av Abanico veterinario Abanico vet 2007-428X 2448-6132 Sergio Martínez González 10.21929/abavet2021.37 00124 Artículos originales Producción sostenible de rana toro (Lithobates catesbeianus) con agua de reúso de un sistema Biofloc 0000-0002-7511-3099 Islas-Ojeda Efraín 1 0000-0001-5450-3197 García-Munguía Alberto 1 0000-0003-1379-0657 Chávez-González Leticia 1 0000-0003-1417-3909 López-Gutiérrez Mario 1 0000-0001-8261-5129 Hernández-Valdivia Emmanuel 1 0000-0002-1645-9858 García-Munguía Carlos 2 * Centro de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma de Aguascalientes. Av. Universidad 940, col. Ciudad Universitaria, CP 20131, Aguascalientes, Aguascalientes. México. Universidad Autónoma de Aguascalientes Universidad Autónoma de Aguascalientes Aguascalientes Aguascalientes Mexico Departamento de Veterinaria y Zootecnia, Universidad de Guanajuato. Carretera Irapuato-Silao km 9, CP 36500 Irapuato, Guanajuato, México. Universidad de Guanajuato Departamento de Veterinaria y Zootecnia Universidad de Guanajuato Guanajuato Mexico eislas69@gmail.com, almagamu@hotmail.com, lchavezglz@hotmail.com, malopez@correo.uaa.mx, ehdzv@yahoo.com.mx, cagamu@hotmail.com 28 02 2022 Jan-Dec 2021 11 e124 17 06 2021 30 09 2021 Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia Creative Commons RESUMEN

En México, la producción de rana toro (Lithobates catesbeianus) se realiza en apenas 35 unidades de producción animal, siendo necesario realizar mejoras en su comercialización para aumentar la demanda. Frente a estos retos, surgen opciones tecnológicas innovadoras como Biofloc, que mejoran la eficiencia de la producción en pro de la sostenibilidad ambiental, económica y social. Siendo así que este estudio midió el efecto de la utilización de agua de reúso de un sistema de Biofloc de cultivo de tilapia (Oreochromis niloticus) en la producción intensiva de rana toro (Lithobates catesbeianus). Con un material biológico de 4,000 organismos (Lithobates catesbeianus), se evaluaron los tratamientos: T1 (agua potable), T2 (30% de agua de reúso Biofloc), T3(60% de agua de reúso Biofloc) y T4 (90% de agua de reúso Biofloc); se midieron las variables Ganancia de Peso (GP), Tasa Específica de Crecimiento (TEC), Porcentaje de Sobrevivencia (%S), Tasa de Sobrevivencia (TS) y Conversión Alimenticia (CA). Los resultados fueron analizados en SPSS Statistic versión 27.0.0 con un ANOVA y prueba de esfericidad de Mauchly. Observando que es factible la producción intensiva de rana toro (Lithobates catesbeianus) con agua de reúso de un sistema Biofloc del cultivo de tilapia (Oreochromis niloticus).

 Palabras claves: producción sostenibilidad Biofloc Lithobates catesbeianus INTRODUCCIÓN

La producción pesquera mundial ha aumentado de forma constante en las últimas cinco décadas y el suministro de peces comestibles se ha incrementado a una tasa media anual del 3.2%, superando así la tasa de crecimiento de la población mundial del 1.6%. El consumo per cápita a nivel internacional aumentó de un promedio de 9.9 kg en 1960 a 19.2 kg en el año 2012 (FAO, 2018). Específicamente en México, durante la última década el consumo de especies acuícolas y pesqueras ha ido en aumento. En la actualidad las principales especies de acuicultura en el país son el camarón (150 mil 76 toneladas), mojarra tilapia (149 mil 54 toneladas), ostión (45 mil 148 toneladas), carpa (30 mil 300 toneladas) y trucha (siete mil toneladas) (CONAPESCA, 2018).

En cuanto a la producción y mercado de rana toro (Lithobates catesbeianus), las estadísticas son escasas. Aún así, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, 2018) reporta que en el año de 1980, se estimó que el 3% del mercado global de ranas (todas las especies) era abastecido por la acuicultura; mientras que la contribución para el año 2002 fue estimada en un 15% (tomando en cuenta la tasa calculada de crecimiento de la industria). Taiwán, Brasil y México como los principales países productores de ranas vivas (captura y acuicultura). Algunas estadísticas documentadas colocan a los Estados Unidos de América como el mayor consumidor de ranas, seguido por Francia y Canadá; con tres nichos principales de mercado: ancas de rana, ranas vivas y ranas para necesidades educativas y científicas (FAO, 2009).

En México, la producción de rana toro (Lithobates catesbeianus) es liderada por el Estado de México, seguido de Sinaloa, Nayarit y Jalisco con 35 unidades de producción animal, con un promedio de 60 hectáreas de superficie utilizada (INAPESCA, 2018). Los principales sistemas de producción acuícola utilizados en el país son extensivos (cultivo en embalses con mínima intervención humana después de la siembra y con bajos rendimientos), semi-intensivos (cultivo en estanques, corrales y cuerpos de agua) e intensivos (cultivo en sistemas controlados, estanques, jaulas, canales de corriente rápida o sistemas de recirculación y reacondicionamiento del agua) (INAPESCA, 2018).

Si bien, la demanda de ranas vivas para alimento ha aumentado, se espera que la realización de investigaciones sobre nutrición, patología y reproducción den lugar a mejoras importantes que impulsen su producción. Así como un aumento en los precios del mercado, pues en la medida que se restringe el comercio y captura de ranas silvestres, aumenta su cultivo; no obstante, deben realizarse mejoras en la comercialización, pues la carne de rana y sus cualidades están lejos de ser extensamente conocidas (FAO, 2009).

Frente a estos retos, surgen opciones tecnológicas innovadoras que mejoran la eficiencia de la producción, en pro de la sostenibilidad ambiental, económica y social. Pues si bien sabemos que el agua dulce es un requisito fundamental para la acuicultura, es necesario reconocer que las reservas son finitas en las regiones áridas y el agua escasea, generando una competencia entre los sectores productivos por la distribución de los recursos hídricos (Neto & Ostrensky, 2015). Por lo que el uso de recursos hídricos no convencionales en la acuicultura se identifica como un mecanismo potencial para mejorar el rendimiento de la producción de alimentos y al mismo tiempo preservar los recursos de agua dulce no renovables y renovables (Corner et al., 2020).

Como respuesta a esta problemática, surge la tecnología Biofloc como una alternativa de reúso de agua a niveles industriales, con una repercusión positiva en el medio ambiente (Mancipe et al., 2019), pues su aplicación puede llevarse a cabo en sistemas productivos integrados (Bossier & Ekasari, 2017). En la producción de especies alternas acuícola, la implementación de un sistema Biofloc significa una reducción de más del 50% de la huella hídrica implicada en la producción; además de crear un efecto positivo en la sanidad animal (Bossier & Ekasari, 2017).

La implementación de dicha tecnología en el área acuícola está basada en la creación de un microbioma que reutiliza los desechos orgánicos de los peces y el alimento no utilizado; creando flóculos de agregados bacterianos suficientemente grandes para ser detectados por los peces y alimentarse ellos; estos agregados de microbiota suelen contener porcentajes de proteína de hasta el 27.5% y 7.5% de lípidos (Ekasari et al., 2014). Siendo así que estos niveles de proteína y energía pueden incluso compararse con la calidad del alimento comercial para peces de producción.

Considerando que los microorganismos son parte esencial de los ecosistemas acuíferos, su rol en el reciclado de los nutrientes es esencial en la cadena trófica de los sistemas. Por décadas han sido utilizados como prebióticos e inmunoestimulantes, para el control de enfermedades, así como mejoradores de la calidad de agua de los estanques de producción acuícola (Martínez et al., 2017). Los sistemas basados en microbios representan una de las estrategias más viables para lograr una acuicultura sostenible, pues estos sistemas se basan en la promoción de la proliferación microbiana; esperando que estos utilicen, reciclen y transformen el exceso de nutrientes de las heces, los organismos muertos, alimentos no consumidos y diversos metabolitos en biomasa; además de desplazar organismos patógenos en los sistemas de producción (Martínez et al., 2015; Huerta et al., 2019).

Además de tener en cuenta que la aplicación de un sistema Biofloc en la producción acuícola logra un proceso de nitrificación, esto sucede a través de la fuente de carbohidratos que se adiciona a los estanques, ya que permite que las bacterias y microorganismos conviertan los desechos orgánicos de las heces y el alimento desperdiciado; disminuyendo la cantidad de amonio, mejorando la calidad del agua y permitiendo que ésta prácticamente sea eterna en los estanques (Wei et al., 2016).

Por lo que el objetivo de este estudio fue medir el efecto de la utilización de agua de reúso de un sistema de Biofloc de cultivo de tilapia (Oreochromis niloticus) en la producción intensiva de rana toro (Lithobates catesbeianus), como una alternativa de uso para las zonas áridas y semiáridas de México.

 MATERIAL Y MÉTODOS

Zona de estudio: el estudio se realizó en el Centro de Reproducción, Investigación y Transferencia Tecnológica en Rana Toro el “El Chaveño” en convenio con la Universidad Autónoma de Aguascalientes; ubicado en Jesús María, Aguascalientes, México; con una temperatura media anual de 17ºC, precipitación media anual de 531 mm y localizado a 1,880 m.s.n.m. (INEGI, 2021).

Material biológico: se utilizaron un total de 4,000 ranas toro (Lithobates catesbeiana), con un peso inicial promedio de 49.8 gramos/organismo, distribuidas en 40 corrales con un sistema semi inundado de volumen efectivo de 400 L.

Diseño experimental: el experimento se estableció bajo un diseño completamente al azar de 4 tratamientos de 10 repeticiones, obteniendo un total de 40 unidades experimentales. Cada unidad experimental estuvo conformada por 100 ranas toro (Lithobates catesbeiana).

Tratamientos evaluados: los tratamientos evaluados fueron los siguientes; T1: sistema de cultivo con recambio semanal de agua potable del 100% y limpieza de fondo. T2: sistema de cultivo con 30% de agua de reúso de un sistema de Biofloc de tilapia (Oreochromis niloticus) y 70% de agua potable, sin recambio de agua y con adición de azúcar no refinada como fuente de carbono en relación C:N de 15:1. T3: sistema de cultivo con 60% de agua de reúso de un sistema de Biofloc de tilapia (Oreochromis niloticus) y 40 % de agua potable, sin recambio de agua y con adición de azúcar no refinada como fuente de carbono en relación C: N de 15:1. T4: sistema de cultivo con 90% de agua de reúso de un sistema de Biofloc de tilapia (Oreochromis niloticus) y 10% de agua potable, sin recambio de agua y con adición de azúcar no refinada como fuente de carbono en relación C:N de 15:1.

Sistema de producción: el sistema de producción utilizado en el estudio fue de tipo semi inundado con superficies uniformes de confinamiento de 8 m2, la capacidad inundable de cada estanque fue de 0.4 m3, con un área seca de 0.4 m2 con alimentación en el área seca del piso. Con lámparas de luz distribuidas en la unidad de producción acuícola para mantener un fotoperiodo de 14 hrs de luz (10 hrs de oscuridad), con una temperatura entre 28 - 42 °C en un ciclo de 24 hrs y una temperatura del agua constante entre 26-28 °C. La humedad ambiente se mantiene a 95-98% utilizando aspersores de agua. El tiempo de estudio fue de 15 semanas, en el periodo de agosto - noviembre 2020.

Dietas y alimentación: se utilizó una dieta isoproteica e isocalórica (Rincón et al., 2012), basada en alimento comercial para trucha (Salmo trutta) y bagre (Ictalurus punctatus) marca Nutripec Purina® con 40% proteína cruda y 9% de grasa para la etapa de desarrollo. La cantidad de ración se suministró una vez al día (SENASICA, 2016) y se calculó sobre la base de la biomasa a una tasa de alimentación del 6% mantenida durante el periodo experimental y se ajustó a los 20 días de iniciado el experimento a 3% de la biomasa. Para la determinación de la ganancia de peso se registró el peso del total de las ranas, estos registros se hicieron al inicio del experimento y de manera semanal con una balanza digital de sensibilidad de 0.1g (303D, DESEGO, México).

Parámetros zootécnicos evaluados: las variables evaluadas fueron: Ganancia de Peso (GP) con la fórmula GP= PFPI, donde PF es Peso Final y PI es Peso Inicial. Se calculó la Tasa Específica de Crecimiento (TEC) con la fórmula TCE (%) = (Ln) (Pf)-Ln (Pi)/tx100; donde: Pf y Pi son el Peso Final y Peso Inicial, t es el tiempo1 y Ln es el logaritmo natural de los pesos. El porcentaje de Sobrevivencia (%S) al final del periodo se calculó con la fórmula %S=No final de organismos/No inicial de organismos x 100. Tasa de Sobrevivencia (TS) y Conversión Alimenticia (CA) obtenidas de la relación entre el alimento consumido y la biomasa al final del periodo experimental (Gutiérrez et al., 2016).

Calidad del agua: durante el estudio la calidad del agua se mantuvo dentro de los parámetros establecidos para la rana toro (Lithobates catesbeiana) en producción intensiva (SENASICA, 2016). Los parámetros fisicoquímicos evaluados semanalmente fueron: temperatura (T °C), conductividad (μs), pH y amonio (mg/l); siendo tomados con multi sonda (556 MPS, YSI, EUA). Mientras que la dureza (mg/l CaCO3) y alcalinidad (mg/l CaCO3) fueron tomadas con un kit de pruebas (FF-1A, HACH, Alemania), según lo descrito por Plazas & Paz, (2019).

Flóculos bacterianos: para el establecimiento de los flóculos bacterianos en el cultivo de tilapia (Oreochromis niloticus), se inoculó con lixiviado de cama de lombriz roja Californiana (Eisenia foetida); para lo cual se utilizó 3 L de lixiviado por cada 10m3 de agua en los tanques 1L/10m3 de bacterias nitrificantes para peces de la marca PondPerfect 4in. Para el establecimiento del Biofloc se empleó azúcar no refinada a razón de 0.02 g/L para garantizar una fuente de C y 5 mg/L de cloruro de amonio (NH4Cl) como fuente de N; además de 2 g/L de sal marina y 50 g/L de bicarbonato de sodio (NaHCO3) para garantizar una fuente inicial de alcalinidad para las bacterias según la metodología de Luo et al., (2014). El azúcar no refinada se continuó adicionando cada dos días de acuerdo al volumen del Biofloc medido en los conos Imhoff.

Análisis estadístico: se utilizó el programa IBM SPSS Statistic versión 27.0.0. En cada experiencia la hipótesis de “la reutilización de agua Biofloc afecta los parámetros productivos de rana toro (Lithobates catesbeiana); se valoró por medio de un análisis de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza del 95% (Ducoing, 2019), aplicando una prueba de esfericidad de Mauchly, (1940). Cuando esta hipótesis nula se rechazó, se utilizó una prueba de ajuste Greenhouse-Geisser o Huynh-Feldt (Bardera, 2019). Al encontrar efectos globales significativos se realizaron pruebas de efectos simples seguidas de pruebas post hoc. Los análisis post hoc se realizaron mediante la prueba de Tukey para analizar diferencias entre los tratamientos con diferente porcentaje de agua reutilizada de un sistema Biofloc y agua potable, utilizando las comparaciones por pares de Bonferroni para comprobar las diferencias entre los comportamientos analizados (Bardera, 2019).

 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La media de los parámetros promedios de calidad del agua registrados durante la realización del estudio fue: temperatura 20°C, conductividad 0.4μs, pH 7.2, amonio 1.19 mg/l, dureza 46 mg/l CaCO3 y alcalinidad 40 mg/l CaCO3.

En cuanto a las variables de estudio, los resultados muestran diferencia estadística de medias entre tratamientos; sin embargo, la prueba de esfericidad de Mauchly es rechazada al no presentar significancia. Debido a la violación de la esfericidad, se aplicaron las correcciones de Greenhouse-Geisser o Huynh-Feldt; la cual muestra significancia entre los tratamientos en las variables peso de la biomasa, peso promedio y conversión alimenticia. A su vez, en la prueba de pos hoc, la diferencia entre tratamientos bajo la prueba de Bonferroni se muestran diferencias significativas para el uso de Biofloc 30, 60, y 90% en las variables peso de la biomasa, consumo de alimento y conversión alimenticia respectivamente.

El comportamiento de la Ganancia de Peso (GP) (tabla 1) mostró ser mejor estadísticamente en los tratamientos a base de aguas residuales de un sistema Biofloc; sin embargo, esto puede estar relacionado con una mayor mortalidad observada en el T1 (agua potable). La estimación del peso promedio de medias marginales no muestra diferencias significativas, lo cual sugiere que el peso promedio de la rana toro (Lithobates catesbeiana) no se altera con el uso de los distintos porcentajes de Biofloc en el agua, pues se estima que las velocidades de crecimiento y ganancia de peso son similares en los tratamientos.

1. Efecto de los diferentes tratamientos sobre la Ganancia de Peso (GP)
Intervalo de confianza 95%
Variable Diferencias entre Medias (I-J) Error Estándar Límite Inferior Límite superior
30% Biofloc -2.2900* .08809 -2.5965 -1.9836
T1 (agua potable) 60% Biofloc -2.6011* .08809 -2.9076 -2.2947
90% Biofloc -2.3919* .08809 -2.6984 -2.0855
Agua potable 2.2900* .08809 1.9836 2.5965
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc -.3111* .08809 -.6176 -.0047
Ganancia de Peso 90% Biofloc -.1019 .08809 -.4084 .2046
Agua potable 2.6011* .08809 2.2947 2.9076
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc .3111* .08809 .0047 .6176
90% Biofloc .2092 .08809 -.0973 .5157
Agua potable 2.3919* .08809 2.0855 2.6984
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc .1019 .08809 -.2046 .4084
60% Biofloc -.2092 .08809 -.5157 .0973

De acuerdo a las medias observadas, Error Cuadrático medio (Error) = .002.

* Las diferencias entre medias muestran un nivel de significancia de 0.05

El efecto en el consumo de alimento (tabla 2) es mayor de forma significativa en los tratamientos con Biofloc, comparado con los organismos que recibieron solo agua potable; estos resultados se correlacionan con los obtenidos sobre conversión alimenticia (tabla 3), donde se observa un mejor efecto en los tratamientos a base de aguas residuales de Biofloc. Las estimaciones de medias marginales para el consumo de alimento muestran diferencias significativas en los T3 (60% Biofloc) y T4 (90% Biofloc), mostrando relación con la mayor ganancia de peso observada.

Efecto de los tratamientos sobre el consumo de alimento
Intervalo de confianza 95%
Variable Diferencias entre Medias (I-J) Error Estándar Limite inferior Límite superior
30% Biofloc -524.6222* 44.71786 -680.1903 -369.0542
T1 (agua potable) 60% Biofloc -642.3333* 44.71786 -797.9014 -486.7653
90% Biofloc -627.7778* 44.71786 -783.3458 -472.2097
Agua potable 524.6222* 44.71786 369.0542 680.1903
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc -117.7111 44.71786 -273.2792 37.8569
Consumo alimento 90% Biofloc -103.1556 44.71786 -258.7236 52.4125
Agua potable 642.3333* 44.71786 486.7653 797.9014
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc 117.7111 44.71786 -37.8569 273.2792
90% Biofloc 14.5556 44.71786 -141.0125 170.1236
Agua potable 627.7778* 44.71786 472.2097 783.3458
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc 103.1556 44.71786 -52.4125 258.7236
60% Biofloc -14.5556 44.71786 -170.1236 141.0125

De acuerdo a las medias observadas, Error Cuadrático medio (Error) = .002.

* Las diferencias entre medias muestran un nivel de significancia de 0.05

En cuanto a la conversión alimenticia, se observa (tabla 3 y figura 1) que los organismos del T1 (agua potable) muestran menor conversión alimenticia que los del T4 (90% Biofloc) durante las primeras semanas del estudio; sin embargo, después de la semana ocho las conversiones se igualan, terminando sin diferencias significativas para la semana quince del estudio. Siendo de importancia el resaltar que a partir de la semana 4 el consumo de alimento empieza a ser mayor en los T2 (30% Biofloc), T3 (60% Biofloc) y T4 (90% Biofloc); esto es efecto de la menor mortalidad y el mayor número de individuos sobrevivientes y mejor asimilación de nutrientes.

Efecto de los tratamientos sobre la conversión alimenticia
Intervalo de confianza 95%
Variable Diferencias entre Medias (I-J) Error Estándar Límite Inferior Límite superior
30% Biofloc .2369* .03918 .1006 .3732
T1 (agua potable) 60% Biofloc .2462* .03918 .1099 .3825
90% Biofloc .2208* .03918 .0845 .3571
Agua potable -.2369* .03918 -.3732 -.1006
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc .0093 .03918 -.1270 .1456
Conversión alimenticia 90% Biofloc -.0161 .03918 -.1524 .1202
Agua potable -.2462* .03918 -.3825 -.1099
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc -.0093 .03918 -.1456 .1270
90% Biofloc -.0253 .03918 -.1616 .1110
Agua potable -.2208* .03918 -.3571 -.0845
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc .0161 .03918 -.1202 .1524
60% Biofloc .0253 .03918 -.1110 .1616

De acuerdo a las medias observadas, Error Cuadrático medio (Error) = .002.

* Las diferencias entre medias muestran un nivel de significancia de 0.05

Comportamiento de la conversión alimenticia por tratamiento

Diversos estudios han demostrado una dieta más eficiente y asimilación de nutrientes en sistemas donde se utiliza Biofloc (fig. 1). Da Silva et al. (2013), encuentran que la aplicación de la tecnología Biofloc en el cultivo intensivo de camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) mejora de forma considerable la eficiencia mejorada de utilización de N y P hasta un 70% y 66%, respectivamente, en relación con los sistemas de cultivo intensivo convencionales con intercambio regular de agua. Autores como Mercante et al., (2014) han descrito que niveles altos de fósforo y nitrógeno en el agua de los estanques de producción intensiva de rana toro (Lithobates catesbeiana) disminuyen los parámetros de calidad de agua e interfieren con la productividad; estos mismos efectos se han encontrado en el uso de Biofloc en cultivos de tilapia (Oreochromis niloticus) (Schveitzer et al., 2013; Widanarni et al., 2012).

Mientras que en la tabla 4 se observa diferencia significativa entre medias en la tasa especifica de crecimiento en el T2 (30% Biofloc) con respecto al T1 (agua potable); de la misma manera se observa este efecto en el T3 (60% Biofloc). Con respecto al efecto de los tratamientos sobre la tasa de sobrevivencia (Tabla 5) se observan la diferencia entre medias de las variables T1 (agua potable), comparado con los organismos de los demás tratamientos.

4. Efecto de los tratamientos sobre la tasa específica de crecimiento
Diferencias entre medias (I-J) Error Estándar Intervalo de confianza 95%
Variable Límite Inferior
Límite superior
30% Biofloc -.1850* .02100 -.2581 -.1120
T1 (agua potable) 60% Biofloc -.2048* .02100 -.2778 -.1318
90% Biofloc -.1940* .02100 -.2670 -.1210
Agua Potable .1850* .02100 .1120 .2581
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc -.0198 .02100 -.0928 .0533
Tasa específica de crecimiento por tratamiento 90% Biofloc -.0090 .02100 -.0820 .0641
Agua Potable .2048* .02100 .1318 .2778
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc .0198 .02100 -.0533 .0928
90% Biofloc .0108 .02100 -.0622 .0838
Agua Potable .1940* .02100 .1210 .2670
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc .0090 .02100 -.0641 .0820
60% Biofloc -.0108 .02100 -.0838 .0622

De acuerdo a las medias observadas, Error Cuadrático medio (Error) = .002.

* Las diferencias entre medias muestran un nivel de significancia de 0.05

Efecto de los tratamientos sobre la tasa de sobrevivencia
Variable Diferencias entre medias (I-J) Error Estándar Intervalo de confianza 95%
Límite Inferior Límite Superior
30% Biofloc -11.3333 3.80058 -24.5551 1.8884
T1 (agua potable) 60% Biofloc -13.6667* 3.80058 -26.8884 -.4449
90% Biofloc -12.0000 3.80058 -25.2218 1.2218
Agua potable 11.3333 3.80058 -1.8884 24.5551
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc -2.3333 3.80058 -15.5551 10.8884
Tasa de sobrevivencia 90% Biofloc -.6667 3.80058 -13.8884 12.5551
Agua potable 13.6667* 3.80058 .4449 26.8884
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc 2.3333 3.80058 -10.8884 15.5551
90% Biofloc 1.6667 3.80058 -11.5551 14.8884
Agua potable 12.0000 3.80058 -1.2218 25.2218
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc .6667 3.80058 -12.5551 13.8884
60% Biofloc -1.6667 3.80058 -14.8884 11.5551

De acuerdo a las medias observadas, Error Cuadrático medio (Error) = .002.

* Las diferencias entre medias muestran un nivel de significancia de 0.05

La tasa específica de crecimiento de los organismos de los T2 (30% Biofloc), T3 (60% Biofloc) y T4 (90% Biofloc) es mayor que en los organismos que recibieron agua potable; lo cual sugiere que la diversidad microbiana en el agua tiene un efecto benéfico en el crecimiento y desarrollo de esta especie en condiciones de producción intensiva; este efecto coincide con los resultados observados en la tasa de supervivencia de este estudio. Estos resultados sugieren que es factible la utilización del agua que proviene de la explotación intensiva de tilapia (Oreochromis niloticus) para el reúso en la producción intensiva de rana toro (Lithobates catesbeianus), pues la calidad microbiana existente en el medio beneficia las interacciones con los microorganismos patógenos, disminuyendo la mortalidad en las ranas que reciben el agua de reúso en diferentes proporciones como sucede en otras especies acuícolas (Vinatea et al., 2018).

Observándose que la sobrevivencia fue similar entre los tratamientos evaluados, destacando que en el T3 (60% de Biofloc) los organismos mostraron mejor tasa de sobrevivencia. Los resultados sugieren que la gran diversidad de organismos presentes en el agua reutilizada de un sistema Bioflc, ejercen una competencia con los microorganismos patógenos potenciales que atacan a las ranas; este efecto ha sido observado en los cultivos acuícolas que utilizan un sistema de Biofloc (Martinez etal.,2016; Ekasari et al., 2014). Sugiriendo que este efecto crea una competencia de los potenciales organismos patógenos, reduciendo su proliferación en los tanques experimentales, así como en el tracto digestivo de los peces (Manduca et al., 2021).

Estudios publicados demuestran que la microbiota autóctona de la piel y el tracto gastrointestinal podría verse afectada por muchos factores, como interacciones microbianas, flujos de agua, crianza, técnicas y desinfección; que podrían alterar el equilibrio de los ecosistemas microbianos. Estos aspectos, junto con el estrés producido por el hacinamiento, puede superar las barreras inmunes, provocando que los microorganismos microbianos ataquen, provocando brotes de enfermedades infecciosas (Mauel et al., 2002); al ofrecer a las ranas toro (Lithobates catesbeiana) un medio microbiano rico en microorganismos benéficos y mejora el desempeño en los sistemas intensivos de producción. Se ha demostrado que diferentes cepas de bacterias lácticas Gram (+) así como otras Gram (-) aisladas a partir de cultivos de peces, se han utilizado para el control de bacterias que causan enfermedades en las ranas, tales como Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus epidermidis (Pasteris et al., 2009).

Por otra parte, Mayorga et al., (2015), encontraron que el Biofloc fue la principal fuente alimenticia consumida de manera preferente por la tilapia (Oreochromis niloticus) versus alimento balanceado. Por lo anterior, es importante destacar que en México, dada la disponibilidad de alimento (Engorda Extruido, al 20 y 25%de proteína cruda el Pedregaly los Belenes), pueden ser utilizados en cultivo de Biofloc para minimizar el impacto del costo de la alimentación y aprovechar la preferencia de las tilapias (Oreochromis niloticus), por los bioflóculos; y de esta manera disminuir los costos de producción siguen siendo preponderantes.

Existe una realidad científica que indica el alto contenido nutricional de los bioflóculos (Ekasari y Maryam, 2012), aspecto que parece no aplicarse en México, ya que en su mayoría utilizan alimento balanceado con alto niveles de proteína 45/32/25 respectivamente. Cuando se podría eliminar el alimento al 32% y utilizar al 25% para favorecer al consumo de los flóculos microbianos que son preferidos por las tilapias. Por último, Martínez et al., (2017), argumentan que la evidencia global apoya la hipótesis de que uso de microorganismos como fuente directa de alimento en acuacultura, revolucionará la industria, cerrando la brecha hacia la sustentabilidad.

 CONCLUSIÓN

Es factible la producción intensiva de rana toro (Lithobates catesbeianus) con agua de reúso de un sistema Biofloc del cultivo de tilapia (Oreochromis niloticus); pues las variables evaluadas, ganancia de peso, tasa específica de crecimiento y supervivencia; así como la conversión alimenticia en rana toro (Lithobates catesbeianus), arrojaron una diferencia estadística positiva en relación a la producción acuícola con recambio de agua potable; siendo una opción para el uso eficiente del recurso hídrico en las zonas áridas y semi áridas de México.

 LITERATURA CITADA Bardera G, Owen MA, Pountney D, Alexander ME, Sloman KA. 2019. The effect of short-term feed-deprivation and moult status on feeding behaviour of the Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei). Aquaculture. 511:1-10. ISSN:0044-8486. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.734222 Bardera G Owen MA Pountney D Alexander ME Sloman KA 2019 The effect of short-term feed-deprivation and moult status on feeding behaviour of the Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) Aquaculture 511 1 10 0044-8486 10.1016/j.aquaculture.2019.734222 Bossier P, Ekasari J. 2017. Biofloc technology application in aquaculture to support sustainable development goals. Microbial Biotechnology. 10(5):1012-1016. ISSN: 1989-8436. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12836 Bossier P Ekasari J. 2017 Biofloc technology application in aquaculture to support sustainable development goals Microbial Biotechnology 10 5 1012 1016 1989-8436 10.1111/1751-7915.12836 CONAPESCA (Comisión Nacional de Acuacultura y Pesca). 2018. Produce acuacultura mexicana más de 400 mil toneladas de pescados y mariscos. Pp.5. https://www.gob.mx/conapesca/prensa/produce-acuacultura-mexicana-mas-de-400-mil- toneladas-de-pescados-y-mariscos-172466 CONAPESCA (Comisión Nacional de Acuacultura y Pesca) 2018 Produce acuacultura mexicana más de 400 mil toneladas de pescados y mariscos 5 5 https://www.gob.mx/conapesca/prensa/produce-acuacultura-mexicana-mas-de-400-mil- toneladas-de-pescados-y-mariscos-172466 Corner R, Fersoy H, Crespi V. 2020. Integrated agri-aquaculture in desert and arid lands-Learning from case studies from Algeria, Egypt and Oman. Cairo. Editorial FAO. Pp.158. ISBN: 978-92-5-132405-9. Corner R Fersoy H Crespi V. 2020 Integrated agri-aquaculture in desert and arid lands-Learning from case studies from Algeria, Egypt and Oman Cairo Editorial FAO 158 158 978-92-5-132405-9 Da Silva KR, Wasielesky W, Abreu PC. 2013. Nitrogen and Phosphorus Dynamics in the Biofloc Production of the Pacific White Shrimp, Litopenaeus vannamei. Journal of the World Aquaculture Society. 44(1):30-41. ISSN:1749-7345. https://doi.org/10.1111/jwas.12009 Da Silva KR Wasielesky W Abreu PC. 2013 Nitrogen and Phosphorus Dynamics in the Biofloc Production of the Pacific White Shrimp Litopenaeus vannamei. Journal of the World Aquaculture Society 44 1 30 41 1749-734510.1111/jwas.12009 Ducoing WM. 2019. Estadística para veterinarios y zootecnistas. Ciudad de México, México. Editorial Newton. Pp. 548. ISBN: 978-607-969-193-6. Ducoing WM. 2019 Estadística para veterinarios y zootecnistas Ciudad de México, México Editorial Newton 548 548 978-607-969-193-6 Ekasari J, Hanif AM, Surawidjaja EH, Nuryati S, De Schryver P, Bossier P. 2014. Immune response and disease resistance of shrimp fed Biofloc grown on different carbon sources. Fish & Shellfish Immunology. 41(2):332-339. ISSN:1050-4648. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2014.09.004 Ekasari J Hanif AM Surawidjaja EH Nuryati S De Schryver P Bossier P. 2014 Immune response and disease resistance of shrimp fed Biofloc grown on different carbon sources Fish & Shellfish Immunology 41 2 332 339 1050-4648 10.1016/j.fsi.2014.09.004 Ekasari J, Maryam S. 2012. Evaluation of Biofloc technology application on wáter quality and production performance of red tilapia Oreochromis sp. cultured at different tocking densities. HAYATI Journal of Biosciences. 19(2):73-80. ISSN: 1978-3019. https://doi.org/10.4308/hjb.19.2.73 Ekasari J Maryam S. 2012 Evaluation of Biofloc technology application on wáter quality and production performance of red tilapia Oreochromis sp. cultured at different tocking densities HAYATI Journal of Biosciences 19 2 73 80 1978-3019 10.4308/hjb.19.2.73 FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura). 2009. Rana catesbeiana. Pp.14. http://www.fao.org/fishery/docs/DOCUMENT/aquaculture/CulturedSpecies/file/es/es_am ericanbullfrog.htm FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) 2009 Rana catesbeiana 14 14 http://www.fao.org/fishery/docs/DOCUMENT/aquaculture/CulturedSpecies/file/es/es_am ericanbullfrog.htm FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura). 2018. El estado mundial de la pesca y la acuicultura 2018. Roma, Italia. Pp. 250. ISBN 978-92- 5-130688-8. FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) 2018 El estado mundial de la pesca y la acuicultura 2018 Roma, Italia 250 250 978-92- 5-130688-8 Gutiérrez RL, Ruales D, Montoya CC, Inés O, Betancur GE. 2016. Efecto de la inclusión en la dieta de probióticos microencapsulados sobre algunos parámetros zootécnicos en alevinos de tilapia roja (Oreochromis sp.). Revista de Salud Animal. 38(2):112-119. ISSN: 2224-4700. http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253-570X2016000200007&script=sci_abstract&tlng=es Gutiérrez RL Ruales D Montoya CC Inés O Betancur GE. 2016 Efecto de la inclusión en la dieta de probióticos microencapsulados sobre algunos parámetros zootécnicos en alevinos de tilapia roja (Oreochromis sp.) Revista de Salud Animal 38 2 112 119 2224-4700 http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253-570X2016000200007&script=sci_abstract&tlng=es Huerta RJ, Martínez PM, Miranda BA, Nieves SM, Rivas VM, Martínez CL. 2019. Addition of commercial probiotic in a Biofloc shrimp farm of Litopenaeus vannamei during the nursery phase: Effect on bacterial diversity using massive sequencing 16S rRNA. Aquaculture. 502(15):391-399. ISSN:0044-8486. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2018.12.055 Huerta RJ Martínez PM Miranda BA Nieves SM Rivas VM Martínez CL. 2019 Addition of commercial probiotic in a Biofloc shrimp farm of Litopenaeus vannamei during the nursery phase: Effect on bacterial diversity using massive sequencing 16S rRNA Aquaculture 502 15 391 399 0044-8486 10.1016/j.aquaculture.2018.12.055 INAPESCA (Instituto Nacional de Pesca). 2018. Acuacultura comercial, Rana toro. México. Pp. 9. https://www.gob.mx/inapesca/acciones-y-programas/acuacultura-rana- toro INAPESCA (Instituto Nacional de Pesca) 2018 Acuacultura comercial, Rana toro México 9 9 https://www.gob.mx/inapesca/acciones-y-programas/acuacultura-rana- toro INEGI (Instituto Nacional de Estadística y Geografía). 2021. Climatología. https://www.inegi.org.mx/temas/climatologia/ INEGI (Instituto Nacional de Estadística y Geografía) 2021 Climatología https://www.inegi.org.mx/temas/climatologia/ Luo G., Gao Q, Wang C, Liu W, Sun D, Li L, Tan H. 2014. Growth, digestive activity, welfare, and partial cost-effectiveness of genetically improved farmed tilapia (Oreochromis niloticus) cultured in a recirculating aquaculture system and an indoor biofloc system. Aquaculture.422:1-7. ISSN:0044-8486. http://dx.doi.org/10.1016/j.aquaculture.2013.11.023 Luo G. Gao Q Wang C Liu W Sun D Li L Tan H. 2014 Growth, digestive activity, welfare, and partial cost-effectiveness of genetically improved farmed tilapia (Oreochromis niloticus) cultured in a recirculating aquaculture system and an indoor biofloc system Aquaculture 422 1 7 0044-8486 10.1016/j.aquaculture.2013.11.023 Mancipe LE, Velez JI, García KA, Hernández LC. 2019. Los sistemas Biofloc: una estrategia eficiente en la producción acuícola. Revista CES Medicina Veterinaria y Zootecnia. 14(1):70-99. ISSN:1900-9607. https://doi.org/10.21615/cesmvz.14.1.6 Mancipe LE Velez JI García KA Hernández LC. 2019 Los sistemas Biofloc: una estrategia eficiente en la producción acuícola Revista CES Medicina Veterinaria y Zootecnia 14 1 70 99 1900-9607 10.21615/cesmvz.14.1.6 Manduca LG, Silva MA, da Alvarenga ÉR, de Alves GF, de O FN, Teixeira E, Fernandes AF, Silva MA, Turra EM. 2021. Effects of different stocking densities on Nile tilapia performance and profitability of a Biofloc system with a minimum water exchange. Aquaculture. 530(15):1-12. ISSN:0044-8486. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2020.735814 Manduca LG Silva MA da Alvarenga ÉR de Alves GF de O FN Teixeira E Fernandes AF Silva MA Turra EM. 2021 Effects of different stocking densities on Nile tilapia performance and profitability of a Biofloc system with a minimum water exchange Aquaculture 530 15 1 12 0044-8486 10.1016/j.aquaculture.2020.735814 Martínez CL, Emerenciano M, Miranda BA, Martínez PM. 2015. Microbial-based systems for aquaculture of fish and shrimp: An updated review. Aquaculture. 7(2):131-148. ISSN:0044-8486. https://doi.org/10.1111/raq.12058 Martínez CL Emerenciano M Miranda BA Martínez PM. 2015 Microbial-based systems for aquaculture of fish and shrimp: An updated review Aquaculture 7 2 131 148 0044-8486 10.1111/raq.12058 Martínez CL, Martínez PM, Emerenciano MG, Miranda BA, Gollas GT. 2016. From microbes to fish the next revolution in food production. Biotechnol. 37(3):287-295. ISSN: 1549-7801. https://doi.org/10.3109/07388551.2016.1144043 Martínez CL Martínez PM Emerenciano MG Miranda BA Gollas GT. 2016 From microbes to fish the next revolution in food production Biotechnol 37 3 287 295 1549-7801 10.3109/07388551.2016.1144043 Martínez CL, Martínez PM, Emerenciano MG, Miranda BA, Gollas GT. 2017. From microbes to fish the next revolution in food production. Critical Reviews in Biotechnology. 37(3):287-295. ISSN: 0738-8551. https://doi.org/10.3109/07388551.2016.1144043 Martínez CL Martínez PM Emerenciano MG Miranda BA Gollas GT. 2017 From microbes to fish the next revolution in food production Critical Reviews in Biotechnology 37 3 287 295 0738-8551 10.3109/07388551.2016.1144043 MauchlY JW. 1940. Significance test for sphericity of a normal n-variate distribution. The Annals of Mathematical Statistics. 11(2):204-209. ISSN: 0003-4851. https://www.jstor.org/stable/2235878 MauchlY JW. 1940 Significance test for sphericity of a normal n-variate distribution The Annals of Mathematical Statistics 11 2 204 209 0003-4851 https://www.jstor.org/stable/2235878 Mauel MJ, Miller DL, Frazier KS, Hines ME. 2002. Bacterial pathogens isolated from cultured bullfrogs (Rana castesbeiana). Journal of Veterinary Diagnostic Investigation. 14(5):431-433. ISSN: 1943-4936. https://doi.org/10.1177/104063870201400515 Mauel MJ Miller DL Frazier KS Hines ME. 2002 Bacterial pathogens isolated from cultured bullfrogs (Rana castesbeiana) Journal of Veterinary Diagnostic Investigation 14 5 431 433 1943-4936 10.1177/104063870201400515 Mayorga EI, Hurtado SC, Morales JP. 2015. Determinación del Índice de Importancia Relativa en Oreochromi ssp cultivadas con Biofloc y alimento balanceado. La Técnica: Revista de las Agrociencias . (14):62-71. ISSN: 2477-8982. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=6087623 Mayorga EI Hurtado SC Morales JP. 2015 Determinación del Índice de Importancia Relativa en Oreochromi ssp cultivadas con Biofloc y alimento balanceado La Técnica: Revista de las Agrociencias 14 62 71 2477-8982 https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=6087623 Mercante CT, Vaz SA, Moraes M, de A B, Pereira JS, Lombardi JV. 2014. Sistema de criação de rã-touro (Lithobates catesbeianus): Qualidade da água e mudanças ambientais. Acta Limnologica Brasiliensia. 26(1):9-17. ISSN:2179-975X. https://doi.org/10.1590/S2179-975X2014000100003 Mercante CT Vaz SA Moraes M de A B Pereira JS Lombardi JV. 2014 Sistema de criação de rã-touro (Lithobates catesbeianus): Qualidade da água e mudanças ambientais Acta Limnologica Brasiliensia 26 1 9 17 2179-975X 10.1590/S2179-975X2014000100003 Neto RM, Ostrensky A. 2015. Nutrient load estimation in the waste of Nile tilapia Oreochromis niloticus (L.) reared in cages in tropical climate conditions. Aquaculture. 46(6):1309-1322. ISSN: 0044-8486. https://doi.org/10.1111/are.12280 Neto RM Ostrensky A. 2015 Nutrient load estimation in the waste of Nile tilapia Oreochromis niloticus (L.) reared in cages in tropical climate conditions Aquaculture 46 6 1309 1322 0044-8486 10.1111/are.12280 Pasteris S, Roig BG, Otero M, Bühler M, Nader MM. 2009. Beneficial properties of lactic acid bacteria isolated from a Rana catesbeiana hatchery. Aquaculture. 40(14):1605-1615. ISSN: 0044-8486. https://doi.org/10.1111/j.1365-2109.2009.02261.x Pasteris S Roig BG Otero M Bühler M Nader MM. 2009 Beneficial properties of lactic acid bacteria isolated from a Rana catesbeiana hatchery Aquaculture 40 14 1605 1615 0044-8486 10.1111/j.1365-2109.2009.02261.x Plazas PL, Paz RN. 2019. Diseño e implementación de un sistema de monitoreo de parámetros de calidad de agua en cultivo de tilapia en una granja piscícola del departamento del Cauca. Publicaciones e Investigación. 13(2):11-22. ISSN: 2539-4088. https://doi.org/10.22490/25394088.3255 Plazas PL Paz RN. 2019 Diseño e implementación de un sistema de monitoreo de parámetros de calidad de agua en cultivo de tilapia en una granja piscícola del departamento del Cauca Publicaciones e Investigación 13 2 11 22 2539-4088 10.22490/25394088.3255 Quero CAR. 2013. Gramíneas introducidas: Importancia e impacto en ecosistemas ganaderos. Texcoco, México: Editorial Biblioteca Básica de Agricultura. Pp. 345. ISBN: 978 -607-715-106-7 Quero CAR. 2013 Gramíneas introducidas: Importancia e impacto en ecosistemas ganaderos Texcoco, México Editorial Biblioteca Básica de Agricultura 345 345 978 -607-715-106-7 Rincón DD, Velásquez HA, Dávila MJ, Semprun AM, Morales ED, Hernández JL. 2012. Niveles de sustitución de harina de pescado por harina de Arthrospira (=Spirulina) maxima, en dietas experimentales para alevines de tilapia roja (Oreochromis sp.). Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias. 25(3):430-437. ISSN: 0120-0690. http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=295024923011 Rincón DD Velásquez HA Dávila MJ Semprun AM Morales ED Hernández JL. 2012 Niveles de sustitución de harina de pescado por harina de Arthrospira (=Spirulina) maxima, en dietas experimentales para alevines de tilapia roja (Oreochromis sp.) Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias 25 3 430 437 0120-0690 http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=295024923011 Schveitzer R, Arantes R, Costódio PF, do Espírito SC, Arana LV, Seiffert WQ, Andreatta ER. 2013. Effect of different Biofloc levels on microbial activity, water quality and performance of Litopenaeus vannamei in a tank system operated with no water exchange. Aquacultural Engineering. 56:59-70. ISSN:0144-8609. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2013.04.006 Schveitzer R Arantes R Costódio PF do Espírito SC Arana LV Seiffert WQ Andreatta ER. 2013 Effect of different Biofloc levels on microbial activity, water quality and performance of Litopenaeus vannamei in a tank system operated with no water exchange Aquacultural Engineering 56 59 70 0144-8609 10.1016/j.aquaeng.2013.04.006 SENASICA (Servicio Nacional de Sanidad, Inocuidad y Calidad Agroalimentaria). 2016. Manual de buenas prácticas de producción acuícola de rana toro. https://www.gob.mx/senasica/documentos/buenas-practicas-de-produccion-acuicola-de- rana-de-toro SENASICA (Servicio Nacional de Sanidad, Inocuidad y Calidad Agroalimentaria) 2016 Manual de buenas prácticas de producción acuícola de rana toro https://www.gob.mx/senasica/documentos/buenas-practicas-de-produccion-acuicola-de- rana-de-toro Vinatea L, Malpartida J, Carbó R, Andree KB, Gisbert E, Estévez A. 2018. A comparison of recirculation aquaculture systems versus Biofloc technology culture system for on- growing of fry of Tinca tinca (Cyprinidae) and fry of grey Mugil cephalus (Mugilidae). Aquaculture. 482(1):155-161. ISSN:0044-8486. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2017.09.041 Vinatea L Malpartida J Carbó R Andree KB Gisbert E Estévez A. 2018 A comparison of recirculation aquaculture systems versus Biofloc technology culture system for on- growing of fry of Tinca tinca (Cyprinidae) and fry of grey Mugil cephalus (Mugilidae) Aquaculture 482 1 155 161 0044-8486 10.1016/j.aquaculture.2017.09.041 Wei YF, Liao SA, Wang A. 2016. The effect of different carbon sources on the nutritional composition, microbial community and structure of Bioflocs. Aquaculture. 465(1):88-93. ISSN:0044-8486. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2016.08.040 Wei YF Liao SA Wang A. 2016 The effect of different carbon sources on the nutritional composition, microbial community and structure of Bioflocs Aquaculture 465 1 88 93 0044-8486 10.1016/j.aquaculture.2016.08.040 Widanarni EJ, Maryam SI. 2012. Evaluation of Biofloc Technology Application on Water Quality and Production Performance of Red Tilapia Oreochromis sp. Cultured at Different Stocking Densities. HAYATI Journal of Biosciences. 19(2):73-80. ISSN:1978-3019. https://doi.org/10.4308/hjb.19.2.73 Widanarni EJ Maryam SI. 2012 Evaluation of Biofloc Technology Application on Water Quality and Production Performance of Red Tilapia Oreochromis sp. Cultured at Different Stocking Densities HAYATI Journal of Biosciences 19 2 73 80 1978-3019 10.4308/hjb.19.2.73

Clave: e2021-40.

 Original Article Sustainable production of bullfrogs (Lithobates catesbeianus) with reused water from a Biofloc system ABSTRACT

In Mexico, bullfrog (Lithobates catesbeianus) production is carried out in only 35 animal production units, and improvements in its commercialization are necessary to increase demand. Faced with these challenges, innovative technological options such as Biofloc are emerging, which improve production efficiency in favor of environmental, economic and social sustainability. Thus, this study measured the effect of using reused water from a Biofloc system for tilapia (Oreochromis niloticus) culture in the intensive production of bullfrogs (Lithobates catesbeianus). With a biological material of 4,000 organisms (Lithobates catesbeianus), treatments were evaluated: T1 (drinking water), T2 (30% Biofloc reuse water), T3 (60% Biofloc reuse water) and T4 (90% Biofloc reuse water); the variables Weight Gain (WG), Specific Growth Rate (SGR), Survival Percentage (%S), Survival Rate (SR) and Feed Conversion (FC) were measured. The results were analyzed in SPSS Statistic version 27.0.0 with an ANOVA and Mauchly's test of sphericity. The results showed that intensive production of bullfrogs (Lithobates catesbeianus) with reused water from a Biofloc system of tilapia (Oreochromis niloticus) culture is feasible.

 Keywords: production sustainability Biofloc Lithobates catesbeianus INTRODUCTION

Global fish production has increased steadily over the past five decades and the supply of edible fish has increased at an average annual rate of 3.2%, thus outpacing the global population growth rate of 1.6%. Per capita consumption internationally increased from an average of 9.9 kg in 1960 to 19.2 kg in 2012 (FAO, 2018). Specifically in Mexico, during the last decade the consumption of aquaculture and fishery species has been increasing. Currently, the main aquaculture species in the country are shrimp (150 thousand 76 tons), mojarra tilapia (149 thousand 54 tons), oyster (45 thousand 148 tons), carp (30 thousand 300 tons) and trout (7 thousand tons) (CONAPESCA, 2018).

Regarding the production and market of bullfrog (Lithobates catesbeianus), statistics are scarce. Even so, the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO, 2018) reports that in the year 1980, it was estimated that 3% of the global frog market (all species) was supplied by aquaculture; while the contribution for the year 2002 was estimated at 15% (taking into account the calculated growth rate of the industry). Taiwan, Brazil and Mexico are the main producers of live frogs (capture and aquaculture). Some documented statistics place the United States of America as the largest consumer of frogs, followed by France and Canada; with three main market niches: frog legs, live frogs and frogs for educational and scientific needs (FAO, 2009)

In Mexico, bullfrog (Lithobates catesbeianus) production is led by the Mexico State of, followed by Sinaloa, Nayarit and Jalisco with 35 animal production units, with an average of 60 hectares of surface area used (INAPESCA, 2018). The main aquaculture production systems used in the country are extensive (farming in reservoirs with minimal human intervention after planting and low yields), semi-intensive (farming in ponds, pens and bodies of water) and intensive (farming in controlled systems, ponds, cages, fast-flow channels or water recirculation and reconditioning systems) (INAPESCA, 2018).

While, the demand for live frogs for food has increased, it is expected that conducting research on nutrition, pathology and reproduction will lead to significant improvements that will boost their production. As well as an increase in market prices, because as the trade and capture of wild frogs is restricted, their cultivation increases; however, improvements must be made in marketing, since frog meat and its qualities are far from being widely known (FAO, 2009).

To face these challenges, innovative technological options are emerging that improve production efficiency, in favor of environmental, economic and social sustainability. For although we know that freshwater is a fundamental requirement for aquaculture, it is necessary to recognize that reserves are finite in arid regions and water is scarce, generating competition between productive sectors for the distribution of water resources (Neto & Ostrensky, 2015). Thus, the use of non-conventional water resources in aquaculture is identified as a potential mechanism to improve food production yields while preserving non-renewable and renewable freshwater resources (Corner et al., 2020).

In response to this problem, Biofloc technology emerges as an alternative for water reuse at industrial levels, with a positive impact on the environment (Mancipe et al., 2019) as its application can be carried out in integrated production systems (Bossier & Ekasari, 2017). In the production of aquaculture alternative species, the implementation of a Biofloc system means a reduction of more than 50% of the water footprint involved in production; in addition to creating a positive effect on animal health (Bossier & Ekasari, 2017).

The implementation of such technology in the aquaculture area is based on the creation of a microbiome that reuses organic fish waste and unused feed; creating flocs of bacterial aggregates large enough to be detected by fish and feed them; these microbiota aggregates usually contain protein percentages of up to 27.5% and 7.5% lipids (Ekasari et al., 2014). Being so, these protein and energy levels can even be compared to the quality of commercial feed for production fish.

Considering that microorganisms are an essential part of aquifer ecosystems, their role in nutrient recycling is essential in the trophic chain of systems. For decades they have been used as prebiotics and immunostimulants, for disease control, as well as water quality improvers in aquaculture production ponds (Martínez et al., 2017). Microbial-based systems represent one of the most viable strategies to achieve sustainable aquaculture, as these systems are based on the promotion of microbial proliferation; expecting these to use, recycle and transform excess nutrients from feces, dead organisms, uneaten food and various metabolites into biomass; in addition to displacing pathogenic organisms in production systems (Martínez et al., 2015; Huerta et al., 2019).

Besides taking into account that Biofloc system application in aquaculture production achieves a nitrification process, this happens through the carbohydrate source that is added to ponds, since it allows bacteria and microorganisms to convert organic waste from feces and wasted feed; decreasing the amount of ammonium, improving water quality and allowing it to be practically eternal in ponds (Wei et al., 2016).

Therefore, the aim of this study was to measure the effect of using reuse water from a Biofloc system for tilapia (Oreochromis niloticus) culture in the intensive production of bullfrogs (Lithobates catesbeianus), as an alternative use for arid and semi-arid zones from Mexico.

 MATERIAL AND METHODS

Study area: the study was conducted at the Bullfrog Reproduction, Research and Technology Transfer Center "El Chaveño" in agreement to the Autonomous University of Aguascalientes; located in Jesús María, Aguascalientes, Mexico; with an average annual temperature of 17 ºC, average annual rainfall of 531 mm and located at 1,880 m a.s.l. (INEGI, 2021).

Biological material: a total of 4,000 bullfrogs (Lithobates catesbeiana), with an average initial weight of 49.8 grams/organism, distributed in 40 pens with a semi-flooded system with an effective volume of 400 L, were used.

Experimental design: the experiment was established under a completely randomized design of 4 treatments with 10 replications, obtaining a total of 40 experimental units. Each experimental unit consisted of 100 bullfrogs (Lithobates catesbeiana).

Treatments evaluated: the treatments evaluated were as follows: T1: culture system with weekly 100% fresh water replacement and bottom cleaning. T2: culture system with 30% reuse water from a tilapia (Oreochromis niloticus) Biofloc system and 70% potable water, without water replacement and with the addition of unrefined sugar as a carbon source in a C:N ratio of 15:1. T3: culture system with 60% reuse water from a tilapia (Oreochromis niloticus) Biofloc system and 40% potable water, without water exchange and with the addition of unrefined sugar as a carbon source at a C:N ratio of 15:1. T4: culture system with 90% reuse water from a tilapia (Oreochromis niloticus) Biofloc system and 10% potable water, without water replacement and with the addition of unrefined sugar as a carbon source at a C:N ratio of 15:1.

Production system: the production system used in the study was of the semi-flooded type with uniform confinement surfaces of 8 m2, the floodable capacity of each pond was 0.4 m3, with a dry area of 0.4 m2 with feeding in the dry area of the floor. With light lamps distributed in the aquaculture production unit to maintain a photoperiod of 14 hours of light (10 hours of darkness), with a temperature between 28 - 42 °C in a 24 hours cycle and a constant water temperature between 26-28 °C. Ambient humidity was maintained at 95- 98% using water sprinklers. The study period was 15 weeks, August - November 2020.

Diets and feeding: an isoproteic and isocaloric diet was used (Rincón et al., 2012), based on commercial feed for trout (Salmo trutta) and catfish (Ictalurus punctatus) Nutripec Purina® brand with 40% crude protein and 9% fat for the development stage. The amount of ration was supplied once a day (SENASICA, 2016) and it was calculated based on the biomass at a feeding rate of 6% maintained during the experimental period and adjusted 20 days after the experiment starting to 3% of the biomass. For the determination of weight gain, the total weight of bullfrogs was recorded at the beginning of the experiment and weekly with a digital scale with a sensitivity of 0.1g (303D, DESEGO, Mexico).

Zootechnical parameters evaluated: the variables evaluated were: Weight Gain (WG) with the formula WG= FWIW, where FW is Final Weight and IW is Initial Weight. The Specific Growth Rate (SGR) was calculated with the formula SGR (%) = (Ln) (Fw)-Ln (Iw)/tx100; where: Fw and Iw are Final weight and Initial weight, t is time1 and Ln is the natural logarithm of weights. The percentage of Survival (%S) at the period end was calculated with the formula %S= final organism No/initial organism No x 100. Survival Rate (SR) and Feed Conversion (FC) obtained from the ratio between consumed feed and biomass at the end of the experimental period (Gutiérrez et al., 2016).

Water quality: during the study, water quality remained within parameters established for bullfrogs (Lithobates catesbeiana) in intensive production (SENASICA, 2016). The physicochemical parameters evaluated weekly were: temperature (T °C), conductivity (μs), pH and ammonium (mg/l); being taken with multiprobe (556 MPS, YSI, USA). While hardness (mg/l CaCO3) and alkalinity (mg/l CaCO3) were taken with a test kit (FF-1A, HACH, Germany), as described by Plazas & Paz, (2019).

Bacterial flocs: for the establishment of bacterial flocs in tilapia (Oreochromis niloticus) culture, it was inoculated with leachate from Californian red worm (Eisenia foetida) litter; for which 3 L of leachate was used for every 10m3 of water in tanks 1L/10m3 of nitrifying bacteria for fish of the PondPerfect 4in brand. For Biofloc establishment, unrefined sugar was used at a rate of 0.02 g/L to ensure a C source and 5 mg/L ammonium chloride (NH4Cl) as an N source; in addition to 2 g/L sea salt and 50 g/L sodium bicarbonate (NaHCO3) to ensure an initial source of alkalinity for the bacteria according to the methodology of Luo et al., (2014). Unrefined sugar continued to be added every two days according to the Biofloc volume measured in the Imhoff cones.

Statistical analysis: IBM SPSS Statistic version 27.0.0 was used. In each experience the hypothesis of "the reuse of Biofloc water affects the productive parameters of bullfrog (Lithobates catesbeiana)" was assessed by means of variance analysis (ANOVA) with a confidence level of 95% (Ducoing, 2019), applying a Mauchly's test of sphericity Mauchly, (1940). When this null hypothesis was rejected, a Greenhouse-Geisser or Huynh-Feldt test of adjustment was used (Bardera, 2019). When significant overall effects were found, simple effects tests were performed followed by post hoc tests. Post hoc analyses were performed using Tukey's test to analyze differences between treatments with different percentage of reused water from a Biofloc system and drinking water, using Bonferroni pairwise comparisons to test for differences between the behaviors analyzed (Bardera, 2019).

 RESULTS AND DISCUSSION

The mean of the average water quality parameters recorded during the study were: temperature 20°C, conductivity 0.4μs, pH 7.2, ammonium 1.19 mg/l, hardness 46 mg/l CaCO3 and alkalinity 40 mg/l CaCO3.

Regarding the study variables, results show statistical difference of means between treatments; however, Mauchly's test of sphericity is rejected as it does not show significance. Due to the violation of sphericity, the Greenhouse-Geisser or Huynh-Feldt corrections were applied; which shows significance among treatments in the variables biomass weight, average weight and feed conversion. In turn, in the post hoc test, the difference between treatments under the Bonferroni test showed significant differences for the use of Biofloc 30, 60, and 90% in the variables biomass weight, feed intake and feed conversion, respectively.

Weight gain (WG) behavior (Table 1) showed to be statistically better in the wastewater- based treatments of a Biofloc system; however, this may be related to a higher mortality observed in T1 (drinking water). The estimation of the average weight of marginal means shows no significant differences, suggesting that the average weight of the bullfrog (Lithobates catesbeiana) is not altered with the use of different percentages of Biofloc in the water, as growth rates and weight gain are estimated to be similar in treatments.

Effect of the different treatments on weight gain (WG).
Confidence Interval 95%
Variable Differences between means (I-J) Standard Error Inferior Limit Superior Limit
30% Biofloc -2.2900* .08809 -2.5965 -1.9836
T1 (drinking water) 60% Biofloc -2.6011* .08809 -2.9076 -2.2947
90% Biofloc -2.3919* .08809 -2.6984 -2.0855
Drinking water 2.2900* .08809 1.9836 2.5965
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc -.3111* .08809 -.6176 -.0047
90% Biofloc -.1019 .08809 -.4084 .2046
Weight Gain Drinking water 2.6011* .08809 2.2947 2.9076
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc .3111* .08809 .0047 .6176
90% Biofloc .2092 .08809 -.0973 .5157
Drinking water 2.3919* .08809 2.0855 2.6984
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc .1019 .08809 -.2046 .4084
60% Biofloc -.2092 .08809 -.5157 .0973

According to the observed means, Mean Squared Error (Error) = .002.

* Differences between means show a significance level of 0.05.

The effect on feed consumption (Table 2) is significantly higher in the Biofloc treatments, compared to organisms that received only drinking water; these results correlate with those obtained on feed conversion (Table 3), where a better effect is observed in the Biofloc wastewater-based treatments. The estimates of marginal means for feed consumption show significant differences in T3 (60% Biofloc) and T4 (90% Biofloc), showing a relationship with the higher weight gain observed.

2. Effect of treatments on feed intake
Confidence Interval 95%
Variable Diferences between means (I-J) Standard Error Inferior Limit Superior Limit
30% Biofloc -524.6222* 44.71786 -680.1903 -369.0542
T1 (drinking water) 60% Biofloc -642.3333* 44.71786 -797.9014 -486.7653
90% Biofloc -627.7778* 44.71786 -783.3458 -472.2097
Drinking water 524.6222* 44.71786 369.0542 680.1903
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc -117.7111 44.71786 -273.2792 37.8569
Food consumption 90% Biofloc -103.1556 44.71786 -258.7236 52.4125
Drinking water 642.3333* 44.71786 486.7653 797.9014
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc 117.7111 44.71786 -37.8569 273.2792
90% Biofloc 14.5556 44.71786 -141.0125 170.1236
Drinking water 627.7778* 44.71786 472.2097 783.3458
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc 103.1556 44.71786 -52.4125 258.7236
60% Biofloc -14.5556 44.71786 -170.1236 141.0125

According to the observed means, Mean Squared Error (Error) = .002.

* Differences between means show a significance level of 0.05.

Regarding feed conversion, it is observed (Table 3 and Figure 1) that the organisms of T1 (drinking water) show lower feed conversion than those of T4 (90% Biofloc) during the first weeks of the study; however, after week 8 the conversions are equalized, ending without significant differences by week 15 of the study. It is important to highlight that from week 4 onwards, feed consumption begins to be higher in T2 (30% Biofloc), T3 (60% Biofloc) and T4 (90% Biofloc); this is the effect of the lower mortality and the greater number of surviving individuals and better assimilation of nutrients.

Effect of treatments on feed conversion
Confidence Interval 95%
Variable Differences between Means (I- J) Standard Error Inferior Limit Superior Limit
30% Biofloc .2369* .03918 .1006 .3732
T1 (Drinking water) 60% Biofloc .2462* .03918 .1099 .3825
90% Biofloc .2208* .03918 .0845 .3571
Drinking water -.2369* .03918 -.3732 -.1006
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc .0093 .03918 -.1270 .1456
90% Biofloc -.0161 .03918 -.1524 .1202
Drinking water -.2462* .03918 -.3825 -.1099
Feed conversion T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc -.0093 .03918 -.1456 .1270
90% Biofloc -.0253 .03918 -.1616 .1110
Drinking water -.2208* .03918 -.3571 -.0845
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc .0161 .03918 -.1202 .1524
60% Biofloc .0253 .03918 -.1110 .1616

According to the observed means, Mean Squared Error (Error) = .002.

* Differences between means show a significance level of 0.05.

Feed conversion performance by treatment

Several studies have demonstrated more efficient diet and nutrient assimilation in systems where Biofloc is used (Figure. 1). Da Silva et al. (2013), found that the application of Biofloc technology in the intensive culture of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) significantly improves the improved efficiency of N and P utilization by up to 70 and 66%, respectively, in relation to conventional intensive culture systems with regular water exchange. Authors such as Mercante et al., (2014) have described that high levels of phosphorus and nitrogen in the water of intensive bullfrog (Lithobates catesbeiana) production ponds decrease water quality parameters and interfere with productivity; these same effects have been found in the use of Biofloc in tilapia (Oreochromis niloticus) culture (Schveitzer et al., 2013; Widanarni et al., 2012).

While Table 4 shows a significant difference between means in the specific growth rate in T2 (30% Biofloc) with respect to T1 (drinking water); in the same way this effect is observed in T3 (60% Biofloc). With respect to the effect of treatments on the survival rate (Table 5), the difference between means of the variables T1 (drinking water), compared to organisms of the other treatments, is observed.

4. Effect of treatments on specific growth rate
Variable Differences between Means (I-J)) Standard Error Confidence Interval 95%
Inferior Limit Superior Limit
30% Biofloc -.1850* .02100 -.2581 -.1120
T1 (drinking water) 60% Biofloc -.2048* .02100 -.2778 -.1318
90% Biofloc -.1940* .02100 -.2670 -.1210
Drinking water .1850* .02100 .1120 .2581
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc -.0198 .02100 -.0928 .0533
Specific growth rate per treatment 90% Biofloc -.0090 .02100 -.0820 .0641
Drinking water .2048* .02100 .1318 .2778
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc .0198 .02100 -.0533 .0928
90% Biofloc .0108 .02100 -.0622 .0838
Drinking water .1940* .02100 .1210 .2670
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc .0090 .02100 -.0641 .0820
60% Biofloc -.0108 .02100 -.0838 .0622

According to the observed means, Mean Squared Error (Error) = .002.

* Differences between means show a significance level of 0.05.

Effect of treatments on survival rate
Variable Differences between Means (I-J) Standard error Confidence Interval 95%
Inferior Limit Superior Limit
T1 (drinking water) 30% Biofloc -11.3333 3.80058 -24.5551 1.8884
60% Biofloc -13.6667* 3.80058 -26.8884 -.4449
90% Biofloc -12.0000 3.80058 -25.2218 1.2218
Drinking water 11.3333 3.80058 -1.8884 24.5551
T2 (30% Biofloc) 60% Biofloc -2.3333 3.80058 -15.5551 10.8884
90% Biofloc -.6667 3.80058 -13.8884 12.5551
Survival rate Drinking water 13.6667* 3.80058 .4449 26.8884
T3 (60% Biofloc) 30% Biofloc 2.3333 3.80058 -10.8884 15.5551
90% Biofloc 1.6667 3.80058 -11.5551 14.8884
Drinking water 12.0000 3.80058 -1.2218 25.2218
T4 (90% Biofloc) 30% Biofloc .6667 3.80058 -12.5551 13.8884
60% Biofloc -1.6667 3.80058 -14.8884 11.5551

According to the observed means, Mean Squared Error (Error) = .002.

* Differences between means show a significance level of 0.05.

The specific growth rate of the organisms of T2 (30% Biofloc), T3 (60% Biofloc) and T4 (90% Biofloc) is higher than in the organisms that received drinking water, which suggests that the microbial diversity in the water has a beneficial effect on the growth and development of this species under intensive production conditions; this effect coincides with the results observed in the survival rate of this study. These results suggest that it is feasible to use water from intensive tilapia (Oreochromis niloticus) farming for reuse in the intensive production of bullfrogs (Lithobates catesbeianus), since the microbial quality existing in the medium benefits interactions with pathogenic microorganisms, decreasing mortality in frogs that receive reuse water in different proportions as happens in other aquaculture species (Vinatea et al., 2018).

It was observed that survival was similar among treatments evaluated, highlighting that in T3 (60% Biofloc) the organisms showed a better survival rate. Results suggest that the great diversity of organisms present in the reused water of a Bioflc system, exert a competition with potential pathogenic microorganisms that attack frogs; this effect has been observed in aquaculture cultures using a Biofloc system (Martinez et al., 2016; Ekasari et al., 2014). Suggesting that this effect creates a competition of potential pathogenic organisms, reducing their proliferation in the experimental ponds as well as in the digestive tract of the fish (Manduca et al., 2021).

Published studies show that the autochthonous microbiota of the skin and gastrointestinal tract could be affected by many factors, such as microbial interactions, water flows, husbandry, techniques and disinfection; which could alter the balance of microbial ecosystems. These aspects, together with the stress produced by overcrowding, can overcome immune barriers, causing microbial microorganisms to attack, leading to outbreaks of infectious diseases (Mauel et al., 2002); providing bullfrogs (Lithobates catesbeiana) with a microbial environment rich in beneficial microorganisms improves performance in intensive production systems. It has been shown that different strains of Gram (+) as well as Gram (-) lactic acid bacteria isolated from fish cultures have been used for the control of disease-causing bacteria in frogs, such as Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus epidermidis (Pasteris et al., 2009).

On the other hand, Mayorga et al., (2015), found that Biofloc was the main food source consumed preferentially by tilapia (Oreochromis niloticus) versus balanced feed. Therefore, it is important to highlight that in Mexico, given the availability of feed (Fattening extruded, at 20 and 25% crude protein El Pedregal and Los Belenes), they can be used in Biofloc culture to minimize the impact of feed cost and take advantage of the preference of tilapia (Oreochromis niloticus), for biofloc; and thus reduce production costs remain preponderant.

There is a scientific reality that indicates the high nutritional content of bioflocs (Ekasari & Maryam, 2012), an aspect that does not seem to apply in Mexico, since most of them use balanced feed with high levels of protein 45/32/25 respectively. When the feed could be eliminated at 32% and used at 25% to favor the consumption of microbial flocs that are preferred by tilapia. Finally, Martínez et al., (2017), argue that global evidence supports the hypothesis that the use of microorganisms as a direct feed source in aquaculture will revolutionize the industry, closing the gap towards sustainability.

 CONCLUSION

The intensive production of bullfrogs (Lithobates catesbeianus) with reuse water from a Biofloc system for tilapia (Oreochromis niloticus) culture is feasible, since variables evaluated, weight gain, specific growth rate and survival; as well as feed conversion in bullfrogs (Lithobates catesbeianus), showed a positive statistical difference in relation to aquaculture production with potable water reuse, being an option for the efficient use of water resources in arid and semi-arid zones of Mexico.

Code: e2021-40.