Loading...
Publication
Optimisation of algorithms to predict biomass and size distribution of fish reared in cages, using the Aquanetix production management software
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 1.29 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
This Thesis aims to optimise the algorithms used to estimate actual biomass and
weight distribution in gilthead sea bream (Sparus aurata) and European sea bass
(Dicentrarchus labrax) cages by the Aquanetix Software. For this, we first try to
understand the practical functioning of a fish farm that uses cages and how can the used
procedures affect the collection of data or its veracity. Then, we use the data collected by
the company and the observations made on the field in order to attempt the optimization
of the algorithms that estimate biomass and weight distribution of the Aquanetix
Software. The data parameters analysed were the moving average of the estimated
biomass, mortality, density, number of fish and mean weight. Two time periods were
tested for the moving average of the estimated biomass, at fourteen and thirty days prior
to the first harvest. Between these two periods, the one at thirty days seemed to provide
the better biomass estimation. Mortality and density showed to have no apparent
influence in the deviations found between the biomass estimations and the total biomass
harvested. The number of fish was found to be overestimated in the majority of the studied
cages (n=7), with the exception of only cage 109. The mean weight was found to be
underestimated in the majority of the studied cages, with the exception of only cage 03.
At the end, all proposed goals were achieved. In conclusion, every cage of sea
bream studied (n=4) shows an under estimation of the mean weight of fish at first harvest,
which in turn leads to an underestimation of the biomass. This suggests that every sea
bream cage is currently being under fed, most likely, due to a fault on the feeding model
which is probably overestimating the specific feeding rate (SFR) for this species.
Alterations should be made to the feeding model in order to resolve this unbalance. The
results for the sea bass cages were shown to be more inconclusive since all of the studied
cages for this species (n=3) appear to have no common reason to explain the errors found
for the estimation of their biomass.
O crescimento do sector da aquacultura está diretamente relacionado com o rápido aumento da população humana e a sua consequente necessidade de uma maior quantidade de itens alimentares. Entre as espécies cultivadas com maior valor comercial, a produção de Dourada (Sparus aurata) e de Robalo (Dicentrarchus labrax) tem seguido a norma, demonstrando um aumento em procura e cultivo. Em Espanha, a produção de dourada e robalo compreende 33.9% e 38.8%, respectivamente, de toda a produção em aquacultura. Um dos problemas mais frequentes neste setor é a correta estimação da biomassa, cujo conhecimento providenciaria a possibilidade de uma melhor gestão dos regimes alimentares, das densidades em stock e do melhor momento para iniciar a colheita. No entanto, o ambiente aquático tende a apresentar dificuldades acrescidas quando tentamos estimar a biomassa presente nas jaulas. Peixes em jaulas estão normalmente expostos a um vasto leque de condições ambientais como disponibilidade de alimento, luz, temperatura, salinidade e níveis de oxigénio que podem variar ao longo de curtos (minutos, horas) e longos (dias, estações) períodos de tempo. Para além destes, fatores como a densidade são também conhecidos por causar diferentes tipos de impactos no bem-estar, e consequente crescimento, dos peixes. Em aquacultura, é comum o uso de modelos bioenergéticos para estimar crescimento, quantidades de ração consumida e taxas de alimentação. Estes modelos são baseados em equações de consumo energético de acordo com conversão de energia no corpo, sendo capazes de precisamente descrever um gasto energético e a sua relação com fatores influentes, como práticas de gestão, fatores ambientais, peso e densidade. Contudo, estes resultados são normalmente afetados por desvios causados por submodelos e pelo uso de dados experimentais indiretos, como a qualidade dos alevins, composição da ração, comportamento e más praticas de gestão. É necessário recordar que estes modelos são construídos baseados em fatores comuns a todas as empresas, mas que todas estas empresas têm procedimentos específicos e únicos que influenciam a forma em que a informação é registada e introduzida no sistema, o que irá por sua vez influenciar de forma distinta o desempenho preciso do modelo. Este estudo foi realizado na Piscialba, Piscifactorias Albaladejo S. L., uma empresa localizada em San Pedro del Pinatar, Murcia, Espanha. A primeira parte deste estudo teve como principal objetivo entender o funcionamento diário de uma empresa que usa jaulas para a produção de peixe, tendo em conta a forma em que as práticas executadas afetariam a recolha de dados e a sua veracidade. A segunda parte, teve como principal objetivo o uso dos dados recolhidos pela empresa e as observações feitas em campo na tentativa de otimizar os algoritmos de estimação de biomassa usados pelo software Aquanetix. Foram estudadas um total de sete jaulas previamente pescadas na totalidade, sendo quatro delas utilizadas na produção de dourada e as restantes três na produção de robalo. Para cada das jaulas estudadas, foram analisados dados referentes à média móvel da biomassa estimada, à mortalidade, à densidade, ao numero de peixes e ao peso médio. A média móvel da biomassa estimada foi testada usando dois períodos de tempo, um de catorze e outro de trinta dias, o desvio destes valores foi calculado contra o valor da biomassa total capturada, em cada jaula. Os dados para a mortalidade e para a densidade foram analisados como a média dos quinze dias antecedentes à primeira pesca. Por ultimo, foram analisados os dados referentes ao numero de peixes e ao peso médio estimados no dia da primeira pesca, sendo o desvio destes valores calculado contra o valor do numero total de peixes capturados e do peso médio de todas as capturas, respetivamente. Dos dois períodos de tempo testados para a média móvel da biomassa estimada, o que demonstrou os melhores resultados foi o período de trinta dias, tendo cinco das sete jaulas estudadas demonstrado uma estimativa mais próxima da realidade aquando o uso deste período. Os dados para ambos os parâmetros de mortalidade e densidade não mostraram influencia nos desvios encontrados para a estimação da biomassa. O numero de peixes estimado demonstrou uma superestimação em todas as jaulas estudadas, com a exceção da jaula 109, sendo esta superestimação esperada visto que dados de mortalidade e possíveis fugas são dos mais difíceis de registar. Os dados referentes ao peso médio demonstraram uma subestimação em todas as jaulas estudadas, com a exceção da jaula 03. Em suma, foi possível verificar que em todas as jaulas utilizadas para a produção de dourada existe uma subestimação do peso médio dos peixes aquando da primeira colheita. Este facto é responsável pelos desvios encontrados para a estimação da biomassa. Isto sugere que atualmente estas jaulas estão a ser subalimentadas, provavelmente, devido a uma falha no modelo de alimentação que deve estar a superestimar a taxa de alimentação especifica (SFR) para esta espécie. Tendo em conta estes resultados, são sugeridas alterações no modelo de alimentação. Talvez pelo uso dos erros encontrados na estimação da biomassa o SFR possa ser reduzido para os tamanhos de peixes capturados e para as temperaturas observadas, sendo as modificações feitas de forma proporcional aos erros encontrados. No que diz respeito às jaulas utilizadas na produção de robalo, os resultados encontrados foram inconclusivos uma vez que as jaulas estudadas não apresentam nenhum motivo comum para os erros encontrados na estimação da biomassa.
O crescimento do sector da aquacultura está diretamente relacionado com o rápido aumento da população humana e a sua consequente necessidade de uma maior quantidade de itens alimentares. Entre as espécies cultivadas com maior valor comercial, a produção de Dourada (Sparus aurata) e de Robalo (Dicentrarchus labrax) tem seguido a norma, demonstrando um aumento em procura e cultivo. Em Espanha, a produção de dourada e robalo compreende 33.9% e 38.8%, respectivamente, de toda a produção em aquacultura. Um dos problemas mais frequentes neste setor é a correta estimação da biomassa, cujo conhecimento providenciaria a possibilidade de uma melhor gestão dos regimes alimentares, das densidades em stock e do melhor momento para iniciar a colheita. No entanto, o ambiente aquático tende a apresentar dificuldades acrescidas quando tentamos estimar a biomassa presente nas jaulas. Peixes em jaulas estão normalmente expostos a um vasto leque de condições ambientais como disponibilidade de alimento, luz, temperatura, salinidade e níveis de oxigénio que podem variar ao longo de curtos (minutos, horas) e longos (dias, estações) períodos de tempo. Para além destes, fatores como a densidade são também conhecidos por causar diferentes tipos de impactos no bem-estar, e consequente crescimento, dos peixes. Em aquacultura, é comum o uso de modelos bioenergéticos para estimar crescimento, quantidades de ração consumida e taxas de alimentação. Estes modelos são baseados em equações de consumo energético de acordo com conversão de energia no corpo, sendo capazes de precisamente descrever um gasto energético e a sua relação com fatores influentes, como práticas de gestão, fatores ambientais, peso e densidade. Contudo, estes resultados são normalmente afetados por desvios causados por submodelos e pelo uso de dados experimentais indiretos, como a qualidade dos alevins, composição da ração, comportamento e más praticas de gestão. É necessário recordar que estes modelos são construídos baseados em fatores comuns a todas as empresas, mas que todas estas empresas têm procedimentos específicos e únicos que influenciam a forma em que a informação é registada e introduzida no sistema, o que irá por sua vez influenciar de forma distinta o desempenho preciso do modelo. Este estudo foi realizado na Piscialba, Piscifactorias Albaladejo S. L., uma empresa localizada em San Pedro del Pinatar, Murcia, Espanha. A primeira parte deste estudo teve como principal objetivo entender o funcionamento diário de uma empresa que usa jaulas para a produção de peixe, tendo em conta a forma em que as práticas executadas afetariam a recolha de dados e a sua veracidade. A segunda parte, teve como principal objetivo o uso dos dados recolhidos pela empresa e as observações feitas em campo na tentativa de otimizar os algoritmos de estimação de biomassa usados pelo software Aquanetix. Foram estudadas um total de sete jaulas previamente pescadas na totalidade, sendo quatro delas utilizadas na produção de dourada e as restantes três na produção de robalo. Para cada das jaulas estudadas, foram analisados dados referentes à média móvel da biomassa estimada, à mortalidade, à densidade, ao numero de peixes e ao peso médio. A média móvel da biomassa estimada foi testada usando dois períodos de tempo, um de catorze e outro de trinta dias, o desvio destes valores foi calculado contra o valor da biomassa total capturada, em cada jaula. Os dados para a mortalidade e para a densidade foram analisados como a média dos quinze dias antecedentes à primeira pesca. Por ultimo, foram analisados os dados referentes ao numero de peixes e ao peso médio estimados no dia da primeira pesca, sendo o desvio destes valores calculado contra o valor do numero total de peixes capturados e do peso médio de todas as capturas, respetivamente. Dos dois períodos de tempo testados para a média móvel da biomassa estimada, o que demonstrou os melhores resultados foi o período de trinta dias, tendo cinco das sete jaulas estudadas demonstrado uma estimativa mais próxima da realidade aquando o uso deste período. Os dados para ambos os parâmetros de mortalidade e densidade não mostraram influencia nos desvios encontrados para a estimação da biomassa. O numero de peixes estimado demonstrou uma superestimação em todas as jaulas estudadas, com a exceção da jaula 109, sendo esta superestimação esperada visto que dados de mortalidade e possíveis fugas são dos mais difíceis de registar. Os dados referentes ao peso médio demonstraram uma subestimação em todas as jaulas estudadas, com a exceção da jaula 03. Em suma, foi possível verificar que em todas as jaulas utilizadas para a produção de dourada existe uma subestimação do peso médio dos peixes aquando da primeira colheita. Este facto é responsável pelos desvios encontrados para a estimação da biomassa. Isto sugere que atualmente estas jaulas estão a ser subalimentadas, provavelmente, devido a uma falha no modelo de alimentação que deve estar a superestimar a taxa de alimentação especifica (SFR) para esta espécie. Tendo em conta estes resultados, são sugeridas alterações no modelo de alimentação. Talvez pelo uso dos erros encontrados na estimação da biomassa o SFR possa ser reduzido para os tamanhos de peixes capturados e para as temperaturas observadas, sendo as modificações feitas de forma proporcional aos erros encontrados. No que diz respeito às jaulas utilizadas na produção de robalo, os resultados encontrados foram inconclusivos uma vez que as jaulas estudadas não apresentam nenhum motivo comum para os erros encontrados na estimação da biomassa.
Description
Keywords
Sparus aurata Dicentrarchus labrax Aquacultura em jaulas Modelo de alimentação Biomassa