Prosjektnummer
900895
PostSmolt – Del D: Grenseverdier for karbondioksid for postsmolt i lukkede oppdrettsanlegg
For å dimensjonere lukkede anlegg i sjø og landbaserte postsmolt anlegg, er man avhengig av å vite grenseverdien for CO₂, hvis ikke kan anleggene bli dimensjonert feil, med risiko for uakseptabel fiskevelferd, redusert ytelse og i verste fall økt dødelighet.
Resultatene fra dette prosjektet tyder på at postsmolt ikke bør utsettes for konsentrasjoner over 16 mg per liter karbondioksid.
Postsmolt av laks ble utsatt for seks forskjellige konsentrasjoner av karbondioksid (2; kontrollgruppe), 7, 16, 23, 28 og 34 mg/liter i 12 uker. Spesifikk veksthastighet og flere blodkjemiske parametere ble målt.
Forsøket ble inndelt i fire perioder. Karbondioksid hadde mest effekt i de to første periodene, men fisken tok ikke igjen den tapte tilveksten senere i forsøket. Det ble laget formler for hvordan tilveksten minket i forhold til konsentrasjonen av karbondioksid som den ble utsatt før. Den spesifikke veksthastigheten ble redusert når konsentrasjonen av karbondioksid var over 18,6 mg per liter.
Nefrokalsinose, som er utfelling av kalsiumfosfat i nyrene, ble påvist for konsentrasjoner over 16 mg per liter. Plasma-konsentrasjonen av klorid minket lineært med økende konsentrasjon av karbondioksid.
Postsmolt av laks ble utsatt for seks forskjellige konsentrasjoner av karbondioksid (2; kontrollgruppe), 7, 16, 23, 28 og 34 mg/liter i 12 uker. Spesifikk veksthastighet og flere blodkjemiske parametere ble målt.
Forsøket ble inndelt i fire perioder. Karbondioksid hadde mest effekt i de to første periodene, men fisken tok ikke igjen den tapte tilveksten senere i forsøket. Det ble laget formler for hvordan tilveksten minket i forhold til konsentrasjonen av karbondioksid som den ble utsatt før. Den spesifikke veksthastigheten ble redusert når konsentrasjonen av karbondioksid var over 18,6 mg per liter.
Nefrokalsinose, som er utfelling av kalsiumfosfat i nyrene, ble påvist for konsentrasjoner over 16 mg per liter. Plasma-konsentrasjonen av klorid minket lineært med økende konsentrasjon av karbondioksid.
-
Sluttrapport: Sluttrapport for Postsmolt D: Grenseverdier for karbondioksid
Høgskolen i Bergen. Rapport 01-2015. 6. februar 2015. Av Sveinung Fivelstad (Høgskolen i Bergen), Camilla Hosfeld (Høgskolen i Bergen), Sigurd Handeland (Uni Research), Bendik Fyhn Terjesen (Nofima) og Kristin Kvamme (Høgskolen i Bergen).
Mellom 1988 og 1993 var det stor forskningsaktivitet på landbaserte oppdrettsanlegg i Norge. I første del av denne perioden ble ammoniakk sett på som en begrensende faktor i gjennomstrømningsanlegg, når oksygen ble tilsatt innløpsvannet. På slutten av perioden ble det laget modeller som viste at det er karbondioksid som kan være en begrensende faktor i disse anleggene. Forskningen på landbaserte anlegg for postsmolt opphørte etter dette og grenseverdier for karbondioksid ble derfor ikke grundig undersøkt.
Både landbaserte anlegg og semi-lukkede anlegg i sjø er aktuelle produksjonsformer, og det er stor interesse i oppdrettsnæringen for å prøve ut slike anlegg. Produksjon av postsmolt har tradisjonelt forgått i merder i sjø, men det er økende interesse for både semi-lukkede anlegg i sjø for produksjon av postsmolt og resirkulering på land. I begge disse anleggstypene må vann pumpes for å skaffe fisken oksygen og for å fjerne avfallsstoffer. Kunstig fremstilt oksygen vil bli tilsatt innløpsvannet, og da vil karbondioksid bli neste begrensende faktor etter oksygen. Imidlertid er det slik at det er begrenset kunnskap om grenseverdien for karbondioksid for postsmolt da bare ett forsøk er blitt utført. Karbondioksid-konsentrasjonen vil kunne være høg i intensive perioder i gjennomstrømningsanlegg, ved gjenbruk av vann og i resirkuleringsanlegg.
Prosjektet inngår som en del av FHFs satsning innenfor postsmoltproduksjon. Øvrige prosjekter er:
• FHF-900826: PostSmolt – Del E: Effektar på helse, sjukdom og velferd ved optimalisert postsmoltproduksjon i lukka og semilukka anlegg
• FHF-900816: Effekter på helse, sykdom og velferd ved postsmoltproduksjon i semi-lukkede anlegg – Del A: Tetthetstoleranse og vannforbruk
Både landbaserte anlegg og semi-lukkede anlegg i sjø er aktuelle produksjonsformer, og det er stor interesse i oppdrettsnæringen for å prøve ut slike anlegg. Produksjon av postsmolt har tradisjonelt forgått i merder i sjø, men det er økende interesse for både semi-lukkede anlegg i sjø for produksjon av postsmolt og resirkulering på land. I begge disse anleggstypene må vann pumpes for å skaffe fisken oksygen og for å fjerne avfallsstoffer. Kunstig fremstilt oksygen vil bli tilsatt innløpsvannet, og da vil karbondioksid bli neste begrensende faktor etter oksygen. Imidlertid er det slik at det er begrenset kunnskap om grenseverdien for karbondioksid for postsmolt da bare ett forsøk er blitt utført. Karbondioksid-konsentrasjonen vil kunne være høg i intensive perioder i gjennomstrømningsanlegg, ved gjenbruk av vann og i resirkuleringsanlegg.
Prosjektet inngår som en del av FHFs satsning innenfor postsmoltproduksjon. Øvrige prosjekter er:
• FHF-900826: PostSmolt – Del E: Effektar på helse, sjukdom og velferd ved optimalisert postsmoltproduksjon i lukka og semilukka anlegg
• FHF-900816: Effekter på helse, sykdom og velferd ved postsmoltproduksjon i semi-lukkede anlegg – Del A: Tetthetstoleranse og vannforbruk
1. Å bestemme CO₂-toleransen for postsmolt samt utvikle en modell som beskriver veksttap som funksjon av CO₂-konsentrasjonen i vannet.
2. Å undersøke om en kan påvise signifikante sammenhenger mellom fysiologiske parametere og tilvekst hos postsmolt eksponert for karbondioksid.
3. Å finne ut om oksygenkonsentrasjon har effekter på CO₂-toleranse hos postsmolt av laks.
2. Å undersøke om en kan påvise signifikante sammenhenger mellom fysiologiske parametere og tilvekst hos postsmolt eksponert for karbondioksid.
3. Å finne ut om oksygenkonsentrasjon har effekter på CO₂-toleranse hos postsmolt av laks.
Kunnskapen fra prosjektet vil være verdifull fordi for lav grenseverdi for CO₂vil kunne gjøre lukkede anlegg ulønnsomme, og en for høy grenseverdi vil gi redusert vekst, forhøyet dødelighet og redusert motstand mot sykdommer.
I tillegg vil en få informasjon om hvordan oksygenkonsentrasjonen kan påvirke toleransen for CO₂.
Planlagt oppstart av forsøkene er tidlig oktober 2013 med forventet avslutning tidlig desember 2013.
Postsmolten må først være akklimert til fiskekarene og andre abiotiske og biotiske forhold i minimum 2 uker. Vanngjennomstrømningen skal være 1 L/kg/min, temperaturen 10 °C og vannets oksygenmetning over 80 %. Postsmolten blir eksponert for seks forskjellige CO₂-konsentrasjoner. I tillegg så inngår det to forsøksgrupper med redusert/varierende oksygenkonsentrasjon. En av gruppene blir eksponert for karbondioksid. Totalt inngår det da 8 grupper i forsøket, hver med to replikater.
Hver forsøksgruppe vil bestå av to replikater (totalt 16 fiskekar a 0.8 m3). Fisken vil gå under naturlige lysforhold. En subpopulasjon fiske i hvert kar vil bli merket med PIT-tags (ansvar UNI), for studier av individuelt vekstmønster. Oksygenkonsentrasjon, temperatur og pH måles hver dag i alle kar, og karbondioksid vil bli målt 2 ganger ukentlig i alle karene ved hjelp av en Orion karbondioksid-sensitiv elektrode (ansvar HiB). Forsøket vil ha en varighet på 8 uker og skal kartlegge effekter av CO₂-nivå på vekst, fôrutnyttelse, fysiologisk tilstand, samt biomarkører for bedømmelse av fiskevelferd. Døgnvariasjoner i fiskens O₂-forbruk og TAN-ekskresjon vil måles og sammenlignes mot resultatene i de andre forsøkene (ansvar HiB). TSS (total suspendert materiale) og TOC (total organisk karbon) måles to ganger i løpet av forsøksperioden (ansvar HiB).
Prøver av fisken vil bli tatt ved dag 0 samt etter 8, 20, 40 og 60 dager (basert på tidligere forsøk med karbondioksid). Smoltkvalitet ved oppstart vil dokumenteres ved måling av PCR gjelle Na+, K+-ATPase (NKA) aktivitet (ansvar Uni Research). Fra utvalgte fisk (12 fisk fra hver gruppe; 6 ifra hvert kar) vil blod analyseres med iSTAT for glukose, ionenivå (Na+, K+, Cl-), Hb, Hct, pH, PaO₂, PaCO₂ og HCO₂ (ansvar HiB).
Avslutningsvis vil fiskene gjennomgå en undersøkelse for velferdsindikatorer; ytre morfologi; finneslitasje, gjellelokk, sår, deformiteter og indre morfologi hjerte, gjelle, lever, milt, nyre, etc., etter et standardisert system (ansvar Nofima) (Kolarevic et al., 2012). Fra den individmerkede delen av populasjonen vil en, ved forsøksavslutning, hente inn ekstra prøver av blodplasma og hjernevev. Basert på resultatene fra de innledende blodanalysene vil utvalgte prøver av materialet bli vurdert analysert mhp α-MSH, plasma cortisol og cortisol reseptorer (kronisk stress). Det samme gjelder hjernevev, for forholdet mellom MR og GR, BDNF, og NevroD m RNA nivå for nevrologisk plastisitet og læremulighet (ansvar Uni Research). Eventuelle positive analyseresultat vil korreleres med individuell vekstrate (SGR) og sammenholdes med CO₂-nivåene i fiskekarene (ansvar Uni Research). I forsøksgruppene med lav eller varierende oksygen så vil en konsentrere seg om å undersøke effekter på blodnivå, med iSTAT som beskrevet over, og tilvekst.
Prøver av fisken vil bli tatt ved dag 0 samt etter 8, 20, 40 og 60 dager (basert på tidligere forsøk med karbondioksid). Smoltkvalitet ved oppstart vil dokumenteres ved måling av PCR gjelle Na+, K+-ATPase (NKA) aktivitet (ansvar Uni Research). Fra utvalgte fisk (12 fisk fra hver gruppe; 6 ifra hvert kar) vil blod analyseres med iSTAT for glukose, ionenivå (Na+, K+, Cl-), Hb, Hct, pH, PaO₂, PaCO₂ og HCO₂ (ansvar HiB).
Avslutningsvis vil fiskene gjennomgå en undersøkelse for velferdsindikatorer; ytre morfologi; finneslitasje, gjellelokk, sår, deformiteter og indre morfologi hjerte, gjelle, lever, milt, nyre, etc., etter et standardisert system (ansvar Nofima) (Kolarevic et al., 2012). Fra den individmerkede delen av populasjonen vil en, ved forsøksavslutning, hente inn ekstra prøver av blodplasma og hjernevev. Basert på resultatene fra de innledende blodanalysene vil utvalgte prøver av materialet bli vurdert analysert mhp α-MSH, plasma cortisol og cortisol reseptorer (kronisk stress). Det samme gjelder hjernevev, for forholdet mellom MR og GR, BDNF, og NevroD m RNA nivå for nevrologisk plastisitet og læremulighet (ansvar Uni Research). Eventuelle positive analyseresultat vil korreleres med individuell vekstrate (SGR) og sammenholdes med CO₂-nivåene i fiskekarene (ansvar Uni Research). I forsøksgruppene med lav eller varierende oksygen så vil en konsentrere seg om å undersøke effekter på blodnivå, med iSTAT som beskrevet over, og tilvekst.
Resultatene fra prosjektet skal formidles gjennom presentasjoner for oppdrettsnæringen og i minst en vitenskapelig publikasjon.
-
Sluttrapport: Sluttrapport for Postsmolt D: Grenseverdier for karbondioksid
Høgskolen i Bergen. Rapport 01-2015. 6. februar 2015. Av Sveinung Fivelstad (Høgskolen i Bergen), Camilla Hosfeld (Høgskolen i Bergen), Sigurd Handeland (Uni Research), Bendik Fyhn Terjesen (Nofima) og Kristin Kvamme (Høgskolen i Bergen).