Aplicaciones de los anfípodos (Crustacea: Peracarida: Amphipoda) en acuicultura.

Abstract

La protección costera, el ciclo de nutrientes, el control de la erosión, la purificación del agua y el secuestro de carbono son servicios ecosistémicos proporcionados por los esteros. Además, las salinas ofrecen un hábitat de cría para peces proporcionando además abundantes invertebrados, como anfípodos, potencialmente útiles como recurso en la acuicultura. La harina de pescado y el aceite de pescado son recursos alimentarios necesarios para apoyar la acuicultura de especies carnívoras debido a sus ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA) omega-3 y omega-6. Actualmente, la acuicultura depende de pesquerías y piensos limitados con niveles elevados de LC-PUFA n-3, pero es necesario desarrollar fuentes de alimentos más sostenibles. Los anfípodos son crustáceos con una alta calidad nutricional y un gran potencial para criarlos como alimento para especies de interés acuícola, juegan un rol fundamental en el intercambio energético de la cadena trófica como recurso de los depredadores, y parecen ser un recurso alternativo potencial de alta calidad para la acuicultura. La presente tesis trata de explorar las siguientes preguntas: i) ¿Cuál es la importancia de los anfípodos en la dieta en especies de interés comercial en acuicultura; ii) ¿Qué composición nutricional tienen las especies de anfípodos de esteros?; iii) ¿Cómo se cultiva y qué análisis nutricional tienen los anfípodos alimentados con diferentes dietas en condiciones de laboratorio? y iv) ¿Es posible utilizar anfípodos como recurso alternativo de alimentos con especies de interés comercial?. Por ello, se realizó un estudio nutricional para varias especies principales de anfípodos -Microdeutopus gryllotalpa, Monocorophium acherusicum, Gammarus insensibilis, Melita palmata y Cymadusa filosa- en esteros del sur de España. Estas especies mostraron un alto contenido de proteína (hasta 40%), altos niveles de PUFA n-3 y fosfolípidos, altos niveles de fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolamina (PE) y triacilgliceroles (TAG). Isoleucina, glicina y alanina fueron los aminoácidos dominantes en todas las especies. Además, los anfípodos recolectados en estanques mostraron bajos niveles de metales pesados. Por lo tanto, los anfípodos de esteros son buenos candidatos para ser utilizados como alimento y se proponen como un nuevo recurso económico sostenible para ser utilizado en la acuicultura. De las especies estudiadas, G. insensibilis puede ser la mejor para el cultivo intensivo como recurso de alimentación alternativo porque muestra: 1) composición adecuada de PUFA n-3 y fosfolípidos; 2) altos niveles de glicina, alanina, tirosina, isoleucina y lisina; 3) altas densidades naturales; 4) tamaño grande (≥1 cm) y 5) alta concentración de calcio. Además, una acuicultura combinada de anfípodos y peces en los estanques de esteros parece una forma prometedora y ambientalmente sostenible de desarrollar un sistema de Acuacultura Multitrófica Integrada (IMTA) en estos ecosistemas. Se utilizaron dos modelos de anfípodo para el cultivo, los caprélidos Caprella equilibra y C. scaura y el gammarideo Gammarus insensibilis. En ambos casos, se ensayaron distintas dietas, Artemia, fitoplancton y detritus (consistente en heces y resto de pienso, deshechos de tanques de acuicultura). Además, se añadió Ulva en el experimento de G. insensibilis. Los caprélidos adultos alimentados con detritus mostraron una tasa de supervivencia significativamente más alta, y aquellos alimentados con fitoplancton y detritus fueron más ricos en ácidos grasos poliinsaturados, especialmente DHA. Curiosamente, los caprélidos alimentados con detritus también fueron una fuente rica de LA (18:2-n6), considerada como un ácido graso esencial en los vertebrados. Se encontró que los desechos basados principalmente en heces y restos de pienso no consumidos pueden considerarse un alimento adecuado para los caprélidos adultos, proporcionando una fuente de ácidos grasos omega-3 (DHA) y omega-6 (LA). En el estudio con gammarideos, G. insensibilis se cultivó durante 21 días. Tanto los alimentados con detritus y Ulva mostraron tasas de supervivencia interesantes y contribuyeron a altas concentraciones de ácido palmítico (16: 0), ácido oleico (18: 1n9), ácido araquidónico (20: 4n6) (ARA), ácido eicosapentaenoico (20: 5n3) (EPA) y ácido docosahexaenoico (22: 6n3) (DHA). Además, Gammarus insensibilis podría desempeñar un papel clave como biorremediador siendo cultivado con detritus y Ulva obteniendo una composición bioquímica adecuada para ser utilizada en acuicultura. Este anfípodo podría reemplazar parcial o totalmente la dieta formulada con la consiguiente reducción de los costes económicos. Finalmente, se realizaron dos experimentos con larvas de Seriola dumerili (modelo de especie comercial acuícola) de 22 y 44 días después de la eclosión. Se alimentaron con el anfípodo Gammarus insensibilis, procedente de esteros, y con una dieta formulada. Se midieron supervivencia, biometría y perfil nutricional de las larvas. En el primer experimento, el tratamiento con G. insensiblis mostró una mejor supervivencia, aunque los otros parámetros no fueron diferentes. Por otro lado, en el segundo experimento la supervivencia fue similar, el crecimiento fue mejor en la dieta comercial, pero los alimentados con el anfípodo tuvieron un mejor perfil químico. El tratamiento con G. insensibilis mostró valores más altos de ARA (5,53 ± 0,18%) y DHA (19,07 ± 0,19%), niveles bajo de TAG (2,18 ± 0,5%) y una coloración similar a la de los juveniles silvestres de S. dumerili. Como conclusión, la presente tesis muestra el alto valor nutricional de los anfípodos tanto en el medio natural como cultivados, y su gran potencial para poder ser usado como recurso trófico en acuicultura. Es interesante explorar futuras iniciativas en el contexto de la Acuicultura Multitrófica Integrada, donde los anfípodos parecen ser un recurso muy adecuado, pues puede combinarse su uso como biofiltros y una producción a gran escala con un coste muy reducido a partir de los desechos de cultivos asociados.

Coastal protection, nutrient cycling, erosion control, water purification, and carbon sequestration are ecosystem services provided by salt marshes. Additionally, salt ponds offer coastal breeding and a nursery habitat for fishes and they provide abundant invertebrates, such as amphipods, which are potentially useful as a resource in aquaculture. Fishmeal and fish oil are necessary food resources to support aquaculture of carnivorous species due to their omega-3 and omega-6 long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA). Currently aquaculture depends on limited fisheries and feed with elevated n-3 LC-PUFA levels, but the development of more sustainable food sources is necessary. Amphipods are crustacean with high nutritional quality and great potential to be reared as food for species of aquaculture interest. They play a fundamental rol in energetic exchange of trophic chain as predators’ resource. They appear to be a potential high quality alternative feed resource for aquaculture. The present thesis tries to explore the next questions: i) How important are amphipods in diet of species of commercial interest in aquaculture; ii) What nutritional composition have the amphipods species terrestrial ponds?; iii) How can be cultured and what nutritional value have the amphipods fed with different diets under laboratory conditions? and iv) Is it possible use the amphipod as alternative food recourse with species of commercial interest?. Hence, a nutritional study was carried out for several main amphipod species -Microdeutopus gryllotalpa, Monocorophium acherusicum, Gammarus insensibilis, Melita palmata and Cymadusa filosa- in terrestrial ponds in the South of Spain. These species showed high protein content (up to 40%), high n-3 PUFA and phospholipid levels, and high levels of phophatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PE) and triacylglycerols (TAG). Isoleucine, glycine and alanine were the dominant amino acids in all species. In addition, amphipods collected from ponds showed low levels of heavy metals. Therefore, pond amphipods are good candidates to be used as feed and are proposed as a new sustainable economic resource to be used in aquaculture. Of the five studied species, G. insensibilis may be the best for intensive culture as an alternative feed resource because it shows: 1) adequate n-3 PUFA and phospholipids composition; 2) high levels of glycine, alanine, tyrosine, isoleucine and lysine; 3) high natural densities; 4) large body size (≥1 cm), and 5) high concentration of calcium. Moreover, a combined culture of amphipods and fishes in these marsh ponds seems a promising and environmentally sustainable way to develop Integrate Multi-Trophic Aquaculture (IMTA) in these ecosystems. Two models of amphipod were used to be cultured, caprellids (Caprella equilibra and C. scaura) and gammarideans (Gammarus insensibilis). In both experiment Artemia, Phytoplankton, Detritus were used as food. In addition, Ulva was added in G. insensibilis experiment. Caprellids showed an adult survival rate significantly higher for caprellids fed with Detritus, and those fed with Phytoplankton and Detritus were richer in polyunsaturated fatty acids, especially DHA. Interestingly, caprellids fed with Detritus were also a rich source of LA (18:2-n6), considered to be an essential fatty acid in vertebrates. It was found that detritus based mainly on fish faeces and uneaten feed pellets can be considered an adequate food for adult caprellids, providing a source of both omega-3 (DHA) and omega-6 (LA) fatty acids. In the study with gammarideans, G. insensibilis was cultured for 21 days. When fed with Detritus and Ulva gammarideans also showed interesting survival rates and contributed to high concentrations of palmitic acid (16:0), oleic acid (18:1n9), arachidonic acid (20:4n6) (ARA), eicosapentaenoic acid (20:5n3) (EPA) and docosahexaenoic acid (22:6n3) (DHA). Furthermore, Gammarus insensibilis could play a key role as biorremediator being cultured with detritus and Ulva getting an adequate biochemical composition to be used in aquaculture. This amphipod could replace partial or totally the formulated diet with two consequences, no dependence of fish oil and reduction of economic costs. Finally, two experiments were done with Seriola dumerili larvae (model of commercial aquaculture species) of 22 and 44 days after hatchery. They were feed with the amphipod Gammarus insensibilis, collected from a terrestrial pond, and one formulated diet. Survival, biometry measures and chemical profile were measured. In the first experiment, G. insensiblis treatment showed better survival, although the other parameters were no different. On the other hand, in the second experiment the survival was similar, the growth was better in formulated diet but those fed with amphipod had the best chemical profile. Juveniles fed with G. insensibilis showed higher values of ARA (5.53±0.18%) and DHA (19.07±0.19%), low level of TAG (2.18±0.5%) and a coloration more similar to wild juveniles of S. dumerili. In conclusion, this thesis shows the high nutritional value of amphipods both in the wild and cultivated, and its great potential to be used as new trophic resource in aquaculture. It is interesting to explore future initiatives in the context of Integrated Multitrophic Aquaculture, where amphipods appear to be a very suitable resource, since their use as biofilters and a large-scale production can be combined at a very low cost.