Nuevo enfoque para medir el impacto de los residuos de las piscifactorías en fondos marinos rocosos

La acuicultura marina es una industria en expansión vital para la seguridad alimentaria global. Sin embargo, su crecimiento conlleva la liberación de cantidades significativas de heces de peces y alimento no consumido al medio marino. Estos residuos pueden generar un enriquecimiento orgánico en los fondos marinos, alterando la biodiversidad y las funciones ecosistémicas. 

Tradicionalmente, el monitoreo de estos impactos se ha centrado en sedimentos blandos, fácilmente muestreables. No obstante, muchas piscifactorías modernas se ubican sobre fondos rocosos o mixtos, donde los métodos convencionales de muestreo con dragas son ineficaces, dificultando una correcta gestión ambiental. 

Un estudio reciente, publicado en Marine Pollution Bulletin, presenta un enfoque dual innovador que combina el análisis de ADN ambiental (eDNA) microbiano y la evaluación visual estructurada para cuantificar la influencia de estos residuos en hábitats de fondo duro, abriendo nuevas puertas para un monitoreo más efectivo y una acuicultura más sostenible.

El desafío del monitoreo en fondos duros

Los fondos marinos actúan como sumideros de partículas y reflejan los factores de estrés ambiental recientes. Mientras que los sedimentos blandos cubren aproximadamente el 85% de las costas mundiales, el 15% restante corresponde a sustratos duros o mixtos, prevalentes en áreas con costas escarpadas como los fiordos, que a su vez son idóneos para la acuicultura. En Noruega, el mayor productor de salmón del mundo, una proporción significativa de las piscifactorías se encuentra sobre estos fondos desafiantes.

El método estándar noruego (NS 9410:2016) para el monitoreo bentónico (sistema MOM) depende de la obtención exitosa de muestras de sedimento. Cuando las dragas fallan en fondos duros (entre un 30-39% de los casos en algunas áreas de producción noruegas), la evaluación a menudo resulta por defecto en una clasificación de «buen» o «muy buen estado», incluso si la descarga de residuos es alta o moderada. Esta situación evidencia una limitación importante para la gestión ambiental efectiva.

Una nueva metodología: combinando lo visual y lo molecular

Para abordar esta problemática, los investigadores del Institute of Marine Research, del Cawthron Institute y de la Norwegian University of Life Sciences desarrollaron y probaron un enfoque alternativo y cuantitativo en siete granjas de salmón en Noruega, seis sobre fondos duros o mixtos y una sobre fondo blando como referencia. 

De acuerdo con el estudio, la metodología integra dos componentes principales:

• Muestreo independiente del sustrato (SIBS) y análisis de eDNA microbiano: Los científicos utilizaron un dispositivo llamado Muestreador Bentónico Independiente del Sustrato (SIBS, por sus siglas en inglés) para recolectar la capa superficial de material orgánico y sedimento fino que recubre cualquier tipo de fondo marino. Este material contiene el ensamblaje microbiano bentónico. A partir de estas muestras, ellos extrajeron ADN y analizaron la región V3-V4 del gen 16S ARNr, un marcador genético común para estudiar comunidades bacterianas. Con esta información, calcularon un índice biótico de metabarcodificación bacteriana (bMBI). El bMBI se basa en la proporción de secuencias bacterianas que coinciden con una base de datos de 440 bioindicadores bacterianos, cuya abundancia cambia en función del gradiente de enriquecimiento orgánico. El índice varía de 1 (condiciones prístinas) a 7 (excesivamente enriquecido y anóxico).
  
• Evaluación visual cuantitativa estructurada: Paralelamente, tomaron imágenes y videos del fondo marino en cada estación de muestreo utilizando una cámara GoPro montada en el SIBS. Estas imágenes se analizaron para estimar la cobertura de indicadores visuales de enriquecimiento orgánico, tales como:
  
  • Bacterias blancas anaeróbicas.
  • Agregaciones de poliquetos oportunistas (OPAs).
  • Heces de salmón y alimento no consumido.
  • Materia orgánica acumulada. Se crearon dos índices a partir de estos datos: Carga Orgánica Visual (VOL, por sus siglas en inglés) y Efectos Ecológicos Visuales (VEE, por sus siglas en inglés).

Hallazgos clave del estudio

El estudio demostró que el enfoque tradicional, cuando se aplica a sustratos duros, es esencialmente cualitativo y puede llevar a conclusiones inapropiadas sobre el estado ambiental. La nueva metodología dual ofreció resultados mucho más robustos y cuantitativos:

• Eficacia del muestreo SIBS: El dispositivo SIBS demostró ser eficaz para recolectar material floculento superficial de fondos duros y mixtos, permitiendo el análisis de eDNA microbiano. La calidad de la muestra de eDNA (medida por la riqueza de ASVs y bioindicadores) no se vio afectada significativamente por la proximidad del cabezal de muestreo al fondo o el contenido visual de la muestra, aunque una alta resuspensión de partículas sí tendió a disminuir la riqueza de ASVs.
  
• Sensibilidad de los indicadores:
  
  • Los indicadores visuales (VOL y VEE) fueron útiles para cuantificar y clasificar los efectos directamente debajo de las jaulas de las piscifactorías. Sin embargo, su utilidad disminuyó considerablemente a mayor distancia, siendo raramente evidentes más allá de los 100-250 metros de las granjas.
  • El índice bMBI derivado del eDNA microbiano demostró ser altamente cuantitativo y sensible tanto en el entorno inmediato a las granjas como en zonas más distantes. Este índice pudo detectar la influencia de las granjas a distancias de 500 e incluso 1000-2300 metros en algunos casos, mostrando una dispersión de residuos más amplia de lo que se podría inferir solo con métodos visuales.

• Validación del índice bMBI: Los valores del bMBI obtenidos de las muestras de SIBS mostraron una fuerte correlación (R² = 0.87 – 0.90) con índices macrofaunales establecidos y ampliamente aceptados (AMBI y NSI) derivados de muestras de dragas en sedimentos blandos, lo que valida su fiabilidad como indicador de enriquecimiento orgánico.
  
• Variabilidad entre granjas: Se observaron diferencias significativas en los niveles de impacto (según VOL, VEE y bMBI) entre las distintas granjas estudiadas, incluso directamente debajo de las jaulas. Esto sugiere que factores como la hidrodinámica del sitio, el nivel y la etapa de producción piscícola influyen en la magnitud y dispersión de los residuos.
  

Implicaciones para la acuicultura

Este nuevo enfoque tiene implicaciones significativas para la gestión ambiental de la acuicultura:

• Mejora del monitoreo en fondos duros: Proporciona una base sólida para desarrollar un sistema de monitoreo cuantitativo en hábitats de fondo duro, permitiendo una evaluación más precisa del impacto de las piscifactorías. Esto es crucial para evitar que granjas con niveles inaceptables de enriquecimiento pasen desapercibidas, como puede ocurrir con los métodos actuales.
• Toma de decisiones informada: Los datos cuantitativos sobre la extensión y magnitud del enriquecimiento orgánico pueden ayudar a los productores y reguladores a tomar decisiones más informadas sobre la ubicación de las granjas, la capacidad de carga de los ecosistemas y las medidas de mitigación necesarias.
• Comprensión de la dispersión de residuos: El uso del bMBI permite mapear la «huella» real de los residuos de las granjas independientemente del tipo de sustrato, lo que puede mejorar los modelos de dispersión de partículas y la comprensión de la variabilidad espacial de los impactos.
• Detección temprana y gestión proactiva: La combinación de VOL (potencial de efectos por acumulación reciente de materia orgánica) y VEE (efectos ecológicos visibles) directamente bajo las jaulas, junto con el bMBI para evaluar la dispersión más amplia, ofrece una herramienta poderosa. Por ejemplo, un VOL muy alto podría indicar derrames de alimento y activar una respuesta de manejo. Niveles elevados de VEE o bMBI lejos de las jaulas podrían señalar problemas de cumplimiento.

El estudio también señala la necesidad de estandarizar los métodos de muestreo y análisis genético, simplificar las herramientas para su uso por no científicos y establecer un marco para la adopción de nuevas tecnologías a medida que surjan.

Conclusión

La investigación presenta un avance significativo en la forma de cuantificar y monitorear el impacto de los residuos de las piscifactorías en los hábitats de fondos duros. La combinación de la evaluación visual estructurada con el análisis de eDNA microbiano mediante el índice bMBI ofrece una herramienta mucho más sensible, cuantitativa y espacialmente completa que los métodos tradicionales. 

El nuevo enfoque dual no solo permite una mejor evaluación del estado ambiental bajo las granjas, sino que también ayuda a delinear la verdadera extensión de la influencia de los residuos. La adopción y estandarización de estas nuevas técnicas podría conducir a una gestión ambiental más efectiva y a promover la sostenibilidad a largo plazo de la industria acuícola, especialmente en ecosistemas costeros complejos y sensibles. Además, la metodología de eDNA con SIBS tiene un potencial más amplio para la investigación ecológica y el monitoreo de otros factores de estrés en diversos ambientes marinos.

El estudio fue financiado por la Norwegian Research Council en el marco de los proyectos: ‘SUSTAINable AQUAculture in the North: identifying thresholds, indicators and tools for future growth’, y AQUAed: ‘On-site monitoring of aquaculture impact on the environment by open-source nanopore eDNA analyses’. El proyecto también recibió apoyo del Institute of Marine Research.

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Nigel Keeley
Institute of Marine Research
PO Box 6606, Langnes, 9296 Tromsø, Norway.
Email: [email protected]

Referencia ( abierto)
Keeley, N., Dunlop, K., Laroche, O., Hansen, P. K., Angell, I. L., & Rudi, K. (2025). An approach for quantifying the influence of fish farm waste on hard-bottom habitats. Marine Pollution Bulletin, 217, 118039. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2025.118039