Examen de Candidatura al Grado de Doctor

Doctorado en Ciencias del Mar y LimnologíaUniversidad Nacional Autónoma de México

Metodio Nicolás Vite García

Reino: Animalia

Phylum: Chordata

Clase: Actinopterygii

Orden: Syngnathiformes

Familia: Syngnathidae

Corythoichthys schultzi

Syngnathoides biaculeatus

Corythoichthys intestinalis3

Reino: Animalia

Phylum: Chordata

Clase: Actinopterygii

Orden: Syngnathiformes

Familia: Syngnathidae

Phycodurus eques

Phyllopteryx taeniolatus

4

Todas las especies de caballito de mar se agrupan dentro del género Hippocampus (Rafinesque, 1810).

H. denise (± 2 cm) H. abdominalis (>30 cm) 5

En México se distribuyen 4 especies de hipocampos.

H. ingens (31 cm) H. reidi (17.5 cm) H. zosterae (2.5 cm)

Lourie et al, 2004 6

Hippocampus erectus (19 cm, Lourie et al, 2004).

7

Los syngnathidos se distribuyen en aguas costeras tropicales y templadas.

Tomado de Teske et al., 2007 9

Habitan ecosistemas de pastos marinos, arrecifes de coral, macroalgas y zonas de manglar.

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Los procesos y condiciones

físicas presentes en los

sistemas costeros

fomentan los altos niveles

de productividad biológica

presentes en ellos.

Patrón general de productividad en el Pacífico

11

En general se considera que la hidrodinámica de las zonas costeras es hasta cierto punto independiente de la dinámica del océano aledaño.

Las variaciones locales determinan el grado de interacción de la costa con el océano.

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Los agentes forzantes de las corrientes costeras son:

Mareas.

Viento.

Olas.

13

La salinidad en la zona costera depende de factores como:

La escorrentía de los ríos.

Los movimientos de masas de agua (corrientes).▪ Procesos de mezcla

▪ Intercambio con el océano

▪ Flujos de marea

▪ Energía de las olas

▪ Viento

La tasa de precipitación/evaporación.

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Aunque la mayoría de los syngnathidos se consideran marinos, hay especies de peces pipa de agua dulce y muchos caballitos habitan ambientes estuarinos.

Pez pipa de agua dulce: Microphis brachyurus 15

Estructuras encargadas de la

osmorregulación en peces

teleósteos:

1. Epitelio branquial y opercular

2. Tracto digestivo: captación de iones

y agua

3. Riñón: eliminación de exceso de

agua y captación/eliminación de iones.

4. Vejiga urinaria (algunas especies).

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H. kuda directamente transferido a agua dulce muere dentro de 4 a 24 h.

Puede tolerar salinidades de 15 a 50‰, con altas tasas de sobrevivencia y crecimiento de 15 a 30‰.

A 10 ‰ buena sobrevivencia pero elevada concentración de agua en el cuerpo (Hilomen-García et al, 2003).

En H. erectus sí se ha encontrado un efecto significativo de la salinidad en el crecimiento (27, 29, 31, 33 y 35 ‰) (Lin et al., 2009)

Hippocampus kuda17

¿Cómo afecta la salinidad al crecimiento de los peces?

Demanda energética osmorregulatoria.

Transporte activo de Iones (consumo de ATP).

Estimulación de la tasa de ingestión y la conversión alimenticia.

Estimulación hormonal. Comportamiento.

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Factores que intervienen en la temperatura de las aguas costeras:

Profundidad.

Procesos de mezcla (corrientes).

Procesos de estratificación.

Radiación solar.

Latitud.

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Efectos de la temperatura sobre los peces teleósteos.

Regula los ciclos reproductivos.

Afecta directamente la tasa metabólica.

Afecta directamente la ingestión alimenticia.

Tomado de Martínez-Porchas et al., 2009 20

Factores que intervienen en la concentración de oxígeno disuelto.

Intercambio gaseoso con la atmósfera

Producción fotosintética.

Consumo respiratorio.

Concentración de compuestos orgánicos e inorgánicos (DBO y DQO).

Procesos de mezcla.

Vientos

Temperatura

Salinidad

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Condición de hipoxia: < 2.8 mg/L (Wu, 2002). Respuesta en peces:

Nivel molecular: activación de genes específicos, regulación de las rutas de oferta y demanda de energía, manteniendo las células en niveles bajos de conversión de ATP.

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Nivel bioquímico y fisiológico: Los peces responden a la hipoxia en primer lugar

intentando mantener el suministro de energía, después conservando los gastos y reduciendo la conversión de energía, y finalmente mejorando la eficiencia energética de aquellos procesos metabólicos que producen y derivan energía de fuentes anaeróbicas.

También se dan respuestas a la hipoxia a nivel comportamental.

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Las características de los sedimentos en los cuerpos de agua costeros están dadas por:

Procesos erosivos, de transporte y depositación.

Procesos químicos y biológicos.

Condiciones climáticas y ambientales.

Tomado de: http://www.epa.qld.gov.au 24

La sedimentación puede afectar de diversas formas a los ecosistemas acuáticos costeros.

Tomado de: http://www.epa.qld.gov.au 25

Durante las última décadas, la actividad industrial,

urbana , agrícola, entre otras, en zonas costeras, han

modificado la calidad del agua de los diferentes

ecosistemas, mediante la introducción de

contaminantes orgánicos e inorgánicos de naturaleza

muy variada, y que afectan a los organismos vivos en

distintos niveles de organización biológica.

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Dentro de estos químicos contaminantes existe un grupo de compuestos que se han llamado “contaminantes emergentes”, los cuales corresponden a contaminantes no regulados, o en proceso de regulación:

Surfactantes, productos farmacéuticos, productos para el cuidado personal, aditivos de las gasolinas, retardantes de fuego, antisépticos, aditivos industriales, esteroides y hormonas y subproductos de la desinfección del agua.

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Efecto de los contaminantes emergentes en peces:

Inmunotoxicidad, teratogenicidad, déficits reproductivos, estrés oxidativo y contribuyen al desarrollo de tumores (Romeo et al., 2000; Arkoosh et al.,

2010.

Disrupción endócrina: feminización de machos, inhibición de la ovogénesis en hembras, malformación en embriones y desarrollo anormal en larvas y juveniles (Brar et al., 2010; Buguel et al., 2010.

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Morfología general.

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Cabeza flexionada

ventralmente

Ojos que se mueven

de manera

independiente

Largo hocico tubular

Piel (sin escamas)

Placas óseas en forma

de anillos

Marsupio en machos

Aleta caudal

modificada

Asociación al hábitat.

Siokunichthys_nigrolineatus Hippocampu bargibanti

31

Asociación con el hábitat.

Kendrick y Hyndes, 2003. Costa Oeste Australiana

Amphibolis griffithii Posidonia coriaceaPosidonia sinuosa

32

Asociación con el hábitat.

Kendrick y Hyndes, 2003. Costa oeste Australiana

Stigmatopora argus

Posidonia coriacea

Posidonia sinuosa

Amphibolis griffithii

33

Asociación con el hábitat.

Kendrick y Hyndes, 2003. Costa oeste Australiana

Stigmatopora nigra

Posidonia coriacea

Posidonia sinuosa

Amphibolis griffithii

34

Asociación con el hábitat.

Kendrick y Hyndes, 2003. Costa oeste Australiana

Vanacampus poecilolaemus

Posidonia coriacea

Posidonia sinuosa

Amphibolis griffithii

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Adaptaciones para la alimentación

La asociación al hábitat y la transición de ambientes en los syngnathidos está determinada por uno de tres factores no excluyentes:

Obtención de presas (crecimiento).

Evitar depredadores (sobrevivencia).

Reproducción.

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Adaptaciones para la alimentación

Depredadores pasivos: mimetismo e inmovilidad

Depredadores visuales: ojos que se mueven de manera independiente.

Succión de las presas enteras: hocico tubular sin dientes (limita el tamaño de las presas).

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Adaptaciones para la alimentación

Selección de presas (Vite et al., 2009)

Los hipocampos varían su dieta ontogénicamente deacuerdo con el tamaño de las presas.

Copépodos

Anfípodos

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Adaptaciones para la reproducción.

Cortejo y cópula

Syngnathus abaster Tomado de Silva et al., 2006 Hippocampus sp39

Adaptaciones para la reproducción.

Cortejo y cópula

Hippocampus whitei, Copyright © Australian Museum, 2006 40

Adaptaciones para la reproducción.

Presencia de marsupio o saco incubador en machos

Stölting y Wilson, 2007 41

Adaptaciones para la reproducción.

Presencia de marsupio o saco incubador en machos. Cuidado parental por los machos.

Dunckerocampus pessuliferus Hippocampus abdominalis42

Adaptaciones para la reproducción.

Desarrollo gametogénico en hembras, ¿sincrónico o asincrónico?.

Los patrones de emparejamiento están más o menos determinados por el tipo de desarrollo gametogénico(Sogabe et al, 2008):

Monogamia vs poligamia

Acoplamiento de tasas reproductivas

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Características de los syngnathidos que los hacen vulnerables al impacto humano.

Baja fecundidad. Largo cuidado parental. Estructuras sociales definidas (monogamia). Baja movilidad. Pequeños rangos de hogar. Escasa distribución. Asociación estrecha con el hábitat.

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Amenazas para las poblaciones decaballito de mar a nivel mundial. Captura para la medicina tradicional

china. Pesca incidental (pesquería de

camarón principalmente). Captura y venta para acuariofilia. Degradación de su hábitat.

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Amenazas para las poblaciones de H. erectus en el Golfo de México.

Pesca incidental: 72,000 caballitos de esta especie son capturados anualmente por una flota de 31 barcos en Hernando Beach, Florida (Baum et al., 2003).

Degradación de su hábitat. A partir de 2002, todas las especies de

caballito de mar se encuentran dentro del Apéndice II de CITES.

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Desconocimiento del estado de conservación de las poblaciones naturales de H. erectus.

La conservación del caballito de mar puede involucrar la conservación de toda una comunidad biológica que actualmente recibe poca atención, y que se encuentra fuertemente amenazada por el impacto humano.

Asimismo el monitoreo de las poblaciones de caballito puede servir como un fuerte indicador del estado de conservación de la comunidad biológica que habita.

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49

Pasado:

-Análisis genéticos

-Conocimiento

tradicional

-Documentos

históricos

-Arqueología

Presente:

-Estimaciones del comercio

y la pesca incidental.

-Ubicación y evaluación de

poblaciones naturales:

Distribución y abundancia,

asociación al hábitat,

genética de poblaciones,

historia de vida, etc.

Futuro:

-Programa continuo de

evaluación de

poblaciones naturales.

-Establecimiento de

áreas naturales

protegidas.

-Educación ambiental

-Acuicultura

-Involucramiento de la

sociedad

La adecuada alimentación y nutrición de las especies acuícolas en cautiverio es una pieza clave en el éxito de cualquier proyecto acuícola.

En general, se tiene un mayor desconocimiento del metabolismo de los lípidos que del metabolismo de proteínas y carbohidratos y eso, en parte, ha motivado que la investigación de la nutrición lipídica haya cobrado tanto interés en los últimos años.

51

Los lípidos son en extremo polimórficos y difíciles de definir estructuralmente, y más bien se definen operacionalmente, como compuestos orgánicos insolubles en agua (o sólo ligeramente solubles), que se encuentran en los sistemas biológicos. Los lípidos son hidrofóbicos (no polares) o anfipáticos (que tienen sustituyentes no polares y polares)

52

53

-Los ácidos grasos son los principales constituyentes de los lípidos. Están constituidos por una larga cola hidrocarbonada fija a un grupo carboxilo.-Los a.g. se definen de acuerdo a la longitud de cadena: número de dobles enlaces, y posición del doble enlace en relación con el grupo metil terminal.

10:0

10:1 n-3

54

Ácidos grasos saturados: Los principales son el 14:0, 16:0 y 18:0; 15 a 35 % del total de ácidos grasos.

Ácidos grasos monoinsaturados: Los principales en peces marinos son el 18:1n-7, 18:1n-7 y 18:1n-9.

Ácidos grasos poliinsaturados: los principales PUFA que deben ser considerados en peces son 20:4n-6 (ácido araquidónico, AA ó ARA), y su precursor metabólico 18:2n-6 (ácido linoléico, LA), junto con 20:5n-3 (ácido eicosapentaenóico, EPA) y 22:6n-3 (ácido docosahexaenóico, DHA), y su precursor metabólico 18:3n-3 (ácido linolénico, LNA) .

55

Función de los ácidos grasos durante el crecimiento:

• Ácido eicosapentaenóico (EPA): componente de las membranas

celulares, fuente primaria de energía, moduladores de la

producción de eicosanoides a partir de ARA.

• Ácido decosahexaenóico (DHA): componente de las membranas

celulares, componente del tejido neuronal de peces, esencial para

los primeros estadios de vida.

• Ácido araquidónico (ARA): es el principal precursor de

eicosanoides en células de peces: coagulación de la sangre,

sistema inmune, respuesta inflamatoria, tono cardiovascular,

función renal, función neuronal, reproducción.

(Watanabe, 1993; Sargent, 1995; Ackman y Kean-Howie, 1995; Sargent et al, 2002; Bell y Sargent, 2003; Furuita et al, 2002, 2007). 56

Función de los ácidos grasos en la reproducción:

•Componentes estructurales y funcionales de los ovocitos en desarrollo (Sargent et al, 2002; Furuita et al, 2007.

•Al regular la producción de eicosanoides: control de la ovulación, embriogénesis, contracción muscular durante el desove y desarrollo larvario temprano .

(Watanabe, 1993; Sargent, 1995; Ackman y Kean-Howie, 1995; Sargent et al, 2002; Bell y Sargent, 2003; Furuita et al, 2002, 2007). 57

Requerimientos de ácidos grasos esenciales en peces.

Los requerimientos de EFA n-3 para peces marinos únicamente pueden ser cubiertos por 20:5n-3 junto con 22:6n-3. Por contraste, los requerimientos de EFA n-3 para los peces de agua dulce pueden ser generalmente alcanzados por 18:3n-3, lo cual indica que éste ácido graso puede ser convertido en sus homólogos 20:5n-3 y 22:6n-3 por parte de los peces dulceacuícolas.

(Watanabe, 1993; Sargent, 1995; Ackman y Kean-Howie, 1995; Sargent et al, 2002; Bell y Sargent, 2003; Furuita et al, 2002, 2007). 58

Alimentación en acuicultura:

•Dependencia de alimento vivo durante las primeras etapas de vida.•Las presas vivas más ampliamente distribuidas para este propósito son la Artemia y los rotíferos

Brachionus plcatillis Artemia salina59

Artemia:

• Filtrador no selectivo (enriquecimiento).•En la naturaleza se encuentran en salinidades por encima de 70‰, y muere en salinidades próximas a la saturación de NaCl (por encima de 260‰).•Organismo eurihalino, con el sistema osmorregulatorio más eficiente del reino animal (Croghan, 1958).•Por la ausencia de depredadores produce grandes monocultivos.

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ARTEMIA

Importante gama de tamaños (nauplius>400µm; adultos 8-13mm).

Elevado contenido en proteínas. Gran eficiencia en la conversión

alimenticia Digerible por las larvas. Reproducción por medio de

quistes. El enriquecimiento con ácidos

grasos no es tan eficiente (DHA). Almacenamiento de los quistes Uso sencillo de los quistes:

eclosión de los nauplios 24h después la hidratación.

ROTÍFEROS

Presa de pequeño tamaño (~ 80-350µm)

Movimiento lento

Buena tasa metabolica

Cultivo sencillo

Excelente para ser enriquecido

Digerible por las larvas

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¿Enriquecimiento o bioencapsulación de Artemia?

-Existen diferentes formas incorporar nutrientes en Artemia, dependiendo principalmente del tiempo en el que se mantiene dentro del medio de enriquecimiento.

-Se ha demostrado que el enriquecimiento involucra los procesos nutritivos de ingestión, catabolismo (digestión, absorción, transporte de nutrientes), síntesis y excreción, de los productos del enriquecimiento (Estévez et al, 1998;

Navarro et al., 1999; Figuereido et al., 2009).

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