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RITMOS BIOLÓGICOS EN PECES

A lo largo de la evolución los peces han desarrollado relojes biológicos que se sincronizan con los cambios cíclicos que se dan en el medio ambiente como consecuencia de los ciclos geofísicos que originan la alternancia día-noche, los ciclos mareales, las fases lunares y las estaciones. Los marcapasos internos tienen un papel fundamental en el control de los ritmos biológicos ya que permiten a los peces medir el paso del tiempo, integrando la información ambiental recibida a través del órgano pineal y transducida por la hormona melatonina, a fin de anticipar eventos predecibles (p.ej. el alba o la primavera) y optimizar sus funciones fisiológicas como la alimentación y reproducción.

La cronobiología es una disciplina de la fisiología que se encarga del estudio de los ritmos biológicos, con múltiples aplicaciones en acuicultura.

APLICACIONES DE LA CRONOBIOLOGÍA EN ACUICULTURA

Dado que los ritmos biológicos aparecen muy pronto durante la ontogenie y afectan a la mayoría de funciones biológicas del pez, el potencial campo de aplicación en acuicultura es muy amplio con el doble objetivo de optimizar los sistemas de producción y salvaguardar el bienestar de los peces. Dado que el alimento es uno de los principales costes de producción, la mejora de estrategias de alimentación es una de las aplicaciones más directas del estudio de los ritmos de apetito de los peces. El control de los ritmos de reproducción es otra de las áreas de aplicación más comunes. El cultivo larvario también puede beneficiarse de la transferencia de conocimientos sobre el efecto de factores ambientales críticos durante el desarrollo de los ritmos biológicos y su repercusión en adultos.

En la actualidad no es rentable ni éticamente aceptable el empleo de condiciones de cultivo que causen estrés a los peces y alteren sus patrones normales de comportamiento. Por lo tanto, cobra importancia el diseño de protocolos adecuados de cultivo que permitan el desarrollo rítmico normal de las funciones fisiológicas y de comportamiento, asegurando así el bienestar y óptimo desarrollo de los peces en las plantas de acuicultura.

RITMOS DE ALIMENTACIÓN: ¿CUÁNDO DAR DE COMER A LOS PECES?

Tradicionalmente, los acuicultores han tenido presente que la cantidad de alimento y su composición adecuada son puntos clave para asegurar a los peces un estado físico y nutricional óptimo. Sin embargo, no se debe menospreciar la importancia que tiene el momento del día en el que se proporciona este alimento. Los peces no se alimentan por igual a cualquier hora del día. Cuando se les ofrece la oportunidad de elegir su propio horario de comidas (por ejemplo mediante comederos a demanda), los peces suelen elegir una determinada hora del día o de la noche, según su cronotipo diurno/nocturno (Madrid et al., 2001). Un horario de comidas no adecuado para la especie, no sólo incidirá negativamente en el crecimiento y rendimiento de la dieta, sino que también provocará polución en el agua y el deterioro del bienestar de los peces. En este sentido, estudios recientes han demostrado que peces alimentados de manera aleatoria presentan un peor crecimiento inicial y concentraciones de cortisol (hormona indicadora de estrés) hasta diez veces mayores que peces alimentados todos los días a la misma hora (Vera et al., 2007; Sánchez et al., 2009). Estos y otros resultados ponen de manifiesto que los ciclos regulares de alimentación estabilizan los ritmos biológicos en peces, ya que los regímenes caóticos provocan la pérdida de integración temporal y consecuentemente conllevan efectos negativos indeseados.

Por todo ello, se hace indispensable el diseño de sistemas de alimentación optimizados: alimentadores y protocolos de alimentación apropiados para cada especie, teniendo en cuenta tanto la influencia de los sincronizadores ambientales (luz, temperatura) como el tamaño y estado de desarrollo de los peces.

RITMOS DE REPRODUCCIÓN Y ONTOGENIA

En especies como el salmón ha existido una revolución debido a la manipulación artificial del fotoperiodo y la temperatura para controlar su reproducción. Sin embargo, debido a la complejidad de los mecanismos fisiológicos reguladores y la heterogeneidad de respuestas, existe incertidumbre a la hora de aplicar protocolos de manipulación adecuados para adelantar/ retrasar los ritmos de reproducción de una determinada especie. Además, en muchos casos se desconocen los efectos a largo plazo sobre la fisiología de los peces, aunque existen resultados que indican la importancia del fotoperiodo sobre los ritmos de hormonas sexuales (Oliveira et al., 2009). Asimismo, el empleo de condiciones lumínicas inadecuadas durante el desarrollo temprano ha tenido un impacto negativo sobre la explotación comercial de algunas especies como el salmón, la lubina o el lenguado. Un régimen de iluminación incorrecto puede comprometer seriamente la funcionalidad reproductiva de estos peces en su estado adulto así como afectar a su bienestar (Bayarri et al., 2009).

En concreto, es importante el desarrollo de nuevas tecnologías y protocolos de iluminación avanzados que tengan en consideración los requerimientos específicos de cada especie (Vera et al., 2010) y el estado del ciclo vital (larva, juvenil o adulto). El empleo de LEDs podría ayudar a mejorar la iluminación artificial en las jaulas y tanques de tierra, proporcionando un fotoperiodo y unas condiciones de intensidad y espectro lumínicos apropiados para cada especie. Además, la aplicación de sistemas informáticos que integren y controlen las características de la luz es fundamental para asegurar la correcta sincronización de los ritmos de los peces.

La existencia de condiciones ambientales adecuadas parece especialmente importante durante el desarrollo temprano de los peces, un momento crítico del ciclo vital en el que los animales son más vulnerables y en el que se pueden producir daños irreversibles con mayor facilidad. Un reciente trabajo ha evidenciado que las larvas de lubina tienen un mejor y más rápido crecimiento, mayor supervivencia y una menor incidencia de malformaciones bajo un ciclo luz/oscuridad de luz azul, similar al del medio marino en el que habitan (Villamizar et al., 2009).

CRONOTOXICIDAD Y BIENESTAR DE PECES

Otro campo de aplicación de la cronobiología es el estudio de los ritmos de toxicidad de compuestos empleados habitualmente en acuicultura (p.e. anestésicos), que pueden ejercer sobre los peces distintos grados de toxicidad y efectividad dependiendo del momento del día en el que se administren. Por ello, es importante determinar el momento óptimo (menor toxicidad y mayor efectividad) para disminuir el consumo de estas sustancias químicas y reducir sus efectos negativos en los peces. En el futuro se elaborarán protocolos de manejo (anestesia, vacunación, baños de antibióticos y/o desinfectantes, etc.) más efectivos si se tiene en cuenta la hora del día en el que se llevan a cabo.

En resumen, la cronobiología se ha desvelado como una disciplina fundamental a tener en cuenta en acuicultura, ya que la aplicación de las investigaciones en este campo puede ser crucial para la solución de algunos problemas importantes que hoy en día se dan en el sector acuícola. Los beneficios pueden ser numerosos, tanto desde el punto de vista industrial (producción) como de salvaguarda del bienestar de los peces en cultivo, especialmente en una sociedad donde los consumidores son cada vez más sensibles y demandan una acuicultura responsable.

BIBLIOGRAFÍA

J.A. Madrid, T. Boujard, F.J. Sánchez-Vázquez. Feeding rhythms. En: Houlihan, D.F., Boujard, T., Jobling, M. (eds.), Food Intake in Fish. Blackwell Science, Oxford, pp. 189-215. 2001.

J.A. Sánchez, J.F. López-Olmeda, B.Blanco-Vives, F.J. Sánchez-Vázquez. Effects of feeding schedule on locomotor activity rhythms and stress response in sea bream. Physiology & Behavior, 98: 125-129. 2009.

L.M. Vera, N. De Pedro, E. Gómez-Milán, M.J. Delgado, M.J. Sánchez- Muros, J.A. Madrid, F.J. Sánchez-Vázquez. Feeding entrainment of locomotor activity rhythms, digestive enzymes and neuroendocrine factors in goldfish. Physiology & Behavior, 90: 518-524. 2007.

N. Villamizar, A. García-Alcázar, F.J. Sánchez-Vázquez. Effect of light spectrum and photoperiod on the growth, development and survival of European sea bass (Dicentrarchus labrax) larvae. Aquaculture, 292: 80-86. 2009.