La calidad del agua
incluye todos los variables físicos, químicos y biológicos que influyen en la
producción de especies acuáticas. Las
prácticas de manejo de cultivos de peces y camarones tienen como objetivo mantener
las condiciones químicas y biológicas (concentraciones de nutrimentos en el
agua, una floración de algas, la densidad de siembra, etc.) adecuadas en el
medio.
Los
factores físicos relacionados con el tiempo y clima son poco controlables
en la producción agrícola. Para diferenciar entre los dos términos, “tiempo”
incluye los cambios atmosféricos en períodos cortos de tiempo (día
a día) y el “clima” trata de los patrones principales de cambio a largo plazo,
de 12 meses o más. Esto último, señala la importancia de la selección
del sitio (latitud, temperatura promedia anual, patrones de precipitación,
etc.) y de la especie para cultivar, en hacer la planificación de un proyecto
nuevo y en programar el manejo de los cultivos.
El buen crecimiento de los
organismos acuáticos depende en gran parte en la calidad del agua del
cultivo. Múltiples factores pueden
interactuar (o raramente, actuar solos) para alterar las propiedades
físico-químicas del agua. Un cambio
repentino de la temperatura o de la concentración de oxígeno disuelto en el
agua (por ejemplo, durante el transporte de los alevines o de post-larvas de
camarón) puede resultar en una mortalidad masiva de los animales. Cambios menos drásticos pueden afectar la
capacidad de los organismos de resistir los patógenos que siempre están
presentes en el agua del cultivo.
Problemas crónicos con condiciones sub-óptimas resultarán en un ritmo
lento de crecimiento y una mayor tasa de mortalidad, tanto de los peces como de
los camarones cultivados.
Para lograr una buena producción, es necesario
mantener las condiciones ambientales del agua dentro de los límites de
tolerancia para la especie siendo cultivada. Se logrará una producción máxima
cuando todos los factores que influyen sobre el desarrollo del organismo se acercan
a su punto óptimo (con “condiciones óptimas”).
La decisión de emplear o no una práctica cultural en
el manejo de un cultivo debe ser tomada sobre una base de información
cuantitativa y confiable. El análisis periódico del agua, permite acumular datos
importantes que describen las condiciones actuales, y que pueden indicar los
futuros cambios en la calidad del agua del cultivo.
¡El agua es un líquido fascinante! Tiene propiedades
físico-químicas y características inusuales y bien estudiadas. Las propiedades
del agua de mayor interés en la acuacultura se relacionan con los cambios en su
temperatura y estado físico, los cuales ocurren según su contenido de
energía. Además, varias propiedades
químicas del agua tienen que ver con la concentración de gas en solución
(oxígeno y bióxido de carbono) y otros parámetros importantes en el manejo de
los cultivos. A continuación, se desarrolla una discusión breve sobre las
propiedades físico-químicas del agua y los parámetros de calidad de agua en el
contexto de la acuacultura:
1.
los estados físicos del agua y la energía
2.
la temperatura del agua
3.
el pH del agua
4.
la concentración de oxígeno disuelto en el agua
5.
la concentración del bióxido de carbono en el agua
6.
la concentración de amoníaco (amonio no ionizado)
7.
la alcalinidad y dureza del agua
8.
la salinidad del agua
1. Los estados físicos del agua y la energía
El agua tiene que absorber una gran cantidad de
energía para subir su temperatura. Los cambios del estado físico del agua
involucran grandes cantidades de energía transferidas.
Algunas propiedades físico-químicas y características
de la molécula de agua son:
Calor específico del agua = 1
g-cal/g/oC. El calor específico de una
sustancia es la cantidad de energía necesaria para cambiar su temperatura. El
agua tiene una gran capacidad de absorber y almacenar calor (= energía). Los
cambios en la temperatura del agua son lentos y los organismos acuáticos están
adaptados a vivir con temperaturas estables. El aire tiene un calor específico
mucho menor que el agua y su temperatura cambia en mayor grado y en menos
tiempo.
Máxima densidad del agua = 1
g/cm3 @ 4o C. La densidad
es la masa de una sustancia con relación a su volumen, normalmente expresada
como g/cm3. El agua es inusual porque alcanza su mayor densidad a
los 4º C, antes de congelarse o convertirse en sólido. Así, el hielo es menos
denso que el agua líquida y por eso el hielo flota. La densidad del agua varía
según su temperatura. A mayor temperatura las moléculas se mueven más y se
reduce su densidad. Agua con sal es más densa que el agua dulce.
Cuadro 3.1. La temperatura del
agua pura sin aire y su densidad.
|
Temperatura agua (ºC) |
Densidad (g/ml) |
|
0.00 |
0.99987 |
|
3.98 |
1.00000 |
|
5.00 |
0.99999 |
|
10.00 |
0.99973 |
|
15.00 |
0.99913 |
|
20.00 |
0.99823 |
|
25.00 |
0.99707 |
|
30.00 |
0.99567 |
|
35.00 |
0.99406 |
|
40.00 |
0.99224 |
|
100.00 |
0.95838 |
Calor latente de vaporización
del agua = 540 cal/g (a 100o C). El
calor latente de vaporización es la cantidad de energía necesaria, a
temperatura constante, para evaporizar una unidad de la sustancia. El agua
tiene un valor muy elevada debido a los múltiples enlaces de hidrógeno formados
entre las moléculas. Así el agua absorbe una enorme cantidad de energía
radiante del Sol, de la cual, una gran fracción es utilizada en el proceso de evaporación,
no en cambiar su temperatura. La energía sirve para romper los enlaces de
hidrógeno y convertir el líquido en vapor.
La salinidad del agua tiende a subir su punto de ebullición.
Calor latente de fusión = 80
cal/g (a 0o C). El calor latente de fusión es
la cantidad de energía absorbida por una sustancia en cambiar su estado físico
de sólido a líquido, a temperatura constante.
La salinidad y la presencia de partículas en suspensión o sustancias en
solución tienden a bajar el punto de congelación del agua. Por ejemplo, el agua de mar, conteniendo
35,000 g de sal/m3, forma hielo a –2o C.
El agua es considerada como
un “solvente universal”. La gran mayoría de las
sustancias químicas conocidas son solubles en el agua. El agua es uno de los pocos compuestos
inorgánicos que, a temperaturas ambientales normales, es un líquido. Toda la evidencia científica indica que la
vida en este mundo se originó en un medio acuoso. El agua es el mayor, o principal, componente
de nuestro cuerpo y de los cuerpos de todo ser vivo.
Cuando se evalúa la
temperatura de alguna sustancia, se está midiendo la cantidad de energía que
contiene. Las sustancias más calientes contienen más energía. A enfriarse, la
sustancia pierde energía, lo cual es percibido, como bajar su temperatura. En
cuerpos naturales de agua los cambios de temperatura son graduales debido a
valor elevado del calor específico del agua.
Los peces y camarones son
considerados cómo organismos heterotérmicos o poiquilotérmicos[1] (=
de sangre fría). Ellos no pueden mantener una temperatura elevada y constante
en sus cuerpos. Así, la temperatura de sus cuerpos es una reflexión de la
temperatura del agua. La temperatura corporal de peces y camarones influye, en
gran parte, su tasa metabólica y ritmo de crecimiento. Además, son animales adaptados a medios que
sufren cambios graduales de temperatura. Los peces y camarones tropicales, o de
lugares cálidos, desarrollan mejor en agua con una temperatura entre 25-32o
C. En lugares con climas
tropicales o subtropicales, la temperatura del agua se mantiene dentro de este
rango durante todo, o durante la mayor parte, del año.
Debajo de 23o C su desarrollo es lento o
retardado debido a un descenso en su tasa metabólica. Cuando la temperatura del
agua sobrepasa los 32o C, los peces y camarones tendrán metabolismos
muy acelerados. Aunque su crecimiento puede ser muy rápido, el agua caliente no
tiene mucha capacidad de mantener oxígeno en solución, a pesar de que es un
momento cuando el pez o camarón requiere una gran cantidad de oxígeno para
sostener su tasa elevada de metabolismo.
El agua de un estanque se calienta durante las horas
del día al recibir energía radiante del sol. El calentamiento del agua ocurre
en su superficie. En días con mucha insolación (días calientes), el agua
superficial de los estanques puede alcanzar temperaturas encima de 35º C.
Normalmente las aguas más profundas del estanque no se calientan tanto. Treinta
y cinco grados centígrados son por encima del límite de tolerancia para muchas
especies acuáticas. Los peces y camarones pueden evitar las elevadas
temperaturas de la superficie por nadar en las aguas más profundas del
estanque.
En general, los peces y camarones no resisten cambios
bruscos en la temperatura del agua. Este hecho tiene especial importancia
durante el transporte o traslado de los animales. Al pasarlos de un recipiente a otro, una
diferencia de tan solo 5o C en el agua puede causar una tensión
fisiológica o “estrés” entre los organismos, o resultar en una mortalidad
parcial o masiva. Es necesario aclimatar
los peces y camarones, dándoles tiempo para adaptar a las nuevas condiciones
del agua. El efecto de un cambio brusco de temperatura es más notable cuando se
mueven animales de aguas frías a aguas más calientes.
Los peces y camarones respiran el oxígeno molecular (O2)
disuelto en el agua. La concentración de
oxígeno en solución en el agua de un estanque puede ser considerada como el
parámetro variable más importante en la acuacultura. De muchas maneras, el nivel de oxígeno en
solución es el mejor indicador del estado general del cultivo acuícola. Es
importante saber la cantidad de oxígeno en solución en el agua del cultivo y
entender los múltiples factores y sus interacciones que determinan e influyen
en esta concentración.
Al subir la temperatura del agua, este líquido pierde,
poco a poco, su capacidad de mantener gas en solución. Entonces, es más
frecuente tener problemas con concentraciones insuficientes de oxígeno durante la
época más caliente del año cuando sube la temperatura del agua.
La solubilidad del oxígeno en el agua disminuye mientras baja la presión atmosférica. Es decir, a alturas mayores (sobre el nivel de mar) el agua puede mantener menores cantidades de gas en solución. El oxígeno se mantiene en solución en el agua debido a la presión atmosférica y la presión parcial de oxígeno como componente del aire. Con menos presión atmosférica, hay menos fuerza para mantener el gas en el agua.
Además, incrementos en la salinidad del agua
disminuyen su capacidad de tener gas en solución. Las moléculas de sal ocupan
lugares en el agua donde pueden estar presentes las moléculas de oxígeno. Como
consecuencia, el agua de mar tiene una menor capacidad de mantener un gas en solución
que el agua dulce.
Para resumir los puntos importantes, los problemas con
niveles bajos de oxígeno en el agua se presentan más frecuentemente durante la
época más caliente del año, a mayores elevaciones, y con una mayor cantidad de
sal en el agua. Todos estos factores influyen en la solubilidad de oxígeno en
el agua.
La fotosíntesis resulta en la producción de oxígeno
molecular (Reacción A). La respiración (Reacción B) resulta en el consumo de
oxígeno molecular durante el metabolismo de los carbohidratos, y en la
producción de bióxido de carbono.

A) 12H2O + 6CO2 C6H12O6
+ 602 + 6H2O
B) C6H12O6
+ 602 + 6H2O
12H2O + 6CO2 + energía
Cuadro 3.2. Solubilidad del oxígeno molecular en agua a diferente
temperatura.
|
ºC |
ppm |
ºC |
ppm |
ºC |
ppm |
ºC |
ppm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
14.16 |
11 |
10.67 |
22 |
8.53 |
33 |
7.22 |
|
1 |
13.77 |
12 |
10.43 |
23 |
8.38 |
34 |
7.13 |
|
2 |
13.40 |
13 |
10.20 |
24 |
8.25 |
35 |
7.04 |
|
3 |
13.05 |
14 |
9.98 |
25 |
8.11 |
|
|
|
4 |
12.70 |
15 |
9.76 |
26 |
7.99 |
|
|
|
5 |
12.37 |
16 |
9.56 |
27 |
7.86 |
|
|
|
6 |
12.06 |
17 |
9.37 |
28 |
7.75 |
|
|
|
7 |
11.76 |
18 |
9.18 |
29 |
7.64 |
|
|
|
8 |
11.47 |
19 |
9.01 |
30 |
7.53 |
|
|
|
9 |
11.19 |
20 |
8.84 |
31 |
7.42 |
|
|
|
10 |
10.92 |
21 |
8.68 |
32 |
7.32 |
|
|
Dos procesos de
fundamental importancia para poder entender las fluctuaciones en la
concentración de oxígeno en el agua son la fotosíntesis (Fs) y la respiración.
La fotosíntesis es la reacción A, con los productos de carbohidrato y gas
oxígeno. En fotosíntesis, la planta utiliza la energía de la luz solar para
fabricar carbohidratos nuevos.
Fotosíntesis. El proceso de fotosíntesis, realizado por las algas y
otras plantas en el mundo, produce o suple oxígeno molecular al agua y a la
atmósfera de la Tierra. El aire de la tierra contiene mayormente gas nitrógeno
(N2) y en menor concentración el gas oxígeno (O2). El
oxígeno molecular presente en la atmósfera es producto de la actividad
fotosintética de las plantas verdes, tanto las especies terrestres como las
acuáticas, incluyendo una gran contribución de las algas.
Todos los organismos
aeróbicos, los que requieren el oxígeno molecular en sus procesos metabólicos,
utilizan el oxígeno en forma continua durante todas sus vidas. Entre los organismos aeróbicos están los
animales, las plantas verdes, y muchos tipos de microorganismos.
La fotosíntesis resulta en la producción de oxígeno
molecular. Además, las plantas verdes consumen bióxido de carbono en el proceso
para auto-sintetizar sus propios “alimentos” en la forma de los carbohidratos.
La producción de oxígeno molecular por la actividad fotosintética de algas es
la principal fuente de oxígeno en cuerpos de agua estática usados en la
acuacultura.
Las algas son importantes alimentos naturales para los
peces en cuerpos de aguas fértiles.
Difusión. Otro proceso
que contribuye oxígeno al agua es la difusión[3].
El aire siempre contiene una mayor concentración de oxígeno que el agua. Por
ejemplo, a saturación a 10o C, el agua contiene 11 mg de
oxígeno/litro, mientras en el aire habrán aproximadamente unos 260 mg/litro.
Entonces, casi siempre existe un gradiente de concentraciones favoreciendo la
difusión de moléculas de oxígeno a pasar desde el aire al agua.
El proceso de difusión puede suplir O2 al
estanque en cualquier momento del día mientras fotosíntesis contribuye oxígeno
solamente durante las horas de luz. Durante las horas de la tarde en días con
mucha insolación solar, el agua fértil de un estanque puede llegar y sobrepasar
a su capacidad máxima de aguantar oxígeno en solución (= punto de saturación).
Por ratos, el agua puede estar supersaturada con un gas (contener más gas de lo
que puede aguantar). Bajo condiciones de
supersaturación, existirá un gradiente favoreciendo la difusión de O2
desde el agua del estanque a la atmósfera. Esta es una condición normal en las
horas de la tarde del día y en cuerpos de agua fértil conteniendo una gran
cantidad de algas (“agua verde”).
El proceso de difusión es limitado por la alta
densidad del agua y el movimiento lento de las moléculas de oxígeno a través
del medio acuoso. La difusión de oxígeno ocurre únicamente donde el agua y el
aire están en contacto. En un cuerpo de agua estática, solamente el agua
superficial recibe oxígeno por difusión. Muchas veces el efecto neto de la
difusión es mínimo. Cualquier factor o proceso que aumente el área y tiempo de
contacto entre el agua y el aire, incrementará la transferencia de O2
por el proceso de difusión.
El viento y el oleaje ayudan a remover y revolver la
capa superficial de agua en contacto con el aire y promueven una circulación
del agua del estanque y una mejor oxigenación por difusión. Por eso, no es
aconsejable sembrar árboles alrededor de los estanques que actuarán como un
rompe-viento. El viento es un aliado del acuicultor. Ahora, un viento y oleaje
demasiado fuertes harán daño a la estructura física de los estanques (erosión
de los diques).
Los varios modelos y tipos de aireadores utilizados en
la acuacultura funcionan a base de estos principios. Algunos diseños
incrementan la difusión por un proceso donde el agua es bombeada o tirada al
aire. Si la máquina logra separar el agua en gotas diminutas y las tire con
gran fuerza, habrá un buen intercambio de O2 al pasar por el aire y
caerse de nuevo en el estanque. Otros
modelos funcionan comprimiendo el aire y forzándolo por un sistema de tubos
perforados y sumergidos. El aire sale por las perforaciones y sube a la
superficie, cediendo O2 al agua en el camino.
La fotosíntesis representa el proceso natural de mayor
importancia en introducir oxígeno al agua de un estanque dedicado al cultivo de
peces o camarones. Esta introducción de
oxígeno es únicamente durante las horas de luz de cada día. En las horas de la
tarde es cuando se encuentran los niveles más elevados de oxígeno disuelto en
el agua.
En la noche, tanto las algas como todos los animales
habitantes del estanque utilizan el oxígeno en procesos de respiración. A
partir de la anochecer, la concentración del oxígeno en el agua desciende hasta
que se levanta el Sol en la mañana siguiente y comienza de nuevo el proceso de
Fs.
En resumen, la actividad fotosintética incrementa la
concentración de oxígeno en el agua durante las horas de luz. La cantidad de O2 que
contribuye depende en la fertilidad del agua, la intensidad y duración de la
radiación solar, y en la composición (tipos y cantidades) de las algas formando
la comunidad del fitoplancton. Normalmente se observa la mayor concentración de
oxígeno disuelto en las horas de la tarde y en las aguas superficiales del
estanque. Es en esta capa superficial de agua, donde reside la mayor parte del
fitoplancton del estanque.
Los patrones de precipitación en Centro América son
estacionales. Las lluvias torrenciales, las cuales son comunes en esta región
del mundo, provocan una fuerte erosión de los suelos. El suelo erosionado es
transportado en las aguas superficiales por escorrentía sobre los terrenos. La
entrada de aguas con arcilla, y otras partículas del suelo en suspensión, en un
proyecto acuícola resulta en aguas turbias, en la cual no habrá una adecuada
penetración de la luz solar para promover el proceso de fotosíntesis.
También en la época lluviosa del año, la intensidad de
la luz solar se reduce debido a la alta nubosidad del cielo. Bajo estas
condiciones, la producción de oxígeno durante el día será reducida, y las
fluctuaciones normales en los niveles de oxígeno en el agua cambiarán.
Observando bien su
comportamiento, la tilapia y otras especies de peces y crustáceos, indican
cuando el nivel de oxígeno en el agua es deficiente o crítico. Típicamente, en
las horas de la mañana, los peces aparecen en la superficie del agua con la
parte superior de su cabeza y bocas expuestas al aire. Los peces están
“boqueando” (“piping” en inglés), o sea, tragando un poco de aire con el agua
superficial del estanque.
De nuevo, el agua de la superficie gana oxígeno por
difusión y en momentos de déficit, es la capa con la mayor concentración. Los
camarones penéidos también nadan en la superficie para intentar respirar el
oxígeno atmosférico cuando no hallan suficiente en el agua del estanque.
Adultos de Macrobrachium rosenbergii (el camarón de río, o de agua dulce)
intentan de salir del estanque, saltando desde el agua a la grama en la orilla
de los estanques, en momentos cuando no encuentran oxígeno suficiente en
solución para su respiración.

Figura 3.1. Patrones para la
fluctuación diaria de la concentración de oxígeno disuelto en el agua (ppm) con
una baja, mediana, o alta floración del fitoplancton.
Un objeto bajado en la
columna de agua debe desaparecer a una profundidad de unos 30 cm cuando existe
una adecuada floración del fitoplancton.
Agua muy transparente (con una visibilidad >50 cm) indica poca
fertilidad, y pocas algas en el agua. Cuando el objeto bajado desaparece muy
cerca de la superficie (una visibilidad de <15 cm), indica una exagerada
fertilidad y una altísima densidad de algas en el agua. Es malo permitir el desarrollo
de una película de algas en la superficie del estanque.
Una acumulación de algas como
una película, representa una situación inestable y peligrosa para el
cultivo. La película de algas reduce la
penetración de luz en el agua e interfiere con el proceso normal de
fotosíntesis. Puede bloquear tanta luz
que se mueren las algas por debajo de la superficie resultando en una repentina
y drástica reducción del oxígeno disponible para los peces o camarones.
3.
Evita
la introducción de agua con mucha arcilla en suspensión al estanque. La arcilla
reduce la penetración de luz y limita el proceso de Fs.
Cualquier factor que
interfiere o disminuye la tasa fotosintética del fito- plancton en el día,
puede causar una mortalidad de los organismos del cultivo en la madrugada del
día siguiente. En el caso de provocar una mortalidad por falta de oxígeno
suficiente, son los organismos grandes los que mueren primero, normalmente.
Para incrementar artificialmente la concentración de
oxígeno en solución en unidades de producción acuícolas, hay varios principios
y fundamentos a entender. La aireación artificial tiene el propósito de
promover la difusión de oxígeno del aire al agua del cultivo. Hay dos maneras
de realizar eso. Se puede forzar el aire a través del agua, o tirar el agua al
aire!
En forzar el aire a través del agua, lo que se quiere
hacer es mover un gran volumen de aire a través de un sistema de distribución
que termina en pequeños orificios por debajo de la superficie de agua. Es preferible
en la acuacultura utilizar “sopladores” en vez de compresores de aire. Los
compresores típicamente comprimen el aire a gran presión, pero mueven poco
volumen a través del sistema de distribución. Sopladores trabajan a baja
presión y son capaces de mover grandes de volúmenes de aire.
El volumen de aire que sale de los orificios
sumergidos depende en la fuerza del soplador, el diámetro de los tubos de
distribución y de los mismos orificios de salida, y la profundidad en el agua
donde emerge el aire en las burbujas. Los tubos de distribución y los orificios
de menor diámetro, producen una mayor resistencia en el sistema, y menos aire será impulsado al agua.
La transferencia de
oxígeno del aire al agua es con relación a: 1) el volumen de aire movido por el
sistema; 2) la relación entre el área superficial y volumen de cada burbuja, y
3) el tiempo que la burbuja está en contacto con el agua (tiempo para subir y
llegar a la superficie del agua). Formando burbujas más pequeñas (de menor
diámetro) requiere más fuerza del motor y crea más resistencia en el sistema de
distribución, pero resulta en una difusión mucha más efectiva de O2
al agua del cultivo.
La difusión del O2 al agua es por la
superficie de cada burbuja. La transferencia del O2 al agua es mucha
más eficiente desde burbujas pequeñas, no grandes. Pero formar burbujas
pequeñas requiere una fuerza mayor (motor más grande) y un gasto mayor de
energía por parte del soplador.
Una burbuja de 20mm diámetro tiene un área superficial
de 1260mm2 y volumen de 4190mm3, aproximadamente. La proporción entre su área superficial y
volumen es de 0.3mm2 por mm3 de volumen.
La burbuja de 20mm contiene aire suficiente para
formar 296 burbujas más pequeñas de 3mm de diámetro, cada una. El área superficial de todas estas burbujas
pequeñas suma a 8360mm2, o 6.6 veces superior de la grande. La proporción entre el área superficial total
y volumen de estas burbujas será de 1.99mm2 por mm3 de
volumen.
Con las burbujas más pequeñas, habrá una mucha más
rápida y eficiente transferencia del O2 del aire al agua. Se
recomienda el uso de sistemas de aireación con sopladores y orificios de salida
para formar burbujas de 3mm diámetro aproximadamente.

Figura 3.2. Un soplador de aire para usar en la acuacultura. Típicamente los sopladores mueven un mayor volumen de aire y trabajan a una baja presión (< 30psi), en comparación con los compresores.
El pH representa una medida de la concentración de
iones de hidrógeno, o protones (H+), en el agua. El valor de pH = -log[H+], o es
igual al logaritmo negativo de la concentración de protones presentes en una
muestra de agua.
La escala de pH es de 0 a 14. Un valor de siete es considerado neutro. Los
valores por debajo de siete indican una concentración elevada de protones y
condiciones de acidez. Los valores
arriba de siete indican una baja concentración de protones y condiciones
básicas o alcalinas.
El pH de aguas naturales es modificado en gran parte
por la concentración de bióxido de carbono en solución. El CO2 actúa como ácido en el
agua. Su acumulación tiende a bajar el
pH del agua provocando la formación de protones adicionales.
Reacción de CO2 en el agua:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- ↔ 2H+
+ CO3-2
Durante las horas del día, las algas utilizan el CO2
en realizar fotospíntesis, su concentración se reduce y como consecuencia, sube
el pH del agua. En la noche no hay actividad fotosintética. La respiración de los organismos aeróbicos
(peces, camarones, fito- y zooplancton, bacterias y otros) produce CO2
y su concentración aumenta hasta la mañana del día siguiente. Los valores de pH más bajos en el agua de un
estanque son encontrados en las horas de la madrugada.
El CO2 está presente en la atmósfera en
baja concentración (0.03%), y es muy soluble en el agua. El CO2 en
el agua es el producto de la respiración aeróbica de los organismos, tanto de
las plantas como de los animales. El bióxido de carbono es utilizado por las
plantas verdes en fotosíntesis. En aguas fértiles, las algas realizan toda o la
gran mayoría de la actividad fotosintética.
Los peces pueden tolerar concentraciones elevadas de
CO2 en el agua mientras hay suficiente O2 para su
respiración. Pueden sobrevivir hasta concentraciones de 60ppm de CO2.
Lamentablemente en la piscicultura, cuando se experimentan concentraciones
elevadas de CO2 en el agua, casi siempre el oxígeno esté presente en
concentraciones mínimas (< 1.00 ppm).
El CO2
interfiere con el normal proceso de absorción de O2 por los peces.
La acumulación de CO2 en el agua indica muchas veces, una cesación
del proceso fotosintético en el estanque. En estas circunstancias, no habrá
producción de O2 por el fitoplancton y en seguida, no habrá
suficiente oxígeno para la respiración de los peces.
Los problemas con altos
niveles de CO2 son comunes cuando existe una floración exagerada de
algas en el estanque. Si ocurre una mortalidad de estas algas, resultará en
niveles particularmente elevados de CO2 en el agua debido a la falta
de una producción de O2 por Fs, y una aumentada liberación de CO2
por el proceso de descomposición de las algas muertas.
El amoniaco o el amonio no-ionizado (NH3)
es el producto principal del metabolismo de proteína en peces, crustáceos y
otros organismos acuáticos. También las
bacterias excretan NH3 como producto de la descomposición de la
materia orgánica en medios acuosos. El amoniaco proviene específicamente del
proceso catabólico de deaminación de los aminoácidos (AAs). El NH3 es una sustancia química
muy tóxica a la vida animal.
El amoniaco en el agua aumenta el consumo de oxígeno
por los tejidos de peces y camarones, daña a las membranas delicadas de sus
branquias y disminuye la capacidad de la sangre a transportar oxígeno. La
exposición prolongada y sub-letal a amoniaco en el agua, aumentará la
susceptibilidad de los peces y camarones a una variedad de enfermedades. El
ciclo biogeoquímico para nitrógeno en sistemas acuáticos es muy similar para N
en los suelos agrícolas.
El amoniaco presenta problemas especiales a los
animales terrestres, quienes enfrentan diariamente la deshidratación. Ellos
convierten el NH3 proveniente de los grupos aminos eliminados de los
AAs en una variedad de desechos nitrogenados. Los mamíferos excretan urea
producido por hacer reaccionar amoniacos con moléculas de bióxido de carbono.
Por cada molécula de urea sintetizada, se gastan dos moléculas de ATP en el
metabolismo. La urea es mucho menos tóxico que el amoniaco al animal. La urea
puede ser concentrada en poca agua y excretada en la orina, conservando humedad
en el cuerpo del animal terrestre.
Los peces y camarones tienen la ventaja de poder
excretar sus desechos nitrogenados en la forma de NH3, sin ninguna
transformación química. El amoniaco es muy soluble en el agua y el NH3
difunde desde la sangre del pez o camarón, al medio acuoso. Mientras existe un
gradiente favoreciendo la difusión de amoniaco desde la sangre del animal al
agua, su eliminación es rápida y eficiente.
En el agua el amoniaco
producido puede estar presente en dos formas: como el amoniaco o el amonio
no-ionizado, o en la forma del amonio ionizado. La reacción de amoniaco en el
agua es:
NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ NH4+ +
El amoniaco es muy tóxico para los peces mientras el
amonio ionizado es relativamente inocuo, excepto a niveles muy elevados.
Concentraciones de amoniaco tan bajas como 1 a 2 ppm pueden ser letales para
los peces. Con 0.3 ppm de amoniaco en el agua, se puede impedir el crecimiento
y normal desarrollo de los organismos acuáticos.
El pH y temperatura regulan la proporción entre
amoniaco y el amonio ionizado en el agua. Por cada incremento de una unidad de
pH del agua, la proporción de amoniaco aumenta por aproximadamente diez veces.
Las temperaturas elevadas también favorecen la formación de una proporción
mayor de la forma tóxica en los cultivos.
Cuando se cultivan los peces y camarones a muy elevada
densidad de siembra y con alimento concentrado con alto nivel de proteína
cruda, habrá eventualmente, una acumulación de amoníaco en el agua del
recipiente. La remoción del exceso de amoníaco es logrado por procesos
biológicos naturales (oxidación del NH4+ a
nitritos y a nitratos), la remoción de los desechos sólidos del sistema
(alimento no consumido y material fecal) mecánicamente (filtración de los
sólidos o sedimentación), o por dilución (cambiar todo o parte del agua en el
sistema).
Figura 3.3. El ciclo de nitrógeno
en medios acuáticos.
Cuadro 3.3. El porcentaje de amoniaco (amonio no-ionizado = NH3)
del total de NH3+ NH4+ en solución
acuosa a diferentes valores de pH y temperaturas.
|
|
Temperatura en o C
|
|
|||||
Valor de pH
|
|||||||
|
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.0 |
0.40 |
0.46 |
0.52 |
0.60 |
0.70 |
0.81 |
|
|
7.2 |
0.63 |
0.72 |
0.82 |
0.95 |
1.10 |
1.27 |
|
|
7.4 |
0.99 |
1.14 |
1.30 |
1.50 |
1.73 |
2.00 |
|
|
7.6 |
1.56 |
1.79 |
2.05 |
2.35 |
2.72 |
3.13 |
|
|
7.8 |
2.45 |
2.80 |
3.21 |
3.68 |
4.24 |
4.88 |
|
|
8.0 |
3.83 |
4.37 |
4.99 |
5.71 |
6.55 |
7.52 |
|
|
8.2 |
5.94 |
6.76 |
7.68 |
8.75 |
10.00 |
11.41 |
|
|
8.4 |
9.09 |
10.30 |
11.65 |
13.20 |
14.98 |
16.96 |
|
|
8.6 |
13.68 |
15.40 |
17.28 |
19.42 |
21.83 |
24.45 |
|
|
8.8 |
20.08 |
22.38 |
24.88 |
27.64 |
30.68 |
33.90 |
|
|
9.0 |
28.47 |
31.37 |
34.42 |
37.71 |
41.23 |
44.84 |
|
|
9.2 |
38.69 |
42.01 |
45.41 |
48.96 |
52.65 |
56.30 |
|
|
9.4 |
50.00 |
53.45 |
56.86 |
60.33 |
63.79 |
67.12 |
|
|
9.6 |
61.31 |
64.54 |
67.63 |
70.67 |
73.63 |
76.39 |
|
|
9.8 |
71.53 |
74.25 |
76.81 |
79.25 |
81.57 |
83.68 |
|
|
10.0 |
79.92 |
82.05 |
84.00 |
85.82 |
87.52 |
89.05 |
|
|
10.2 |
86.32 |
87.87 |
89.27 |
90.56 |
91.75 |
92.80 |
|
La alcalinidad es la concentración total de bases en
el agua expresada como mg/litro de carbono de calcio (CaCO3). Las especies químicas importantes en la
alcalinidad de aguas naturales son el bicarbonato (HCO3-)
y el carbonato (CO3-2).
Sencillamente, la alcalinidad es una medida de la capacidad de una
muestra de agua de resistir cambios en su pH.
En aguas conteniendo una mayor concentración de bases (bicarbonato +
carbonato) habrá una mayor capacidad de amortiguamiento natural, y el agua
sufrirá cambios menos drásticos en su pH.
El bicarbonato es un excelente amortiguador de pH en aguas naturales.
Los peces y camarones son
organismos adaptados a medios que cambian de pH gradualmente. En cuerpos naturales de agua, las
fluctuaciones en pH son graduales y de limitada magnitud.
En los cultivos acuícolas los peces y camarones son
sembrados con frecuencia a altas densidades.
El cultivo es manejado con adiciones diarias de grandes cantidades de
alimentos al estanque. Este manejo puede
resultar en modificaciones importantes en el pH del agua afectando la
proporción de NH3 presente en el sistema. Así la alcalinidad, el pH y el amoníaco son
factores inter-relacionados en el manejo de los cultivos acuícolas y en el
bienestar de los organismos acuáticos.
La dureza es la concentración total de iones metálicos
bivalentes en el agua, principalmente iones de calcio (Ca+2) y de
magnesio (Mg+2), también expresada como mg/litro de carbonato de
calcio. La dureza en aguas naturales es
derivada de la disolución de la piedra caliza.
El calcio y magnesio son elementos importantes en la productividad de
sistemas acuáticos naturales y de sistemas acuícolas. No se entiende bien el papel específico de
estos iones en la producción de peces y camarones.
Comúnmente la alcalinidad y dureza tienen magnitudes
similares porque el calcio, el magnesio, el bicarbonato, y el carbonato, en el
agua son derivados en cantidades relativamente iguales del proceso de
disolución de minerales de piedras y suelos.
Los niveles deseables de alcalinidad y dureza en el agua usada en el
cultivo de peces son entre 20 a 300 mg/l para cada parámetro. .
El bicarbonato es un amortiguador natural importante
en mantener un pH adecuado en los estanques.
El bicarbonato puede actuar como ácido, cediendo un protón al medio, o
como base, aceptando un protón para convertirse en el ácido carbónico y luego,
disociando en CO2 y el agua.
En condiciones alcalinas el bicarbonato puede ceder un
protón al agua actuando como un ácido. Mientras en condiciones de acidez puede
absorber un protón actuando como una base.
HCO3- ↔ CO3-2 + H+
HCO3-
+ H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O
La salinidad es la concentración total de iones
disueltos en el agua. Es importante como parámetro que influye en el bienestar del
cultivo acuático y en el ritmo de crecimiento y tasa de mortalidad de peces y
camarones. El agua de mar contiene aproximadamente 35,000 a 36,000 ppm de sal.
Esta cantidad es equivalente a 35 kilogramos de sal en cada metro cúbico de
agua de mar. La concentración de sales en el agua de mar puede variar por el
efecto de la evaporación (aumentando al concentración de la sal) y las
precipitaciones (diluyendo la concentración de la sal).
Es una enorme cantidad de sal la que se ha acumulado
en los mares y océanos durante muchos millones de años en la historia de la
Tierra. En vez de expresar esta cantidad en partes por millón, se utiliza en la
acuacultura, la oceanografía, y en algunas ciencias afines, la unidad de parte
por mil (ppt). Así, el agua de mar contiene 35ppt de sal.
El agua de mar contiene una variedad de iones en
solución. El agua dulce tiene muy poca o casi nada de iones en solución,
típicamente menos de 1ppt de sal. Con alrededor de 1ppt de salinidad, se puede
sentir el sabor de sal en el agua.
Cuadro 3.4. Los iones
principales en solución en el agua de mar.
|
Elemento/especie |
Forma química |
Concentración ppm |
|
Cloruro |
Cl- |
19,000 |
|
Sodio |
Na+ |
10,500 |
|
Magnesio |
Mg++ |
1350 |
|
Azufre |
SO4-2 |
885 |
|
Potasio |
K+ |
380 |
|
Calcio |
Ca+2 |
400 |
|
Bromuro |
Br- |
65 |
|
Carbono |
HCO3-
y carbono orgánico |
28 |
|
Estroncio |
Sr+9 |
8 |
|
Boro |
B(OH)3 |
5 |
|
Silício |
Si(OH)4 |
3 |
|
Nitrógeno |
N orgánico, NO3-,
NH4+ |
1 |
|
Otras |
varias |
2300 |
|
|
|
|
|
|
Total = |
35,000 a 36,000 |
La sal disuelta reduce la capacidad del agua a
mantener gas en solución. Es como las moléculas de sal ocupan los lugares dónde
el gas puede disolverse en el agua. Con una mayor concentración de sal en el
agua, menos gas mantiene en solución.
En Centro América las lluvias son estacionales. La
época seca del año corresponde, mas o menos, al invierno del hemisferio del
norte (diciembre a abril). La época
lluviosa es de mayo a noviembre.
Los esteros de la costa Pacífica Centroamericana son
influenciados por el flujo de agua dulce de las lluvias en el interior de los
países. Las salinidades de las aguas estuarinas alcanzan sus niveles mínimos
durante la época lluviosa de cada año (Figura 3.5). La salinidad aumenta en el
agua de los esteros durante los meses de la época seca de cada año (Figura
3.5).
Cuadro 3.5. Relación entre la densidad (g/ml) y la salinidad del agua (ppt =
partes por mil) @ 15ºC. La lectura tomada con hidrómetro tiene que ser ajustada por la temperatura de la muestra.
|
g/ml |
Ppt |
g/ml |
ppt |
g/ml |
ppt |
|
0.9992 |
0.0 |
1.0107 |
15.0 |
1.0222 |
30.1 |
|
1.0000 |
1.1 |
1.0114 |
16.0 |
1.0229 |
31.0 |
|
1.0015 |
2.0 |
1.0122 |
17.0 |
1.0237 |
32.0 |
|
1.0023 |
3.0 |
1.0130 |
18.0 |
1.0245 |
33.1 |
|
1.0030 |
4.1 |
1.0137 |
19.0 |
1.0252 |
34.0 |
|
1.0038 |
5.0 |
1.0145 |
20.0 |
1.0260 |
35.0 |
|
1.0046 |
6.0 |
1.0153 |
21.0 |
1.0268 |
36.0 |
|
1.0053 |
7.1 |
1.0160 |
22.0 |
1.0275 |
37.0 |
|
1.0061 |
8.0 |
1.0168 |
23.0 |
1.0283 |
38.0 |
|
1.0061 |
9.0 |
1.0176 |
24.1 |
1.0291 |
39.0 |
|
1.0069 |
10.1 |
1.0183 |
25.0 |
1.0299 |
40.1 |
|
1.0075 |
10.8 |
1.0191 |
26.0 |
1.0306 |
41.0 |
|
1.0084 |
12.0 |
1.0199 |
27.1 |
1.0314 |
42.0 |
|
1.0092 |
13.1 |
1.0209 |
28.0 |
|
|
|
1.0099 |
14.0 |
1.0214 |
29.0 |
|
|
Las lecturas de salinidad son tomadas con un
salinómetro óptico o empleando un hidrómetro.
El salinómetro es fácil de manejar y usar en el campo. Se puede tomar la
lectura de salinidad con el salinómetro en pocos segundos.
Los salinómetros son instrumentos delicados y
costosos, con precios entre USD 200 a 800 o más. Estos instrumentos sufren del daño físico
ocasionado por las condiciones adversas del campo y de los efectos corrosivos
de la sal.
Un hidrómetro es un instrumento usado para medir la
gravedad específica o densidad de un líquido.
El hidrómetro es simplemente un tubo sellado y calibrado con un peso
determinado. Los hidrómetros comunes tienen
costos razonables (± USD 20). Se coloca
el hidrómetro en una probeta llena con la muestra de agua. El hidrómetro flota según la densidad del
agua. Se relaciona el nivel de flotación del hidrómetro con la gravedad
específica o densidad del agua y su salinidad.
Cuadro 3.6. Solubilidad del oxígeno con relación a la temperatura y salinidad del agua.
|
Temp |
Salinidad en partes por mil |
||||||||
|
ºC |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
|
0 |
14.60 |
14.11 |
13.64 |
13.18 |
12.74 |
12.31 |
11.90 |
11.50 |
11.11 |
|
1 |
14.20 |
13.72 |
13.27 |
12.82 |
12.40 |
11.98 |
11.58 |
11.20 |
10.82 |
|
2 |
13.81 |
13.36 |
12.91 |
12.49 |
12.07 |
11.67 |
11.29 |
10.91 |
10.55 |
|
3 |
13.44 |
13.00 |
12.58 |
12.16 |
11.76 |
11.38 |
11.00 |
10.64 |
10.29 |
|
4 |
13.09 |
12.67 |
12.25 |
11.85 |
11.47 |
11.09 |
10.73 |
10.38 |
10.04 |
|
5 |
12.76 |
12.34 |
11.94 |
11.56 |
11.18 |
10.82 |
10.47 |
10.13 |
9.80 |
|
6 |
12.44 |
12.04 |
11.65 |
11.27 |
10.91 |
10.56 |
10.22 |
9.89 |
9.57 |
|
7 |
12.13 |
11.74 |
11.36 |
11.00 |
10.65 |
10.31 |
9.98 |
9.66 |
9.35 |
|
8 |
11.83 |
11.46 |
11.09 |
10.74 |
10.40 |
10.07 |
9.75 |
9.44 |
9.14 |
|
9 |
11.55 |
11.18 |
10.83 |
10.49 |
10.16 |
9.84 |
9.53 |
9.23 |
8.94 |
|
10 |
11.28 |
10.92 |
10.58 |
10.25 |
9.93 |
9.62 |
9.32 |
9.03 |
8.75 |
|
11 |
11.02 |
10.67 |
10.34 |
10.02 |
9.71 |
9.41 |
9.12 |
8.83 |
8.56 |
|
12 |
10.77 |
10.43 |
10.11 |
9.80 |
9.50 |
9.21 |
8.92 |
8.65 |
8.38 |
|
13 |
10.52 |
10.20 |
9.89 |
9.59 |
9.29 |
9.01 |
8.73 |
8.47 |
8.21 |
|
14 |
10.52 |
9.98 |
9.68 |
9.38 |
9.10 |
8.82 |
8.55 |
8.29 |
8.04 |
|
15 |
10.29 |
9.77 |
9.47 |
9.19 |
8.91 |
8.64 |
8.38 |
8.13 |
7.88 |
|
16 |
10.07 |
9.56 |
9.28 |
9.00 |
8.73 |
8.47 |
8.21 |
7.97 |
7.73 |
|
17 |
9.86 |
9.36 |
9.09 |
8.82 |
8.55 |
8.30 |
8.05 |
7.81 |
7.58 |
|
18 |
9.65 |
9.17 |
8.90 |
8.64 |
8.38 |
8.14 |
7.90 |
7.66 |
7.44 |
|
19 |
9.45 |
8.99 |
8.73 |
8.47 |
8.22 |
7.98 |
7.75 |
7.52 |
7.30 |
|
20 |
9.26 |
8.81 |
8.56 |
8.31 |
8.06 |
7.83 |
7.60 |
7.38 |
7.17 |
|
21 |
9.08 |
8.64 |
8.39 |
8.15 |
7.91 |
7.68 |
7.46 |
7.25 |
7.04 |
|
22 |
8.90 |
8.48 |
8.23 |
8.00 |
7.77 |
7.54 |
7.33 |
7.12 |
6.91 |
|
23 |
8.73 |
8.32 |
8.08 |
7.85 |
7.63 |
7.41 |
7.20 |
6.99 |
6.79 |
|
24 |
8.56 |
8.16 |
7.93 |
7.71 |
7.49 |
7.28 |
7.07 |
6.87 |
6.68 |
|
25 |
8.40 |
8.01 |
7.79 |
7.57 |
7.36 |
7.15 |
6.95 |
6.75 |
6.56 |
|
26 |
8.24 |
7.87 |
7.65 |
7.44 |
7.23 |
7.03 |
6.83 |
6.64 |
6.46 |
|
27 |
8.09 |
7.73 |
7.51 |
7.31 |
7.10 |
6.91 |
6.72 |
6.53 |
6.35 |
|
28 |
7.95 |
7.59 |
7.38 |
7.18 |
6.98 |
6.79 |
6.61 |
6.42 |
6.25 |
|
29 |
7.81 |
7.46 |
7.26 |
7.06 |
6.87 |
6.68 |
6.50 |
6.32 |
6.15 |
|
30 |
7.67 |
7.33 |
7.14 |
6.94 |
6.75 |
6.57 |
6.39 |
6.22 |
6.05 |
|
31 |
7.54 |
7.21 |
7.02 |
6.83 |
6.64 |
6.47 |
6.29 |
6.12 |
5.96 |
|
32 |
7.41 |
7.09 |
6.90 |
6.72 |
6.54 |
6.36 |
6.19 |
6.03 |
5.87 |
|
33 |
7.29 |
6.98 |
6.79 |
6.61 |
6.43 |
6.26 |
6.10 |
5.94 |
5.78 |
|
34 |
7.05 |
6.86 |
6.68 |
6.51 |
6.33 |
6.17 |
6.01 |
5.85 |
5.69 |
|
35 |
6.93 |
6.75 |
6.58 |
6.40 |
6.24 |
6.07 |
5.91 |
5.76 |
5.61 |

Figura 3.4. La precipitación
mensual promedio en Choluteca.

Figura 3.5. La salinidad del
agua en los esteros del sur de Honduras.
Cuadro
3.7. La precipitación mensual y la
salinidad del agua en una finca camaronera, Guayaquil, Ecuador, y en el Río
Bang Pakong, Tailandia.
E c u a d
o r T a i l a n d i a
|
Mes |
Lluvia |
Salinidad |
Lluvia |
Salinidad |
|
|
|
|
|
|
|
Enero |
521 |
23.8 |
10 |
31.2 |
|
Febreo |
206 |
8.4 |
31 |
31.2 |
|
Marzo |
51 |
4.2 |
24 |
23.7 |
|
Abril |
203 |
4.1 |
64 |
32.0 |
|
Mayo |
10 |
3.8 |
185 |
29.3 |
|
Junio |
0 |
5.0 |
160 |
10.3 |
|
Julio |
0 |
9.2 |
171 |
7.3 |
|
Agosto |
0 |
10.2 |
198 |
5.6 |
|
Septiembre |
0 |
14.6 |
342 |
7.2 |
|
Octubre |
0 |
20.7 |
221 |
18.5 |
|
Noviembre |
0 |
22.3 |
44 |
28.2 |
|
Diciembre |
76 |
23.1 |
8 |
27.9 |
|
|
|
|
|
|
|
Total = |
1067 |
|
1458 |
|
|
Promedio = |
|
12.5 |
|
21.0 |
En la gran mayoría de los casos, no se puede modificar
la salinidad del agua en los proyectos acuícolas. La salinidad afecta las
relaciones osmóticas de los organismos. Ciertas especies acuáticas son capaces
de adaptarse a fluctuaciones grandes de salinidad. Por ejemplo, los salmones
son peces que nacen en el agua dulce, migran al mar para pasar parte de su vida
allí, y luego, retornan al agua dulce para su reproducción (peces anádromos).
Hay varias especies eurihalinas de tilapias y de camarón.
Por ejemplo, el Litopenaeus vannamei (camarón
blanco del Pacífico) se adapta con facilidad a condiciones de agua salina. Esta especie presenta su mejor tasa de
crecimiento durante la época lluviosa del año cuando el agua en muchas fincas
del sur de Honduras tiene entre 15 y 25ppt de salinidad. En varios países del mundo el camarón blanco
es cultivado en agua dulce (< 1ppt de salinidad).
BOYD, C.E. 1990. Water Quality in Ponds for
Aquacuclture. Alabama
Agricultural Experiment
Station, Auburn University, Alabama 36849, USA. 482 pp. El trabajo de Dr. Boyd
incluye muy claras explicaciones de los parámetros más importantes en cuanto la
calidad del agua y su impacto en la acuacultura moderna.
HAUSER, B.A. 1996. Practical manual of wastewater
chemistry.
Press,
Dr. Daniel Meyer 2003
Escuela Agricola Panamericana, El Zamorano, Honduras[1] Algunos peces pueden mantener una temperatura
constante en su cuerpo superior a la temperatura ambiental, como por ejemplo,
el atún.
[2] La concentración de oxígeno disuelto en el
agua se mide o se expresa en varias formas. La más común es como “partes por
millón” (ppm), la cual es equivalente a 1mg por litor o a 1 gramo por m3
de agua.
[3] Difusión es la tendencia de las moléculas de
cualquier sustancia de querer separarse en el espacio. Debido a que el aire
contiene una mucho mayor concentración de oxígeno que el agua, las moléculas de
O2 en el aire tienden a difundirse al agua.