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Capítulo 17 Información sobre los riesgos en la salud de los animales acuáticos en acuapónica

Hijran Yavuzcan Yildiz, Vladimir Radosavljevic, Giuliana Parisi y Aleksandar Cvetkovikj

Resumen El aumento del interés público en la acuapónica requiere una mayor necesidad de vigilar la salud de los peces para minimizar el riesgo de brotes de enfermedades infecciosas y no infecciosas resultantes de la bioseguridad problemática. Las pérdidas de pescado debidas a la salud y las enfermedades, así como la notificación de prácticas de manejo deficientes y de calidad de los productos, que en el peor de los casos podrían afectar a la salud humana, pueden dar lugar a una grave vulnerabilidad económica y reputacional para la industria acuapónica. La complejidad de los sistemas acuapónicos impide el uso de muchos antimicrobianos/antiparasitarios o desinfectantes para erradicar enfermedades o parásitos. En este capítulo, proporcionamos una visión general de los peligros potenciales en términos de riesgos relacionados con la salud de los animales acuáticos y describimos enfoques preventivos específicos para los sistemas acuapónicos.

Palabras clave Acuapónica · Sanidad de los peces · Bioseguridad · Estrategias de tratamiento

Contenido

  • 17.1 Introducción
  • 17.2 Acuapónica y riesgo: una perspectiva de desarrollo para la salud de los peces
  • 17.3 Identificación del peligro
  • 17.4 Ordenación de la sanidad de los peces
  • 17.5 Estrategias de tratamiento en acuapónica

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[H. Yavuzcan Yildiz](mailto: yavuzcan@ankara.edu.tr)

Departamento de Pesca y Acuicultura, Universidad de Ankara, Ankara, Turquía

[V. Radosavljevic](mailto: vladimiradosavljevic@yahoo.co.uk)

Departamento de Enfermedades de los Peces, Laboratorio Nacional de Referencia para Enfermedades de los Peces, Instituto de Medicina Veterinaria de Serbia, Belgrado (Serbia)

[G. Parisi](mailto: giuliana.parisi@unifi.it)

Departamento de Agricultura, Alimentación, Medio Ambiente y Silvicultura (DAGRI), Sección de Ciencias Animales, Universidad de Florencia, Florencia, Italia

[A. Cvetkovikj](mailto: acvetkovic@fvm.ukim.edu.mk)

Departamento de Parasitología y Enfermedades Parasitarias, Facultad de Medicina Veterinaria, Ss. Universidad de Cirilo y Metodio en Skopje, Skopje (República de Macedonia)

Departamento de Pesca, Instituto de Ciencias Animales, Ss. Universidad de Cirilo y Metodio en Skopje, Skopje (República de Macedonia)

© El Autor (es) 2019 435

S. Goddek y otros (eds.), Aquaponics Food Production Systems, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_17

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  1. 17.1 Introducción

    Original publication · Publicado por primera vez en FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria informó de una variedad de factores impulsores y problemas potenciales relacionados con las nuevas tendencias en la producción de alimentos, y la acuapónica fue identificada como un nuevo proceso/práctica de producción de alimentos (Afonso et al. 2017). Como un nuevo proceso de producción de alimentos, la acuapónica puede definirse como «la combinación de acuicultura animal y cultivo vegetal, a través de un vínculo microbiano y en una relación simbiótica». En acuapónica, el enfoque básico es obtener beneficios de las funciones complementarias de los organismos y la recuperación de nutrientes. La parte acuícola del sistema aplica principios similares a los sistemas acuícolas de recirculación (RAS). Aquaponics ha cobrado impulso debido a sus características superiores en comparación con los sistemas de producción tradicionales. Por lo tanto, la acuapónica parece capaz de mantener los ecosistemas y fortalecer la capacidad de adaptación al cambio climático, al clima extremo, a la sequía, a las inundaciones y a otros desastres. Estos atributos están al alcance, pero al igual que en otras producciones agropecuarias, la acuapónica no está exenta de riesgos. Dada la complejidad de la acuapónica como entorno para la coproducción de animales acuáticos con plantas, los peligros y riesgos pueden ser más complicados.

    Este capítulo se centra en las categorías de riesgo (es decir, salud animal o enfermedad) y no en los riesgos específicos (por ejemplo, enfermedad por flectobacilosis). En la acuicultura tradicional, algunos de los tipos más comunes de riesgos de producción son las enfermedades resultantes de patógenos, la calidad inadecuada del agua y el fallo del sistema. Snieszko (1974) informó que las enfermedades infecciosas de los peces se producen cuando los peces susceptibles están expuestos a patógenos virulentos bajo ciertas condiciones ambientales. Por lo tanto, la interacción de los patógenos, la calidad del agua y la resistencia de los peces está relacionada con la aparición de enfermedades. En investigaciones anteriores con métodos de riesgo se han estudiado las vías de introducción de patógenos de animales acuáticos con el fin de garantizar un comercio seguro (por ejemplo, análisis de riesgos de importación) y apoyar la bioseguridad (Peeler y Taylor 2011). Teniendo en cuenta la similitud de la acuapónica con la RAS, se espera que los problemas de salud de los animales acuáticos en acuapónica sean idénticos a los de los animales acuáticos de las RAS. Concretamente, las fluctuaciones en la calidad del agua pueden aumentar la susceptibilidad de los peces a patógenos (es decir, organismos causantes de enfermedades como virus, bacterias, parásitos, hongos) en las RAS y causar brotes de enfermedades. Los microorganismos en sistemas cerrados como RAS o acuapónica son importantes para mantener la salud de los peces. Así, Xue et al. (2017) reportaron la correlación potencial entre las enfermedades de los peces y las poblaciones bacterianas ambientales en RAS. La alta densidad de patógenos y las limitadas posibilidades de medicación hacen que el sistema sea propenso a problemas de enfermedades. La enfermedad o el deterioro de la salud pueden causar pérdidas catastróficas con una supervivencia reducida o una proporción deficiente de conversión de piensos. Independientemente del riesgo potencial que se convierta en problemático, cada uno tiene el mismo impacto: una disminución general en la producción de un producto de calidad comercializable que luego da lugar a pérdidas financieras (McIntosh 2008). Las enfermedades sólo pueden prevenirse cuando se reconocen y manejan los riesgos antes de que ocurra la enfermedad (Nowak 2004). La gravedad de los riesgos difiere y probablemente cambiará dependiendo de cuándo se encuentre cada uno durante el ciclo de producción.

  2. 17.2 La acuapónica y el riesgo: una perspectiva de desarrollo para la salud de los peces

    Original publication · Publicado por primera vez en FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    Los patógenos de los peces son prevalentes en el medio acuático, y los peces generalmente pueden resistirlos a menos que estén sobrecargados por la carga alostática (Yavuzcan Yıldız y Seçer 2017). La alostasis se refiere a la «estabilidad a través del cambio» propuesta por Sterling y Eyer (1988). En pocas palabras, este es el esfuerzo de los peces para mantener la homeostasis a través de cambios en la fisiología. La carga alostática de peces en acuapónica puede ser un factor desafiante, ya que la acuapónica es un sistema complejo principalmente en términos de calidad del agua y de la comunidad microbiana en el sistema. Por lo tanto, las enfermedades de los peces son generalmente especies y sistemas específicos. Todavía no se han descrito enfermedades acuapónicas específicas. A partir de la acuicultura, se sabe que las enfermedades de los peces son difíciles de detectar y suelen ser el resultado final de la interacción entre diversos factores que involucran el medio ambiente, el estado nutricional de los peces, la robustez inmune de los peces, la existencia de un agente infeccioso y/o la mala cría y manejo prácticas. Para sostener los sistemas acuapónicos, es necesario desarrollar un enfoque de gestión de la salud acuática teniendo en cuenta las especies cultivadas, la complejidad de los ambientes en acuapónica y el tipo de manejo del sistema acuapónico. La rentabilidad en la producción acuapónica puede verse afectada incluso por pequeñas disminuciones porcentuales en la producción, como se observa en la acuicultura (Subasinghe 2005).

    La acuapónica es un enfoque sostenible e innovador para futuros sistemas de producción de alimentos, pero este sistema integrado de producción muestra actualmente dificultades para pasar de la etapa experimental o de los módulos a pequeña escala a la producción a gran escala. Se podría plantear la hipótesis de que la falta de éxito económico de este sistema de producción altamente sostenible se debe a importantes cuellos de botella que aún no se han abordado científicamente. Sin duda, la rentabilidad y las capacidades técnicas de los sistemas acuapónicos necesitan más investigación para lograr un aumento de la producción (Junge et al. 2017). La actividad de investigación y las innovaciones aplicadas desde la década de 1980 han transformado la tecnología acuapónica en un sistema viable de producción de alimentos, y aunque las plantas a pequeña escala y las plantas estructuradas en investigación ya son viables, la acuapónica a escala comercial no suele ser económicamente viable. Las ventajas atribuidas y reconocidas para los sistemas acuapónicos son las siguientes: reducción significativa en el uso de agua (en comparación con los métodos tradicionales de cultivo de plantas), verduras más grandes y saludables que cuando se cultivan en el suelo, producción de plantas no requiere fertilizantes artificiales y los productos aquapónicos están libres de antibióticos, pesticidas y herbicidas.

    17.2.1 Descripción general del análisis de riesgos

    El riesgo se define como «incertidumbre y gravedad de las consecuencias de una actividad» (Aven 2016), y el cuadro de riesgo refleja (i) las probabilidades/frecuencias de los peligrosos/amenazas, (ii) las pérdidas esperadas dada la ocurrencia de tal peligro/amenaza y (iii) los factores que podrían crear grandes desviaciones entre los resultados previstos y los resultados reales (incertidumbres, vulnerabilidades). El análisis de riesgos ofrece herramientas para juzgar el riesgo y ayudar en la adopción de decisiones (Ahl et al. 1993; MacDiarmid 1997). El análisis de riesgos se basa en el uso sistemático de la información disponible para la toma de decisiones, utilizando los componentes de la identificación de peligros, la evaluación del riesgo, la gestión del riesgo y la comunicación de riesgos, como indica la Organización Mundial de Sanidad Animal (OIE) (Fig. 17.1). Este marco se utiliza comúnmente para el análisis del riesgo de patógenos (Peeler et al. 2007).

    Fig. 17.1 Análisis de riesgos (OIE 2017)

    El análisis de riesgos en la producción de alimentos, incluida la acuapónica, puede aplicarse a muchos casos, como la seguridad alimentaria, las especies invasoras, la rentabilidad de la producción, el comercio y la inversión, y la preferencia de los consumidores por productos seguros y de alta calidad (BondaReantaso et al. 2005; Copp et al. 2016). Los beneficios de aplicar el análisis de riesgos en la acuicultura se vincularon más claramente a la sostenibilidad, rentabilidad y eficiencia de este sector, y este enfoque también puede ser efectivo para el sector acuapónico. Por lo tanto, la introducción de la enfermedad y la posible transmisión de patógenos pueden evaluarse en el contexto del riesgo para la salud de los animales acuáticos (Peeler et al. 2007). Diversos acuerdos, convenciones y protocolos internacionales abarcan la sanidad humana, animal y vegetal, la acuicultura, la pesca silvestre y el medio ambiente en general en el ámbito del riesgo. Los acuerdos y protocolos más amplios y amplios son el Acuerdo Sanitario y Fitosanitario de la Organización Mundial del Comercio (OMC), el Convenio sobre la Diversidad Biológica del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y el acuerdo complementario Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología y el Codex Alimentarius ( Mackenzie y otros 2003; Rivera-Torres 2003).

    Un desafío clave en el campo del riesgo se relaciona con nuestra profundidad de conocimiento. Las decisiones de riesgo son situaciones relacionadas caracterizadas por grandes incertidumbres (Aven 2016). Específicamente, el análisis de riesgos para la salud animal depende de los conocimientos adquiridos a partir de estudios epidemiológicos y estadísticos. Oidtmann et al. (2013) señalan que la principal limitación en el desarrollo de diseños de vigilancia basada en riesgos (RBS) en el contexto acuático es la falta de datos publicados para avanzar en el diseño de RBS. Por lo tanto, para aumentar robusto

    Cuadro 17.1 Necesidades de investigación compuesta para la sanidad de los animales acuáticos en acuapónica

    tabla tead tr class="encabezado» Área de ThreSearch th Necesidad de investigación /th /tr /thead tbody tr class="impar» td rowspan=7 Investigación básica/td td Comprensión del concepto de salud y bienestar de los animales acuáticos en acuapónica en términos de las especies de organismos acuáticos y del sistema utilizado /td /tr tr class="incluso» td Comprensión del concepto de estrés/estresor para organismos acuáticos en acuapónica por la especie y el sistema utilizado /td /tr tr class="impar» td Comprender la carga alostática de los organismos acuáticos y la aparición de enfermedades /td /tr tr class="incluso» td Comprender el concepto de bienestar en acuapónica /td /tr tr class="impar» td Caracterización de los parámetros críticos de calidad del agua frente a la salud de los animales acuáticos /td /tr tr class="incluso» td Comprender la sensibilidad de los organismos acuáticos al medio acuático /td /tr tr class="impar» td Revelando el perfil microbiano de los diferentes sistemas de la acuapónica /td /tr tr class="incluso» TDIndicadores de salud/td td Desarrollo y validación de indicadores sanitarios para animales acuáticos criados en los sistemas acuapónicos /td /tr tr class="impar» td rowspan=2 Desarrollo de bases de datos/td td Datos de campo sobre la salud/enfermedad de los animales acuáticos en la acuapónica /td /tr tr class="incluso» td Datos de campo sobre el perfil microbiano, incluidos los patógenos /td /tr /tbody /tabla

    conocimiento de los riesgos en acuapónica, estudios que incrementen los datos científicos y reduzcan debilidades específicas y campos inciertos en las operaciones acuapónicas. A continuación se presentan algunas áreas de investigación que requieren más datos para el análisis de riesgos en sistemas acuapónicos (Tabla 17.1).

    En cuanto al análisis del riesgo de enfermedades de los animales acuáticos o la salud de los sistemas acuapónicos, puede considerarse el Código Sanitario de los Animales Acuáticos de la OIE (el Código Acuático) porque el Código Acuático establece normas para la mejora de la salud y el bienestar de los peces de piscifactoría en todo el mundo y para la seguridad internacional el comercio de animales acuáticos y sus productos. Este Código también incluye el uso de agentes antimicrobianos en animales acuáticos (OIE 2017).

  3. 17.3 Identificación del peligro

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    En el análisis de riesgos, un peligro se especifica generalmente describiendo lo que podría salir mal y cómo podría suceder esto (Ahl et al. 1993). Un peligro se refiere no solo a la magnitud de un efecto adverso, sino también a la probabilidad de que se produzca el efecto adverso (Müller-Graf et al. 2012). La identificación del peligro es importante para revelar los factores que pueden favorecer el establecimiento de una enfermedad y/o una amenaza potencial de patógenos, o perjudiciales para el bienestar de los peces. Los patógenos biológicos son reconocidos como peligros en la acuicultura por Bondad-Reantaso et al. (2008). Se puede tener en cuenta una amplia gama de factores, siempre y cuando estén asociados con la aparición de enfermedades, es decir, son peligros.

    Cuadro 17.2 Lista de peligros potenciales para la salud de los animales acuáticos en la acuapónica

    tabla tead tr class="encabezado» th/th th Identificación del peligro /th th Especificación de peligro /th /tr /thead tbody tr class="impar» td rowspan=9 abiótico/TD td pH /td td Demasiado alto/demasiado bajo/cambio rápido /td /tr tr class="incluso» td La temperatura del agua /td td Demasiado alto/demasiado bajo/cambio rápido /td /tr tr class="impar» td Sólidos suspendidos /td td Demasiado alto /td /tr tr class="incluso» td Contenido de oxígeno disuelto /td td Demasiado bajo /td /tr tr class="impar» td Contenido de dióxido de carbono /td td Demasiado alto /td /tr tr class="incluso» td Contenido de amoníaco /td td Demasiado alto, dependiente del pH /td /tr tr class="impar» td Contenido de nitrito /td td Demasiado alto /td /tr tr class="incluso» td Contenido de nitrato /td td Extremadamente alto /td /tr tr class="impar» td Contenido de metal /td td Demasiado alto, dependiente del pH /td /tr tr class="incluso» td rowspan=2 biótico/TD td Densidad de media /td td Demasiado alto/demasiado bajo /td /tr tr class="impar» td Biofouling /td td/td /tr tr class="incluso» td rowspan=3 alimentación/TD td Nutrientes por las especies de peces /td td Superávit o deficiencia /td /tr tr class="impar» td Frecuencia de alimentación /td td Alimentación inadecuada/inadecuada /td /tr tr class="incluso» td Toxinas dietéticas /td td/td /tr tr class="impar» td/td td Aditivos alimentarios /td td Promotores de crecimiento inadecuados /td /tr tr class="incluso» td rowspan=6 administración/TD td Diseño del sistema Aquaponic /td td Diseño deficiente del sistema /td /tr tr class="impar» td Especies de peces /td td Inadecuado para acuapónica /td /tr tr class="incluso» td Cuestiones operacionales (circulación de agua, biofiltro, mecánica) /td td/td /tr tr class="impar» td Los quimioterapeutantes utilizan /td td Amenaza para el equilibrio microbiano /td /tr tr class="incluso» td La higiene del personal /td td/td /tr tr class="impar» td Bioseguridad /td td/td /tr tr class="incluso» td rowspan=3 Welfare/TD td Estresores /td td Demasiado alto /td /tr tr class="impar» td Carga alostática /td td Alta /td /tr tr class="incluso» td Condiciones de cría /td td Subóptimo /td /tr tr class="impar» td rowspan=3 enfermedades/TD td Enfermedades nutricionales /td td/td /tr tr class="incluso» td Enfermedades ambientales /td td/td /tr tr class="impar» td Enfermedades infecciosas /td td/td /tr /tbody /tabla

    La sostenibilidad de la acuapónica está vinculada a una variedad de factores, como el diseño del sistema, las características de los piensos y las heces para peces, el bienestar de los peces y la eliminación de patógenos del sistema (Palm et al. 2014a, b). Goddek (2016) informó que los sistemas acuapónicos se caracterizan por una amplia gama de microflora ya que existen peces y biofiltración en la misma masa de agua. Dado que existe una gran variedad de microflora en las prácticas acuapónicas, también se debe considerar la aparición de patógenos y riesgos para la salud humana a fin de garantizar la seguridad alimentaria. En términos de sostenibilidad de los sistemas acuapónicos, la eliminación de patógenos para evitar pérdidas debidas a enfermedades puede ser un factor difícil cuando se intensifica la producción de animales acuáticos.

    El uso de quimioterapeutantes en la acuicultura para combatir los patógenos presenta una serie de peligros y riesgos potenciales para los sistemas de producción, el medio ambiente y la salud humana (Bondad-Reantaso y Subasinghe 2008) (Tabla 17.2).

    Para eliminar los peligros, las fases de cría y cultivo de plantas deben considerarse por separado. Los mayores riesgos en la cría de peces están relacionados con la calidad del agua, la densidad de los peces, la calidad y cantidad de la alimentación y la enfermedad (Yavuzcan Yildiz et al. 2017). Dependiendo de las especies de peces criados, el nivel de riesgo puede aumentar si la especie no es adecuada para las condiciones del sistema en particular. Por ejemplo, el potasio a menudo se complementa en sistemas aquapónicos para promover el crecimiento de la planta, pero se traduce en un rendimiento reducido en el bajo rayado híbrido. Normalmente, las especies de agua dulce y tolerantes al cultivo de alta densidad se utilizan en acuapónica. Las especies de peces más comunes en sistemas comerciales son Tilapia y peces ornamentales. Entre las especies que han sido probadas se encuentran el bagre del canal, la lubina, la porquería, la trucha arco iris, el pacu, la carpa común, la carpa koi, el pez dorado, la lubina asiática (o barramundi) y el bacalao Murray (Rakocy et al. 2006). La tilapia, una especie de agua caliente, altamente tolerante a los parámetros fluctuantes del agua (pH, temperatura, oxígeno y sólidos disueltos), es la especie que se cría en gran parte en la mayoría de los sistemas acuapónicos comerciales en América del Norte y en otros lugares. Los resultados de una reciente encuesta en línea, basada en las respuestas de 257 encuestados, mostraron que Tilapia se cría en el 69% de las plantas acuapónicas (Love et al. 2015). Tilapia presenta un interés económico en algunos mercados pero no en otros. En la misma encuesta (Love et al. 2015), otras especies utilizadas fueron peces ornamentales (43%), bagre (25%), otros animales acuáticos (18%), perca (16%), azul (15%), trucha (10%) y lubina (7%). Una de las principales deficiencias de los sistemas acuapónicos es la gestión de la calidad del agua para satisfacer las necesidades de los peces criados en tanques, mientras que los cultivos cultivados son tratados como el segundo paso del proceso. Los peces requieren agua con parámetros apropiados para oxígeno, dióxido de carbono, amoníaco, nitrato, nitrito, pH, cloro y otros. Un alto nivel de sólidos en suspensión puede afectar el estado de salud de los peces (Yavuzcan Yildiz et al. 2017), provocando daños en la estructura branquial, como el levantamiento del epitelio, la hiperplasia en el sistema de pilares y la reducción del volumen epitelial (Au et al. 2004). La densidad y la alimentación de los peces (velocidad y volumen de alimentación, composición y características de los piensos) afectan los procesos de digestión y las actividades metabólicas de los peces y, en consecuencia, las catabolitas, los sólidos disueltos totales (TDS) y los subproductos residuales (heces y piensos no consumidos) en el agua de cría. El principio básico en el que se basa el sistema acuapónico es la utilización de catabolitas en el agua para el crecimiento de las plantas. Los sistemas acuapónicos requieren 16 nutrientes esenciales y todos estos macro y micronutrientes deben ser equilibrados para un crecimiento óptimo de la planta. Un exceso de un nutriente puede afectar negativamente la biodisponibilidad de otros (Rakocy et al. 2006). Por lo tanto, el monitoreo continuo de los parámetros del agua es esencial para mantener la calidad del agua adecuada para el crecimiento de los peces y cultivos y maximizar los beneficios del proceso. La reducción del intercambio de agua y la baja tasa de crecimiento de los cultivos pueden crear concentraciones de nutrientes tóxicos en el agua para peces y cultivos. Por otra parte, la adición de algunos micronutrientes (FeSup+2/SUP, MNSUP+2/SUP, CUSUP+2/SUP, BSUP+3/SUP y MoSUP+6/SUP), normalmente escasos en el agua donde se crían peces, es esencial para sostener adecuadamente la producción agrícola. En comparación con el cultivo hidropónico, los cultivos en sistemas acuapónicos requieren niveles más bajos de sólidos disueltos totales (TDS, 200—400 ppm) o EC (0,3—0,6 mmhos/cm) y requieren, al igual que los peces, un alto nivel de oxígeno disuelto en agua (Rakocy et al. 2006) para la respiración radicular.

  4. 17.4 Gestión de la salud de los peces

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    17.4.1 Enfermedades y Prevención de los Peces

    Mientras que las enfermedades de los peces causadas por bacterias, virus, parásitos u hongos pueden tener un impacto negativo significativo en la acuicultura (Kabata 1985), la aparición de una enfermedad en los sistemas acuapónicos puede ser aún más devastadora. El mantenimiento de la salud de los peces en los sistemas acuapónicos es más difícil que en los RAS, y, de hecho, el control de las enfermedades de los peces es uno de los principales desafíos para el éxito de la acuapónica (Sirakov et al. 2016). Las enfermedades que afectan a los peces se pueden dividir en dos categorías: enfermedades infecciosas y no infecciosas de los peces. Las enfermedades infecciosas son causadas por diferentes patógenos microbianos transmitidos desde el medio ambiente o desde otros peces. Los patógenos pueden transmitirse entre los peces (transmisión horizontal) o verticalmente, por huevos infectados (externa o internamente) o lechuga infectada. Más de la mitad de los brotes de enfermedades infecciosas en la acuicultura (54,9%) son causados por bacterias, seguidas por virus, parásitos y hongos (McLoughlin y Graham 2007). A menudo, aunque los signos clínicos o lesiones no están presentes, los peces pueden portar patógenos en un estado subclínico o portador (Winton 2002). Las enfermedades de los peces pueden ser causadas por bacterias ubicuas, presentes en cualquier agua que contenga enriquecimiento orgánico. Bajo ciertas condiciones, las bacterias se convierten rápidamente en patógenos oportunistas. La presencia de un bajo número de parásitos en las branquias o la piel generalmente no conduce a problemas de salud significativos. La capacidad de un patógeno para causar enfermedades clínicas depende de la interrelación de seis componentes principales relacionados con los peces y el medio ambiente en el que viven (estado fisiológico, huésped, cría, medio ambiente, nutrición y patógeno). Si alguno de los componentes es débil, afectará el estado de salud de los peces (Plumb y Hanson 2011). Las enfermedades no infecciosas suelen estar relacionadas con factores ambientales, nutrición inadecuada o defectos genéticos (Parker 2012). La gestión sanitaria exitosa de los peces se logra mediante la prevención de enfermedades, la reducción de la incidencia de enfermedades infecciosas y la reducción de la gravedad de las enfermedades cuando se producen. Evitar el contacto entre los peces sensibles y un patógeno debe ser un objetivo crítico, a fin de prevenir el brote de enfermedades infecciosas.

    Tres medidas principales para lograr este objetivo son:

    • Utilización de suministro de agua libre de patógenos.

    • Utilización de existencias certificadas exentas de patógenos.

    • Estricta atención al saneamiento (Winton 2002).

    La aplicación de estas medidas reducirá la exposición de los peces a agentes patógenos. Sin embargo, es prácticamente imposible definir todos los agentes que pueden causar enfermedades en el medio acuático y evitar completamente la exposición del huésped a patógenos. Ciertos factores, como el hacinamiento, aumentan la susceptibilidad de los peces a la infección y a la transmisión de patógenos. Por esta razón, muchos patógenos que no causan enfermedades en los peces silvestres pueden provocar brotes de enfermedades con altas tasas de mortalidad en los sistemas de producción de peces de alta densidad. Para evitar esto, el nivel de infección de los peces en acuapónica debe ser monitoreado continuamente. El mantenimiento de la bioseguridad en la acuapónica es importante no sólo desde el punto de vista económico, sino también para el bienestar de los peces. La aparición de cualquier patógeno de peces en un espacio limitado en tanques y bajo una alta densidad de población inevitablemente supondrá una amenaza para la salud de los peces, tanto para las personas afectadas por el patógeno como para las que aún no se ven afectadas.

    El objetivo de la bioseguridad es la implementación de prácticas y procedimientos que reduzcan los riesgos de:

    • Introducción de patógenos en la instalación.

    • Propagación de patógenos por toda la instalación.

    • Presencia de condiciones que pueden aumentar la susceptibilidad a infecciones y enfermedades (Bebak-Williams et al. 2007).

    El logro de este objetivo implica protocolos de manejo para evitar la entrada de patógenos específicos en el sistema de producción. La cuarentena es un componente importante de bioseguridad para la prevención del contacto con agentes infecciosos y se utiliza cuando los peces se mueven de una zona a otra. Todos los peces recién adquiridos se ponen en cuarentena antes de introducirlos en poblaciones establecidas. Los peces en cuarentena se aíslan durante un período de tiempo específico antes de su puesta en contacto con una población residente, preferiblemente en un área separada con equipo dedicado (Plumb y Hanson 2011). Los peces nuevos permanecen en cuarentena hasta que se demuestre que están libres de enfermedades. En algunos casos, es aconsejable poner en cuarentena nuevos peces en un tanque de aislamiento durante 45 días antes de añadirlos al sistema principal (Somerville et al. 2014). Durante la cuarentena, los peces son monitoreados para detectar signos de enfermedad y muestreados para detectar la presencia de agentes infecciosos. Los tratamientos profilácticos pueden iniciarse durante el período de cuarentena con el fin de eliminar las cargas iniciales de parásitos externos.

    Para la prevención de enfermedades, se recomiendan ciertas medidas para reducir los factores de riesgo:

    • Administrar vacunas comerciales contra diversos patógenos virales y bacterianos de peces. Las vías de aplicación más comunes son por inyección, por inmersión o a través de alimentos.

    • Reproducir cepas de peces que sean más resistentes a determinados patógenos de peces. Aunque Evenhuis et al. (2015) reportan que existen cepas de peces con mayor resistencia simultánea a dos enfermedades bacterianas (columnaris y enfermedad bacteriana por agua fría), hay evidencia de que puede producirse una mayor susceptibilidad a otros patógenos (Das y Sahoo 2014; Henryon et al. 2005).

    • Tomar medidas preventivas y correctivas para evitar el estrés en los peces. Dado que existen múltiples factores estresantes en cada etapa de la producción acuapónica, la evitación y el manejo del estrés mediante el monitoreo y la prevención minimizan su influencia en la salud de los peces.

    • Evite la alta densidad de población, que causa estrés y puede aumentar la incidencia de enfermedades, incluso si otros factores ambientales son aceptables. Además, la alta densidad de media aumenta la posibilidad de lesiones cutáneas, que son sitios de diversas entradas de patógenos en el organismo.

    • Retirar regularmente los contaminantes del agua (alimentos no consumidos, heces y otras partículas orgánicas). Los peces muertos o moribundos deben ser retirados rápidamente, ya que pueden servir como posibles fuentes de enfermedades para la población restante y caldo de cultivo para otros, así como ensuciar el agua al descomponerse (Sitjà-Bobadilla y Oidtmann 2017).

    • Desinfectar todos los equipos utilizados para la limpieza de tanques y manipulación de peces. Después de una desinfección adecuada, todo el equipo debe enjuagarse con agua clara. Se recomienda el uso de baños de pies y lavado de manos con jabón desinfectante en la entrada y dentro de los edificios. Estos pasos disminuyen directamente el potencial de propagación de patógenos (Sitjà-Badilla y Oidtmann 2017). Ciertos productos químicos utilizados como desinfectantes (como cloruro de benzalconio, cloramina B y T, yodóforos) son eficaces para la prevención de enfermedades.

    • Administrar aditivos dietéticos e inmunoestimulantes para mejorar la salud y reducir los efectos de las enfermedades. Dichas dietas contienen varios ingredientes importantes para mejorar la salud y la resistencia a las enfermedades (Anderson 1992; Tacchi et al. 2011). Existe una amplia gama de productos y moléculas, incluyendo productos vegetales naturales, inmunoestimulantes, vitaminas, microorganismos, ácidos orgánicos, aceites esenciales, prebióticos, probióticos, sinbióticos, nucleótidos, vitaminas, etc. (Austin y Austin 2016; Koshio 2016; Martin y Król 2017).

    • Separar los peces por edad y por especie para la prevención de enfermedades, ya que la susceptibilidad a determinados patógenos varía con la edad, y algunos patógenos son específicos de algunas especies de peces. Generalmente, los peces jóvenes son más susceptibles a los patógenos que los peces más viejos (Plumb y Hanson 2011).

    El mantenimiento de la salud de los peces en acuapónica requiere un manejo adecuado de la salud y una atención continua. La mejor manera de lograr la salud óptima de los peces es mediante medidas de bioseguridad, tecnologías de producción adecuadas y prácticas de gestión de la cría que permiten condiciones óptimas. Como se mencionó, la prevención mediante condiciones óptimas de cría y procedimientos de bioseguridad son la mejor manera de evitar las enfermedades de los peces. Invariablemente, sin embargo, un patógeno puede aparecer en el sistema. La primera y más importante acción es identificar el patógeno correctamente.

    17.4.2 Diagnóstico de Enfermedades (Identificación de Peces Enfermos)

    El reconocimiento precoz de los peces enfermos es importante para mantener la salud de la unidad acuícola en el sistema acuapónico. Un diagnóstico preciso y una respuesta rápida detendrán la propagación de la enfermedad a otros peces, minimizando así las pérdidas.

    El examen de los peces vivos comienza observando su comportamiento. La observación diaria constante y cuidadosa permite el reconocimiento precoz de los peces enfermos. Como regla general, los peces deben observarse para los cambios de comportamiento antes, durante y después de la alimentación.

    Los peces sanos exhiben movimientos de natación rápidos y enérgicos y un fuerte apetito. Nadan en patrones normales y específicos de la especie y tienen la piel intacta sin decoloración (Somerville et al. 2014). Los peces enfermos presentan diversos cambios de comportamiento con o sin cambios visibles en la apariencia física. El indicador más evidente del deterioro de la salud de los peces es la reducción (cese) de la actividad alimentaria, generalmente como resultado de un estrés ambiental y/o una enfermedad infecciosa o parasitaria. El signo más obvio de la enfermedad es la presencia de animales muertos o moribundos (Parker 2012; Plumb y Hanson 2011).

    Los cambios de comportamiento en los peces enfermos pueden incluir natación anormal (nadar cerca de la superficie, a lo largo de los lados del tanque, hacinamiento en la entrada de agua, giros, dardos, nadar al revés), parpadear, rascarse en el fondo o los lados del tanque, movimiento inusualmente lento, pérdida de equilibrio, debilidad, colgando rápidamente debajo de la superficie, acostado en la parte inferior y jadeando en la superficie del agua (signo de bajo nivel de oxígeno) o no reaccionar a los estímulos externos. Además de los cambios de comportamiento, los peces enfermos exhiben signos físicos que pueden ser vistos por el ojo sin ayuda. Estos signos graves pueden ser externos, internos o ambos y pueden incluir pérdida de masa corporal; abdomen distendido o hidropesía; deformación espinal; oscurecimiento o aclaramiento de la piel; aumento de la producción de moco; áreas decoloradas del cuerpo; erosiones de la piel, úlceras o llagas; daño de la aleta; pérdida de escamas; quistes; tumores; hinchazón en el cuerpo o las branquias; hemorragias, especialmente en la cabeza y el istmo, en los ojos y en la base de las aletas; y ojos abultados (ojo emergente, exoftalmia) o endoftalmia (ojos hundidos). Los signos internos son cambios en el tamaño, color y textura de los órganos o tejidos, acumulación de líquidos en las cavidades corporales y presencia de formaciones patológicas como tumores, quistes, hematomas y lesiones necróticas (Noga 2010; Parker 2012; Plumb y Hanson 2011; Winton 2002).

    Ante la sospecha de deterioro de la salud de los peces, el primer paso es comprobar la calidad del agua (temperatura del agua, oxígeno disuelto, pH, niveles de amoníaco, nitrito y nitrato) y responder rápidamente a cualquier desviación del rango óptimo. Si la mayoría de los peces del tanque presentan un comportamiento anormal y presentan signos inespecíficos de enfermedad, es probable que se produzca un cambio en las condiciones ambientales (Parker 2012; Somerville et al. 2014). El bajo oxígeno (hipoxia) es una causa frecuente de mortalidad de los peces. Los peces en agua con bajo oxígeno son letárgicos, se congregan cerca de la superficie del agua, jadean por aire y tienen una pigmentación más brillante. Los peces moribundos exhiben respiración agonal, con la boca abierta y la opércula acampanada. Estos signos también son evidentes en las canales de peces. Los niveles altos de amoníaco causan hiperexcitabilidad con espasmos musculares, cese de la alimentación y muerte. La desviación crónica de los niveles óptimos provoca anemia y disminución del crecimiento y la resistencia a las enfermedades. Los peces envenenados por nitritos presentan cambios de comportamiento característicos de la hipoxia con bronceado pálido o branquias marrones y sangre marrón (Noga 2010).

    Cuando sólo pocos peces muestran signos de enfermedad, es imperativo eliminarlos inmediatamente para detener y prevenir la propagación del agente de la enfermedad a los otros peces. En las primeras etapas de un brote de la enfermedad, generalmente sólo unos pocos peces mostrarán signos y morirán. En los días siguientes, habrá un aumento gradual de la tasa de mortalidad diaria. Los peces enfermos deben ser examinados cuidadosamente para determinar la causa. Sólo unas pocas enfermedades de los peces producen signos físicos y de comportamiento patognomónicos (específicos de una enfermedad determinada). Sin embargo, la observación cuidadosa a menudo permitirá al examinador reducir la causa a condiciones ambientales o agentes de enfermedades. En un brote grave de enfermedad, debe ponerse en contacto inmediatamente con un veterinario de peces o especialista sanitario para obtener opciones profesionales de diagnóstico y manejo de enfermedades. Para resolver el problema de la enfermedad, el diagnosticador necesitará una descripción detallada de los signos conductuales y físicos exhibidos por los peces enfermos, registros diarios de los parámetros de calidad del agua, origen de los peces, fecha y tamaño de los peces a la población, tasa de alimentación, tasa de crecimiento y mortalidad diaria ( Parker 2012; Plumb y Hanson 2011; Somerville et al. 2014).

  5. 17.5 Estrategias de tratamiento en acuapónica

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    Las opciones de tratamiento para peces enfermos en un sistema aquapónico son muy limitadas. Como tanto los peces como las plantas comparten el mismo bucle de agua, los medicamentos utilizados para tratamientos de enfermedades pueden dañar o destruir fácilmente las plantas, y algunas pueden ser absorbidas por las plantas, causando períodos de abstinencia o incluso haciéndolas inutilizables para el consumo. Los medicamentos también pueden tener efectos perjudiciales sobre las bacterias beneficiosas en el sistema. Si un tratamiento medicinal es absolutamente necesario, debe implementarse temprano en el curso de la enfermedad. El pez enfermo se transfiere a un tanque separado (hospital, cuarentena) aislado del sistema para el tratamiento. Al devolver el pescado después del tratamiento, es importante no transferir los medicamentos usados al sistema aquapónico. Todas estas limitaciones requieren mejoras en las opciones de manejo de la enfermedad con efectos negativos mínimos en los peces, las plantas y el sistema (Goddek et al. 2015, 2016; Somerville et al. 2014; Yavuzcan Yildiz et al. 2017). Uno de los tratamientos de la vieja escuela más utilizados y eficaces contra las infecciones bacterianas, fúngicas y parasitarias más comunes en los peces es un baño de sal (cloruro de sodio). La sal es beneficiosa para los peces, pero puede ser perjudicial para las plantas en el sistema (Rakocy 2012), y todo el procedimiento de tratamiento debe realizarse en un tanque separado. Una buena opción es separar la unidad acuícola de recirculación de la unidad hidropónica (sistemas acuapónicos desacoplados) (véase Cap. 8). El desacoplamiento permite opciones de tratamiento de las enfermedades de los peces y del agua que no son posibles en los sistemas acoplados (Monsees et al. 2017) (véase Cap. 7). Una mejora reciente para el control de ectoparásitos y la desinfección de peces en los sistemas acuapónicos es el uso de Wofasteril (KeslapharmaWolfen GMBH, Bitterfeld-Wolfen, Alemania), un producto que contiene ácido peracético que no deja residuos en el sistema (Sirakov et al. 2016). Alternativamente, se puede usar peróxido de hidrógeno, pero a una concentración mucho mayor. Aunque estos productos químicos tienen efectos secundarios mínimos, su presencia no es deseable en los sistemas acuapónicos y se requieren enfoques alternativos, como métodos de control biológico (Rakocy 2012).

    El método de control biológico (biocontrol) se basa en el uso de otros organismos vivos en el sistema, basándose en las relaciones naturales entre las especies (comensalismo, depredación, antagonismo, etc.) (Sitjà-Bobadilla y Oidtmann 2017) para controlar los patógenos de peces. En la actualidad, este método es una herramienta complementaria de gestión sanitaria de los peces con alto potencial, especialmente en sistemas acuapónicos. La implementación más exitosa del biocontrol en el cultivo de peces es el uso de peces limpios contra piojos marinos (parásitos cutáneos) en granjas de salmón. Se practica mejor en las granjas noruegas donde se cocultiva el pez de limpieza (Labridae) con el salmón. El pez elimina y se alimenta de piojos marinos (Skiftesvik et al. 2013). Aunque la limpieza es menos frecuente en peces de agua dulce, los plecos leopardos (Glyptoperichthys gibbiceps), cohabitando con el azul Tilapia (Oreochromis aureus), mantienen con éxito la infección por Ichthyophthirius multifiliis bajo control alimentándose de los quistes parásitos (Picón-Camacho et al. 2012). Este método de biocontrol es cada vez más importante en la acuicultura y puede ser considerado en sistemas acuapónicos. Además, debe tenerse en cuenta que los peces limpiadores también pueden albergar patógenos que pueden transmitirse a las principales especies cultivadas. Por lo tanto, también deben someterse a procedimientos preventivos y de cuarentena antes de su introducción en el sistema.

    Otro método de biocontrol, aún en fase de aplicación exploratoria en el cultivo de peces, es el uso de organismos filtrantes y filtrantes. Al reducir las cargas de patógenos en el agua, estos organismos pueden reducir las posibilidades de aparición de enfermedades (Sitjà-Bobadilla y Oidtmann 2017). Por ejemplo, Othman et al. (2015) demostraron la capacidad de los mejillones de agua dulce (Pilsbryoconcha exilis) para reducir la población de Streptococcus agalactiae en un sistema de cultivo de tilapia a escala de laboratorio. Todavía no se ha probado el potencial de este método de biocontrol en los sistemas acuapónicos, y se necesitan nuevos estudios para explorar las posibilidades no solo de controlar las enfermedades de los peces, sino también de controlar los patógenos vegetales.

    El método de biocontrol más prometedor y bien documentado es el uso de microorganismos beneficiosos como probióticos en la alimentación de peces o en el agua de cría. Su uso en sistemas acuapónicos como promotores del crecimiento y la salud de los peces y plantas es bien conocido, y los probióticos también han demostrado eficacia frente a una serie de patógenos bacterianos en diferentes especies de peces. Por ejemplo, en la trucha arco iris, la dieta Carnobacterium maltaromaticum y C. divergens protegidos de infecciones Aeromonas salmonicida y Yersinia ruckeri (Kim y Austin 2006) y Aeromonas sobria GC2 incorporadas en el pienso evitaron con éxito la enfermedad clínica causada por Lactococcus garvieae y Streptococcus iniae (Brunt y Austin 2005). La dieta Micrococcus luteus redujo la mortalidad por infección por Aeromonas hydrophila y mejoró el crecimiento y la salud de la tilapia del Nilo (Abd El-Rhman et al. 2009). Investigaciones recientes de Sirakov et al. (2016) han logrado buenos avances en el biocontrol simultáneo de hongos parasitarios tanto en peces como en plantas en un sistema acuapónico recirculante cerrado. En total, más del 80% de los aislados (bacterias aisladas del sistema aquapónico) fueron antagónicos a ambos hongos (Saprolegnia parasiticia y Pythium ultimum) en las pruebas in vitro. Las bacterias no fueron clasificadas taxonómicamente, y los autores asumieron que pertenecían al género Pseudomonas y a un grupo de bacterias del ácido láctico. Estos hallazgos, aunque muy prometedores, aún no han sido probados en un sistema acuapónico operativo.

    Como alternativa final al tratamiento químico, sugerimos el uso de plantas medicinales con propiedades antibacterianas, antivirales, antifúngicas y antiparasitarias. Los extractos vegetales tienen diversas características biológicas con un riesgo mínimo de desarrollar resistencia en los organismos objetivo (Reverter et al. 2014). Muchos informes científicos demuestran la eficacia de las plantas medicinales contra los patógenos de los peces. Por ejemplo, Nile Tilapia alimentado con una dieta que contiene muérdago _ (Viscum album coloratum_) aumentó la supervivencia cuando se desafió con Aeromonas hydrophila (Park y Choi 2012). Las carpas mayores indias mostraron una reducción significativa de la mortalidad cuando fueron desafiadas con Aeromonas hydrophila y alimentadas con dietas que contenían flor de paja espinosa (Achyranthes aspera) y ginseng indio (Withania somnifera) (Sharma et al. 2010; Vasudeva Rao et al. 2006). Los extractos de plantas medicinales también han demostrado ser eficaces contra los ectoparásitos. En peces de colores, Yi et al. (2012) demostraron la efectividad de los extractos de Magnolia officinalis y Sophora alopecuroides contra Ichthyophthirius multifiliis, y Huang et al. (2013) mostraron que los extractos de Caesalpinia sappan, Lysimachia christinae, Cuscuta chinensis, Artemisia argyi y Eupatorium fortunei tienen Eficacia antihelmíntica 100% contra Dactylogyrus intermedius. El uso de plantas medicinales en acuapónica es prometedor, pero aún así se necesita más investigación para encontrar la estrategia de tratamiento adecuada sin efectos indeseables. Según lo referido por Junge et al. (2017), a pesar de que la investigación sobre acuapónica se ha desarrollado en gran medida en los últimos años, el número de artículos de investigación publicados sobre el tema sigue siendo dramáticamente bajo en comparación con artículos publicados relacionados con la acuicultura o la hidropónica. La acuapónica, todavía considerada una tecnología emergente, se caracteriza ahora por tener un gran potencial para la producción de alimentos para la población mundial que, según los resultados de la ONU World Population Prospects (ONU 2017), ascendió a casi 7.600 millones a mediados de 2017 y, en base a las proyecciones, es se espera que aumente a 1.000 millones en un plazo de 12 años, alcanzando alrededor de 8.600 millones en 2030. Sin embargo, teniendo en cuenta los riesgos potenciales para la sostenibilidad de la acuapónica debido a las enfermedades de los peces, el desarrollo de buenas ideas y nuevos métodos y enfoques para el control de patógenos serán nuestro principal desafío para el futuro. Existe una necesidad apremiante de iniciar nuevos conocimientos para proporcionar una mejor base para la gestión de la sanidad pesquera y vegetal, y de seguir desarrollando sistemas operativos e infraestructuras para la industria acuapónica. Las causas de las pérdidas de peces en los sistemas acuapónicos, las enfermedades específicas del sistema y la interacción y alteración de la comunidad microbiana, junto con los patógenos, son áreas prioritarias de estudio.