Author: EMILIO PEÑA MESSINA

Modelo para la biorremediación de efluentes camaronícolas en Nayarit, utilizando bivalvos y macroalgas nativas

Model for the biorremediation of shrimp farming effluents in Nayarit, using native bivalves

Emilio Peña Messina (2009)

En este estudio se evaluó la utilización de la almeja pata de mula (Anadara tuberculosa), el ostión de Cortés (Crassostrea corteziensis) y el mejillón de canal (Mytella strigata) en la remoción de material particulado (MTP) y la modificación de los nutrientes (N-NO<sub>2</sub>, N-NO<sub>3</sub>, N-NH<sub>4</sub> y P-PO<sub>4</sub>) en los efluentes de una granja camaronícola comercial. La Tasa de Filtración (TF) y de clarificación de partículas (TC) se desarrolló según Hildreth y Crisp (1976), la Eficiencia de Asimilación (EA%) según Conover (1966), a salinidades de 20 y 30 ‰ y gastos de 1.5, 3, 4.5, 6 7, 6 y 9 i h<sup>-1</sup> en laboratorioy campo. La Tasa de Remoción de partículas (TVR<sub>MTP</sub>), el consumo de oxígeno (TVC<sub>OD</sub>) y la producción de nitrógeno amoniacal y fosfatos (TVP<sub>NAT</sub> y TVP<sub>PO4</sub>) se evaluaron de acuerdo con Malone y Beecher (2000). Estos resultados sirvieron para generar modelos predictivos. Lamateria orgánica (MOP) se incrementó significativamente en los efluentes de la granja que funcionó como biofiltro incidental en el reciclaje de nutrientes. La TF aumentó significativamente con el incremento del gasto hasta 30‰, en el ostión de Cortés y en la almeja pata de mula, siendo la filtración mayor parala primera. En ambas especies la EA% fue alta (> 90%) y relacionada con una alta proporción de MOP en los efluentes. La TF a 20 ‰ fue independiente del gasto excepto para la almeja pata de mula. La TVRMTP aumentó a mayorgasto (70 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup> para el mejillón de canal, 40 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup> para la almeja pata de mula y 10 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup> para el ostión de Cortés) al igual que la TVCOD (0.55 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup> para el mejillón de canal, 0.33 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup> para la almeja pata de mula y 0.10 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup> para el ostión de Cortéz). La TVPNAT fue cercana a cero excepto para el mejillón de canal que se incrementó con el gasto a máximos de 0.13 kg ton<sup>-1</sup>h<sup>-1</sup>a Q=4.5 l h<sup>-1</sup> Y fue estable hasta los 9 l h<sup>-1</sup>. Losbivalvos removieron partículas eficientemente en los efluentes, con diferencias inherentes a su fisiología. Los modelos obtenidos son útiles para el cálculo del gasto y densidad de organismos para la biorremediación de efluentes y en elplanteamiento del cultivo integrado de camarón y bivalvos en efluentes de camaronicultura.

This study evaluated the use of the mud cockle (Anadara tuberculosa), the Cortez oyster (Crassostrea corteziensis)and the channel mussel (Mytella strigata) as biological filters in the particulate mater removal (TPM) and nutrients modification (N-NO<sub>2</sub>, N-NO<sub>3</sub>, N-NH<sub>4</sub> and P-PO<sub>4</sub>) in effluents of a commercial shrimp farm. The Filtration Rate (FR) and particle Clearance (CR) were assessed according to Hildreth & Crisp (1976), the Assimilation Efficiency (AE%) according to Conover (1966), at salinities of 20 and 30 ‰ andwater flows of 1.5, 3, 4.5, 67, 6 and 9 l h<sup>-1</sup> , both in laboratory and field. The Removal Rate of particles (VRR<sub>TPM</sub>), oxygen Consumption (VCR<sub>DO</sub>) and nitrogen and phosphates Production (VPR<sub>TAN</sub> and VPR<sub>PO4</sub>) were evaluated as recommended by Malone & Beecher (2000). These results were useful to generate predictive models. Particulate organic mater (POM) increasedsignificantly in the effluents farm which works as incidental biofilter in the nutrients recycling. The FR increased significantly with the water flow increase at 30‰ in the Cortez oyster and the mud cockle with the greatest values for the first one. In both species the AE % was high (> 90 %) andrelated with a great proportion of POM in effluents. FR at 20 ‰ was independent of water flow except for the mud cockle. VRRTPM grew with the water flow (70 kg ton<sup>-1</sup>, h<sup>-1</sup>, for the channel mussel, 40 kg ton <sup>-1</sup>, h <sup>-1</sup>, for the mud cockle and 10 kg ton <sup>-1</sup> h <sup>-1</sup>, for the Cortez Oyster) as well as the VCRDO (0.55 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup>, for the channel mussel, 0.33 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup>,for the mud cockle and 0.10 kg ton<sup>-1</sup>, h<sup>-1</sup> for the Cortez Oyster). VPRTAN was near to zero except for the channel mussel thatincreased with the flow to a maximum of 0.13 kg ton<sup>-1</sup> h<sup>-1</sup> at Q = 4.5 l h<sup>-1</sup> and was stable up to 9 l h<sup>-1</sup>. Bivalvesstudied efficiently removed suspended particles in effluents, with inherent differences between species related to their physiology. Models   obtainedare useful to calculate water flows and organisms density for the effluents bioremediation and the design of integrated shrimp and bivalves culture in effluents of shrimp farming.

Doctoral thesis

Biorremediación,Bivalvos nativos,Efluentes camaronícolas,Ciencias del mar BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA MICROBIOLOGÍA

POTENCIAL PRODUCTIVO DE UNA LAGUNA ARTIFICIAL EN EL DESARROLLO DEL CULTIVO DE TILAPIA (POTENCIAL PRODUCTIVE OF ARTIFICIAL LAGOON ON DEVELOPMENT OF TILAPIA FARMING)

Javier Marcial de Jesús Ruiz Velasco Arce Emilio Peña Messina CARLOS BENITEZ VALLE (2007)

The study was carried out in the “laguna de Mora”, sited 2.4 miles from Tepic city, capital of Nayarit state, in México. The main objective was the knowledge generation about the aquaculture potential use of the lagoon, initiating from the analysis of variables which explain its productive metabolism behavior in a period of one year. From that, to identify the more adequate exploitation strategies for development of aquaculture production in close coherence with natural productivity characteristics and the activity intensification possibilities without prejudice of its productive metabolism.The first phase of cartographic analysis was followed of environmental feasibility study, natural productivity and minimal hydrological conditions for cultivable organism’s subsistence. Then, there was a sufficient criterion to discard some environmental or hydrological difficulty which limits the aquaculture exploitation. The work results show productivity characteristics which situated the system in a mesothrophic level, with aptitude for Tilapia species culture, in reason of the hydrological variables in three seasons: spring, summer and autumn. These results will be used as a basis for design, projection and execution of aquaculture inversion projects in “Laguna de Mora”. A management plain is considered necessary in order to guarantee the environmental sustainability of its exploitation.The Tilapia species have good acceptation in markets all over the world. Tilapia culture generates employment and profits in many countries. The study pretends to contribute in technological development of Oreochromis aureus and Oreocchromis niloticus culture in extensive conditions in “Laguna de Mora”, Nayarit, México.

El estudio se realizó en la laguna de Mora, ubicada, a 4 km de la ciudad Tepic, capital del estado de Nayarit, en México. El objetivo fue generar conocimiento acerca del potencial acuícola de esta laguna, a partir del análisis de las variables que explican el comportamiento de su metabolismo productivo en un ciclo anual. Con ello, identificar las estrategias de explotación más adecuadas para el desarrollo de la producción acuícola de tilapia, en coherencia con sus características de productividad natural y las posibilidades de intensificación de la actividad, sin perjuicio de su metabolismo productivo. Se partió de una primera fase de análisis cartográfico, seguida del estudio de factibilidad ambiental, productividad natural y las condiciones hidrológicas mínimas para la subsistencia de organismos cultivables. Después de esto, se tuvieron elementos suficientes para descartar alguna dificultad ambiental o hidrológica limitante para el aprovechamiento acuícola. Los resultados del trabajo mostraron características de productividad que ubican a este sistema en un nivel mesotrófico con variables hidrológicas consideradas de aptitud para un ciclo del cultivo de tilapias en las estaciones de primavera, verano y parte de otoño. Estos resultados servirán de base para el diseño, proyección y ejecución de proyectos de inversión acuícola particulares para el sistema, cuyo plan de manejo se percibe necesario a fin de garantizar la sustentabilidad ambiental de su aprovechamiento. La tilapia es una especie que cuenta con buena aceptación en el mercado, sobre todo en el ámbito mundial, donde su cultivo genera empleo y divisas. Este estudio pretende contribuir al desarrollo tecnológico del cultivo de tilapia para las especies Oreochomis aureus y Oreocchomis niloticus, en condiciones de cultivo extensivo en la laguna de Mora en Nayarit, México.

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Tilapia Productividad natural nutrientes laguna Tilapia natural productivity nutrients Lagoon CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

POPULATION STRUCTURE AND REPRODUCTIVE BEHAVIOR OF SINALOA CICHLID CICHLASOMA BEANI (JORDAN, 1889) IN A TROPICAL RESERVOIR

Emilio Peña Messina Javier Marcial de Jesús Ruiz Velasco Arce JOSE IVAN VELAZQUEZ ABUNADER Jorge Saúl Ramírez Pérez (2011)

The population structure and reproductive condition of the Sinaloa cichlid Cichlasoma beani from samples obtained from June 2000 to July 2001 were determined. Samples in the first week each month from the largest trader of tilapia in the Aguamilpa Reservoir in Mexico and were caught in gillnets (9.6 and 11.4 cm stretch-mesh size). Of 596 specimens, there were 427 males and 169 females; monthly sex ratio, frequency of lengths by the multinomial distribution, timing of reproduction, condition index, and size at first maturity was determined. Differences in the sex ratio and monthly totals were significant, favoring males, except for September 2000 and March 2001. From one (August 2000) to three modal groups (July 2000 and June 2001) were identified by size. There were no significant differences in standard length weight relationships by sex, which indicated that a shared model for both genders is appropriate, and isometric growth was detected. Based on the proportion of mature and partially matures fish, the main reproductive period was April through June; size at first maturity was 18.9 cm. Water temperature was not significantly related to the percentage of mature and partially matures Sinaloa cichlids or spawning. These findings provide information for regulating the Cichlasoma beani fishery in this region such minimum legal size and non-fishing period.

Se determinó la estructura poblacional y condición reproductiva del cíclido de Sinaloa Cichlasoma beani desde junio de 2000 a julio de 2001. Las muestras se obtuvieron de la captura comercial de tilapia en el embalse de Aguamilpa, México durante la primera semana de cada mes. Los especímenes se capturaron con redes de enmalle (9,6 y 11,4 cm de tamaño de malla). De los 596 organismos recolectados, 427 fueron machos y 169 hembras. Se determinó la proporción de sexos mensual, grupos modales de tallas a través de una distribución multinomial, época reproductiva, índice de condición y talla de primera madurez. Se encontraron diferencias significativas en la proporción de sexos total y mensual favoreciendo a los machos, excepto en septiembre de 2000 y marzo de 2001. Se identificaron desde uno (agosto de 2000) hasta tres grupos modales de tallas (julio de 2000 y junio de 2001). No se encontraron diferencias significativas en la relación longitud patrón – peso total por sexo, lo que sugiere que el uso de un solo modelo para ambos sexos es adecuado, presentando crecimiento de tipo isométrico. Con base en la proporción de organismos parcialmente maduros y maduros, el pico principal de reproducción fue desde abril hasta junio; la talla de primera madurez fue de 18,9 cm. No se encontró una correlación significativa entre la temperatura del agua y el porcentaje de individuos parcialmente maduros, maduros o desovados. La información generada es útil para la regulación de la pesca de Cichlasoma beani en esta región, sugiriendo una talla mínima legal de captura y un periodo de veda adecuado para la especie.

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Cichlidae Condition index Length at maturity Length frequency Reproduction CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

GROWTH, MORTALITY AND REPRODUCTION OF THE BLUE TILAPIA OREOCHROMIS AUREUS (PERCIFORMES: CICHLIDAE) IN THE AGUAMILPA RESERVOIR, MEXICO

Emilio Peña Messina JOSE RAUL TAPIA VARELA JOSE IVAN VELAZQUEZ ABUNADER Javier Marcial de Jesús Ruiz Velasco Arce (2010)

Tilapia production has increased in Aguamilpa Reservoir, in Nayarit, Mexico, in the last few years and represents a good economic activity for rural communities and the country. We determined growth parameters, mortality and reproductive aspects for 2 413 specimens of blue tilapia Oreochromis aureus in this reservoir. Samples were taken monthly from July 2000 through June 2001, of which 1 371 were males and 1 042 were females. Standard length (SL) and total weight (TW) were measured in each organism. The SL/TW relationships through power models for sexes were determined. The growth parameters L "infinite", k, and t0 of the von Bertalanffy equation were estimated using frequency distribution of length through ELEFAN-I computer program. Finally the reproductive cycle and size of first maturity were established using morph chromatic maturity scale. The results suggested that the males and females had negative allometric growth (b < 3). Significant differences were found between SL/TW model for the sexes, suggesting separate models for males and females. Results indicate that there are no differences in growth rates between sexes; the proposed parameters were L "infinite" =43.33cm standard length, k=0.36/year and t0=-0.43years. Natural and fishing mortality coefficients were 0.83/year and 1.10/year, respectively. The estimated exploitation rate (0.57/year) suggested that during the study period the fishery showed signs of overfishing. Blue tilapia reproduces year-round; the highest activity occurs from January through May and size of first maturity was 23cm SL. We conclude that it is necessary to establish a minimum catch size in this reservoir based on the reproductive behavior of this species.

La producción de tilapia ha aumentado en el embalse de Aguamilpa, en Nayarit, México, en los últimos años y representa una buena actividad económica para las comunidades rurales y el país. Se determinaron parámetros de crecimiento, mortalidad y aspectos reproductivos para 2 413 ejemplares de tilapia azul Oreochromis aureus en este reservorio. Las muestras se tomaron mensualmente de julio de 2000 a junio de 2001, de las cuales 1 371 eran varones y 1 042 eran hembras. Se midió la longitud estándar (SL) y el peso total (TW) en cada organismo. Se determinaron las relaciones SL / TW a través de modelos de poder para los sexos. Los parámetros de crecimiento L "infinito", k, y t0 de la ecuación de von Bertalanffy se estimaron utilizando la distribución de frecuencia de longitud a través del programa informático ELEFAN-I. Finalmente, el ciclo reproductivo y el tamaño de la primera madurez se establecieron utilizando escala de madurez cromática. Los resultados sugieren que los machos y hembras tenían crecimiento alométrico negativo (b <3). Se encontraron diferencias significativas entre el modelo de SL / TW para los sexos, lo que sugiere modelos separados para hombres y mujeres. Los resultados indican que no hay diferencias en las tasas de crecimiento entre sexos; Los parámetros propuestos fueron L "infinito" = 43,33 cm de longitud estándar, k = 0,36 / año y t0 = -0,43 años. Los coeficientes de mortalidad natural y de pesca fueron de 0,83 / año y 1,10 / año, respectivamente. La tasa de explotación estimada (0,57 / año) sugirió que durante el período de estudio la pesquería mostró signos de sobrepesca. La tilapia azul se reproduce durante todo el año; La actividad más alta ocurre de enero a mayo y el tamaño de la primera madurez era 23cm SL. Concluimos que es necesario establecer un tamaño mínimo de captura en este reservorio basado en el comportamiento reproductivo de esta especie.

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growth reproduction exploitation rate Oreochromis aureus Aguamilpa Reservoir ELEFAN crecimiento reproducción ttasa de explotación Oreochromis aureus embalse de Aguamilpa BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Growth and reproduction patterns of the winged pearl oyster, Pteria sterna, cultivated in tropical environments of Mexico: Implications for pearl farming

MA. IRENE SERNA GALLO JAVIER MARCIAL DE JESUS RUIZ VELAZCO ARCE HECTOR ACOSTA SALMON EMILIO PEÑA MESSINA MA GUADALUPE TORRES ZEPEDA PEDRO ENRIQUE SAUCEDO LASTRA (2014)

"The winged pearl oyster, Pteria sterna, sustains a growing pearl industry in northwestern Mexico, where a subtropical climate prevails. In tropical areas of Mexico, pearl cultivation may be profitable, but insufficient information on the biology and ecology of the species limits the definition of protocols for creating pearl farms. We measured absolute growth, growth rate, reproductive stages, changes in oocyte size, and size at first maturity of juvenile P. sterna cultivated in Bahía de Acapulco over one annual cycle (2009–2010), and compared their response in this tropical area with reports from subtropical areas of Mexico. We also compared the von Bertalanffy growth model with one proposed in this study for aquaculture purposes. The growth rate was higher during the first six months (5.3 mm month–1) and then decreased to 3 mm month–1 until juveniles reached a size of 60 mm in one year. Growth rates were higher in February and lower in July through September. Both models described well the growth of P. sterna, but the adjustment and the estimation of parameters was better with the proposed model. Gametogenesis started in December 2009 at 50.9 mm (males) and 59.5 mm (females); gonad development occurred continuously throughout the year with a peak in February–March (~25–26 ºC; 2.8 g L–1 chlorophyll a concentration), when the gonad index was highest and oocytes were larger. When compared to other studies conducted in subtropical areas, the species uses different strategies to channel available energy into growth and reproduction in tropical regions; P. sterna grows quickly in Bahía de Acapulco and may obtain the size necessary for grafting (70–80 mm shell height) in 15–17 months."

"La concha nácar Pteria sterna sostiene una creciente industria perlera en la región subtropical del noroeste de México. En ambientes tropicales del país, el cultivo de perlas puede ser redituable, pero la poca información sobre la biología y ecología de la especie limita la definición de protocolos para la creación de granjas perleras. Se determinó el crecimiento absoluto, la tasa de crecimiento, los estadios reproductivos, los cambios en la talla de ovocitos y la talla de primera madurez de juveniles de P. sterna cultivados en la bahía de Acapulco durante el ciclo anual 2009–2010, y se comparó su respuesta en esta área tropical con registros de la especie para otras áreas subtropicales de México. Se comparó el modelo de crecimiento de von Bertalanffy con uno propuesto en este estudio para fines acuaculturales. La tasa de crecimiento fue mayor durante los primeros seis meses (5.3 mm mes–1) y disminuyó a 3 mm mes–1 hasta que los juveniles alcanzaron la talla de 60 mm en un año. El crecimiento fue máximo en febrero y mínimo de julio a septiembre. Ambos modelos describieron bien el crecimiento de P. sterna, pero el ajuste y la estimación de los parámetros fue mejor con el modelo propuesto. La gametogénesis inició en diciembre de 2009 a una talla de 50.9 mm en los machos y 59.5 mm en las hembras; el desarrollo de la gónada fue continuo el resto del año, con un pico de desove en febrero–marzo (~25–26 ºC; 2.8 g L–1 de clorofila a) que coincidió con el máximo del índice gonádico y la mayor talla de los ovocitos. En comparación con ambientes subtropicales, la especie utiliza una estrategia diferente para el manejo de la energía para el crecimiento y reproducción en un ambiente tropical; en la bahía de Acapulco P. sterna puede alcanzar la talla optima de injerto para producción de perlas (70–80 mm de altura de la concha) en 15–17 meses."

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Pteria sterna, growth, reproduction, Bahía de Acapulco, pearl cultivation Crecimiento, reproducción, cultivo de perlas CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS PRODUCCIÓN ANIMAL REPRODUCCIÓN

OsHV-1 and notifiable protozoa in healthy Crassostrea corteziensis cultured in two distant areas of the Gulf of California

MARIA FERNANDA MARTINEZ GARCIA JOSE MANUEL GRIJALVA CHON REINA CASTRO LONGORIA JORGE EDUARDO CHAVEZ VILLALBA TANIA LIZBETH ENRIQUEZ ESPINOZA ALFONSO NIVARDO MAEDA MARTINEZ EMILIO PEÑA MESSINA (2017)

"Infectious diseases have been a major limiting factor for large scale production of oyster farming. Several factors have contributed to the emergence and spread of infectious diseases in all cultivation sites around the world. Therefore, the prevention and control of diseases has become a priority for the sustainability of global aquaculture. Crassostrea corteziensis is a native species that contributes to the Mexican Pacific oyster production and used in this study to assess seasonal simultaneous infective events between distant areas in the Gulf of California. The results of the molecular analysis showed a higher prevalence of Perkinsus marinus in the north area and Marteilia refringens in the south. OsHV-1 was only present in summer and autumn with low prevalence in the two areas. The histological analysis of the PCR-positive organisms presented alterations characteristic of infections. The presence of M. refringens in a new location on the Gulf of California suggests that this pathogen is already well established in the area and the dual presence of pathogens in C. corteziensis is reported for the first time."

Article

Perkinsus marinus, Marteilia refringens, Crassostrea corteziensis, OsHV-1, Gulf of California. BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA ANIMAL (ZOOLOGÍA) PATOLOGÍA ANIMAL