Pesaje para la ciencia pesquera y la investigación marina en el mar

Por qué importan los datos de peso en la ciencia pesquera

El peso es una de las medidas fundamentales que sustentan la evaluación de poblaciones de peces: los pesos de captura de las campañas, los pesos de peces individuales y los pesos de órganos se convierten en índices de abundancia, peso por edad, madurez y condición, que a su vez informan el asesoramiento sobre capturas. Un buque de investigación es, por tanto, un laboratorio de medición flotante, y las básculas a bordo son instrumentos de medida cuyos errores llegan hasta el asesoramiento científico.

En Europa, la recopilación de datos biológicos sobre poblaciones comerciales y la realización de campañas de investigación en el mar se organizan bajo el marco europeo de recopilación de datos, el Reglamento (UE) 2017/1004. Muchas de estas campañas se coordinan internacionalmente a través del Consejo Internacional para la Exploración del Mar (ICES), que publica manuales de campaña para que los buques de distintos países muestreen de la misma manera. La Campaña Internacional de Arrastre de Fondo del Mar del Norte (IBTS), por ejemplo, se realiza en el primer trimestre del año desde la década de 1960, y su manual de campaña del ICES vigente especifica cómo se clasifican, miden y muestrean las capturas.

Los pesos entran en los datos en varios niveles:

• Pesos de captura por especie y categoría, utilizados para calcular las tasas de captura y para elevar las submuestras a la captura total.
• Pesos de submuestra, que definen el factor de elevación entre los peces medidos y los peces capturados.
• Pesos de peces individuales, que alimentan las relaciones talla-peso, el peso por edad y los índices de condición.
• Pesos de órganos y tejidos, como gónadas, hígados y contenido estomacal, utilizados en estudios de madurez, reservas energéticas y dieta.

La base de datos DATRAS del ICES, que reúne datos de campañas de arrastre de muchas naciones, almacena los pesos de captura, los pesos de submuestra y los pesos individuales en gramos (unidades de DATRAS). Un valor registrado al gramo más próximo solo es tan bueno como la báscula y el procedimiento que lo produjeron.

Qué se pesa en un buque de investigación

Un buque de investigación pesa objetos que abarcan cinco órdenes de magnitud o más, desde contenido estomacal de unos pocos gramos hasta capturas de varios cientos de kilogramos, y ninguna báscula por sí sola cubre ese rango con una resolución útil. La tabla siguiente agrupa las tareas de pesaje habituales en una campaña pesquera e indica qué artículo del centro de conocimiento trata cada una en profundidad.

Tarea de pesaje	Rango de masa típico	Para qué se usa el valor	Tipo de báscula típico	Más información
Captura a granel o grandes categorías de especies	De 10 kg a varios cientos de kg	Tasas de captura, elevación de submuestras	Báscula de sobremesa con plataforma grande o tolva; báscula de plataforma de cubierta	Flujo de trabajo de muestreo biológico
Cestas y submuestras	0,5-30 kg	Factores de elevación para números por talla	Báscula de sobremesa con compensación de movimiento	Flujo de trabajo de muestreo biológico
Peces individuales	De 1 g a más de 10 kg	Relaciones talla-peso, peso por edad, condición	Báscula científica marina en la estación de medición	Relaciones talla-peso
Gónadas, hígados, contenido estomacal	Menos de 1 g a más de 1 kg	Índices de madurez, gonadosomático y hepatosomático, dieta	Báscula científica marina de alta resolución con protección contra el viento	Pesaje de precisión de muestras pequeñas
Otolitos	Rango de miligramos	Apoyo a la estimación de edad, estudios de masa de otolitos	Balanza analítica en un laboratorio en tierra	Pesaje de precisión de muestras pequeñas
Bentos y basura marina	De gramos a kilogramos	Seguimiento de ecosistemas y basura	Báscula de sobremesa	Esta página

El flujo de trabajo de pesaje de campaña en resumen

En una campaña de arrastre de fondo, la captura se clasifica por especie, cada especie o categoría de talla se pesa, se mide la longitud de una submuestra representativa, y se muestrean individualmente peces seleccionados para peso, sexo, madurez y otolitos. El manual del IBTS establece que la captura de todos los lances válidos debe clasificarse por completo cuando sea prácticamente posible, y que las especies o categorías de talla muy abundantes pueden submuestrearse.

El paso de la submuestra es donde más importa el pesaje. Los números por talla medidos en una submuestra se multiplican por la razón entre el peso de la categoría y el peso de la submuestra. Si cualquiera de los dos pesos es incorrecto, todas las clases de talla de esa categoría se escalan por el mismo error. El manual también da orientación práctica sobre el tamaño de la submuestra: al menos 75 peces cuando se capturan más de 75, aumentando a 150 peces para capturas de más de 1.000 individuos, y categorías de talla separadas cuando los peces pequeños y grandes están claramente diferenciados.

Los peces individuales muestreados para edad también se muestrean para sexo, madurez y peso. Los sistemas electrónicos de captura de datos en los buques de campaña pueden leer estos pesos directamente de las básculas marinas: el sistema de captura de datos del buque de investigación de Cefas descrito por Silva et al. (2013) registra los pesos de los elementos de captura desde básculas marinas conectadas y avisa al operario para que tome otolitos cuando aún no se ha alcanzado un objetivo de muestreo.

El flujo de trabajo completo paso a paso, incluidos los factores de elevación, el manejo de la tara y las fuentes de error habituales, se describe en Muestreo biológico en buques de investigación: el flujo de trabajo de pesaje.

Relaciones talla-peso y condición

Una relación talla-peso predice el peso de un pez a partir de su longitud, y sus parámetros se estiman a partir de peces individuales que fueron medidos y pesados. Como la longitud es más rápida de medir que el peso, las campañas y los programas de muestreo comercial a menudo registran muchas longitudes y menos pesos, y luego usan la relación para estimar la biomasa a partir de las frecuencias de longitud.

El peso aumenta aproximadamente con el cubo de la longitud, porque un pez crece en altura y anchura además de en longitud: un pez un 10% más largo pesa aproximadamente un tercio más, y un pez el doble de largo pesa aproximadamente ocho veces más. En un metaanálisis de 3.929 relaciones para 1.773 especies, Froese (2006) confirmó que se espera que el exponente ajustado se sitúe entre 2,5 y 3,5, con una mediana de 3,03. Los valores fuera de este rango merecen revisión por problemas como un rango de longitud estrecho, tipos de longitud mezclados o errores de pesaje.

La resolución de pesaje tiene un efecto visible en la calidad de estas relaciones. Silva et al. (2013) compararon dos conjuntos de datos de espadín de distintas campañas y años: uno registrado a 0,5 cm y 1 g dio una bondad de ajuste (r²) de 0,70, mientras que otro registrado a 0,1 cm y 0,1 g dio 0,865, y los autores recomendaron que las campañas revisen la resolución utilizada para especies pequeñas. Cómo se ajusta la relación, un ejemplo resuelto con parámetros publicados para el bacalao y el uso de factores de condición se tratan en Relaciones talla-peso en peces: qué dicen a los científicos.

Pesaje de precisión de muestras pequeñas

Las muestras biológicas pequeñas son la tarea de pesaje más difícil en el mar, porque las fuentes de error en un buque en movimiento se mantienen aproximadamente iguales en términos absolutos mientras la masa de la muestra se reduce. Un error de 0,2 g es insignificante en un bacalao de 2 kg pero supone el 10% de una gónada de 2 g.

Una regla práctica es elegir una legibilidad no mayor de aproximadamente el 1% de la muestra más ligera que se pretenda registrar. Esta es nuestra orientación de trabajo y no una norma formal, pero vincula directamente la elección de la báscula con la calidad de datos que necesita. Siguiéndola, una báscula con legibilidad de 0,1 g conviene a muestras desde unos 10 g en adelante; las muestras más ligeras se congelan mejor y se pesan en tierra.

Tres tipos de muestra aparecen una y otra vez:

• Gónadas, pesadas para el índice gonadosomático (peso de la gónada como porcentaje del peso corporal), que respalda la clasificación de la madurez.
• Contenido estomacal, donde el manual de muestreo estomacal del ICES pide el peso total de presas y el peso de cada grupo de presas; el nivel mínimo de muestreo puede analizarse a bordo, mientras que el nivel ampliado se congela y se analiza en el laboratorio (manual estomacal del ICES).
• Otolitos, cuya masa está en el rango de los miligramos y que normalmente se secan y se pesan en balanzas analíticas de laboratorio en tierra en lugar de en el mar.

Los requisitos de legibilidad por tipo de muestra, el efecto del viento en las plataformas pequeñas y un protocolo paso a paso se exponen en Pesaje de precisión de muestras pequeñas en el mar.

Movimiento, viento y vibración: la física del pesaje en el mar

Una báscula mide fuerza, no masa, por lo que cualquier aceleración vertical del buque cambia la lectura. Cuando la plataforma acelera hacia arriba, la muestra presiona con más fuerza sobre la célula de carga, el mismo efecto que hace que una persona se sienta más pesada en un ascensor que acelera (peso aparente). Una aceleración hacia arriba de 0,5 m/s² eleva por tanto la lectura en aproximadamente un 5%, y una aceleración hacia abajo la reduce en la misma cantidad.

En un buque, estas aceleraciones proceden de la arfada, el cabeceo y el balanceo, y de la vibración transmitida por motores, chigres y bombas. Las básculas marinas compensan el movimiento del buque para mostrar un valor estable y utilizable en una cubierta en movimiento, pero ninguna compensación elimina todo efecto de forma instantánea. Siempre existe un equilibrio entre la rapidez con que se muestra un valor estable y cuánto ruido queda, por lo que el rendimiento debe valorarse mediante ensayos con aceleraciones e inclinación realistas.

Dos efectos adicionales importan para el trabajo científico:

• El movimiento del aire. El aire en movimiento ejerce una presión que crece con el cuadrado de la velocidad del viento (NASA); a 1 m/s es de aproximadamente 0,6 Pa. Actuando sobre una plataforma de 120 × 120 mm, esa presión corresponde a una fuerza equivalente a aproximadamente 0,9 g si actuara por completo en dirección vertical, y una corriente el doble de rápida da aproximadamente cuatro veces más. Solo una parte lo hace, pero en una báscula que llega a 0,1 g, las corrientes de puertas, ventiladores y viento de cubierta son claramente relevantes.
• La inclinación y la gravedad. Una plataforma inclinada cambia el componente de fuerza sobre las células de carga, y el valor local de la gravedad varía con la latitud en aproximadamente un 0,5% entre el ecuador y los polos. Ambos importan más para las grandes básculas de plataforma y para los buques que trabajan en un amplio rango de latitudes.

El trasfondo técnico de la compensación de movimiento y el diseño de básculas marinas se trata en el centro Pesaje en el mar.

Elegir e integrar básculas científicas

Elija una báscula de investigación empezando por las muestras: enumere cada tarea de pesaje, su rango de masa y la resolución que necesitan los datos, y después seleccione capacidades, plataformas e interfaces que se ajusten a ello. Una campaña típica de peces demersales necesita al menos tres puntos de pesaje: una estación de clasificación para cestas y categorías, una estación de medición para peces individuales, y una posición en el laboratorio húmedo para muestras pequeñas.

Más allá de la capacidad y la legibilidad, los requisitos que con más frecuencia deciden si una báscula funciona en el mar son el rendimiento de la compensación de movimiento en condiciones realistas, el tiempo de estabilización, las dimensiones de la plataforma en relación con el pez, la resistencia al agua y la facilidad de limpieza, y la captura directa de datos. La transcripción manual de los pesos es lenta e introduce errores, por lo que la mayoría de los institutos de campaña conectan las básculas a su software de captura de datos mediante enlaces serie, USB, Ethernet o inalámbricos.

Una lista de comprobación de requisitos completa, incluida la captura de datos y la integración con el software de campaña, se da en Elegir una báscula científica marina para un buque de investigación. Los patrones de integración para los datos de pesaje en general se tratan en el centro de integración de datos.

Garantía de calidad: calibración, comprobaciones y metadatos

Los datos científicos de peso son creíbles cuando pueden demostrarse tres cosas: la báscula se calibró de forma trazable, su rendimiento se comprobó durante la campaña, y cada valor puede vincularse a la báscula y las condiciones que lo produjeron.

1. Calibre antes de la campaña. La calibración de los instrumentos de pesaje de funcionamiento no automático se describe en la Guía de calibración n.º 18 de EURAMET, que trata las cargas de ensayo, la excentricidad, la repetibilidad y la incertidumbre de medida.
2. Compruebe en el mar. Pese una pesa de comprobación de una masa similar a las muestras al inicio de cada guardia y después de mover o limpiar una báscula, y registre el resultado.
3. Registre los metadatos. Guarde el identificador de la báscula, la legibilidad, la fecha y hora, y una nota del estado de la mar o condiciones inusuales junto con los valores de peso.
4. Revise los datos. Represente el peso frente a la longitud para cada especie después de cada estación; los valores atípicos suelen ser la primera señal de un problema de báscula, tara o transcripción.

El pesaje científico de campaña normalmente no es una transacción comercial, por lo que las normas de metrología legal que se aplican al pesaje comercial generalmente no son lo determinante aquí. Cuando los pesos de programas de investigación u observadores se usan con fines de control, pueden aplicarse normas distintas; véase el centro de metrología legal.

Más allá del pescado: bentos, basura y otras muestras

Los buques de investigación también pesan material que no es pescado, y se aplican los mismos principios de resolución, movimiento y captura de datos. Dos ejemplos del manual del IBTS:

• Los invertebrados bentónicos capturados en el arrastre pueden registrarse como presencia/ausencia o como pesos y números, a criterio del instituto nacional. Las relaciones talla-peso publicadas para invertebrados bentónicos, como las de 216 especies del Mar del Norte de Robinson et al. (2010), permiten estimar la biomasa a partir de medidas de tamaño.
• La basura marina recogida en el arrastre se registra en las campañas IBTS del Mar del Norte desde 2011; los artículos dentro de una categoría se cuentan y se pesan individualmente en lugar de agruparse.

Las campañas multidisciplinares y de ecosistemas añaden más tareas, como pesar muestras de sedimento o plancton, que normalmente requieren las mismas precauciones para muestras pequeñas que el contenido estomacal.

El enfoque de WPL para el pesaje de investigación

WPL Industries diseña básculas marinas con compensación de movimiento y las ha suministrado a flotas pesqueras y de investigación de toda Europa, América y más allá. Para el trabajo científico, la báscula científica marina Serie M3 está construida en acero inoxidable 316L sobre una plataforma de 120 × 120 mm o 270 × 270 mm, con capacidades desde 300 g (legibilidad 0,1-0,2 g) hasta 6.000 g y una protección contra el viento opcional para la plataforma más pequeña. Las cestas y las categorías de captura se manejan con la báscula marina Serie M2, y el software integrado WeightControl registra cada pesaje y exporta los datos como CSV o JSON a través de su API.

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• Elegir una báscula científica marina para un buque de investigación - lista de comprobación de requisitos e integración de datos.
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