ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA MARÍTIMA, CIENCIAS BIOLÓGICAS, OCEÁNICAS Y RECURSOS NATURALES FORMULARIO PARA LA PRESENTACIÓN DE PROYECTO DE TITULACIÓN DE LA CARRERA DE BIOLOGÍA Título del anteproyecto
Evaluación de tres métodos de marcaje en las especies de pepino de mar Isostichopus fuscus y fuscus y Holothuria theeli
Duración Un término académico [tiempo de ejecución]
Alumno Proponente 1 Nombre completo: Número de cédula: Matrícula: Email: Teléfono:
MIGUEL ANGEL HERRERA HERRERA VIVAR 0940978349 201118856
[email protected] 0981243154
Alumno Proponente 2 Nombre completo: Número de cédula: Matrícula: Email: Teléfono:
N/A
Profesor Guía (Director de Proyecto de Titulación) Nombre completo: DR. JORGE IGNACIO SONNENHOLZNER SONNENHOLZNER VARAS VARAS Número de cédula: 0911840510 Departamento de CENTRO NACIONAL DE ACUICULTURA afiliación: INVESTIGACIONES MARINAS (CENAIM) Email:
[email protected] Teléfono: 0969776126
Firma Alumno 1
Firma Alumno 2
Firma Profesor Guía
E
FORMULACIÓN DEL PROYECTO DE TITULACIÓN Debe contener la exposición general del problema, señalando los enfoques y procedimientos actualmente en uso referidos a la investigación (estado del arte), su fundamentación teórica, las hipótesis de trabajo, los objetivos generales y específicos y la bibliografía que sustenta su presentación. Se presentara de acuerdo al siguiente formato:
Introducción: Los pepinos de mar, al igual que las otras clases de equinodermos, ocupan un rol relevante en los ecosistemas marinos por su desempeño ecológico (Purcell, 2010). La pesquería de pepinos de mar a nivel mundial se ha expandido y, en consecuencia, el agotamiento de las poblaciones silvestres de especies de alto valor comercial (Purcell et al., 2013). La mayoría de las especies comerciales pertenecen a la familia Holothuroidae y Stichopodidae, y han sido particularmente vulnerables a la sobrepesca por su alta demanda en el mercado y por las características de su historia de vida, tales como: baja tasa de reclutamiento, elevada longevidad y denso-dependencia para lograr éxito reproductivo (Conand & Byrne, 1993). Algunas de estas especies presentan dos formas de reproducción: sexual y asexual por fisión. Ambas estrategias reproductivas son clave para el mantenimiento numérico y viabilidad de las poblaciones naturales (Conand, 2006). Sin embargo, muy pocos estudios han abordado estos dos procesos reproductivos y su efecto sobre las poblaciones para el manejo de pesquerías y recuperación poblacional (Purcell et al., 2014). En Ecuador, la pesquería del pepino de mar tiene lugar principalmente en las Galápagos con la especie Isostichopús fuscus, pero actualmente sus poblaciones se ven seriamente reducidas. En la costa continental, desde 1989 las poblaciones de I. fuscus han disminuido y hasta han desaparecido de algunas localidades a causa de su pesca ilegal. A esto se suma la explotación de otras especies sin registro en las estadísticas de pesca (por ejemplo, Holothuria theeli). H. theeli es el foco de una pesquería emergente en el Ecuador. A través de información secundaria procedente del sector pesquero artesanal del Ecuador, se señala que H. theeli es una de las especies de pepinos de mar comercial (después de I. fuscus) que tiene (al igual que I. fuscus) potencial para la acuicultura y repoblación (para fines de comercialización productos alimenticios y farmacéuticos). Pese a la importancia que poseen estas dos especies de holoturias tanto en lo ambiental como en lo económico, la información básica sobre su biología y ecología es bastante limitada (Sonnenholzner et al., 2012). La generación de este tipo de información permitirá determinar parámetros poblacionales fundamentales, como edad, crecimiento, patrones de movimiento, migración, estimaciones de mortalidad natural, entre otros). Sin embargo, la falta de una técnica sencilla y fiable para marcar individuos ha dificultado el seguimiento y captura-recaptura al momento de dirigir esfuerzos para el manejo y conservación desde un enfoque de repoblación de animales de edad conocida (pepinos de mar cultivados en laboratorio). El método de marcaje y recaptura es relevante para evaluar poblaciones naturales y el estado de la repoblación (liberación y seguimiento in situ de animales). Por este motivo, desarrollar una técnica validada de marcaje eficaz con elevada retención de marcas, permitirá minimizar el daño del tejido, estrés y riesgo de infecciones (que pudieran provocar la muerte, retraso en el crecimiento o alteración en la alimentación y/o reproducción) y será de gran valor en los próximos años, ya que la pesquería de pepinos de mar se expande hacia generar una acuicultura comunitaria y ambientalmente responsable, a gran escala (Mercier & Hamel 2013).
Esta herramienta beneficiará a la industria del pepino de mar a nivel regional al permitir que los estudios de la pesca y ecológicos (a través del marcaje y recaptura) estén orientados hacia medir los cambios temporales en las tasas de crecimiento, supervivencia y mortalidad, así como las migraciones diarias y estacionales, la localización de las poblaciones de cría y determinación de preferencia de habitar en el campo (RodriguezBarreras 2014, Gianasi et al. 2015). No obstante, antes de proceder con el marcado masivo de animales y liberación en el mar es necesario determinar y validar experimentalmente que: 1) el marcaje no tiene algún efecto sobre el animal; 2) la supervivencia post-marcaje es muy alta y 3) no hay pérdida de marcas (Sonnenholzner et al. 2010). La literatura reporta el uso de distintos tipos de marcas en pepinos de mar; para marcaje externo (T-bars), marcaje interno (CWTs, PIT-tags) y marcaje químico (elastómeros, fluorocromos), entre otros (Gianasi et al. 2015). Dado lo invasivo de algunos métodos de marcaje y la alta variabilidad en los resultados post-marcaje, existe dificultad en la evaluación del crecimiento individual de los pepinos de mar, lo que ha impedido obtener respuestas favorables a través del marcaje con diferentes métodos (Conand 1991, Shiel 2006). Esta variabilidad es producto al efecto de la especie de estudio y la falta de intercalibración entre el investigador responsable y los laboratorios. Esto se puede corregir con la producción de estudios experimentales que validen los procedimientos de marcaje previo a la liberación de animales en el mar. El presente estudio evaluará el efecto de tres métodos de marcado: 1) calceína, 2) PIT y 3) T-bar, así como la combinación de estos en los pepinos de mar I. fuscus y H. theeli para medir el crecimiento somático, la supervivencia, el trazado de estrés, capacidad de ingerir alimento y la pérdida de marcas, en condiciones de laboratorio . Nuestro interés en evaluar el efecto de la combinación en pares del marcaje con el fluorocromo de calceína con las marcas PIT o T-bar, se debe en que pretendemos utilizar ambas técnicas de marcado en los estudios de determinación de la edad para validar la periodicidad de las líneas de crecimiento naturales de los pepinos de mar en las placas de la corona tentacular. Para el uso de la calceína se requeriría recapturar un pequeño número de individuos que posean una marca visible o junto con una marca electromagnética interna que hace que se reconozca fácilmente al animal sin matar a los animales. Esto reduciría el número de ejemplares que se deben recoger para cada campaña de muestreo.
Objetivos
Determinar el efecto de tres métodos de marcaje en el crecimiento y supervivencia de los pepinos de mar Holothuria theeli e Isostichopus fuscus en condiciones de laboratorio.
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Realizar marcaje individual y combinado de pepinos de mar adultos I. fuscus y H. theeli (individuos de reproducción sexual y asexual) con tres tipos de marcas: PITtag, T-bar y FC, en relación a su ubicación y parte del cuerpo del animal. Realizar marcaje de pepinos de mar juveniles H. theeli de edad conocida con marcaje químico de FC. Realizar marcaje de pepinos de mar juveniles I. fuscus de edad conocida con marcaje químico de FC con la combinación de marcas PIT tags y T-bar. Medir el efecto post-marcaje en la supervivencia, tasa de crecimiento en talla y
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peso, medición de estrés y capacidad de alimentación de individuos adultos y juveniles de los pepinos de mar I. fuscus y H. theeli. Determinar el método de marcaje más efectivo e inocuo para los pepinos de mar I. fuscus y H. theeli.
Hipótesis
Los métodos de marcaje individual o combinados de los pepinos de mar I. fuscus y H. theeli para adultos y juveniles son efectivos y no tienen ningún efecto colateral sobre el crecimiento, supervivencia y no se registra pérdida de marcas.
Metodología
Previo al marcaje, se crearán dos grupos de animales por las categorías: adulto y joven y, por la procedencia de las especies I. fuscus y H. theeli, sean: 1) adultos recolectados del mar y 2) juveniles cultivados en el laboratorio. El experimento con animales adultos requiere dos subgrupos según su proceso reproductivo: 1.1) adultos de generación sexual y 1.2) adultos de generación asexual fisionados (clones). Para iniciar el experimento con adultos fisionados, se realizarán cortes transversales en individuos previamente aclimatados y medidos. Sus fracciones (boca-ano) serán separadas en diferentes tanques para su regeneración parcial (cicatrización de la zona cortada, aproximadamente 3 semanas) y completa (órganos internos completamente regenerados, aproximadamente 3 meses), las cuales constituirán dos dimensiones del experimento. Los individuos fraccionados y cicatrizados pero sin vísceras, serán marcados con los tres métodos individualmente, y con combinaciones de marcas (T-bars con PIT, T-bars con calceína, y PIT con calceína). Se realizará su seguimiento post-marcaje durante 10 semanas.
Los adultos de generación asexual o clones serán categorizados por la región del cuerpo que se regenere: 1.2.1) región anterior o bucal y 1.2.2) región posterior o anal. Los animales juveniles serán categorizados por tamaño: grandes y pequeño. Todos los animales seleccionados serán mantenidos y alimentados en condiciones óptimas. La duración del experimento son 10 semanas. El procedimiento de marcaje será basado en adaptaciones de las metodologías previamente establecidas para equinodermos (pepinos de mar y erizos de mar) propuestas por Purcell y Blockmans 2009, Sonnenholzner et al. 2010, Rodriguez-Barreras et al. 2014 y Giannasi et al. 2015. Se utilizarán tres tipos diferentes de marcas: 1) Transpondedor Integrado Pasivo (PIT); 2) Cables de Plástico Codificados (T-bar) y 3) Fluorocromo de Calceina (FC).
Referencias
Conand, C. (1990). The fishery resources of Pacific island countries. Part 2: Holothurians. FAO Fisheries Technical Paper (272.2). 143 pp.
Conand, C. (2006). Sea cucumber biology, taxonomy, distribution and conservation status. En: A.W. Bruckner (Ed.) Proceedings of the CITES workshop on the conservation of sea cucumbers in the families Holothuriidae and Stichopodidae (pp. 33 – 50). NOAA Technical Memorandum NMFS-OPR-34, USA. Conand, C. (1991). Long-term movement and mortality of some tropica sea cucumbers monitored by tagging and recapture. In: T. Yanagisawa; I. Yasamasu, C. Oguro, N. Suzuki, T. Motokawa (Eds.). Biology of Echinodermata (pp. 169 – 174). Rotterdam: Balkema. Conand, C.; Byrne, M. (1993). A review of recent development in the world of sea cucumber fisheries. Marine Fisheries Review (55) 1 – 13. Conand, C.; Byrne, M. (1994). Recent evolution of the world fisheries for sea cucumbers. Mar. Fish. Rev., 55(4): 1 – 13. Gianasi, B.L.; Verkaik K.; Hamel, J.F.; Mercier, A. (2015). Novel use of PIT tags in sea cucumbers: Promising results with the commercial species Cucumaria frondosa. PLoS ONE 10(5): e0127884. doi:10.1371/journal.pone.0127884 Lauzon-Guay, J.; Scheibling, R.E. (2008). Evaluation of passive integrated transponder (PIT) tags in studies of sea urchins: Caution advised. Aquatic Biology (2), 105 – 112. Purcell, S.W., Blockmans, B.F.; Nash, W.J. (2006). Efficacy of chemical markers and physical tags for large-scale release of an exploited holothurian. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology (334), 283 – 293. Shiell, G.R. (2006). Effect of invasive tagging on the activity of Holothuria whitmaei (Echinodermata: Holothuroidea): A suitable mark-recapture method for short-term field studies of holothurian behaviour. Marine and Freshwater Behavior and Physiology (39) 153 – 162. Sonnenholzner, J. (2003). Seasonal variation in th e Food composition of Holothuria theeli (Holothuroidea: Aspidochirotida) with observations on density and distributi on patterns at thecentral coast of Ecuador. Bull Mar Sci (73), 527 – 543. Sonnenholzner, J.; Brandt, M., Francisco, V.; Hearn, A.; Luzuriaga, M.; Guarderas, P.; Navarro, J.C. (2013). Chapter 6: Echinoderms of Ecuador. En J. J. Alvarado y F. A. SolísMarín (Eds.), Echinoderm Research and Diversity in Latin America (pp. 183-233) Berlin, Alemania: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Sonnenholzner, J.; Lawrence, J.M. (2002). A brief survey of the echinoderms communities of thecentral and southern marinecoastal wetlands of the continental coast off Ecuador. Bol Ecotrópica (36), 23 – 35. Sonnenholzner, J.; Montaño-Moctezuma, G.; Searcy-Bernal, R. (2010). Effect of three tagging methods on the growth and survival of thepurple sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. Panamerican Journal of Aquatic Sciences (5), 414-420.
Cronograma de trabajo
OCTUBRE
NOVIEMBRE DICIEMBRE
1-30
Pasantías de vinculación con la comunidad
Estudiante
1-15
Coordinación logística para experimentos
Estudiante, tutor
19-23
Inicio clases
Estudiante
4-14
Fase de campo/laboratorio
Estudiante
15-21
Experimentos en laboratorio
Estudiante
22-28
Experimentos en laboratorio
Estudiante
1-23
Experimentos en laboratorio
Estudiante
14-18
Exámenes parciales
Estudiante
24 diciembre03 enero
ENERO
FEBRERO
Vacaciones institucionales
3-12
Experimentos en laboratorio/análisis resultados/Redacción metodología
Estudiante, tutor
15-26
Experimentos en laboratorio/análisis resultados
Estudiante, tutor
29-10 febrero 29-10 febrero 22-26 febrero
Experimentos en laboratorio/análisis resultados Revisión metodología y resultados por parte del tutor
Estudiante, tutor
Exámenes finales/Experimentos en laboratorio/Correcciones
Estudiante, tutor
Redacción borrador final
Estudiante
1-4
Revisión del borrador final
Tutor, estudiante
7-11
Consejerías académicas/ Entrega de borradores a FIMCBOR
Estudiante, tutor
1-16
Espera de correcciones
FIMCBOR, estudiante
18-29
Fecha esperada de sustentación
27-28
MARZO
ABRIL
