MODELO DE DINÁMICA DE CRECIMIENTO DE MYSIS MIXTA

MODELO DE DINÁMICA DEMODELO DE DINÁMICA DE

CRECIMIENTO DE MYSIS CRECIMIENTO DE MYSIS MIXTAMIXTA

Elena GorokhovaElena Gorokhova

Department of systems Department of systems ecology, Stockholm ecology, Stockholm

University.University.

ÍNDICEÍNDICE

• INTRODUCCIÓN• EXPERIMENTO• MODELO BIOENERGÉTICO

SUB-MODELO DE PESO DEL CUERPO, ENERGÍA Y COMPOSICIÓN ELEMENTAL.

SUB-MODELO DE INGESTIÓN. SUB-MODELO DE METABOLISMO. SUB-MODELO DE EGESTIÓN Y EXCRECIÓN. SUB-MODELO DE REPRODUCCIÓN.

• RESULTADOS- BALANCE DE ENERGÍA Y TAMAÑO DEL

CUERPO.- CAMBIOS EN EL PESO-TASAS

ESPECÍFICAS. - EFICIENCIA DEL CRECIMIENTO Y

MANTENIMIENTO.- COSTES DE REPRODUCCIÓN.- CONCLUSIONES.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN• Este modelo se encuadra en un complejo estudio sobre flujos de materia y energía en el Mar Báltico.

• Estos modelos fueron aplicados en pesca ecológica y mantenimiento para calcular el consumo de alimento con datos de temperatura y crecimiento.

• Este modelo es usado para conocer el crecimiento de Mysis mixta de forma individual y luego extrapolarlo a toda la población.

• De esta forma se consigue conocer uno de los primeros eslabones del ecosistema del Mar Báltico.

• Permite estudiar la red planctónica, sus flujos, etc. que es la base de la cadena trófica.

• Se trata de un modelo de presupuestos energéticos.

BALANCE DE ENTRADAS Y SALIDASBALANCE DE ENTRADAS Y SALIDAS

• Estudio de entradas y salidas de energía de un organismo.

• El balance energético puede ser medido por la ecuación:

o C = Energía contenida en el alimento comido.

o G = Energía transformada en crecimiento.

o R = Pérdida en respiración.

o F = Pérdida en egestión.

o E = Pérdida en excreción.

C = G + R + F + E

Kitchell et al 1977 realizaron un modelo bioenergético utilizado para estimar:

Mortalidad de presas.Grado de limitación

de alimento.

Interacciones competitivas

El modelo de Gorokhova es un revisión de otros modelos en la que se incorporan nuevos parámetros.

Post, en 1990 muestra que dependiendo del estadio Post, en 1990 muestra que dependiendo del estadio del animal se necesitan distintos modelos:del animal se necesitan distintos modelos:

• Encuentra que las larvas y los juveniles de la perca amarilla tienen tasas de respiración y crecimiento superiores a la de los adultos.

• Rudstam presenta un modelo para mysid shrimps basado en el modelo de kitchell et al.

• Basándose en este modelo, estimó las tasas de consumo de alimento para Mysis mixta en dos áreas costeras del Mar Báltico.

• El modelo de Rudstam dependían fundamentalmente de tres componentes:

1) Crecimiento.2) Consumo.3) Actividad metabólica.

• Gorokhova revisa el modelo de Rudstam basándose en:

1) Dinámica del carbono en el cuerpo. 2) Consumo de alimento en condiciones de laboratorio.3) Datos de reproducción.

EXPERIMENTOEXPERIMENTO• El experimento se lleva a cabo para obtener distintas tasas

aunque algunas son tomadas directamente de los datos de Rudstam.

• Recolección durante las noches de agosto de 1995 con una red de plancton en la costa del Mar Báltico.

• Guardados en la oscuridad a temperatura constante ( 10 º C ).

• Aireación y alimentación con Artemia recién eclosionada ( durante 9 meses ).

• El experimento permite conocer:

Cálculo del consumo: Niº presas – Nfº presas.

Tasa específica de consumo:Peso seco de la presa (g)

Peso seco del depredador (g/h)

Cálculo del contenido total de N y C en individuos inmaduros, hembras en reproducción y Artemia.

Contenido en cenizas.

MODELO BIOENERGÉTICOMODELO BIOENERGÉTICO

WW somático ECrec soma diario

C% C total

C org%Tasa crec

E metabolizada

N%N total

E My sidE crec

E reproE egstionadaE excretada

E ingestionada

E reproducción

E egestionada

E metabolizada

C presa%E presa

Diaria R

Tasa específ ica

de ingestión Alimento

asimilado

DW somatico

E excretada

Tasa específ ica

de egestiónPresa

egestionada

Productos excretados

My sid E

Tasa específ ica

de excreciónGen WW

SDA

E respirada

Tasa

específ ica

reproducción

T

K

Alimento

asimilado

DW somatico

E embriones

DW embriones

E respirada embriones

Pérdidas

respiraciónEmbr E

C% embr

E huev os

T m

Ind R

Crec

huev os

N huev os

TIWW huev os

Gen WW

PESO Y COMPOSICIÓN ELEMENTAL

INGESTION

EGESTIÓN EXCRECIÓN

METABOLISMO

REPRODUCCIÓN

SUB-MODELO DE PESO CORPORAL SUB-MODELO DE PESO CORPORAL ENERGIA Y COMPOSICIÓN ELEMENTALENERGIA Y COMPOSICIÓN ELEMENTAL

• Presenta dos variables de estado: Peso fresco somático de mysid.

-Flujo de entrada crecimiento somático diario que depende de:

Energía invertida en crecimiento somático.Densidad energética.

WW somático ECrec soma diario

C%C total

C org%Tasa crec

E metabolizada

N%N total

E My sidE crec

E reproE egstionada E excretada

Energía ingestionada

E reproducción

Metabolismo egestión

y excreción

PESO Y COMPOSICIÓN ELEMENTAL

Energía contenida en mysid.- Flujo de entrada: energía ingestionada- Cuatro flujos de salida:o Energía egestionada. o Energía metabolizada.o Energía excretada.o Energía de reproducción.

WW somático ECrec soma diario

C%C total

C org%Tasa crec

E metabolizada

N%N total

E My sidE crec

E reproE egstionada E excretada

Energía ingestionada

E reproducción

Metabolismo egestión

y excreción

PESO Y COMPOSICIÓN ELEMENTAL

SUB-MODELO DE INGESTIÓNSUB-MODELO DE INGESTIÓN

• El flujo de ingestión es fundamental en el sistema• Basado en la tasa específica de ingestión que va

a determinar : ración diaria.• En esta tasa específica de consumo de alimento

hay discrepancias (Gorokhova y Rudstam).

Energía E

E ingestionada

C presa%E presa

Diaria R

Tasa específ ica

de ingestiónAlimento asimilado

INGESTION

SUB-MODELO DE METABOLISMOSUB-MODELO DE METABOLISMO

• Las pérdidas metabólicas son la suma de: Costos del procesamiento de alimentos. Acción dinámica específica Energía respirada , la cual, depende de: -Tasa específica de respiración. -Peso del cuerpo. -Coeficiente oxocalórico (K).

Energía E

Metabolizada E

SDA

E respirada

Tasa

específ ica

reproducción

T

K

Alimento asimilado

DW somatico

METABOLISMO

Tasa específica respiración

SUB-MODELO DE EGESTIÓN Y SUB-MODELO DE EGESTIÓN Y EXCRECIÓNEXCRECIÓN

• Representan las salidas de energía egestionada y excretada basadas en: Tasas específicas de egestión y excreción

respectivamente. Densidad energética de la presa.

DW somatico

Energy

E egestionada Energía excretada

Tasa específ ica

de egestiónPresa egestionada

Productos excretados

My sid E

Tasa específ ica

de excreción

EGESTIÓN EXCRECIÓN

• No se han realizado experimentos para estimar las tasas de excreción y de egestión, por lo que se siguen las asunciones de Rudstam:

-15 % del alimento consumido es egestionado. -18 % del alimento asimilado es excretado en

forma de:10 % líquido.8 % muda.

• En las hembras portadoras de embriones no se tiene en cuenta este último porcentaje porque en esta época no mudan.

SUB-MODELO DE REPRODUCCIÓNSUB-MODELO DE REPRODUCCIÓN

• Presenta dos variables de estado: Contenido energético de los productos

generativos (Embriones E), que presenta: -Un flujo de entrada: energía invertida en

reproducción, que depende de :Crecimiento de tejidos generativos.Densidad energética de los huevos.

Energía E embriones

DW embriones

E respirada embrionesRepro E

Pérdidas

respiraciónEmbr EC% embr

E huev os

T m

Ind RCrec

huev os N huev osTI

WW huev os

Gen WW

REPRODUCCIÓN

Peso seco de los embriones individuales (DW embriones) que presenta:

-Un flujo de salida: Pérdidas en respiración.

Energía E embriones

DW embriones

E respirada embrionesRepro E

Pérdidas

respiraciónEmbr EC% embr

E huev os

T m

Ind RCrec

huev os N huev osTI

WW huev os

Gen WW

REPRODUCCIÓN

• Ciclo de vida. -Duración un año. -Madurez a 8-9 meses y reproducción en los meses

11-12. -Huevos fecundados tras su salida de los oviductos. -Formación de huevos dentro del ovario. -Desarrollo larvario dentro de la bolsa portadora sin

aporte energético por parte de la madre.

• El modelo se puede aplicar a 3 estados fisiológicos (haciendo algunas variaciones):

Hembras grávidas

Animales inmaduros

Animales maduros

• Los costos energéticos de reproducción son estimados desde la energía en embriones tempranos.

• Tasa de crecimiento de gónadas constante (final de octubre).

• En el desarrollo embrionario la supervivencia es del 100% (Mauchline 10% muere).

• La respiración es considerada como la energía perdida debido al desarrollo embrionario.

• Disminución lineal del carbono en embriones durante el desarrollo en la bolsa.

• Esquema temporal del desarrollo:

1 Agosto: Mysis tenía 3-4 meses y solo se produce crecimiento somático.

30 Octubre: comienzo del desarrollo de los huevos dentro del ovario.

25 Diciembre: comienza el desarrollo en la bolsa.

10 Abril: abandono de la bolsa.

1 Mayo: fin del periodo de simulación.

RESULTADOSRESULTADOS• Las coincidencias entre el modelado y lo observado se

deben a una revisión en la que se incorporan: Costos de reproducción. Crecimiento. Desarrollo embrionario

BALANCE DE ENERGÍA Y TAMAÑO DEL CUERPO• Tamaño “definitivo” (60-70 mg) en Octubre-

Noviembre(comienzo de la maduración).• No detención del crecimiento somático como

adultos.

• Modelo de Rudstam: una tasa de consumo que resulta ser la mitad de la máxima estimada. Sobreestimación del resultado bajo condiciones de laboratorio.

• Al aumentar el peso, el consumo se hace 1,5 veces mayor en adultos que en sub-adultos, las pérdidas metabólicas aumentan rápidamente siendo mayores que el aumento de consumo lo que , produce una menor disponibilidad de energía . Pérdidas metabólicas:

Adultos 64 % De la energía consumida Sub-adultos 56 % como alimento

• Se produce una sobreestimación del crecimiento somático de hembras grávidas debido a la no contabilización de los costos de la actividad natatoria.Estos costos varían con: Nivel de alimentación. Ontogenia

• En hembras de Idotea baltica portadoras de embriones los costos son del 10-12 % superiores que en hembras del mismo tamaño pero que no los portan.

CAMBIOS EN EL PESO-TASAS ESPECÍFICASCAMBIOS EN EL PESO-TASAS ESPECÍFICAS

• Los individuos sub-adultos tienen una tasa de consumo específica del 10 % y los adultos del 6 % del peso de su cuerpo por día, lo que resulta muy cercano a los datos obtenidos por Rudstam.

• En la siguiente gráfica se muestra la evolución de las tasas específicas en el tiempo que dura el experimento.

Variación en el peso seco

Variación en el peso fresco*Comienzo del desarrollo de los huevos en el ovario.**Comienza el desarrollo de los embriones en la bolsa.

Alimentado al máximo (Rudstam)

Rudstam

Gorokhova

EFICIENCIA DE CRECIMIENTO Y EFICIENCIA DE CRECIMIENTO Y MANTENIMIENTO.MANTENIMIENTO.

• Tras el período de máximo crecimiento (juveniles), la tasa máxima de consumo es del 1% del peso del cuerpo y, posteriormente, disminuye hasta 0,05 % en hembras de Abril a Mayo.

• La eficiencia media de transformación de alimento es del 6,2 % (oscilando 12,6 – 0,71 % de Agosto- Octubre) según Gorokhova y del 9-10 % (Octubre-Noviembre)en poblaciones de campo, llegando a valores negativos en invierno, según Rudstam.

• Experimentos de crecimiento con Neomysis integer bien alimentado dan una eficiencia más alta (34 %), probablemente debido a la juventud de los individuos utilizados.

• El alimento en exceso disminuye la eficiencia.

• La energía perdida por respiración es 66-68 % de la energía invertida o 78-80 % de la asimilada.

COSTES DE REPRODUCCIÓNCOSTES DE REPRODUCCIÓN

• Durante el periodo reproductivo se produce tanto crecimiento generativo como somático pero este último más lento durante la formación de huevos.

• El desarrollo en la bolsa supone que el 16 % de la energía del organismo es invertida en los embriones.

• Tras el comienzo del desarrollo embrionario, el crecimiento somático aumenta, pero no se producen diferencias significativas en el peso fresco desde Diciembre a final de Marzo.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

• Los parámetros usados por Rudstam sirven para predecir: Crecimiento. Consumo.

• Rudstam sobreestima el consumo.

• Futuros modelos deberían dirigirse a los individuos jóvenes, teniendo en cuenta el efecto de la temperatura en las tasas de consumo y parámetros fisiológicos que incluyen a los costos natatorios.

• Si se combina el modelo con los datos de abundancia de población, tamaño, distribución y dietas , se puede estimar el consumo de alimento y producción de Mysis mixta.

• Mejora del conocimiento de las redes de plancton y circulación de nutrientes pelágicos del ecosistema del Mar Báltico.

• Como los datos se orientan a sub-adultos y adultos pueden no ser representativos del crecimiento y composición elemental de juveniles.

PÁGINAS WEBPÁGINAS WEB

• www3.gov.ab.ca/srd/fw/fishing/y perch.html• www.oi-warnemuende.de/projects/basys/reports/pro1

year/doc/doc12s22.htm• www.osc.mun.ca/services/computer_services.html• www.nasbaltykpl/104/zoopl.htm• www.anemoon.org/soorten/crustacea/Neointol.html• www.iopan.gda.pl/rbdo/mekodb/litus/sopot/idotea_baltica

.jpg• www.io-warnemuende.de/Projects/Basys/bio/

publications/abstracts/gorokhova.htm