Introducción

Dentro de la gran diversidad de zooplancton, los cladóceros son considerados como organismos de importancia en acuicultura por el rápido crecimiento poblacional, la variabilidad de tamaño en el desarrollo y por ser presas fáciles para capturar y digerir (^{Sipaúba-Tavares et al., 2014}; ^{Pérez et al., 2015}; Luna-Figueroa y Arce, 2017). Además, la composición nutricional de estos organismos es esencial en la primera alimentación de peces; presentan proteína (45-78 %), lípidos (15-40 %), ácidos grasos esenciales (AGE), aminoácidos (aa) y vitaminas, así como, tienen un amplio espectro de enzimas que contribuyen en el óptimo desarrollo de las larvas (Pérez et al., 2015; Luna-Figueroa y Arce, 2017; ^{Khudyi et al., 2018}; ^{Cheban et al., 2018}; ^{Mellisa et al., 2018}).

En cladóceros, la calidad y disponibilidad del agua y del alimento influyen en el crecimiento, la reproducción y la sobrevivencia (^{Ismail et al., 2011}; Luna-Figueroa y Arce, 2017; ^{Dutta et al., 2017}; ^{Wei et al., 2018}). La variación o deficiencia en los nutrientes, interviene sobre la fecundidad y la longevidad, lo que condiciona la dinámica poblacional (^{Pérez et al., 2015}; Luna-Figueroa y Arce, 2017; ^{Kar et al., 2017}). Este tipo de zooplancton por su capacidad filtradora, se alimenta de bacterias, materia orgánica y microalgas (^{Sipaúba-Tavares et al., 2014}; ^{Castro-Mejia et al., 2017}; ^{Marinho et al., 2017}).

Las microalgas, son el ítem de mayor consumo, debido a su alto perfil nutricional, contienen la mayor proporción de macronutrientes y sustancias biosintetizadoras como la clorofila (^{Prieto-Guevara 2013}; ^{Muñoz et al., 2013}; ^{Sipaúba-Tavares et al., 2014}). Sin embargo, la calidad nutricional de éstas depende de las condiciones de temperatura, pH, luz y medio de cultivo (^{Vásquez-Suárez et al., 2013}). Este último, influye sobre el crecimiento, la productividad y la concentración de los nutrientes en las microalgas (^{Silva-Benavides, 2016}).

Por lo anterior, es importante la selección del sustrato que optimice la producción de la dieta de cladóceros y que, además, ofrezca los nutrientes necesarios para el desarrollo en cultivo y paralelamente potencialice su uso como presa viva. Por tanto, la presente investigación evaluó el efecto de la microalga Chlorella sp., cultivada en dos medios de cultivo, sobre el crecimiento poblacional y variables productivas del cladócero Macrothrix spinosa.

Materiales y métodos

El estudio se desarrolló en el Laboratorio de Alimento Vivo de la Piscícola San Silvestre (LAVPSS), Barrancabermeja, Colombia. El cladócero Macrothrix spinosa, fue aislado de los estanques de la piscícola y mediante la técnica de micropipeteo manual en laboratorio, bajo observación directa al estereoscopio (Leica EZ4 W), en condiciones de temperatura (24°C), fotoperiodo (10:14 horas luz: oscuridad), iluminación indirecta (lámparas led fluorescentes de 1350 lumens E-TLT818G13P 18W)) fue caracterizado e identificado de acuerdo a las claves taxonómicas de ^{Fuentes-Reines et al., (2012}). El mantenimiento de la cepa, se realizó en frascos de vidrio translucidos de 200 mL, con agua filtrada y renovación del 30% del volumen cada 72 horas y limpieza de fondo para mantener la calidad del agua, alimentada con la dieta mixta de las microalgas Chlorella sp., Desmodesmus sp. y Ankistrodesmus sp.

Resultados

En cultivo, M. spinosa se caracterizó por presentar durante 24 días una curva poblacional diferente entre tratamientos (Figura 1). La fase de adaptación se presentó hasta el día dos sin variación en la densidad. La fase de crecimiento exponencial con producción acelerada de cladóceros se presentó entre los días tres y doce, con máxima densidad al día 12 para T1, y el día 10 para T2 con incremento moderado de densidad. Finalmente, se presentó la fase de decrecimiento exponencial a partir de los días 14 y 12 para T1 y T2 respectivamente hasta el día 24, cuando la tasa de mortalidad fue mayor a la tasa de fecundidad (Figura 1).

Figura 1 Curva de crecimiento poblacional de M. spinosa en 2,5L alimentada con Chlorella sp. cultivada con dos medios: F/2 de Guillard (T1) y Nutrifoliar®. (T2). 

Diariamente a partir del día seis hasta el final del ciclo de cultivo se observó diferencia significativa en la densidad máxima alcanzada (P<0,05) entre los tratamientos (Figura 2). En T1 se registró 27,38±0,08 org/mL en el día 12, mientras que en T2 sólo se alcanzó el 50% de T1 (13,50±0,14 org/mL) en el día 11 de cultivo.

Figura 2 Densidad diaria de M. spinosa en cultivo de 2.5L alimentada con Chlorella sp. cultivada con: F/2 de Guillard (T1) y Nutrifoliar® (T2). Letras diferentes en el mismo día expresan diferencia significativa (P<0,05). 

En cuanto a los parámetros poblacionales evaluados, se encontró que el mayor valor de K (0,24 ± 0,00), R (2,50 ± 0,01 org/mL), Dm (27,38 ± 0,08 org/mL) y el menor Td (6,94 ± 0,11 días) se registró en T1 con diferencias estadísticas significativas entre tratamientos (P<0,05) para los cuatro parámetros (Tabla 1).

En relación con la matriz agua, la temperatura durante el cultivo de M. spinosa se registró sobre los 25°C, el oxígeno superó los 5 mg/L y el pH fue neutro; no se encontraron diferencias significativas para las variables de calidad de agua entre los dos tratamientos (P>0,05) (Tabla 2).

Tabla 1 Parámetros poblacionales (Promedio ± DV) de M. spinosa evaluados en cultivo de 2,5 litros alimentada con Chlorella sp. cultivada con dos medios: F/2 de Guillard (T1) y Nutrifoliar®. (T2). K: Tasa instantánea de crecimiento, Td: Tiempo de duplicación, R: Rendimiento, Dm: Densidad máxima. 

Letras diferentes en las filas indican diferencia significativa (P<0.05). * Prueba de Tukey, ** Prueba de Dunett. Valores mayores en negrita.

Tabla 2 Parámetros de calidad del agua en el cultivo de M. spinosa en 2,5L alimentada con Chlorella sp. cultivada en dos medios: T1: F/2 de Guillard; T2: Nutrifoliar® (Promedio ± DV). 

Valores con letras diferentes en las filas indican diferencia estadística (P<0,05).

Discusión

En esta investigación se observó incidencia de la naturaleza del alimento sobre el crecimiento y los parámetros reproductivos de M. spinosa. Las mejores variables productivas se presentaron cuando los organismos se alimentaron con Chlorella sp. cultivada con medio F/2 de Guillard (T1). En contraste, menor eficiencia se presentó al alimentar con Chlorella sp. cultivada con Nutrifoliar® (T2). Esto puede estar relacionado con los requerimientos nutricionales fundamentales en la fase de reproducción de cladóceros, que se ven afectados cuando las condiciones alimenticias son desfavorables.

El valor nutricional de las microalgas ofrecidas como alimento para organismos acuáticos está determinado por el medio de cultivo empleado (^{Silva-Benavides, 2016}). En esta investigación, se proporcionaron altas concentraciones de nitrógeno con el fertilizante Nutrifoliar®; al respecto, ^{Cobos-Ruiz et al., (2016)} aseguran que al aumentar el nitrógeno en el cultivo de Chlorella sp. se obtiene mayor contenido de proteínas y carbohidratos, pero menor concentración de lípidos y ácidos grasos.

En contexto, una disminución en la concentración de ácidos grasos en la dieta de cladóceros, ocasiona una deficiencia energética en el alimento, lo que inhibe la tasa de reproducción, aumenta el tiempo entre desoves y extiende el periodo de desarrollo embrionario, afectando la fecundidad y la regulación del crecimiento poblacional (^{Viti et al., 2013}; ^{Gándara et al., 2013}; ^{Silva et al., 2014}; ^{Sipaúba-Tavares et al., 2014}; Luna-Figueroa et al., 2017). Por tanto, una dieta baja en ácidos grasos no cubre los gastos requeridos en la reproducción, el crecimiento y demás procesos metabólicos.

Sobre el tema, ^{Fileto et al., (2007)} e ^{Ismail et al., (2011)} aseveran que bajos niveles de ácidos grasos poliinsaturados en el alimento de estos organismos, generan bajo crecimiento en la población, esto atribuido a bajos niveles de energía por la partícula alimenticia. En esta investigación se puede relacionar el bajo rendimiento de M. spinosa alimentados con Chlorella sp. cultivada con Nutrifoliar®, a las concentraciones de nitrógeno que este fertilizante presenta, las cuales pueden disminuir el contenido de lípidos y ácidos grasos, fundamentales para los mecanismos reproductivos de cladóceros.

Otro aspecto fundamental en el cultivo de cladóceros, es la concentración del alimento suministrado. Un exceso en las concentraciones de la partícula alimenticia puede interferir en la longevidad de los organismos al afectar su proceso de filtración (^{Day et al., 2017}), lo que puede ocasionar una disminución en el consumo, esto a su vez conlleva a una reducción en la calidad reproductiva. ^{Castilho et al., (2012)}, señalan baja fecundidad en hembras del cladócero Scapholeberis armata, lento desarrollo y mayor edad de la primípara cuando se suministró una elevada concentración alimenticia. En contraste, baja densidad del alimento disponible en cultivo, inhibe la fecundidad e interviene en la dinámica poblacional (^{Azuraidi et al., 2013}; ^{Sipaúba-Tavares et al., 2014}).

En síntesis, ^{Prieto-Guevara (2013)} y ^{Otero et al., (2013)} manifiestan que una concentración de microalgas entre 3X10⁵ a 4X10⁵ cel/mL es recomendable para el mantenimiento y producción de diferentes especies de cladóceros. En esta investigación, la concentración de la partícula alimenticia se mantuvo en 4X10⁵ cel/mL en ambos tratamientos, por tanto, se infiere que la variación en la dinámica poblacional en los tratamientos obedece al tipo de alimento y posiblemente a su valor nutricional y no a la concentración alimenticia.

Referente a la máxima densidad de organismos alcanzada, esta es condicionada por la temperatura, la densidad del inóculo, el tamaño del organismo, la concentración y la calidad del alimento, entre otros (^{Wang et al., 2009}; ^{Huang et al., 2011}; ^{Azuraidi et al., 2013}; ^{Chen et al., 2016}). Generalmente, cuando la disponibilidad y calidad del alimento es adecuada, la población de cladóceros aumenta rápidamente, alcanzando altas densidades en cortos periodos de tiempo (Azuraidi et al., 2013). En esta investigación, la máxima densidad (27,38±0,08 org/mL) se presentó en T1 en tan solo 12 días, esta densidad puede considerarse como alta según el reporte de otros estudios. Los hallazgos de la presente investigación son similares a lo reportado por Azuraidi et al., (2013), en cuanto al día de máxima densidad. Los autores registraron la mayor densidad de Moina micrura (4,86 org/mL) para el día 10 de cultivo. No obstante, la densidad en esta investigación fue superior, osciló entre 13,50±0,14 (T2) y 27,38±0,08 (T1). Resultados inferiores a esta investigación, los reportan ^{Espinosa-Rodríguez et al., (2012)}, para la especie Macrothrix triserialis, alcanzando la máxima densidad (6.5 org/mL) en el día 23 de cultivo. Mientras ^{Güntzel et al., (2003)} realizaron una proyección de cultivo de la especie Macrothrix flabelligera, con base en la fecundidad, edad de la primípara y longevidad de la especie, calculando que se logra la máxima densidad entre los 10 y 15 días de cultivo, superando los 20 org/mL de M. flabelligera. Estos datos son similares a los obtenidos en esta investigación, por tanto, se deduce que M. spinosa logra adecuadas densidades en cultivo, siempre y cuando sea alimentada con una dieta óptima, en este caso con Chlorella sp. cultivada con F/2 de Guillard.

En contexto, durante el ciclo evaluado los mejores valores de las variables K, Td, y R, se presentaron cuando M. spinosa se alimentó con Chlorella sp. cultivada con medio F/2 de Guillard (T1), duplicando la productividad de T2. Como se mencionó anteriormente, la adecuada calidad del alimento suple las necesidades energéticas de estos organismos, favorece las tasas de reproducción y disminuye el tiempo de desarrollo embrionario, por consecuencia el tiempo entre desoves (^{Fileto et al., 2007}; ^{Azuraidi et al., 2013}). Este efecto de la calidad del alimento se ve reflejado en el aumento de la población en cortos periodos de tiempo (^{Ismail et al., 2011}; ^{Sipaúba-Tavares et al., 2014}). Por tanto, se puede establecer que los parámetros poblacionales de M. spinosa son condicionados por la calidad del alimento suministrado.

Los rangos de los parámetros poblacionales alcanzados por M. spinosa son similares a los reportados por diversos estudios para otros cladóceros de importancia acuícola. ^{Azuraidi et al., (2013)} reportaron para M. micrura una tasa de crecimiento de 0,22±0,01 a 0,31±0,01 días. A su vez, ^{Otero et al., (2013)}, para Diaphanosoma sp. y Alona sp., registraron valores de K (0,13±0,07 y 0,15±0,04 días), R (0,01±0,004 y 0,019±0,01 org/mL/día) y Td (5,2±0,5 y 4,3±0,38 días) al alimentar con una dieta mixta de Chlorella vulgaris + levadura en concentración de 4X10⁵ cel/mL. ^{Prieto-Guevara (2013)} alimentó con dieta mixta de Ankistrodesmus sp + Levadura (40X10⁴ cel/mL) al cladócero Moina sp., registrando valores superiores de K (0,35±0,02), Td (1,94±0,012), menores valores de R (1,1±0,02) y máxima densidad (12,3±0,30 org/mL). Resultados similares a Prieto-Guevara (2013), fueron reportados por ^{Chen et al., (2016)}, que alcanzaron valores de K (0,6) cuando alimentó con una suspensión de Chlorella pyrenoidosa (2,0 mg/L).

Con base en lo anterior, se establece que M. spinosa alimentada con Chlorella sp. cultivada en F/2 de Guillard, puede alcanzar óptimos resultados en términos de crecimiento y producción de organismos por unidad de tiempo, con la ventaja de aumentar su densidad en cultivo conforme transcurre el tiempo; esto garantiza la disponibilidad de la especie como presa viva en la larvicultura de peces.

Otro aspecto relevante en el manejo de los cladóceros es la calidad del agua en cultivo. El adecuado desarrollo y éxito en el cultivo está condicionado por factores ambientales que influyen en el crecimiento, la reproducción y la sobrevivencia; particularmente, la calidad y la disponibilidad del agua y del alimento en el medio de cultivo (^{Pérez et al., 2015}; ^{Tian et al., 2017}; ^{Ji et al., 2017}). En cladóceros, se ha comprobado un efecto de la temperatura sobre el tiempo de desarrollo embrionario y post-embrionario, la fecundidad, la edad de la primípara, el tamaño corporal y la longevidad (^{Ismail et al., 2011}; ^{Huang et al., 2011}; ^{Viti et al., 2013}). El incremento de la temperatura disminuye estos procesos debido a una alta tasa metabólica, donde las exigencias energéticas son mayores (^{Martínez-Jerónimo y Ventura-López, 2011}; ^{Chen et al., 2016 Dutta et al., 2017}; ^{Wei et al., 2018}).

En la presente investigación durante el cultivo de M. spinosa, la temperatura osciló alrededor de 25,8°C en los dos tratamientos sin diferencia significativa; resultados cercanos a los reportados por diferentes autores para el cultivo de diferentes especies de cladóceros. Al respecto, ^{Sipaúba-Tavares et al., (2014)} señalan que Diaphanosoma birgei es más fecunda a temperaturas entre 25 a 30 °C. ^{Viti et al., (2013)} reportan para Coronatella rectangula menor tiempo de desarrollo embrionario, alta fecundidad y menor número de estadios a temperaturas de 23,6±0,5 °C. Por otra parte, ^{Huang et al., (2011)} sugiere que Macrothrix rosea a temperaturas entre 20 °C y 25 °C se encuentran dentro del intervalo óptimo para el crecimiento y reproducción de esta especie. ^{Ismail et al., (2011)} observaron una disminución de la población del cladócero estuarino Daphniopsis australis, al incrementar la temperatura, y reportan temperatura ideal para la especie de 20 °C. Por tanto, se puede considerar que la temperatura registrada en esta investigación se encontró dentro del rango normal registrado para diferentes especies de cladóceros, sin interferir en las variables de crecimiento y productivas de M. spinosa en cultivo.

El oxígeno disuelto es otro parámetro a considerar. Las concentraciones estables de este gas en el cultivo ayudan a mantener el metabolismo de los organismos, el aumento de la tasa de la ingesta de alimento y la estabilidad de los procesos aerobios reduciendo los compuestos amoniacales (^{Ferrão-Filho et al., 2003}; Álvarez, 2010; ^{Castilho et al., 2012}; ^{Prieto-Guevara 2013}). Valores entre 3 a 8 mg/L son considerados óptimos en el cultivo ya que suple las necesidades de los organismos (Álvarez, 2010; ^{Silva et al., 2014}). En esta investigación, el oxígeno osciló entre 5,67±0,36 y 5,74±0,56 mg/L^, sin diferencia significativa entre tratamientos. Por tanto, se infiere que este parámetro fue adecuado para el crecimiento poblacional de M. spinosa en cultivo.

En relación al pH, este es uno de los parámetros más importantes dentro del cultivo de cladóceros debido a que tiene un gran impacto en las tasas de sobrevivencia y la reproducción (^{Ghazy et al., 2011}; ^{Saha et al., 2017}). Sobre el pH, Ghazy et al., (2011) consideran como rango óptimo de 7.9 a 8.3 para Daphnia magna. A su vez, Rottman et al., (2011) afirman que pH superior a 9,5 inhibe la producción de Moina sp., y aseguran que el rango de pH en cultivo debe ajustarse entre 7 y 8. Saha et al., (2017) reportan que Bosmina tripurae alcanza menor tiempo en su madurez sexual a pH 8.0, pero fecundidad y sobrevivencia más alta y el menor periodo embrionario en pH de 5. De esta manera se puede inferir que el rango óptimo para el desarrollo de organismos zooplanctónicos es de 5 a 8, dependiendo de la especie en cultivo. En esta investigación, los valores de pH oscilaron entre 7,58±0,32 y 7,61±0,32 en los dos tratamientos, por tanto, se puede inferir que los valores de pH registrados se encuentran en el rango indicado para el adecuado desarrollo de M. spinosa.

En general, la calidad del agua presentó condiciones óptimas, que no afectaron la dinámica poblacional de M. spinosa, y permitieron que ambos tratamientos presentarán características ambientales muy similares que favorecieron el análisis de los resultados, ya que se redujo la ocurrencia de variables interferentes.

Los resultados obtenidos en esta investigación, permiten concluir que el cladócero M. spinosa obtiene mayor densidad, tasa de crecimiento y rendimiento en cultivo y menor tiempo de duplicación cuando es alimentada con Chlorella sp. cultivada con medio F/2 de Guillard. Sin embargo, estudios sucesivos, donde se determine el valor nutricional de la dieta, se hacen necesarios para comprender la interacción de los organismos con la partícula alimenticia.