06 1.70 Ton C H-1 ao-1 y 0.46 0.10 Ton N H-1 ao-1. En sector de Vilupulli (2000), en lado SW de Canal se encontraba concesionado para acuicultura de organismos filtradores (principalmente M. chilensis) ocupando un rea de ca. 68 H. La CAPACIDAD DE CARGA ANUAL para el rea concesionada estimada a partir de las mediciones alcanz a mediciones, 140.1 115.6 Ton C ao-1 y 31.3 6.8 Ton N ao-1.

Potencial cultivableLneas doblesRemocin de CF (%) = [100 VTF TR] / VHBroekhuizen et al. (2002) ( )140

180

250 cuelgas por lnea160 140

Rem mocin C (%)

120 100 80 60 40

200 cuelgas por lnea120

20 0

MIN PROM MAX

20 100

30

40

50

60

70

80

Rem mocin C (%)

Talla (mm)

80

Produccin Potencial Esperada120

60

40 100 20 MIN PROM MAX 20 30 40 50 60 70 80

155 cuelgas por lnea

0

Remocin C (%) (

80

Talla (mm)

60

40

Escenarios de Abundancia Fitoplanctnica p

MIN 26 (g C L-1) PROM 80 (g C L-1) MAX 216 (g C L-1) Tasa Recambio de Agua: 0.783 horas.

20

MIN PROM MAX 20 30 40 50 60 70 80

0

Talla (mm)

No satisface Tasas de Filtracin

Potencial cultivableLneas Simples100

120

250 cuelgas por lnea80 100

300 cuelgas por lnea

Remocin C (% %)

60

Remocin C (%)MIN PROM MAX 20 30 40 50 60 70 80

80

60

40

40

20

20

MIN PROM MAX 20 30 40 50 60 70 80

0

0

Talla (mm)

Talla (mm)

Produccin Potencial Esperada

Escenarios de Abundancia Fitoplanctnica

MIN 26 (g C L-1) 1 PROM 80 ( g C L-1) (g MAX 216 (g C L-1)

CONCLUSIONES

Modelo Hidrodinmico reproduce las observaciones de terreno, con una exactitud de un 70,7% y un error de un 29,3%. Modelo Biolgico PP fue validado y explica entre un 85.1 y 88.4%. de la PP in situ. Capacidad de Carga anual calculada para el rea concesionada alcanza a 140.1 115.6 Ton C ao-1 y 31.3 6.8 Ton N ao-1. Aun cuando la tasa de recambio del agua en Vilupulli es 0.78 hr y la disponibilidad de material particulado (CF) no es limitante en los Long Line simples la Variable Crtica para Crecimiento de Choritos es la simples, Densidad (no la Cantidad). L b j productividad d mitlidos en el C La baja d i id d de i lid l Canal Y l NO est relacionada l Yal l i d con la Capacidad de Carga ya que en el rea existe una alta productividad de fitoplancton, alimento necesario para la engorda de los choritos.

CAPACIDAD DE CARGA ECOLGICA Efectos Directos sobre el ENTORNO Debilidades de Estudios:i) ii) iii) iv) Descriptivos Comparativos entre Sitios Con Cultivos y Control Falta Estrategias Muestreo Analticos: Intensidad Cultivo vs Severidad Impacto Patrones Temporales de Cambios Estructura Ecolgicas fx desarrollo cultivos

Estudios en Sitios de Cultivo en Operacin 1) Enriquecimiento Orgnico de los Sedimentos:a) Tasas Sedimentacin 2-3 veces superior a Control (Salmones 20 veces) ) p ( ) b) 3 945 g m-2 d-1: Estacionalidad, Tamao Cultivo, Tormentas- Cosecha

2) Efectos sobre Macrofauna Bentnicaa) Cambios en diversidad y abundancia de spp. b) Acumulacin de valvas y otros residuos

3) Impactos Acumulativos y DifusosDependen de Tamao de Cultivos, Nmeros de Cultivos, Hidrodinmica, etc. a) S b Estructura de Comunidad fuera Centros Cultivo: Colonizacin (aves, ) Sobre E d C id d f C C li C l i i ( peces, equinodermos, cambios en costa, competencia con Zooplancton) b) Efectos Epidemiolgicos (Reservorios para Incubacin y Diseminacin de organismos molestos, fouling exticos) c) Cambios en la Funcin del Ecosistema

CAPACIDAD DE CARGA ECOLGICA c) Cambios en la Funcin del Ecosistema Cambios en Abundancia del Fitoplancton y Reciclamiento de Nutrientes: Implicancias Cambios para Crecimiento y Supervivencia de otros Animales (Cap. Carga_Prod NO considera otrosrequerimientos)

Cuando >50% PP desviado a Cultivo Mitilidos: Ocurren Modificaciones Significativas en Ambiente y Disminucin de Produccin (ALTAMENTE variable en tiempo y espacio): Fxrea e hidrodinmica)

Enriquecimiento Orgnico en reas Pequeas en Baha bien Ventiladas: Bajo Impacto Enriquecimiento a Gran Escala en Intercambio Nutrientes y Abundancia de Fitoplancton. A medida que AUMENTA rea de Cultivo, AUMENTA contribucin que Mineralizacin de Biodepsitos hace al Reciclamiento de Nutrientes en todo el cuerpo de agua d Bi d it h lR i l i t d N t i t t d l d Cambios en Patrones de ciclamiento de Nutrientes: Vinculados a BROTES DE ORGANISMOS FANs (Cebella et al. , 1997). ( ) Ejemplo: Floramientos de Gymnodinium mikimotoi estimulados por creciente liberacin de AMONIO y MICRONUTRIENTES desde FONDO MARINO (Kimura et al. 1999). Flujo de Amonio es Mayor en reas afectadas por biodepsitos de cultivos de mitilidos (Grant et al. 1995). No est claro cmo estos efectos a Escalas Relativamente Pequeas p pueden afectar Patrones de Reciclamiento de Nutrientes sobre reas Espaciales p Mayores.

Ejemplo Extremo de Efectos a nivel del Ecosistemas: Eliminacin Catastrfica de Bancos de Mejillones Inter Mareales y de Almejas en Mar de Dutch Wadden en 1990.

Poblacin Inicial: > 26 x109 mejillones. Luego: Bajo reclutamiento por varios aos. Excesiva Extraccin. E i E t i Alta Mortalidad Natural Agot Stock en gran rea (Dankers and Zuidema,1995).

Esta Mortalidad fue seguida de: 1) Excepcional Florecimiento de Diatomeas Planctnicas2) 3) 4) 5) Rpido R id crecimiento d otros moluscos N E l d i i de l No-Explotados Cambio conductual de Depredadores: desde Mejillones hacia otras Presas Aumento de Mortalidad y disminucin de Condiciones en Poblaciones de Aves Reclutamiento R l t i t excepcionalmente alto d otros animales b t i i l t lt de t i l bentnicos

No est claro si efectos similares pudieran manifestarse a partir de cultivos de i ilid d mitilidos a gran escala, pero este ejemplo sirve para il l j l i ilustrar el rol l l importante que pueden tener Grandes Poblaciones de Bivalvos sobre la Ecologa de Ecosistemas Costeros Protegidos.

Proyecto Fondef D10I1233 Herramienta Numrica Computacional para Estimar la Capacidad de Carga en los Centros de Cultivo de Mitlidos a partir de un Modelo Productivo y Ambiental

1. Incorporar Impacto Ambiental de Desechos producidos en Sistemas de Cultivo sobre Fondo. 2. Reglamento Ambiental de Acuicultura (RAMA): Estndares de Calidad de Fondos. 3. Mayor Desarrollo Tcnicas de Modelacin: Modelos de Circulacin 3D, slo fx de Batimetras y Condiciones Borde Iniciales. 4. Modelo busca Integrar Experiencias y Resultados anteriores y Construir Modelo Genrico que Integre Modelo Hidrodinmico, Ecolgico, Bioenergtico, Flujo Vertical y Calidad de Fondos. 5. 5 Actualmente Industria Mitilcola se ha expandido y muestra Niveles de Deterioro en Produccin similares a Observados en Yal y en todo Chilo. 6. 6 Asociaciones y Mitilic ltores Solicitan S bPesca apo ar Desarrollo de Mitilicultores: SubPesca apoyar HERRAMIENTAS que permitan Analizar Orgenes de Baja Produccin y/o Aumento de Tiempos de Cultivo

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MITILICULTURA Y CAPACIDAD DE CARGA

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