0_mitilicultura y capacidad carga (taller fans) 12-13 enero 2011b
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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
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