Fatty acids as dietary tracers in integrated production of fish/oysters/macroalgae in earthen ponds

Semi-intensive fish culture developed in earthen ponds is the main type of production system used nowadays in Portugal. One way to decrease its environmental footprint, by reducing waste effluents, is to integrate the production of organic and inorganic extractive species such as bivalves and seaweeds directly in the ponds, under the principles of IMTA. Furthermore, the total biomass of product at one site is increased and diversification of products is accomplished, promoting higher profitability. There are needs for integrated knowledge concerning the efficiency of nutrient use, such as fatty acids. The present study refers to a pond where the only input was the feed, for the culture of three fish species (Argyrosomus regius, Diplodus sargus, Mugil cephalus) along with oysters (Crassostrea gigas) and sea lettuce (Ulva flexuosa). Additionally, natural occurring organisms in the ponds were sampled, such as phytoplankton, suspended particulate organic matter, zooplankton, polychaetas and other two macroalgal species, Ulva intestinalis and Rhizoclonium riparium. The main objective of the work was to identify food sources used by heterotrophic species present in the ponds using fatty acids as trophic markers. Three configurations (treatments) were tested, one comprised only the culture of fish and oysters, another comprised only fish and algae, while the last comprised all species cultured together. Profiles from each heterotrophic species across treatments were compared, and their differences evaluated to identify possible variations in feeding sources across treatments. Polychaetes showed dietary tracers of the commercial feed, macroalgae, sediment and additionally is suggested the ability to biosynthesize C20:2ω6 from Linoleic Acid. In zooplankton, the dietary tracers found reflect a consumption of phytoplankton, suspended matter and bacteria, while the higher levels of DHA and EPA could be linked with a higher accumulation of PUFA with decreasing temperatures. Oysters reflected trophic markers of phytoplankton, suspended matter, zooplankton and bacteria, while higher levels of ARA, DHA and EPA than those found in their food sources confirm that these fatty acids accumulate in oyster tissues. In addition, ARA and EPA could be a product of biosynthesis form shorter PUFA ω6 and PUFA ω3, respectively. All three fish species reflected the feed dietary tracers to a great extent. While meagre and white seabream consumed the commercial feed predominantly, the higher dispersion of mullet samples might suggest the consumption of additional dietary items (such as phytoplankton, suspended matter, zooplankton, sediment and polychaetas. Additionally, all species reflected higher percentages of ARA and EPA, but especially DHA, than those found in the feed, indicating their ability to accumulate these fatty acids in their tissue. In mullet, might also exist an ability to synthesize PUFA from shorter fatty acids. Overall, this study permitted a characterization of trophic interconnections of nutrients, such as fatty acids, from the feed and lower trophic level organisms to all potential consumers present in the culture ponds.A produção semi-intensiva de peixe em tanques de terra é o principal tipo de cultivo praticado em Portugal. Uma das maneiras de reduzir a pegada ecológica do sistema, através da redução dos seus efluentes, passa pela introdução de espécies extrativas orgânicas e inorgânicas, tais como bivalves e algas, diretamente nos tanques de terra, seguindo as práticas da aquacultura multi-trófica integrada. Adicionalmente, o total de biomassa produzido no mesmo local é aumentado e consegue-se uma diversificação de produtos, promovendo maiores retornos económicos. Existe, no entanto, a necessidade de detalhar o conhecimento referente a eficiência do uso de nutrientes, tais como os ácidos gordos. Este estudo refere-se por isso a uma produção em tanques de terra, no qual o único input foi uma ração comercial, para o cultivo de três espécies de peixe (Argyrosomus regius, Diplodus sargus, Mugil cephalus) em conjunto com ostras (Crassostrea gigas) e alface-do-mar (Ulva flexuosa). Foram também amostrados organismos presentes naturalmente nos tanques de terra, tais como fitoplâncton, material particulado em suspensão, zooplâncton, poliquetas e outras duas espécies de algas, Ulva intestinalis e Rhizoclonium riparium. O objectivo principal do trabalho foi identificar as fontes de alimento das espécies heterotróficas presentes nos tanques de terra utilizando ácidos gordos para rastreabilidade das suas dietas. Três configurações (tratamentos) foram testadas, no primeiro apenas se procedeu ao cultivo de peixe e ostras, no segundo apenas peixe e algas, enquanto no terceiro todas as espécies foram cultivadas em conjunto. Os perfis de cada espécie heterotrófica nos diferentes tratamentos foram comparados, e as suas diferenças avaliadas de modo a identificar possíveis variações nas fontes de alimento entre tratamentos. Os poliquetas apresentaram ácidos gordos característicos da ração comercial, das algas e do sedimento. Os resultados sugerem também uma possível habilidade dos poliquetas para biossíntese de C20:2ω6 através do ácido Linoleico. O zooplâncton refletiu ácidos gordos característicos do fitoplâncton, do material particulado em suspensão e de bactérias, enquanto os níveis elevados de DHA e EPA sugerem uma maior acumulação de ácidos gordos polinsaturados com a descida das temperaturas. As ostras refletiram ácidos gordos característicos do fitoplâncton, do material particulado em suspensão, do zooplâncton e de bactérias, enquanto os níveis mais elevados de ARA, DHA e EPA comparativamente com essas possíveis fontes de alimento confirma a sua favorável acumulação nos tecidos das ostras. Além disso, ARA e EPA podem ser um produto da biossíntese de ácidos gordos polinsaturados ω6 e ω3. As três espécies de peixe refletiram os ácidos gordos característicos da ração em grande medida. Enquanto a corvina e o sargo consumiram apenas a ração, a maior dispersão das amostras na tainha sugere o consumo adicional de outras fontes de alimento, tais como o fitoplâncton, o material particulado em suspensão, o zooplâncton, o sedimento e os poliquetas. As três espécies de peixe refletiram maiores percentagens de ARA, EPA e especialmente DHA, em comparação com a ração, indicando a habilidade para acumular estes ácidos gordos nos seus músculos. Na tainha, pode também existir a habilidade para biossíntese de ácidos gordos polinsaturados através de ácidos gordos de menor cadeia. Em termos gerais, este estudo permitiu a caracterização das interconexões de nutrientes, tais como os ácidos gordos, desde a ração e dos organismos de baixo nível trófico até a todos os potenciais consumidores presentes no sistema de cultivo em tanques de terra