Le professeur Boyd discute d'une variable critique et source de stress qui peut tuer ou provoquer un manque d'appétit, une croissance lente et une plus grande susceptibilité aux maladies.
Il est bien connu des aquaculteurs que la disponibilité d'organismes alimentaires naturels limite la production de crevettes et de la plupart des espèces de poissons en étang à environ 500 kg par hectare et par culture (kg/ha/culture). En élevage semi-intensif avec aliments industriels et renouvellement quotidien de l'eau, mais sans aération, la production peut généralement atteindre 1 500 à 2 000 kg/ha/culture. Cependant, à rendement plus élevé, la quantité d'aliment nécessaire entraîne un risque élevé de faible concentration en oxygène dissous (OD). L'oxygène dissous (OD) est donc une variable essentielle pour l'intensification du rendement de l'aquaculture en étang.
L'aération mécanique peut être utilisée pour augmenter la quantité d'aliments apportée et permettre un meilleur rendement. Chaque cheval-vapeur par hectare d'aération permet d'obtenir environ 10 à 12 kg/ha d'aliments par jour pour la plupart des espèces d'élevage. Une production de 10 000 à 12 000 kg/ha/culture n'est pas rare avec un taux d'aération élevé. Des rendements encore plus élevés peuvent être obtenus dans des étangs et des bassins à revêtement plastique avec un taux d'aération élevé.
On entend rarement parler de suffocation ou de stress lié à l'oxygène dans l'élevage de poulets, de porcs et de bovins à haute densité, mais ces phénomènes sont assez fréquents en aquaculture. Nous expliquerons ici pourquoi l'oxygène dissous est si important en aquaculture.
L'air proche de la surface terrestre contient 20,95 % d'oxygène, 78,08 % d'azote et de faibles pourcentages de dioxyde de carbone et d'autres gaz. La quantité d'oxygène moléculaire nécessaire pour saturer l'eau douce à la pression atmosphérique normale (760 millilitres de mercure) et à 30 °C est de 7,54 mg par litre (mg/L). Bien sûr, pendant la journée, lorsque la photosynthèse a lieu, l'eau d'un étang est généralement sursaturée en oxygène dissous (la concentration peut atteindre 10 mg/L ou plus dans les eaux de surface), car la production d'oxygène par photosynthèse est supérieure à la perte d'oxygène par respiration et diffusion dans l'air. La nuit, lorsque la photosynthèse s'arrête, la concentration en oxygène dissous diminue ; une concentration inférieure à 3 mg/L est souvent considérée comme la concentration minimale acceptable pour la plupart des espèces aquatiques d'élevage.
Les animaux terrestres respirent de l'air pour obtenir de l'oxygène moléculaire, qui est absorbé par les alvéoles de leurs poumons. Les poissons et les crevettes doivent pomper de l'eau à travers leurs branchies pour absorber l'oxygène moléculaire à travers leurs lamelles branchiales. L'effort nécessaire pour respirer ou pomper l'eau à travers les branchies nécessite une énergie proportionnelle au poids de l'air ou de l'eau en jeu.
Les masses d'air et d'eau à respirer ou à pomper pour exposer les surfaces respiratoires à 1,0 mg d'oxygène moléculaire seront calculées. L'air contenant 20,95 % d'oxygène, environ 4,8 mg d'air contiendront 1,0 mg d'oxygène.
Dans un bassin à crevettes dont l'eau contient 30 ppt de salinité à 30 °C (densité de l'eau = 1,0180 g/L), la concentration en oxygène dissous à saturation avec l'atmosphère est de 6,39 mg/L. Un volume de 0,156 L d'eau contiendrait 1,0 mg d'oxygène et pèserait 159 grammes (159 000 mg). Ce poids est 33 125 fois supérieur à celui de l'air contenant 1,0 mg d'oxygène.
Les animaux aquatiques dépensent plus d'énergie
Une crevette ou un poisson doit dépenser beaucoup plus d'énergie pour obtenir la même quantité d'oxygène qu'un animal terrestre. Le problème s'aggrave encore lorsque la concentration en oxygène dissous dans l'eau diminue, car il faut pomper davantage d'eau à travers les branchies pour les exposer à 1,0 mg d'oxygène.
Lorsque les animaux terrestres extraient l'oxygène de l'air, celui-ci est facilement restitué, car l'air circule librement car il est beaucoup moins dense que l'eau. Par exemple, la densité de l'air à 25 °C est de 1,18 g/L, contre 995,65 g/L pour l'eau douce à la même température. Dans un système aquacole, l'oxygène dissous éliminé par les poissons ou les crevettes doit être remplacé par la diffusion de l'oxygène atmosphérique dans l'eau. La circulation de l'eau est nécessaire pour déplacer l'oxygène dissous de la surface vers la colonne d'eau pour les poissons ou vers le fond pour les crevettes. L'eau est plus lourde que l'air et circule plus lentement que celui-ci, même lorsque cette circulation est facilitée par des moyens mécaniques tels que des aérateurs.
L'eau contient beaucoup moins d'oxygène que l'air : à saturation et à 30 °C, l'eau douce contient 0,000754 % d'oxygène (l'air 20,95 %). Bien que l'oxygène moléculaire puisse pénétrer rapidement la couche superficielle d'une masse d'eau, le mouvement de l'oxygène dissous dans l'ensemble de la masse dépend de la vitesse à laquelle l'eau saturée en oxygène à la surface se mélange à la masse d'eau par convection. Une importante biomasse de poissons ou de crevettes dans un étang peut rapidement épuiser l'oxygène dissous.
L'approvisionnement en oxygène est difficile
La difficulté d'approvisionner les poissons et les crevettes en oxygène peut être illustrée comme suit. Les normes gouvernementales autorisent environ 4,7 personnes par mètre carré lors d'événements en plein air. Supposons que chaque personne pèse 62 kg, la biomasse humaine représenterait alors 2 914 000 kg/ha. Les poissons et les crevettes ont généralement besoin d'environ 300 mg d'oxygène/kg de poids corporel par heure pour respirer. Ce poids de biomasse de poissons pourrait épuiser l'oxygène dissous dans un bassin d'eau douce de 10 000 m³, initialement saturé en oxygène à 30 °C, en environ 5 minutes, et les animaux d'élevage suffoqueraient. Quarante-sept mille personnes par hectare lors d'un événement en plein air ne ressentiraient aucune difficulté respiratoire après plusieurs heures.
L'oxygène dissous est une variable critique car il peut tuer directement les animaux d'aquaculture, mais de manière chronique, une faible concentration en oxygène dissous stresse les animaux aquatiques, entraînant un manque d'appétit, une croissance lente et une plus grande sensibilité aux maladies.
Équilibrer la densité animale et les apports alimentaires
Un faible taux d'oxygène dissous est également associé à la présence de métabolites potentiellement toxiques dans l'eau. Ces toxines comprennent le dioxyde de carbone, l'ammoniac, les nitrites et les sulfures. En règle générale, dans les bassins dont la qualité de l'eau est adaptée à la pisciculture et à la crevette, les problèmes de qualité de l'eau sont rares tant que la concentration en oxygène dissous est adéquate. Il est donc nécessaire d'équilibrer les taux de peuplement et d'alimentation avec la disponibilité en oxygène dissous provenant de sources naturelles ou complétée par l'aération du système de culture.
Dans la culture d'eau verte en bassin, la concentration en oxygène dissous est particulièrement critique la nuit. Mais dans les nouveaux types de culture, plus intensifs, la demande en oxygène dissous est importante et la concentration en oxygène dissous doit être maintenue en permanence par aération mécanique.
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Date de publication : 30 septembre 2024