Carrying capacity of tropical reservoirs for aquaculture

CARRYING CAPACITY OF TROPICAL

RESERVOIRS FOR AQUACULTURE

Ricardo M. Pinto-Coelho

Instituto de Ciências Biológicas

Universidade Federal de Minas Gerais

Belo Horizonte (MG) – Brazil

http://ecologia.icb.ufmg.br/lgar

What are the types of carrying capacity in

aquaculture?

- Physical carrying capacity- Area of fish farms that can be accomodated in the physical space.

- Production carrying capacity

stocking density at which harvests are maximized

- Ecological carrying capacity- Stocking or farm density which causes unacceptable ecological

impacts

- Social carrying capacity- Level of farm development that causes unacceptable social impacts.

(McKindsey et al. Aquaculture, 261:451-462 (2006)

WHY INVEST IN AQUACULTURE IN

TROPICAL RESERVOIRS?

Fisheries go globalThroughout the 1950s and 1960s a huge increase of global fishing encouraged politicians and managers to believe that launching more boats would automatically lead to higher catches... After the first collapse of the Peruvian anchovetta (1971-1972), the declining trend accelerated in the 1980s and 1990s with the collapse of cod stocks off New England and Canada.

(Pauly, D. et al. Nature 418:689-695, 2002)

Trophic levels as indicators of fisheries impacts

The statistics leave no doubt: There is a global trend for increased catches of fish herbivores or

planktivores. This effect occurs within and between species.(Pauly, D. et al. Nature 418:689-695, 2002)

Fig. 4.13- Exploração dos

estoques pesqueiro nos

oceanos

Fonte: Boletim Estatístico do MPA, Brasília, 2012.

Fisheries

Aquaculture

Produção Mundial de Alimentos (2001)

Produção : 1.841 milhões de toneladas

Consumo: 1.895 milhões de toneladas

Déficit: 34 milhões de toneladas (principalmente na China)

Grandes áreas produtoras de Grãos: Grande Planície

Central – USA e Canadá, pampas (Argentina), Punjab

(India), Planície norte (China), Cerrado (Brasil Central).

Grande importadores: China, Japão, Àfrica do Norte

(Marrocos, Tunísia, Líbia, Egito, etc), Oriente Médio (Irã,

Arábia Saudita, etc), países centro-africanos. Segundo a

FAO, o Brasil é um dos 10 maiores imortadores de grãos do

planeta.

Açúcar

0

4500

9000

13500

18000

Bra

sil

Tailândi

aEU

Aus

trália

Cub

a

Colôm

bia

Gua

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dia

Afri

ca d

o Sul

Mau

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To

n (

x1000)

Açúcar

Fonte: FAO/ONU, 2004

Brazil is a major producer of food in the world. According to FAO, the

country is among the top ten producers of sugar (1 seat), soybean (second

place), coffee (1 seat), beef (second place), poultry (second place),

orange juice (1 seat), fiber (5 seat), among other products. The country still

stands out in biofuel production.

90,668,5

52,6 15 9,8 7,4 4,3 1,8 1,68 1,630

20406080

100

US

A

BR

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IL

AR

GE

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A

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IND

IA

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Millio

ns

of to

ns

Country

SOYBEAN

Fonte: FAO/UNO, 2010

Brazil is a major producer of food in the world. According to FAO, the

country is among the top ten producers of sugar (1 seat), soybean (second

place), coffee (1 seat), beef (second place), poultry (second place),

orange juice (1 seat), fiber (5 seat), among other products. The country still

stands out in biofuel production.

2553

1107767

399 285 278 252 237 208 171

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

x 1

00

0 t

on

s

Países

CAFÉ

Brazil is a major producer of food. According to FAO, the country is among

the top ten world producers of soybean oil (second place), beef (second

place), poultry (second place), sugar (1 seat), coffee (first place), Juice

orange (1 seat), fiber (5 seat), Banana (10th place). The country still stands

out in biofuel production.

Fonte: OIE, 2009

Bebidas Tropicais

0

400

800

1200

1600

Bra

sil

Cos

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China

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000)

Bebidas Tropicais







Fibras

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1400210028003500

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x 1

000)

Fibras







0

50

100

150

200

250

1970 1975 1980 1985 1995 2006

Milh

ões

Lavouras Pastagens Matas e Florestas

Brasil: Área ocupada pela

atividade agropecuária e

silvivultura (milhões de

hectares).

Fonte: IBGE.

Pecuária no Mundo e no Brasil

Bases Ecológicas para o seu Desenvolvimento

Rebanhos (Total)

FAO, ONU, 2006

Total de Cabeças

Brasil

Fonte: IBGE, 2006

Fonte: FAO

Carne

0

1000

2000

3000

4000

5000

EUA

Bra

sil

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Can

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China

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China

HK

Arg

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a

To

n (

X 1

000)

Carne







Bovinos

FAO, ONU, 2006

Exportação

(carne bovina)IBGE

N País Produção

(106 ton 2004)

1 Brasil 4,681

2 EUA 3,725

3 U.E. 2,535

Total 18,908

Fonte: FAO

O Brasil ocupa a quarta posição entre os produtores de suínos no mundo, atrás de China, União

Européia e Estados Unidos. A produção brasileira de suínos aumentou 3,3% em 2006, em

comparação com o ano anterior. O efetivo total chegou a 53,2 milhões de unidades. Fonte:

Jornal Folha de São Paulo, Folha on line, dia 11/12/2007 - 10h01

Fonte: FAO

Suínos

Aves

Pecuária

CONSUMO BRASILEIRO DE CARNE (KG PER CAPTA)

Tipo de carne 2004 2005 2006

Bovina 35,245 36,377 37,801

Suína 10,898 11,070 11,244

Frango 32,701 35,367 37,667

Perú 0,573 0,619 0,659

TOTAL 79,125 83,156 0,659

População Brasileira

IBGE (milhões/hab.)181,586 184,184 186,770

Fonte: Avisite, 2006

http://www.avisite.com.br/noticias/noticias_maisnot.asp?codnoticia=6470&codCategoria=&Mes=2&Ano=2006

Produção de Alimentos

Bases Ecológicas e a Sustentabilidade

Origens e efeitos do aporte externo de nutrientes no reservatório de São Simão (MG/GO)

Esse projeto demonstrou a relação entre a degradação da

qualidade de água no reservatório, o aporte externo de fósforo

e atividade sucro-alcooleira na bacia do rio Tijuco, tributário do

rio Paranaíba, Minas Gerais.

Em janeiro de 2002, constatou-se um extenso

florescimento de cianobactérias no

reservatório. As fotos ilustram o evento no

braço do Tijuco-Prata (Ponto C-09).

UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

Fig. - Cianobactéria Anabaena circinalis fotografada em microscopia de campo

claro, no aumento 1000X (com óleo de imersão) em microscópio Leica acoplado a

vídeo câmera CCD-SONY. Imagem processada pelo software Photoimpact 3.2. Foto

de Cid Antônio Morais Jr.



Do lado mineiro, a atividade agrícola também

apresentou um padrão espacial heterogêneo com

uma maior concentração dessa atividade na bacia do

rio Tijuco e uma menor intensidade na bacia do rio São

Gerônimo.

Livestock is a poor converter of grains into biomass

Boi 7-9 Kg

Frango 2 Kg

Peixe 1,8 Kg

Table Conversion Rate in meat from grain used in the composition of the animal feed

Pecuária afeta o clima?

O que a criação de animais em grande escala tem a ver com o

aquecimento global?

Bactérias metanogenéticas (foto no encarte) estão presentes no rúmen dos bovinos. Elas facilitam a

digestão da celulose. Este processo acontece em um ambiente sem oxigênio, e o produto final do

processo é o metano (CH4). Um boi adulto emite 140 quilos de metano por ano. Esse gás tem um

efeito 20 vezes mais potente do que o CO2 como agente causador de aquecimento global.

A agricultura também emite gás metano. É o caso do arroz irrigado (foto). Outros gases GEE

também são gerados pelas atividades humanas relacionadas à produção de alimentos. Cerca de

80% das fontes antropogênicas de óxido nitroso são de origem da agricultura.

Reservoirs of Tocantins

River, Pará.

Most new reservoirs opened in the

last years are located in this river

basin: Serra da Mesa, Luis Eduardo

Magalhães (Palmas), Tucuruí, etc.

Tucuruí Dam

Araguaia-Tocantins basin

Methane Emission from Tucuruí (according to

Fearnside, 2004, Ciência Hoje, 36:41-44)

Reservoir Carbon emission to the

atmosphere

(equivalent unities of

CO2)

x 10,0 6 tons of Carbon

Tucuruí (1990) 2,55

Balbina 6,43

Samuel 1,13

Curuá Una 0,01

Consum of

Fossil Fuel

São Paulo (1990) 5,3

Brasil (1990) 53,0

Obs:

(a) As a GHG, methane has an enormous power to cause the temperature increase in the atmosphere. Just one ton of CH4 is equivalent to 21,0 tons

of CO2 (according to estimates of Kyoto protocol. The IPPC panel suggests 1:23);

(b) Partial pressure of methane (CH4 ) is 1,5 x 10-6 (0,035 mg.L-1, 25oC) ;

(c) Solubility loss of methane as temperature increases from 15 to 25 oC is approx. 18,3%;

(d) Tucuruí reservoir discharge (engines + spillray) is about 353,3 x 109 liter.year-1;

(e) Mean concentrations of CH4 in the inlet of spillray (20 m deep) varies between 3,0 and 4,0 ppm (data from 1989).

(f) Mean concentrations of CH4 in the inlet of engines (30 m deep) varies between 6,0 and 7,0 ppm (data from 1989).

(g) It should be an massive methane emission during the water passage through the turbines or the spillray. Fearnside compared this event to what

happens when Coca Cola bottle is opened, when, he says, all CO2 is rapidly removed from the beverage. The COPP/UFRJ team (Luis Pingueli Rosa

and Cols.) reject most of methane calculations done by Fearnside.

In Brazil, there are 200 million hectares of pastures of which 50 million degraded. These areas (located on the Ring of deforestation of the Amazon) do not produce anything and still contribute to generate heat and lack of water and are sources of siltation. These areas already have climate characteristics of semi-arid and desert.

Um boi anda até 11 km por dia. Esse pisotear constante compacta o solo

formando trilhas que abrem o caminho para a erosão. Na estação seca, o solo

fica completamente exposto e emite muito calor. Os sinais de emissão de calor

do Sudeste e Centro-oeste brasileiros vêm se igualando aos do Nordeste. Nas

chuvas essas áreas contribuem com sedimentos que levam ao assoreamento

de rios, lagos e reservatórios.

Voçorocas são uma paisagem comum em muitas áreas do sudeste brasileiro.

Bioenergética da Produção de

Alimentos

Biofuels (Ethanol)

Planted área 6,0 x 106 ha (álccol+açúcar)

3,0 x 106 ha (álcool)

Domestic production 12 x 109 litros.ano-1 (2002)

17 x 109 litros.ano-1 (2007)

20 x 109 litros.ano-1 (2008)

# Plants (distilleries) 350 destilarias

People directly involved 700 x 103 individuals

(workers)

Domestic Market 60% off all vehicles (Flex)

Overseas Market EUA, Japan, E.U. (5% na

gasolina)

O Futuro II: a pesca e aquicultura.

Aquaculture in floating cages in the World

Sea Water Freshwater FAO - 2007

Fonte: FAO, Fisheries, 2004

O Brasil ocupa um tímido 31 lugar no ranking mundial de produção de pescado (2004).

Enquanto a China

(1 lugar no ranking) produz 48,9 milhões de toneladas por ano, o Brasil produz 50X menos (1,01

milhão de toneladas). Há algo errado com a pesca no Brasil.

Pesca & Aquicultura

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

China

Per

uIn

dia

Indo

nesia

Chile

EUA

Japa

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n (

10

00

x)

Crustáceos

Outros

Cefalópodes

Moluscos

Peixes Marinhos (lit.)

Peixes Marinhos (Pel.)

Estuários

Peixes A. Continentais

Balbina (AM)

Tucuruí (PA)

Castanhão (CE)

Itaparica (BA)

Sobradinho (BA)

Xingó (BA)

Moxotó (BA)

Serra da Mesa

(GO)

Furnas (MG)

Três Marias (MG)

Ilha Solteira (SP)

Itaipú (PR)

Parques Aqüícolas Continentais

SEAP (2008)

Estimating carrying capacity

Reservoirs in Minas Gerais, Brazil

Três Marias

Furnas

São Simão

Nova Ponte

Work phasesrestrictive factors Consolidation of cartographic basis

SIG

Limnology

Land Uses

Bathymetry

Hydrology &

e Hidrodynamics

Fisheries and

Aquaculture

Toxicology

Carrying Capacity

Leases

Aquaculture Leases

ichthyology

Production

Reservoirs

River

ADCP

Hidrodinâmica Limnology-Ecology

Methods

Modeling

Accessibility

Social

Usos do Solo

Batimetria

Hidrologia e

Hidrodinâmica

Hidrologia e

Hidrodinâmica

Rio dos Bois

Rio Alegre

Limnologia

Pesca e Aquicultura

Parques Aquícolas

São Simao

P1 P2 P3 P4 Perime

tro

(km)

Area

(há)Polígono LAT (Y) LONG (X) LAT (Y) LONG (X) LAT (Y) LONG (X) LAT (Y) LONG (X)

Pol 1 REM 7925759,712 569583,394 7923940,210 568839,103 7924051,249 568571,949 7925870,751 569316,241 4,51 56,87

Pol 2 7927325,736 569749,429 7930429,348 571616,418 7930656,693 571234,064 7927556,526 569370,520 8,13 160,69

Pol 3 7919327,305 566525,255 7922627,261 568047,782 7922875,274 567500,086 7919575,319 565981,004 8,47 217,36

Pol 4 REM 7917700,036 562085,510 7917772,596 563910,508 7918192,566 563890,719 7918117,807 562070,119 4,49 76,36

Pol 5 7920458,009 557962,765 7919048,294 558745,557 7919237,748 559064,185 7920647,463 558280,532 3,96 59,65

Pol 6 7921648,989 553993,690 7921168,464 555533,439 7921519,816 555647,112 7921996,897 554109,085 3,96 59,12

Pol 7 REM 7945521,363 600463,469 7947049,525 600730,428 7947124,284 600390,270 7945596,122 600124,173 3,98 68,17

Pol 8 REM 7947711,361 600484,130 7948064,268 601476,885 7948327,023 601413,120 7947973,018 600421,464 2,64 28,34

Pol 9 7926671,765 601805,366 7925924,546 603823,556 7926242,289 603953,912 7926990,672 601935,722 4,99 74,14

Pol 10 7931365,746 599380,977 7929685,084 600388,908 7929934,157 600810,237 7931617,147 599804,634 4,90 96,54

Pol 11 7938512,050 578548,455 7937759,011 578657,861 7937805,566 579016,340 7938558,605 578903,442 2,23 27,24

Pol 12 REM 7935571,825 573699,534 7935866,463 573985,377 7936662,427 573176,222 7936367,788 572885,981 3,09 46,72

Pol 13 REM 7932083,440 577105,464 7932431,949 577370,419 7933079,493 576529,381 7932729,885 576262,227 3,00 46,52

Pol 14 REM 7907845,046 551979,858 7908409,036 553019,887 7908882,876 552764,827 7908319,985 551724,798 3,44 63,78

61,79 1081,50

Localização Geográfica dos Polígonos (São Simã0)

Sistema de Coordenadas: UTM – Datum: WGS 84

CENÁRIO I

Pol 01 Pol 02 Pol 03 Pol 04 Pol 05 Total

Área do polígono (ha) 56,87 160,69 217,36 76,36 59,65 570,94

Número de Tanques Rede 270 432 540 297 243 1.782

Área (ha) de TR 4,13 6,61 8,26 4,54 3,72 27,26

razão TR:Polígono 0,07 0,04 0,04 0,06 0,06 0,05

Produção anual (toneladas) 3.645,0 5.832,0 7.290,0 4.009,5 3.280,5 24.057,0

CENÁRIO II

Pol 06 Pol 07 Pol 08 Pol 09 Pol 10 Pol 11 Pol 12 Pol 13 Pol 14 Total

Área do polígono (ha) 59,12 68,17 28,35 74,14 96,54 27,24 46,72 46,52 63,78 510,59

Números de Tanques Rede 2.376 3.024 1.008 3.600 4.851 1.248 2.052 2.064 2.916 23.139

Área (ha) de TR 2,14 2,72 0,91 3,24 4,37 1,12 1,85 1,86 2,62 20,83

razão TR:Poligono 0,04 0,04 0,03 0,04 0,05 0,04 0,04 0,04 0,04

Produção

anual (toneladas) 5.464,8 6.955,2 2.318,4 8.280,0 11.157,3 2.870,4 4.719,6 4.747,2 6.706,8 53.219,7

Total

Cenário I (toneladas) 24.057,00

Cenário II (toneladas) 53.219,70

Total I+II (toneladas) 77.276,70

Ração toneladas 115.915,00

Valores atuais R$ 156.485.317,50

Produção (ton) prevista para os Polígonos (São Simã0)

A Aqüicultura na América do Sul

País Produção

(2006)

Contribuição

Relativa (%)

Chile 8,36 x 105 70

Brasil 2,71 x 105 22

Outros 1,03 x 105 8

Total 1,21 x 106 100

Fontes: SOFIA (2008)

Principais espécies cultivadas

no Brasil (2006)

Espécies 2006

Volume (t) %

Camarão 65.000,00 23,92

Tilápia 71.253,50 23,23

Carpa 45.831,50 16,87

Tambaqui 26.662,00 9,81

Mexilhões 12.082,50 4,45

Tambacu 10.989,50 4,01

Pacu 10.625,50 3,91

Piau 3.542,50 1,35

Ostras 3.413,50 1,26

Outros 22.295,00 8,21

Total 271.695,50 100

Fonte: IBAMA (2008)

O presente projeto visa o estabelecimento da aquicultura nos reservatórios de Furnas e Três Marias dentro dos princípios de sustentabilidade ambiental, ou seja, garantindo crescimento econômico, inclusão social ao lado da manutenção da qualidade ecológica do ambiente. A premissa é a de que a aquicultura em tanques rede, desde que seja planejada e controlada, é uma das formas mais adequadas para o uso da água em grandes reservatórios tropicais.

Objetivos

380000 400000 420000 440000 460000

7620000

7640000

7660000

7680000

7700000

7720000

0.4

0.8

1.2

1.6

2

2.4

2.8

3.2

3.6

4

4.4

4.8

5.2

5.6

6

N

15 Km

Res. Furnas

Carta Temática

(secchi)

380000 400000 420000 440000 460000

7620000

7640000

7660000

7680000

7700000

7720000

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

N

15 Km

Res. Furnas

Carta Temática

(sólidos totais)

Clorofila-aFósforo Total

Res. Furnas

Carta Temática

(fósforo total)

Res. Furnas

Carta Temática

(clorofila-a)

Captaçao de água

Áreas - alvo

Polígonos de Produção

Entorno de cidades

Hotéis

Centros de apoio ao turista

Agricultura intensiva

Travessia de balsa

Condomínios

Locais de pesca

Esportes náuticos

Eixo central/ Ventos

Deplecionamento

Má qualidade de água

Turismo/Má qualidade de água

Turismo/ Boa qualidade de água

Paliteiros

Paliteiros/locais rasos

Locais rasos

Àrea de Segurança

Mineração em áreas próximas.

Reservatório de FurnasSub-eixo do Sapucaí

Zonas potenciais e restritivas para a

instalação de parques aquícolas.

Carmo R. Claro

Alterosa

Areado

Carmpos Gerais

Campo do meio

A B

381400 381500 381600 381700

7694500

7694600

7694700

7694800

7694900

7695000

7695100

7695200

C

DE

2.196

14.9412.383

1.870

5.317

4.874

4.298

2.700

1.990

12.412

545

17.927

786

2.462

3.442

1.126

16 Leases

Furnas Reservoir

ESTIMATED MAXIMUM PRODUCTION (Furnas Res.) = 79,269 TON / YEAR

15.653

2.130

5.000

17.952

15.140

ESTIMATED MAXIMUM PRODUCTION FOR THREE MARIAS = 55,875 TON / YEAR

5 Leases

Três Marias Reservoir

Se as capacidades de suporte delimitadas para os parques aquícolas de Furnas (79.269 toneladas) e de Três Marias (55.875 toneladas) forem realmente atingidas (o somátório dos dois parques é de 135.144 toneladas), somente esses dois parques aquícolas irão aumentar em 49,8% a produção brasileira dem termos de aquicultura (incluindo todas as modalidades tanto na área continental quanto no litoral brasileiro).

Tilápia coletada em um tanque rede próximo a

cidade de Alfenas, MG em fevereiro de 2006.

Universo da Aquicultura no Reservatório de São

Simão

Maio de 2013

São Simão

Paranaíguara

Quirinópolis

Gouvelândia

Inaciolândia

Sta. Vitória

Aquaculture in São Simão Reservoir

(May 2013)

Aquiculturas existentes (2012)

Aquiculturas encerradas (2012)

Polígonos propostos

Aquaculture Production Chain

Aquaculture

Support

Services

Consulting /

Cooperative

Technical

Support

fingerlings

juvenile

fattening and

slaughter

Feed mill

Logistics

fish

processing

Resales fish

cages

infrastructure

assembly

shed

Environmental

Monitoring

FINAL REMARKS

There was an extraordinary development in food production around the

world thanks mainly to technological development;

This development has caused, however, a growing environmental

degradation and even Brazil timid steps taken to counter this increased

pressure against the environment;

The advancement of livestock and increased production of biofuels are

the factors that most concern and this issue should also be treated as a

priority under the environmental point of view;

The loss of biodiversity, soil loss and siltation of rivers and reservoirs,

increasing pressure on water resources and the different impacts of

climate change are the most critical issues of environmental degradation

in Brazil;

The government and society must invest time and resources to new

technologies and alternatives for both food production as the energy

issue. The key word here is "sustainability". This paper discussed two such

alternatives within this idea: recycling oil and fish farms in tropical reservoirs.

Ordenamento Sustentável da Aquicultura Reservatório de São Simão (Minas Gerais-Goiás)

Laila Ribeiro

Ricardo M. Pinto-

Coelho

José Fernandes B

NetoEliane Vieira

Gabriela P

Fernandes

Elizabeth

Lomelino

Aloizio Pelinson

Cid Morais

Jr.

Eliane C.

Elias

Simone Santos

Sofia Brito

Thank you!

Ricardo Motta Pinto CoelhoDepartamento de Biologia GeralUniversidade Federal de Minas GeraisAv. Antônio Carlos, 6627, Bairro São FranciscoTelefax 031 3409 2605E-mail: [email protected]://ecologia.icb.ufm.br/lgar

mailto:[email protected]

Documents

Carrying capacity of tropical reservoirs for aquaculture