Aplicação da modelagem como ferramenta de estudo para determinação do número de cercados de cultivo do camarão Farfantepenaeus paulensis em baías rasas no estuário da Lagoa dos Patos, RS.

Abstract

Na aqüicultura, o fluxo do nitrogênio pode atuar como um importante indicador das interações entre os cultivos e o ecossistema aquático. O entendimento destas interações engloba o conhecimento dos processos ecológicos e as estratégias de manejo dos cultivos. Neste trabalho a modelagem é utilizada como uma ferramenta sinalizadora dos possíveis efeitos desta atividade. Este instrumento quando aplicado a aqüicultura, tem como finalidade melhorar a compreensão dos processos envolvidos, além de permitir estratificar momentaneamente as relações causais entre as variáveis, passando a existir como um mundo artificial e refletindo uma visão do mundo real. Com o objetivo de criar cenários para o cultivo do camarão-rosa Farfantepenaus paulensis em cercados com base do fluxo do nitrogênio na coluna d´agua, um modelo matemático foi construído. Este foi utilizado para estimar a liberação de nitrogênio pelos cercados e o número máximo destas unidades de produção que as enseadas, Coreia e Porto do Rei, no estuário da Lagoa dos Patos, RS, comportariam, sem comprometer a qualidade de água e a sustentabilidade do sistema. Para a construção do modelo numérico foi utilizado o software STELLATM v. 9.0.1 e o modelo foi rodado ao passo de tempo de 1 (DT). Para a calibração do modelo foram utilizadas informações sobre os camarões Litopenaeus vannamei e F. paulensis. Além disso, foram obtidas medidas em campo como dados de temperatura, salinidade, velocidade de correntes e as concentrações de nitrogênio foram provenientes de dados históricos. O modelo foi validado através do acompanhamento de cultivos de camarão em cercados na Ilha dos Marinheiros, Rio Grande, RS. Os valores das variáveis ambientais demonstraram ser propícios para que o ciclo de produção fosse completado com sucesso. Através de simulações, as predições do modelo foram, então, comparadas com os dados do cultivo. O valor da correlação entre os dados preditos e observados foi de 0,99. Vários cenários foram construídos para fornecer o número de cercados para as enseadas de acordo com as diferentes situações apresentadas. As simulações realizadas pelo modelo indicaram que é possível inserir até 509 cercados na enseada da Coreia e 683 no Porto do Rei de acordo com os valores escolhidos. No entanto, deve-se dispor os cercados no meio ambiente aquático com base em um cenário mais conservativo levando em conta o princípio da precaução. Desta forma, o mais indicado seria a colocação dos cercados em um cenário de velocidade de corrente de 0,01m/s e 40% da influência da malha e do seu estado de colmatação possibilitando, assim, a colocação de 29 cercados na Coreia e 39 no Porto do Rei. Os resultados do modelo indicam com base nas suas simulações que o cultivo de camarão em cercados não seria uma fonte de problemas para as enseadas protegidas, contanto que o número de unidades não ultrapasse a capacidade de assimilação do ambiente, no que se refere à liberação de nitrogênio na coluna d’água. O modelo e suas simulações foram ferramentas valiosas e promissoras para predição de cenários de análises baseadas no nitrogênio, ampliando à compreensão sobre o comportamento e a interação do cultivo de F. paulensis e o meio ambiente aquático. Desta forma, o presente trabalho serve de base para estudos futuros que visem estimar a capacidade de suporte de corpos d’água em que a aqüicultura seja praticada.

In aquaculture, nitrogen fluxes may be an important indicator of interaction between the cultures system and the aquatic ecosystem. The understanding of these interactions comprehends the knowledge of the ecological processes and the managing strategies of the culture. Modeling is used in this work as a tool to indicate possible effects of this activity. When applied to aquaculture this tool may help improving the understanding of the processes involved in the activity. Moreover, it may also allow to momentarily stratifying the causal relationships between the variables, coming into existence as an artificial world and thus reflecting the vision of the real world. A mathematical model was built to create scenarios to the culture of pink shrimp Farfantepenaeus paulensis in water column nitrogen flux based pens. This model was used to estimate the release of nitrogen by the pens and the maximum number of these production units that the bays Corea and Porto do Rei on the estuary of the Lagoa dos Patos, RS, could hold without compromising the water quality and the system sustainability. For the construction of the numeric model, the software STELLATM v.9.01 was used and the model was run at the time step 1 (DT). For the calibration of the model, we used literature data from the shrimps Litopenaeus vanammei and F. paulensis. Furthermore field data were collected such as temperature, salinity, water flow dynamics and the nitrogen concentrations come from historical data. The model was validated through monitoring the shrimp cultures in pens in Ilha dos Marinheiros, Rio Grande, RS. The values of the environmental variables were found to be suitable for the successful completion of the production cycle. Through the simulations, the model predictions were compared to the culture data. The correlation value between the predicted and observed data was found to be 0.99. Many scenarios were then built to supply the number of pens to the bays according to the different situations presented. Simulations carried out by the model indicated that it is possible to insert up to 509 pens in the Corea bay and 683 in Porto do Rei according to the chosen values. However, the pens should be settled in the aquatic environment based on a more conservative scenario taking into account the precaution principle. This way, the best suggestion would be putting the pens in a 0,01 m/s water flow dynamics and 40% of the net influence and its excess fouling to enable the collocation of 29 pens in Corea an 39 in Porto do Rei. The results of the model indicate based on its simulations that the pen shrimp culture would not be a problem to the protected bays, provided that the number of units do not out number the capacity of assimilation of the environment in what refers to the nitrogen liberation in the water column. The model and their simulations were valuable and promising tools to predict analysis based on the nitrogen. This approach may enlarge our comprehension about the behavior and the interactions of the culture of F. paulensis and the aquatic environment. In this way, the present work may be a basis to future studies which aim at estimating the supporting capacity of the water bodies in which the aquaculture is practiced.