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Keywords:

  • aquaculture;
  • fish parasite;
  • host density effect;
  • reservoir-host effect;
  • sea lice;
  • wild fish
  • acuacultura;
  • densidad de huéspedes;
  • efecto huésped reservorio;
  • parásito de peces;
  • peces silvestres;
  • piojos de mar

Abstract: A sea cage, sometimes referred to as a net pen, is an enclosure designed to prevent farm fish from escaping and to protect them from large predators, while allowing a free flow of water through the cage to carry away waste. Farm fish thus share water with wild fish, which enables transmission of parasites, such as sea lice, from wild to farm and farm to wild fishes. Sea lice epidemics, together with recently documented population-level declines of wild salmon in areas of sea-cage farming, are a reminder that sea-cage aquaculture is fundamentally different from terrestrial animal culture. The difference is that sea cages protect farm fish from the usual pathogen-control mechanisms of nature, such as predators, but not from the pathogens themselves. A sea cage thus becomes an unintended pathogen factory. Basic physical theory explains why sea-cage aquaculture causes sea lice on sympatric wild fish to increase and why increased lice burdens cause wild fish to decline, with extirpation as a real possibility. Theory is important to this issue because slow declines of wild fish can be difficult to detect amid large fluctuations from other causes. The important theoretical concepts are equilibrium, host-density effect, reservoir-host effect, and critical stocking level of farmed fish (stocking level at which lice proliferate on farm fish even if wild fish are not present to infect them). I explored these concepts and their implications without mathematics through examples from salmon farming. I also considered whether the lice-control techniques used by sea-cage farmers (medication and shortened grow-out times) are capable of protecting wild fish. Elementary probability showed thatinline image(where W is the abundance of wild fish, W* is the prefarm abundance, F is the abundance of farm fish, andinline imageis the ratio of lice per farm fish to lice per wild fish). Declines of wild fish can be reduced by short growing cycles for farm fish, medicating farm fish, and keeping farm stocking levels low. Declines can be avoided only by ensuring that wild fish do not share water with farmed fish, either by locating sea cages very far from wild fish or through the use of closed-containment aquaculture systems. These principles are likely to govern any aquaculture system where cage-protected farm hosts and sympatric wild hosts have a common parasite with a direct life cycle.

Resumen: Una jaula marina, a veces conocida como corral de red, es un encierro diseñado para prevenir que los peces de granja escapen y para protegerlos de depredadores mayores, al mismo tiempo que permite el libre flujo de agua para arrastrar desechos. Los peces de granja, por lo tanto, comparten agua con peces silvestres, lo cual permite la transmisión de parásitos, como los piojos marinos, de peces silvestres a peces de granja y viceversa. Las epidemias de piojos marinos, aunadas a declinaciones poblacionales de salmón silvestre documentadas recientemente en áreas de cultivo en jaulas marinas, son un recordatorio de que la acuacultura en jaulas marinas es fundamentalmente diferente a la crianza de animales terrestres. La diferencia estriba en que las jaulas marinas protegen a los peces de granja de los mecanismos usuales de control de patógenos de la naturaleza, como los depredadores, pero no de los patógenos mismos. Por lo tanto, una jaula marina se convierte en un centro de cultivo de patógenos. La teoría física básica explica porqué la acuacultura en jaula marina causa el incremento de piojos marinos en peces silvestres simpátricos y porqué las mayores cargas de piojos causan la declinación de peces silvestres, con la posibilidad real de extirpaciones. La teoría es importante en este tema porque las declinaciones lentas de peces silvestres pueden ser difíciles de detectar entre grandes fluctuaciones debidas a otras causas. Los conceptos teóricos importantes son equilibrio, efecto de la densidad de huéspedes, efecto del reservorio de huéspedes y el nivel crítico de siembra de peces de granja (nivel de siembra en el que los piojos proliferan en peces de granja aunque no haya presencia de peces silvestres que los infecten). Exploré estos conceptos y sus implicaciones sin matemáticas sino por medio de ejemplos del cultivo de salmón. También consideré sí las técnicas de control de piojos utilizadas en las jaulas marinas (medicación y acortamiento de tiempo de engorde) son capaces de proteger a peces silvestres. La probabilidad elemental mostró queinline image(dondeW*es la abundancia pregranja de peces silvestres yinline imagees la proporción de piojos por pez de granja a piojos por pez silvestre). Las declinaciones de peces silvestres se pueden reducir con ciclos de crecimiento cortos para peces de granja, la medicación de peces de granja y el mantenimiento de niveles bajos de siembra de peces de granja, ya se mediante la ubicación de jaulas marinas muy lejos de los peces silvestres o mediante el uso de sistemas de acuacultura con contenedores cerrados. Es probable que estos principios rijan cualquier sistema de acuacultura en el que huéspedes protegidos en jaulas y huéspedes silvestres simpátricos tienen un parásito común con un ciclo de vida directo.