19 out, 2017
por Daniel Geraldes
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Otimizando o Fator de Conversão Alimentar (FCA) em tilápias pelo cultivo em “Bioflocos” com linhagem genética específica

Por: SERGIO ZIMMERMANN*

Os sistemas de cultivo de peixes e camarões vem passando por enormes transformações, especialmente nas duas últimas décadas. A maior delas surgiu na década de 90, como uma alternativa para reduzir o impacto negativo dos efluentes da aquicultura. Esta tecnologia popularmente denominada de “Bioflocos” ou do inglês BFT (Biofloc Technology) é derivada dos centenários sistemas de lodo ativado das estações de tratamento de esgotos e de efluentes agro-industriais, e está sendo amplamente adaptada e utilizada em aquicultura nos cultivos de organismos de hábito alimentar herbívoro e omnívoro que apresentam tolerância às altas densidades de cultivo e elevadas concentrações de sólidos em suspensão na água.

Dentre suas principais vantagens estão: uma melhor bio-seguridade, uma maior estabilidade na qualidade da água, a redução das trocas de água a praticamente zero, um uso mais eficiente da água e dos recursos de solo, amplificando o sistema imune dos animais em cultivo (poucos casos de doenças) e, economicamente, se destaca por suplementar ou substituir as rações com alimento fresco/vivo, melhorando significativamente o fator de conversão alimentar. Este último aspecto é que torna esse sistema tão atrativo aos aqüicultores, pois baixa muito os custos de produção.

Quando pesquisamos no Google o termo Biofloc ou Bioflocos, podemos verificar uma série de publicações e discussões recentes sobre o tema, onde a diversidade de composições de micro-organismos que formam os sistema vem produzindo resultados econômicos muito encorajadores no cultivo de determinadas espécies aquáticas. Ou seja, cultivar comercialmente organismos aquáticos, especialmente os de hábito alimentar herbívoro e omnívoro, em determinados sistemas de Bioflocos pode significar uma redução enorme nos custos de alimentação e a consequente redução do Fator de Conversão Alimentar (FCA) em 10, 30, ou até 60%.

Os bioflocos são agregados de microalgas, bactérias, protozoários e outros tipos de partículas de matéria orgânica, tais como fezes e restos de comida dos organismos cultivados. A comunidade também inclui alguns pequenos animais aquáticos que “pastam” ou forrageiam os flocos, tais como o zooplâncton e nematóides. Por outro lado, a qualidade nutricional dos bioflocos para os animais em cultivo é excelente, porém, muito variável. O conteúdo de proteínas em bioflocos secos varia de 25 a 50%; o teor de gordura pode ser 0,5 até 15%; no entanto, não há publicações com os intervalos dos principais aminoácidos tais como metionina e lisina. Na pratica, a adição dos mesmos em excesso nos alimentos resulta em ganhos significativos.

Os bioflocos são boas fontes de vitaminas e minerais, especialmente fósforo e podem ter efeitos probióticos. Os flocos microbianos são complexos, em alguns sistemas predominam as bactérias (Bioflocos heterotróficos), em outros o fito-plâncton ou algas (Bioflocos foto-autotróficos), e na maioria temos uma mistura complexa com a presença de ambos (Bioflocos mixotróficos ou autotróficos), em conjunto com dezenas de outras espécies de micro-organismos, reflexos específico da qualidade de água e manejo dos organismos aquáticos cultivados. Suas duas principais funções são tratar os resíduos e fornecer alimentos. Estes sistemas podem operar com uma baixa taxa de renovação de água, zero de troca de água nos sistemas mixotróficos ou foto-autotróficos a 1-5%/dia em sistemas heterotróficos onde se utilizam fontes de carbono suplementares à ração dos organismos em cultivo.

Pelas características acima expostas, o cultivo de tilápias, camarões e outros organismos omnívoros em sistemas de bioflocos pode reduzir ou até substituir totalmente o consumo de rações. Essas reduções vão depender do tipo de biofloco formado, porém, são bem comuns economias da ordem de 40 a 60% na ração oferecida sem prejuízos no desempenho dos animais. Em situações ótimas, o biofloco pode apresentar uma composição nutricional semelhante à farinha de peixes, permitindo nos melhores casos biomassas superiores a 30 kg/m3 para tilápias e 9 kg/m3 para camarões vannamei (de águas marinhas a praticamente doces) e tudo isso utilizando menos da metade de um programa com ração convencional.

Os principais aspectos a serem considerados na concepção desse sistema são: (1) as espécies omnívoras a serem cultivadas e sua biomassa; (2) como será feita a manutenção do oxigênio dissolvido no meio em níveis seguros (acima de 4 mg/L) – o oxigênio é consumido pelos organismos aquáticos cultivados (25%) mas principalmente pelo biofloco (cerca de 75%); (3) qual será a principal fonte de carbono a ser utilizada (o quanto a ração contribuirá – se como fonte principal de carbono ou suplementar); (4) qual a relação carbono:nitrogênio:fósforo (C:N:P) a ser mantida no meio (determinando que grupo de micro-organismos será favorecido/predominará no sistema); (5) qual a concentração de sólidos em suspensão e sua remoção ou manutenção; (6) os movimentos de água e fluxo predominante para a re-suspensão de sólidos e organização do cardume; (7) o pH da água e sua variação em ciclos ou manutenção do mesmo; (8) quais as proporções de macro e micro minerais na água, dentre vários outros.

O melhoramento de Tilapias em Bioflocos

A maior parte dos produtores de tilápia no Brasil desconhece que um dos melhores programas de melhoramento genético do mundo, que é realizado em bioflocos desde 2002 no sul do Brasil, mais especificamente no Município de Mostardas, Rio Grande do Sul. Opera continua e ininterruptamente há quase duas décadas e é cultivada em mais de 20 países em todos os continentes, sendo comercialmente conhecida como “Veggie-Fish”, linhagem produzida pela empresa gaúcha Rei da Tilápia, é a única tilápia híbrida melhorada em sistema de Bioflocos.

 

O Núcleo opera desde 1996 de forma continua e sem interrupções, algo inédito no mundo. Foi criado pelo Eng. Eletrico João Ernandes Silveira Vieira, professor de micro-eletronica e especialista em Antenas/TV Digital da PUC-RS, e é conduzido pelo autor deste artigo, que trabalhou nas duas principais empresas de genética aquática do mundo, de 2000 a 2006 pela norueguesa GenoMar (atualmente AquaGen/EW Group) e de 2007 a 2011 pela também norueguesa Akvaforsk (atualmente Spring Genetics /Benchmark Holdings), tendo planejado e coordenado a construção das três maiores larviculturas (duas na China e uma na Tailândia) e dos principais núcleos de genética de tilapias do mundo (Filipinas, Brasil e Estados Unidos). O Med. Vet. Heden Luiz Marques Moreira, um dos geneticistas de organismos aquáticos mais destacados do mundo coordena o melhoramento genético do Núcleo a partir da UFPEL.
A Veggie-fish é uma genética de excelência produzida numa estrutura muito enxuta, com 21 anos de cruzamentos contínuos, totalmente documentados, utilizando as melhores técnicas norueguesas de melhoramento animal adaptadas às nossas condições. São 26 gerações produzidas de forma contínua e ininterrupta, incorporando em parte os programas Chitralada (AIT) e GIFT (ICLARM). Nenhum outro programa de melhoramento genético de tilápias original ou seus sub-programas derivados melhoraram, continuamente, mais de 10 gerações, ou seja, tiveram interrupções em algum momento com junção/fusão de famílias e a consequente perda parcial do “pedigree” (ou da árvore genealógica). A Veggie-fish se manteve intacta desde sua criação em 1996.

 

A maioria dos programas de melhoramento de tilápias em operação foram originados no programa GIFT do ICLARM iniciado nas Filipinas exclusivamente com tilápias niloticas. A Veggie-fish em parte se originou deste programa, mas a partir de 2006 hibridizamos com outras espécies de tilápias africanas de rápido crescimento (este é o único programa de tilápias híbridas no mundo – produzindo um maior pool/variabilidade genética e vigor híbrido). São utilizadas varias espécies de Oreochromis (com destaque para niloticus, andersonii e angolensis), aumentando muito as possibilidades de se obter animais mais bem equipados geneticamente (mais flexíveis às mudanças ambientais).

 

Mas há mais outra característica peculiar que faz desse programa único: as últimas 16 gerações (a partir de 2002) foram produzidas em sistema super–intensivo e futurístico de bioflocos dentro de estufas (efeitos ambientais quase nulos, deixando muito mais eficiente o processo de seleção = sem “ruidos”), triplicando e até quadruplicando a herdabilidade da maioria dos tratos de seleção.

 

Estruturação do Programa
O programa de melhoramento iniciou em 1996, a partir da importação de 800 alevinos da linhagem Chitralada de tilapias nilóticas que vieram do Asian Institute of Technology da Tailândia para a UFRGS (Rio Grande do Sul) através de importação promovida junto à ALEVINOPAR. Em Fevereiro de 1997 foram montadas as primeiras 50  famílias, e, ao longo das 6 gerações posteriores (1997 a 2002 – 6 anos), foram selecionados animais superiores à media (50%) descartando os 5% maiores para evitar canibalismo. De 2002 a 2004 o programa foi enriquecido com três introduções de 2.000 larvas de GIFT/GST das Filipinas e Cingapura (32 famílias cada), e em 2006 e 2007 foram incorporados ao núcleo 8.000 animais de varias espécies de tilápias coletadas em cultivos intensivos da África. No caso das introduções GIFT de 2002 a 2004, foram 32 famílias em cada uma delas, totalizando 96 fontes familiares. Portanto, nestes 21 anos de operação, foram absorvidos materiais provenientes de 80 famílias de Chitralada, 96 famílias de GIFT e cerca de 80 famílias de híbridos Oreochromis da Africa.

 

A cada introdução, os animais de melhor crescimento formavam famílias que substituíam um % de 10 a 40% dos casais de menor desempenho (ranking/classificação comparativo por ganho de peso), de forma que o núcleo central permaneceu aberto até 2007. Por exemplo, na introdução de 2002, das 32 famílias originarias de 80 fêmeas, foram selecionadas e incorporadas ao núcleo as melhores 20 famílias (denominadas de G12 da GenoMar das Filipinas) que se juntaram às melhores 30 famílias de Chitraladas disponíveis naquele momento (G6 do programa iniciado em 1996) e bem adaptadas às nossas condições.

 

Optou-se por chamar esta geração de G12 GIFT x G6 Chitralada de G13 (pois a idéia a longo prazo era a criação de um back-up), e paulatinamente incorporar de forma dominante a população GIFT, que era tão boa quanto a população de Chitralada, porém com maior variabilidade genética. Neste mesmo ano começamos a operar nas estufas das famílias o sistema de cultivo foto-autotroficos (bactérias e algas) de bioflocos, e a seleção acabou sendo realizada a partir deste momento nestas condições ambientais. No ano seguinte, em 2003, foram introduzidas 10 famílias das 32 familias G13 de Singapura, e em 2004 entraram outras 5 famílias GIFT das 32 famílias G15 asiáticas (em ambos os casos, substituindo as famílias de ranking ou classificação de desempenho mais baixo).

 

Desde 1996 até 2005 (G1 até G15) o núcleo funcionou como um “carrossel”, com as desovas permanecendo em cada família (seleção intra-familiar). Aos 25 dias pós-desova a população de larvas é randomicamente reduzida a 100 irmãos, e aos 50 dias são selecionados os 10 maiores machos e fêmeas (20 peixes no total), e aos 75 dias permanecem somente TOP-4 futuros reprodutores (2 machos e duas fêmeas) que, aos 100 dias são reduzidos ao melhor casal da desova e selecionado como futuros reprodutores (normalmente 2 selecionados de um total de mil a dois mil irmãos completos).

A fêmea selecionada permanece no tanque em que nasceu e que leva o nome/numero da família, e o macho em 90% dos casos, segue para o próximo tanque (família de número subseqüente). Na família de numero 50, o macho selecionado volta para o tanque numero 1. Ao final de 2005 permaneciam somente 12 famílias com % significativo de origem Chitralada, e o núcleo estava dominado pela genética GIFT.

Em Setembro de 2006 e Janeiro de 2007 foram introduzidos no núcleo animais híbridos provenientes da Africa (principalmente Angola, Zambia e Uganda).

Eram progênies de animais de desempenho superior às GIFT (provavelmente originários do cruzamento de Oreochromis angolensis, O. andersonii e O. mossambicus), pois foram selecionados a partir de populações invasoras em viveiros comerciais estocados com a G14 da GenoMar.

Estes animais foram selecionados e separados por sexo em vários hapas (famílias) para posterior cruzamento com outros animais selecionados G14 (poucos cruzamentos entre os híbridos africanos ocorreram) e as desovas de 80 fêmeas foram enviadas ao núcleo para testes de crescimento. Novamente se usou 2000 animais em cada introdução (25 larvas por fêmea).

 

Os híbridos avaliados produziram resultados interessantes:

  • algumas populações 100% machos,
  • outras 100% fêmeas, a maioria das fêmeas eram maiores que os machos e cresciam mais rapidamente que a população da GIFT G16, e
  • populações que apresentavam uma excelente precocidade sexual (fêmeas de 5 gramas já reproduziam).

Foram observados fenótipos segregados das quatro espécies formadoras destes híbridos, e se achou por bem que as populações africanas contribuíssem com 16 famílias (em amarelo na planilha Excel) na G17 (produzida no final de 2007).

A partir da G17 até a recente G24 se optou por incorporar os genes dos hibridos africanos nas GIFT mantendo a seleção sob o sistema de bioflocos autotróficos.

 

Progressos e Pesquisas

Até o momento foram testadas condições de micro-gravidade e diversos campos magnéticos nas primeiras divisões celulares com resultados muito promissores. Esta é uma linha de pesquisas gerada e conduzida pelo Eng. João Ernandes na PUC-RS, e um dos principais resultados gerados foi um clinostato submerso especialmente desenvolvido para incubar os ovos recém fecundados de tilápia.

Alguns centros de pesquisa e universidades no Brasil estão liderando pesquisas em tecnologia bioflocos com camarão marinho, especialmente no estado do Rio Grande do Sul (Universidade Federal do Rio Grande). Os sistemas que empregam a tecnologia de Bioflocos representam uma grande oportunidade para melhorar a sustentabilidade das práticas de aquicultura de camarões e tilápias utilizando micro-organismos presentes no meio não só como alimento, mas também como depuradores da própria água de cultivo.

* Sergio Zimmermann

(sergio@sergiozimmermann.com e sergio@plugin.com.br) é Engenheiro Agrônomo e Mestre em Zootecnia e Aquicultura pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil. Foi professor em diversas universidades no Brasil e na Noruega (UMB) e há 30 anos é consultor em nutrição e cultivos de peixes e camarões em mais de 20 países nas Américas, Escandinávia, África e Ásia. Tem mais de 150 trabalhos/palestras publicados/apresentados em periódicos/eventos científicos. Atualmente é sócio das empresas VegaFish (Suécia), Florida Aquaculture Investment Group (EUA), Biofloc Storvik (Noruega e México) e presta suporte técnico através de sua empresa Zimmermann Aqua Solutions localizada em Sunndalsøra, Noruega. https://www.linkedin.com/in/sergiozimmermann

PUBLICAÇÃO EXCLUSIVA REVISTA AQUA FEED – ED. MAI/JUN 2017 

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