panorama - da - aquicultura - qualidade - de - gua - parte - 3

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(Parte 1 de 3)

Panorama da AQÜICULTURA, maio/junho, 1998

Por Fernando Kubitza, especialista em Nutrição e Produção de Peixes, mestre em Agronomia pela ESALQ – USP e Ph.D em aqüicultura pela Auburn University - Alabama, USA. Atualmente ocupa o cargo de Coordenador do Departamento de

Pesquisa e Desenvolvimento do Projeto Pacu/Agropeixe.

Qualidade da Água na Produção de Peixes - Parte I (Final)

NE - Devido a sua extensão, a Panorama da AQÜICULTURA está publicando em três edições consecutivas a íntegra desse artigo. Nesta edição publicamos a terceira e última parte.

· A dinâmica do oxigênio dissolvido nos sistemas aquaculturais

· Aeração de tanques e viveiros

· Qualidade da água em sistemas de alto fluxo.

12. A dinâmica do oxigênio dissolvido nos sistemas aquaculturais

O oxigênio é essencial à vida dos organismos aquáticos e baixas concentrações de oxigênio dissolvido na água podem causar atraso no crescimento, redução na eficiência alimentar dos peixes, aumento na incidência de doenças e na mortalidade dos peixes, resultando em sensível redução na produtividade dos sistemas aquaculturais. Entender os fatores que afetam a dinâmica do oxigênio nos sistemas aquaculturais é fundamental ao manejo econômico da produção de peixes.

12.1. Solubilidade do oxigênio na água. Em equilíbrio com a atmosfera, a solubilidade do oxigênio na água reduz com o aumento da temperatura e salinidade da água e com a redução na pressão barométrica (aumento da altitude) do local. O efeito da temperatura e da salinidade na solubilidade do oxigênio na água, em condições de equilíbrio com a atmosfera, é ilustrado na tabela 9.

A pressão parcial do oxigênio na atmosfera pode ser calculada multiplicando-se a pressão atmosférica pela percentagem de O2 na atmosfera para uma dada condição de temperatura do ar. Cerca de 21% de oxigênio existe na atmosfera a 0oC. Portanto, a pressão parcial do oxigênio é 760 mmHg x 0.21= 159.6 mmHg. A difusão de oxigênio da atmosfera para a água, ou vice- versa, ocorre quando houver um diferencial de pressão de O2 entre o ar e a água. A água é dita saturada em O2 quando a concentração de oxigênio dissolvido é aquela teoricamente possível sob as condições de temperatura, salinidade e pressão barométrica existentes. Esta concentração é chamada “concentração de saturação” (Cs). Como exemplo, podemos observar na tabela 9 que a Cs do O2 a uma temperatura de 26oC e salinidade igual a zero é de 8.09 mg/l. De uma forma geral, quando a concentração atual de oxigênio na água (Ca) for menor que a Cs, ocorre difusão do O2 do ar para a água. Quando Ca for maior que Cs, ocorre difusão do O2 da água para o ar. Quanto maior o gradiente entre Ca e Cs, maior a taxa de difusão de O2 entre a água e o ar.

A água pode se encontrar subsaturada ou super saturada com oxigênio. A percentagem de saturação de O2 na água é calculada como segue:

% Saturação O2 = (Ca/Cs) x 100

Muitas espécies de peixes podem tolerar concentrações de O2 dissolvido em torno de 2 a 3 mg/l. por períodos prolongados. Salmonídeos podem tolerar níveis de 4 a 5 mg/l. No entanto, o peixe se alimenta melhor, apresenta melhor condição de saúde e cresce mais rápido quando os níveis de O2 dissolvidos são próximos à saturação.

Supersaturação da água com oxigênio não causa um aumento na produção de peixes, nem sequer uma melhora na eficiência alimentar dos mesmos. No entanto, a supersaturação pode ser desejada para compensar a respiração dos peixes sob condições de elevados níveis de gás carbônico na água. Supersaturação excessiva da água com gases, incluindo o O2, pode resultar numa condição chamada “Trauma da Bolha de Gás” (Gas Bubble Disease - GBD)

. Quando a diferença (DP) entre a pressão total de gases (PTG) e a pressão barométrica (PB) na água for em torno de 50 a 200 mmHg as condições são favoráveis à ocorrência de GBD.

Tabela 9. Solubilidade do oxigênio (em mg/l) em função da temperatura e da salinidade da água

Panorama da AQÜICULTURA, maio/junho, 1998 DP = PTG - PB

DP = (PO2 + PN2 + PCO2 + PH2O) - PB

Os sintomas de GBD são: formação de bolhas de gás e enfizemas no sangue e nos tecidos, bolhas de gás no intestino e na cavidade bucal, ruptura da bexiga natatória causada por uma excessiva inflagem das mesmas, hemostasia (obstrução dos vasos sanguíneos), exoftalmia (olhos saltados), entre outros. A taxa de mortalidade varia de 50 a 100%.

Várias são as condições que podem causar supersaturação de gases na água, entre elas: 1) Atividade fotossintética intensa; 2) Rápida elevação na temperatura da água. Águas de minas ou poços são frias e concentradas em gases. Quando em contato com a atmosfera mais quente, um aumento repentino na temperatura cria condições de supersaturação de gases nestas águas; 3) Águas abaixo de cachoeiras ou quedas d’água podem estar supersaturadas com gases; 4) Águas superficiais durante o inverno podem estar saturadas com gases. A percolação através do solo pode resultar em aquecimento destas águas, causando uma supersaturação de gases nas mesmas.

Níveis de saturação de oxigênio acima de 300% pode resultar em massiva mortalidade de peixes devido à GBD. É comum a ocorrência de supersaturação de gases nas águas de viveiros. No entanto, mortalidade de peixes devido à GBD não é frequentemente observada sob condições de cultivo em viveiros. A supersaturação de gases nos viveiros, particularmente o oxigênio, é restrita às camadas mais superficiais onde a penetração de luz é adequada aos intensos processos fotossintéticos. O peixe encon

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Panorama da AQÜICULTURA, maio/junho, 1998 tra um abrigo nas camadas mais profundas dos viveiros, onde excessiva supersaturação de gases é improvável. No entanto, durante as fases de larvicultura quando as larvas, que possuem movimentação restrita e lenta, se encontram confinadas aos extratos superfíciais dos viveiros, mortalidade devivo à GBD pode ser importante.

12.2. Consumo de oxigênio pelos peixes. O consumo de oxigênio varia com a espécie, o tamanho, o estado nutricional e o grau de atividade dos peixes, a concentração de oxigênio e a temperatura da água, entre outros. Na tabela 10 são resumidos alguns fatores ou condições que afetam o consumo de oxigênio em algumas espécies de peixes.

De acordo com os dados da tabela 10 pode-se concluir que: 1) o consumo de oxigênio é praticamente duplicado a cada 10oC de aumento na temperatura da água; 2) o consumo de oxigênio aumenta sensivelmente após as refeições e com o nível de atividade dos peixes; 3) sob condições iguais de biomassa, peixes pequenos consomem mais oxigênio comparado a peixes grandes.

A equação a seguir pode ser usada para estimar o consumo de oxigênio de espécies de peixes de clima tropicais, bastando conhecer o peso (em gramas) do animal:

Tabela 10. Fatores ou condições que afetam o consumo de oxigênio (em mg/h/kg de peixe) em diferentes espécies de peixes.

12.3. Flutuações diuturnas nos níveis de oxigênio em viveiros Como discutido anteriormente, o plâncton é tanto o principal pro- dutor como o maior consumidor de O2 nos tanques e viveiros em sistemas de água parada ou de pequena renovação de água. Devido ao balanço entre a atividade fotossintética do fitoplâncton e a atividade respiratória das diferentes comunidades aquáticas (plâncton, peixes e organismos bentônicos), os níveis de oxigênio dissolvido (OD) nos sistemas aquaculturais flutuam diuturnamente. Quanto maior a biomassa planctônica, maior a amplitude desta variação (Figura 3).

12.4. Nível de arraçoamento e oxigênio dissolvido. Níveis de arraçoamento acima de 50 kg de ração/ha/dia estão associados com um aumento na ocorrência de níveis críticos de oxigênio dissolvido em tanques e viveiros, reduzindo a sobrevivência e a eficiência alimentar dos peixes (Tabela 8 p.26; Tabela 1).

Tabela 1. Efeito do nível de arraçoamento na concentração média de oxigênio dissolvido (OD) ao amanhecer, na sobrevivência e performance produtiva do bagre-do-canal estocados em viveiros sob diferentes densi- dades (Tucker et al. 1979).

Os níveis de oxigênio dissolvido em viveiros de água parada recebendo mais de 50 kg de ração/ha/dia devem ser monitorados diariamente e equipamentos para aeração de emergência devem estar disponíveis.

12.5. Predição da ocorrência de níveis críticos de oxigênio. A dinâmica do oxigênio em tanques e viveiros é bastante complexa. Pesquisas têm sido feitas no sentido de identificar e quantificar os diversos fatores envolvidos no balanço do oxigênio nos sistemas aquaculturais, para melhor prever a ocorrência de concentrações mínimas de O2 dissolvido em tanques e viveiros. Em síntese, a concentração de oxigênio é resultante da atividade metabólica dos diferentes organismos aquáticos, mais especificamente do balanço entre os processos fotossintéticos e a atividade respiratória dos diferentes organismos. A difusão do O2 entre o ar e a água também

Figura 3. Variação diária na concentração de oxigênio dissolvido na água de viveiros com alta, moderada e baixa biomassa planctônica.Horário do dia

Oxigênio dissolvido (mg/l)Valores entre parênteses indicam consumo de manutenção dos peixes.

participa neste balanço, que pode ser resumido na seguinte equação: ODágua = ODinicial ± ODdifusão + ODsíntese - ODplâncton - ODpeixes - ODbentos

Concentrações críticas de oxigênio dissolvidos são, geralmente, observadas durante a madrugada e amanhecer em viveiros com alta densidade planctônica. A predição da ocorrência de níveis críticos de oxigênio dissolvido é fundamental no manejo da aeração de tanques e viveiros sob cultivo intensivo.

Três métodos básicos foram propostos para a previsão de níveis críticos de oxigênio dissolvido em viveiros durante as primeiras horas da manhã. O primeiro deles se baseia no uso de uma equação (“Equação Noturna”) onde variáveis como consumo de oxigênio pelo plâncton, pelos peixes e por organismos bentônicos, bem como a taxa de difusão do oxigênio entre o ar e a água devem ser fornecidas. A complexidade e a não praticidade da Equação Noturna podem ser vislumbradas de imediato, razões pelas quais este método não é utilizado por produtores.

O segundo método baseia-se na leitura da concentração de oxigênio dissolvido ao final da tarde (pôr do sol), nos valores de transparência da água, medidos com o auxílio do disco de Secchi, e na temperatura da água dos viveiros. Baseado nestas três variáveis e na biomassa de peixes estocada, usa-se de algumas tabelas para se determinar o valor mínimo de transparência da água para garantir uma concentração mínima de 2mg/l. de oxigênio dissolvido ao amanhecer. Se a transparência mínima for maior que a transparência do viveiro obtida com o disco de Secchi, há uma grande probabilidade de ocorrência de concentrações de oxigênio menores que 2 mg/l. Portanto, a aeração dos viveiros deve ser providenciada. Embora um pouco mais simples que o método da Equação Noturna, o uso deste segundo método necessita de informações mais detalhadas sobre as condições dos viveiros (transparência e biomassa estocada), bem como a determinação da concentração de oxigênio ao final da tarde. Também é necessário que o produtor entenda como usar as tabelas de transparência mínima, o que é pouco prático.

O terceiro método, bastante popular e efetivo na predição de níveis críticos de oxigênio dissolvido, baseia-se na tomada de duas leituras da concentração de oxigênio na água de cada viveiro durante o período noturno, a um intervalo de 2 a 3 horas. Com a diferença entre estas concentrações, faz-se uma projeção linear de queda dos níveis de oxigênio, prevendo o horário de ocorrência de níveis críticos de oxigênio dissolvido. Este método é bastante seguro, até mesmo conservativo, pois as concentrações reais de oxigênio dissolvido ao amanhecer ficam, normalmente, um pouco acima dos valores previstos.

13. Aeração de tanques e viveiros

Os processos fotossintéticos do fitoplâncton e a respiração dos organismos aquáticos (plâncton, peixes, bentos e microorganismos) causam flutuações diuturnas na concentração de oxigênio e gás carbônico dissolvidos na água. Em sistemas aquaculturais de água parada ou de pequena renovação de água, a excessiva entrada de nutrientes via alimento ou adubação favorece o desenvolvimento de uma densa população planctônica, acentuando ainda mais as flutuações nos níveis de oxigênio dissolvido. Baixas concentrações de oxigênio dissolvido combinadas à níveis elevados de gás carbônico são frequentemente observadas durante o período noturno, prejudicando o desenvolvimento normal ou, até mesmo, causando massiva mortalidade de peixes. A aeração dos tanques e viveiros é fundamental para a manutenção de níveis adequados de oxigênio dissolvido, aumentando a sobrevivência e a performance produtiva dos peixes.

13.1. Aeração de emergência, suplementar ou contínua. A aeração de emergência baseia-se no monitoramento diário dos níveis de oxigênio durante o período noturno e acionamento dos sistemas de aeração sempre que forem previstos níveis de oxigênio menores que 2 a 3 mg/l. Os aeradores são acionados durante a madrugada, uma ou duas horas antes destes níveis serem atingidos, e permanecem ligados por períodos de 4 a 6 horas. Os aeradores são desligados uma ou duas horas após o nascer do sol, quando suficiente luz está disponível para estimular os processos fotossintéticos do fitoplâncton. A aeração suplementar consiste no acionamento diário dos aeradores, durante o período noturno, independente da projeção dos níveis críticos de oxigênio dissolvido. A aeração contínua consiste na aplicação ininterrupta de aeração durante todo o cultivo ou apenas nas fases de manutenção de alta biomassa e elevados níveis de arraçoamento. Aeração contínua é bastante utilizada em tanques para cultivo intensivo

Panorama da AQÜICULTURA, maio/junho, 1998

Panorama da AQÜICULTURA, maio/junho, 1998

(raceways ou tanques circulares), principalmente em sistemas com recirculação (reuso) da água. Aeração contínua demanda maior consumo de energia e não traz benefício adicional sobre a aeração suplementar ou de emergência em viveiros. A aeração contínua pode ainda causar um aumento excessivo na turbidez mineral da água, prejudicando o desenvolvimento do fitoplâncton, interferindo com a dinâmica do oxigênio dissolvido na água e a remoção de metabólitos tóxicos como a amônia e o CO2. Partículas minerais em suspensão na água pode causar danos ao epitélio branquial dos peixes facilitando a entrada de organismos patogênicos e o estabelecimento de doenças.

Aeração de emergência versus aeração suplementar:

Steeby e Tucker (1988) compararam a aeração de emergência com a aeração suplementar diária onde eram aplicadas 6 horas de aeração durante o período noturno em viveiros com bagre-docanal. Cerca de 641 horas de aeração de emergência foram usadas, comparadas à 1.372 horas de aeração noturna contínua. A produção e conversão alimentar médias do bagre de canal foi de 7.0 kg/ ha e 1.60 em viveiros com aeração de emergência, comparadas a valores de 6.700 kg/ha e 1.59, respectivamente, em viveiros com aeração contínua.

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