Parâmetros abióticos e tecnologias de produção: pH em sistema de bioflocos com Colossoma macropomum e ritmo circadiano na aquaponia com Tinca Tinca
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Resumo
Diversos sistemas vêm sendo adotados para o cultivo de peixes, e a escolha do modelo mais
adequado depende das características regionais, dos objetivos da produção, aspectos ambientais,
sociais do local de implantação, entre outros. Entre os sistemas intensivos, destaca-se a tecnologia
de biofloco (BFT – Biofloc Technology), reconhecida por seu uso mais eficiente e sustentável da
água, além da possibilidade de intensificação da produção e maior lucratividade. Já a aquaponia
tem ganhado destaque por integrar a produção de alimentos de forma mais ecológica, que une a
aquicultura e a hidroponia em um ecossistema simbiótico, minimizando os impactos ambientais.
Ambos os sistemas compartilham um aspecto fundamental: a ciclagem de nutrientes, que envolve
a conversão da amônia em nitrato por meio da ação das bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter,
tornando o processo mais seguro e ambientalmente mais sustentável. Desta forma, o estudo foi
separado em três partes: o primeiro experimento buscou entender melhor como as diferentes faixas
de pH influenciam nas condições fisiológicas e desempenho zootécnico de Colossoma
macropomum, correlacionando com a qualidade de água em sistema de biofloco. Foi realizado
durante 60 dias, sendo dividido em duas fases de crescimento (Fase 1- alevinos e Fase 2- juvenis).
As faixas de tratamentos utilizadas foram: pH 5,5-6,0; pH 6,5-7,0; pH 7,5-8,0, denominados de
BFT5,5, BFT6,5 e BFT7,5, respectivamente. Ao longo de todo período experimental, os resultados
indicaram a influência dos pHs na qualidade de água, desempenho zootécnico e parâmetros
sanguíneos de C. macropomum. Diante disso, o segundo experimento buscou entender as respostas
fisiológicas de C. macropomum frente à exposição ao ar quando mantidos em diferentes pHs em
BFT. O C. macropomum é uma espécie que é caracterizada pelo bom desenvolvimento em
parâmetros de água variados que explica sua capacidade de adaptar nesses ambientes por meio da
morfologia, fisiologia e comportamento. Logo após a finalização do primeiro experimento, o
segundo experimento foi iniciado, onde os juvenis foram mantidos em jejum de 24h antes do teste
de exposição ao ar (AE). Imediatamente ao início do experimento, um grupo de peixes (n=
12/tratamento) foi submetido a coleta de sangue para a determinação de níveis basais dos
parâmetros sanguíneos, e posteriormente foram realizadas mais quatro coletas de sangue,
imediatamente após a exposição ao ar (IAE), e nos tempos 6, 12 e 24 h após exposição ao ar
(6hEA, 12hAE e 24hAE, respectivamente). Após 30 min de exposição ao ar, e 24h de recuperação,
a sobrevivência dos C. macropomum foi de 100%, em todos os tratamentos. Os parâmetros de
qualidade de água não apresentaram diferenças (p>0.05), exceto amônia total (TAN) que foram
maiores em BFT5.5 (p=0.0253) e PO4-3 que foi menor em BFT7.5 (p<0.0276). As análises
sanguíneas dos juvenis de C. macropomum mantidos em diferentes pHs em BFT apresentaram efeitos do pH de manutenção, do tempo de coleta e de suas interações, confirmando que as repostas
fisiológicas podem ser diferentes, dependendo do pH em que C. macropomum são mantidos. Por
fim, a literatura relata que resíduos de peixes e restos de ração são utilizados como fertilizante para
as plantas e, após a filtragem e purificação da água pelas plantas, ela é devolvida para uso pelos
peixes. Diante disso, o terceiro estudo teve como objetivo avaliar os efeitos do fotoperíodo na
sincronização e dessincronização em sistemas aquapônicos acoplados. O conjunto experimental
foi composto por oito sistemas aquapônicos autônomos dispostos em dois grupos experimentais:
quatro sistemas com peixes e plantas sob o mesmo ciclo claro-escuro (LD) (grupo sincronizado) e
quatro sistemas com peixes e plantas sob LD reverso (grupo dessincronizado). Durante o período
experimental, o oxigênio dissolvido na água foi mantido em 7,0 ± 0,4 mg/L, pH 6,7 ± 0,4,
temperatura em 23,0 ± 0,1 °C, e apenas K (14.10 ppm) e Mg (9.28 ppm) apresentaram diferenças
significativas (p = 0,0286), com valores mais elevados no sistema sincronizado nas semanas 5 e 2,
respectivamente. Em relação à produção de alface, a biomassa fresca, a taxa de crescimento da
massa fresca e a massa seca das mudas de alface não apresentaram diferenças significativas
(p>0,05). Os resultados demonstram que a qualidade da água e a produção de alface não foram
influenciadas pela sincronização e dessincronização dos sistemas aquapônicos utilizados, exceto
para eficiência do uso da água (WUE), que apresentou comportamentos diferentes. Em conclusão,
o uso de sistemas fechados, como o biofloco e a aquaponia, é uma abordagem agrícola que permite
a reciclagem de nutrientes e resíduos por meio da produção contínua, segura e sustentável.
Abstract
Several systems have been adopted for fish farming, and the choice of the most suitable model
depends on regional characteristics, production goals, and environmental and social aspects of the
implementation site, among other factors. Among intensive systems, Biofloc Technology (BFT)
stands out for its more efficient and sustainable use of water, as well as its potential for production
intensification and increased profitability. Aquaponics has also gained prominence by integrating
food production in a more ecological way, combining aquaculture and hydroponics in a symbiotic
ecosystem that minimizes environmental impacts. Both systems share a fundamental feature:
nutrient cycling, which involves the conversion of ammonia into nitrate through the action of
Nitrosomonas and Nitrobacter bacteria, making the process safer and more environmentally
sustainable. Thus, the study was divided into three parts. The first experiment aimed to better
understand how different pH ranges influence the physiological conditions and zootechnical
performance of Colossoma macropomum, correlating these responses with water quality in a
biofloc system. The experiment lasted 60 days and was divided into two growth phases (Phase 1 -
fry and Phase 2 – juvenile). The pH treatments used were 5.5-6.0, 6.5-7.0, and 7.5-8.0, referred to
as BFT5.5, BFT6.5, and BFT7.5, respectively. Throughout the experimental period, the results
indicated that pH influenced water quality, zootechnical performance, and blood parameters of C.
macropomum. Based on these findings, the second experiment aimed to evaluate the physiological
responses of C. macropomum to air exposure when maintained at different pH levels in BFT
systems. C. macropomum is characterized by good development under a wide range of water
parameters, which explains its ability to adapt to different environments through morphological,
physiological, and behavioral mechanisms. After the conclusion of the first experiment, the second
experiment was initiated, and juveniles were fasted for 24 h prior to the air exposure (AE) test. At
the beginning of the experiment, a group of fish (n = 12 per treatment) was subjected to blood
sampling to determine baseline blood parameters. Subsequently, four additional blood samplings
were performed: immediately after air exposure (IAE) and at 6, 12, and 24 h after exposure (6hAE,
12hAE, and 24hAE, respectively). After 30 min of air exposure and 24 h of recovery, the survival
rate of C. macropomum was 100% in all treatments. Water quality parameters showed no
differences (p > 0.05), except for total ammonia nitrogen (TAN), which was higher in BFT5.5 (p =
0.0253), and phosphate (PO₄³⁻), which was lower in BFT7.5 (p < 0.0276). Blood analyses of
juveniles maintained at different pH levels in BFT systems showed effects of maintenance pH,
sampling time, and their interactions, confirming that physiological responses may vary depending
on the pH conditions. Finally, the literature reports that fish waste and uneaten feed can be used as
fertilizer for plants and, after filtration and purification by plants, the water is returned for fish use. Therefore, the third study aimed to evaluate the effects of photoperiod on synchronization and
desynchronization in coupled aquaponic systems. The experimental setup consisted of eight
autonomous aquaponic systems arranged into two experimental groups: four systems with fish and
plants under the same light–dark cycle (LD) (synchronized group) and four systems with fish and
plants under a reversed LD cycle (desynchronized group). During the experimental period,
dissolved oxygen was maintained at 7.0 ± 0.4 mg/L, pH at 6.7 ± 0.4, temperature at 23.0 ± 0.1 °C,
and only K (14.10 ppm) and Mg (9.28 ppm) showed significant differences (p = 0.0286), with
higher values in the synchronized system during weeks 5 and 2, respectively. Regarding lettuce
production, fresh biomass, fresh mass growth rate, and dry mass of lettuce seedlings did not show
significant differences (p > 0.05). The results demonstrated that water quality and lettuce
production were not influenced by system synchronization or desynchronization, except for water
use efficiency (WUE), which showed different responses. In conclusion, the use of closed systems,
such as biofloc technology and aquaponics, represents an agricultural approach that enables
nutrient and waste recycling through continuous, safe, and sustainable production.
Assunto
Palavras-chave
Produção animal, Aquicultura, Sustentabilidade