Prosjektnummer
Fra føre-var-prinsippet til en kunnskapsbasert forvaltning av sårbar natur nær matfiskanlegg (VDWS Transition)
- Akkumulert sedimentasjon og Bacterial Metabarcoding Biotic Index (b-MBI) er mer relevante målinger enn avstand til anlegg for å koble organisk belastning til endringer i helsetilstanden hos målartene.
- Målarten viste artsspesifikke stressresponser, og siden ingen enkeltmetode er tilstrekkelig, må det brukes en artsspesifikk kombinasjon av metoder.
- Viftesvamp og kålrabisvamp var svært følsomme for utslipp; ikke-invasive metoder påviste helseeffekter hos viftesvamp, mens molekylære og fysiologiske metoder var nødvendige for å fange tidlige stressresponser hos kålrabisvamp.
- Sjøtre og risengrynkorall viste moderat til høy sensitivitet på grunn av variabel respons på organisk belastning i felt, men følsomheten var tydelig i laboratorieforsøk.
- Øyekorallarver var svært følsomme for de kjemiske avlusningsmidlene hydrogenperoksid og azametiphos i laboratorieforsøk, med potensielt dødelige effekter opptil 1 km fra anlegg.
Sammendrag fra rapport:
Prøver fra de utvalgte artene ble samlet inn med ROV fra områder innenfor influensområdet rundt sju oppdrettsanlegg og fra referanseområder mer enn 750 m unna langs kysten av Nordland og Møre og Romsdal. Modellert organisk sedimentasjon (akkumulert over to år før prøvetaking) ble sammenlignet med Bacterial Metabarcoding Biotic Index (b-MBI), en indikator på organisk
anrikelse basert på tilstedeværelse av bakterielle indikatortaxa. b-MBI-verdier viste en positiv korrelasjon med modellert sedimentasjon og dybde, og reflekterte moderat til høy anrikelse nær anleggene, noe som fremhever metodens potensial som tidlig-varslingsindikator for oppdrettspåvirkning.
Visuell indeks på dårlig helsetilstand korrelerte med modellert sedimentasjon for risengrynkorall og viftesvamp, som viste redusert visuell tilstand ved høyere sedimentasjonsnivåer. Den visuelle tilstanden til kålrabisvamp var også korrelert med sedimentasjon, men viste at enkelte individer forble upåvirket. Sjøbusk viste redusert visuell tilstand nærmere oppdrettsanlegget. Helsekriterier
for sjøtre var sterkere relatert til dybde enn til avstand fra oppdrettsanlegg. Analyse av lysosomal membranstabilitet (LMS) viste en høyere andel destabiliserte celler hos de to svampene og bergskjell nær oppdrettsanlegg, noe som indikerer følsomhet for oppdrettsutslipp. LMS-metoden viste seg å være en rask og kostnadseffektiv biomarkør for vurdering av fysiologisk stress i felt.
Målinger av oksygenforbruk og ammoniakkutskillelse hos koraller viste begrensede metabolske effekter av nærhet fra oppdrettsanlegg, med en svak økning hos sjøtre ved økt sedimentasjon. Terrestriske fettsyrer ble påvist i lave nivåer hos alle arter. En relativ økning i totalt lipidinnhold ble observert ved høyere nivåer av predikert akkumulert sedimentasjon for sjøtre og bergskjell, men totalt sett antydet resultatene begrenset opptak av oppdrettsrelatert materiale. Fettsyreprofilene var stort sett stabile og artsspesifikke: fettsyreprofilene til sjøtre ble ikke påvirket av nærhet til anlegg, viftesvamp viste derimot små endringer relatert til organisk sedimentinnhold, mens bergskjell og kålrabisvamp hadde minimale responser.
Mikrobiom-analyser (16S rRNA) viste lite overlapp mellom mikrobielle samfunn assosiert med vertene (sjøtre, viftesvamp, kålrabisvamp og bergskjell) og omgivende sedimenter, noe som indikerer vertsspesifikke mikrobiomer. Predikert akkumulert sedimentasjon og dybde var de viktigste miljødriverne for mikrobiomsammensetning, mens avstand fra oppdrettsanlegg hadde begrenset effekt. Viftesvamp viste sterkest mikrobiell respons på sedimentasjon, mens kålrabisvamp viste få endringer, noe som fremhever arts-spesifikke vert–mikrobiom-interaksjoner. RNA-sekvens-analyser viste også distinkte transkripsjonelle responser mellom arter: bergskjell
oppregulerte gener knyttet til cellulær beskyttelse og metabolsk modulering; viftesvamp oppregulerte gener relatert til proteinsyntese; sjøtre viste genregulering knyttet til symbiont- og virusinteraksjoner; og kålrabisvamp nedregulerte energisignalisering og intracellulær transport. Kun gener knyttet til intracellulær transport var påvirket på tvers av arter, noe som reflekterer høyt individualiserte stress-responsstrategier.
Resultater fra feltprøver ble supplert med laboratorieeksponeringer for å undersøke effektene av avlusningsmidler på voksne øyekorall og larver, samt effektene av partikulært organisk materiale på sjøtre, sjøbusk, risengrynkorall og øyekorall. Øyekorallarver var svært følsomme for hydrogenperoksid (LC50 = 27, 20 mg·L⁻¹) og spesielt følsomme for azametiphos (EC50 = 1,89 μg·L⁻¹). Voksne øyekoraller eksponert for emamektin benzoat (0,129 og 0,596 mg·L⁻¹) akkumulerte forbindelsen i vevet og viste metabolske og atferdsmessige endringer, inkludert økt oksygenforbruk, ammoniakkutskillelse, slimproduksjon og polyppdød, særlig ved høye doser. Risengrynkorall var den arten som i disse studiene var mest følsom for organisk materiale, etterfulgt av sjøtre. Døgnrytmen i polyppaktiviteten for begge arter ble også forstyrret allerede ved laveste eksponeringsnivå.
VDWS -prosjektet gir en integrert vurdering av subletale effekter av akvakulturutslipp på forvaltningsrelevante bunnarter i felt, ved å kombinere visuelle, fysiologiske, biokjemiske, mikrobielle og transkriptomiske indikatorer. Basert på en oppsummering av resultatene fra feltarbeid og eksponeringsforsøk, fremstår viftesvamp som den mest følsomme arten for stress fra organiske akvakulturutslipp, med høy grad av sikkerhet. Risengrynkorall vurderes å ha moderat til høy følsomhet, men med moderat sikkerhet på grunn av motstridende signaler mellom metodene (høy visuell sensitivitet, men fraværende metabolsk respons) og begrenset metodisk dekning
sammenlignet med andre arter. Kålrabisvamp og sjøtre ser ut til å ha henholdsvis høy og moderat til høy følsomhet, begge med en høy grad av sikkerhet. Bergskjell var mer robust, mens følsomheten til sjøbusk og øyekorall kunne ikke vurderes på grunn av lavt utvalg i studien. Kombinasjonen av SIBS og b-MBI-prøvetaking, fysiologiske biomarkører og molekylære (omics)- analyser tilbyr en skalerbar og minimalt invasiv metode for å påvise effekter fra oppdrett i komplekse habitater. Nåværende kunnskap om følsomheten til bunndyr inkludert i denne studien for oppdrettsutslipp oppsummeres, og disse feltbaserte resultatene utfyller laboratoriestudier ved å
gi nye innsikt i arts-spesifikke responser. En oppsummering av metodene brukt for å vurdere påvirkning av akvakulturutslipp på helsetilstand er også gitt, med vekt på videre utvikling, begrensninger og potensial.
Effektene og toleransene til utvalgte forvaltningsrelevante arter overfor organisk utslipp fra oppdrettsanlegg og legemidler mot lakselus ble undersøkt ved bruk av nyutviklede feltmetoder for vurdering av organismers helsetilstand. Fokusartene inkluderte hornkoraller (sjøtre, sjøbusk, risengrynkorall), den revbyggende steinkorallen øyekorall, svampene kålrabisvamp og viftesvamp, og muslingen bergskjell.
Prøver fra de utvalgte artene ble samlet inn med ROV fra områder innenfor influensområdet rundt sju oppdrettsanlegg og fra referanseområder mer enn 750 m unna langs kysten av Nordland og Møre og Romsdal. Modellert organisk sedimentasjon (akkumulert over to år før prøvetaking) ble sammenlignet med Bacterial Metabarcoding Biotic Index (b-MBI), en indikator på organisk anrikelse basert på tilstedeværelse av bakterielle indikatortaxa. b-MBI-verdier viste en positiv korrelasjon med modellert sedimentasjon og dybde, og reflekterte moderat til høy anrikelse nær anleggene, noe som fremhever metodens potensial som tidlig-varslingsindikator for
oppdrettspåvirkning.
Visuell indeks på dårlig helsetilstand korrelerte med modellert sedimentasjon for risengrynkorall og viftesvamp, som viste redusert visuell tilstand ved høyere sedimentasjonsnivåer. Den visuelle tilstanden til kålrabisvamp var også korrelert med sedimentasjon, men viste at enkelte individer forble upåvirket. Sjøbusk viste redusert visuell tilstand nærmere oppdrettsanlegget. Helsekriterier
for sjøtre var sterkere relatert til dybde enn til avstand fra oppdrettsanlegg. Analyse av lysosomal membranstabilitet (LMS) viste en høyere andel destabiliserte celler hos de to svampene og bergskjell nær oppdrettsanlegg, noe som indikerer følsomhet for oppdrettsutslipp. LMS-metoden viste seg å være en rask og kostnadseffektiv biomarkør for vurdering av fysiologisk stress i felt.
Målinger av oksygenforbruk og ammoniakkutskillelse hos koraller viste begrensede metabolske effekter av nærhet fra oppdrettsanlegg, med en svak økning hos sjøtre ved økt sedimentasjon. Terrestriske fettsyrer ble påvist i lave nivåer hos alle arter. En relativ økning i totalt lipidinnhold ble observert ved høyere nivåer av predikert akkumulert sedimentasjon for sjøtre og bergskjell, men totalt sett antydet resultatene begrenset opptak av oppdrettsrelatert materiale. Fettsyreprofilene var stort sett stabile og artsspesifikke: fettsyreprofilene til sjøtre ble ikke påvirket av nærhet til anlegg, viftesvamp viste derimot små endringer relatert til organisk sedimentinnhold, mens bergskjell og kålrabisvamp hadde minimale responser.
Mikrobiom-analyser (16S rRNA) viste lite overlapp mellom mikrobielle samfunn assosiert med vertene (sjøtre, viftesvamp, kålrabisvamp og bergskjell) og omgivende sedimenter, noe som indikerer vertsspesifikke mikrobiomer. Predikert akkumulert sedimentasjon og dybde var de viktigste miljødriverne for mikrobiomsammensetning, mens avstand fra oppdrettsanlegg hadde begrenset effekt. Viftesvamp viste sterkest mikrobiell respons på sedimentasjon, mens kålrabisvamp viste få endringer, noe som fremhever arts-spesifikke vert–mikrobiom-interaksjoner. RNA-sekvens-analyser viste også distinkte transkripsjonelle responser mellom arter: bergskjell oppregulerte gener knyttet til cellulær beskyttelse og metabolsk modulering; viftesvamp oppregulerte gener relatert til proteinsyntese; sjøtre viste genregulering knyttet til symbiont- og virusinteraksjoner; og kålrabisvamp nedregulerte energisignalisering og intracellulær transport. Kun gener knyttet til intracellulær transport var påvirket på tvers av arter, noe som reflekterer høyt individualiserte stress-responsstrategier.
Resultater fra feltprøver ble supplert med laboratorieeksponeringer for å undersøke effektene av avlusningsmidler på voksne øyekorall og larver, samt effektene av partikulært organisk materiale på sjøtre, sjøbusk, risengrynkorall og øyekorall. Øyekorallarver var svært følsomme for hydrogenperoksid (LC50 = 27, 20 mg·L⁻¹) og spesielt følsomme for azametiphos (EC50 = 1,89 μg·L⁻¹). Voksne øyekoraller eksponert for emamektin benzoat (0,129 og 0,596 mg·L⁻¹) akkumulerte forbindelsen i vevet og viste metabolske og atferdsmessige endringer, inkludert økt oksygenforbruk, ammoniakkutskillelse, slimproduksjon og polyppdød, særlig ved høye doser. Risengrynkorall var den arten som i disse studiene var mest følsom for organisk materiale, etterfulgt av sjøtre. Døgnrytmen i polyppaktiviteten for begge arter ble også forstyrret allerede ved laveste eksponeringsnivå.
VDWS -prosjektet gir en integrert vurdering av subletale effekter av akvakulturutslipp på forvaltningsrelevante bunnarter i felt, ved å kombinere visuelle, fysiologiske, biokjemiske, mikrobielle og transkriptomiske indikatorer. Basert på en oppsummering av resultatene fra feltarbeid og eksponeringsforsøk, fremstår viftesvamp som den mest følsomme arten for stress fra organiske akvakulturutslipp, med høy grad av sikkerhet. Risengrynkorall vurderes å ha moderat til høy følsomhet, men med moderat sikkerhet på grunn av motstridende signaler mellom metodene (høy visuell sensitivitet, men fraværende metabolsk respons) og begrenset metodisk dekning sammenlignet med andre arter. Kålrabisvamp og sjøtre ser ut til å ha henholdsvis høy og moderat til høy følsomhet, begge med en høy grad av sikkerhet. Bergskjell var mer robust, mens følsomheten til sjøbusk og øyekorall kunne ikke vurderes på grunn av lavt utvalg i studien.
Kombinasjonen av SIBS og b-MBI-prøvetaking, fysiologiske biomarkører og molekylære (omics)- analyser tilbyr en skalerbar og minimalt invasiv metode for å påvise effekter fra oppdrett i komplekse habitater. Nåværende kunnskap om følsomheten til bunndyr inkludert i denne studien for oppdrettsutslipp oppsummeres, og disse feltbaserte resultatene utfyller laboratoriestudier ved å
gi nye innsikt i arts-spesifikke responser. En oppsummering av metodene brukt for å vurdere påvirkning av akvakulturutslipp på helsetilstand er også gitt, med vekt på videre utvikling, begrensninger og potensial.
Resultatene fra prosjektet gir betydelig kunnskap om artsfølsomhet og indikatorer for miljøpåvirkning. Det gir en god næringsnytte fordi det bidrar til bedre risikostyring og dokumentasjon av effekten fra havbruk. Det gir relevant informasjon for beslutninger i næringen.
-
Sluttrapport: Metoder for å vurdere følsomheten til forvaltningsrelevante bunnarter overfor akvakulturaktiviteter Rapport fra Havforskningen ISSN: 1893-4536 Forfattere: Katherine Mary Dunlop, Ana Cristina Da Silva Gomes (HI), Olivier Laroche (Cawthron Institute), Johanna Järnegren (Norsk institutt for naturforskning), Sonnich Meier, Pål Næverlid Sævik (HI), Birte Katarina Schuppe (Nord Universitet), Henning Reiss (Nord Universitet), Trond Roger Oskars (Møreforsking), Siri Aaserud Olsen (HI), Thierry Baussant (NORCE), Tina Kutti (HI), Pål Asgeir Olsvik (Nord Universitet), Xavier Pochon (Cawthron Institute), Nigel Keeley (Institute for Marine and Antarctic Studies), Jenny Elisabet Ullgren (Møreforsking), Mona Maria Fuhrmann (HI), Pierre Blévin (Akvaplan-niva), Jocelyn Palerud (Akvaplan-niva), Sabine Cochrane (Akvaplan-niva), Astrid Harendza (Akvaplan-niva), Eirin Svanoe-Hafstad (Møreforsking) og Vivian Husa (HI)
Prosjektet bygger videre på flere relevant pågående prosjekter (HI satsingsområde “AKVAKYST”), prosjektet “On-site monitoring of aquaculture impact on the environment by open-source nanopore eDNA analysis” (Forskningsrådets prosjektnr. 320076) og resultater fra det avsluttede prosjektet “SUSTAINable AQUAculture in the North: identifying thresholds, indicators and tools for future growth” (2017–2021) ((Forskningsrådets prosjektnr. 267829). 2 doktorgradsposisjoner på Nord Universitet vil bli tilkoblet prosjektet.
Delmål
• Å samle in fysiske prøver av utvalgte korall- og svamparter fra flere forskjellige regioner, anlegg og utslippsgradienter og dokumentere individenes helsetilstand ved målinger av cellulære, fysiologiske og biologiske responsparametere.
• Å gjennomføre laboratoriestudier for å definere relevante arters relative følsomhet/toleranse for forskjellige typer utslipp ved bruk av de samme responsparameterne som i felt.
• Å indentifisere enkle og reproduserbare metoder (basert på fysisk prøvetaking og visuelle undersøkelser) som kan brukes til å vurdere relevante arter helsetilstand, og eventuelt dødelighetsrisiko, i felt.
• Å rapportere prosjektets funn om effekter, toleransegrenser og nye overvåkningsmetoder til forvaltningen og næringen og bidra til en forbedret forutsigbarhet for næringsutvikling i kystsonen.
• Å utføre ekstra tokt for å ta prøver av flere lokalsjoner og samle flere “VDWS” for laboratorieprøver og vevsanalyser.
AP 1: Måling av helsetilstanden til korall og svamper langs utslippsgradienter ved anlegg
Ansvarlig: Havforskningsinstituttet
Prøver av korall og svamp vil samles in med ROV fra FF Prinsesse Ingrid Alexandra (PIA) fra minst 6 oppdrettsanlegg i tre forskjellige geografiske områder; Møre og Romsdal, Nordland og Vestlandet. Prøver vil samles in fra anlegg med forskjellig biomasse og utslippsregime, på forskjellig avstand fra anleggene og derfor under forskjellig belastning av partikulært organisk avfall, og potensielt tungmetaller og legemidler. Spredning av det organiske materialet fra anleggene vil dokumenteres ved målinger av mikrobielt miljø DNA fra bunnsubstratet, visuelle undersøkelser, sedimentfeller og spredningsmodeller. De innsamlede individenes helsetilstand vil bli målt ved analyser av cellulære, fysiologiske og biologiske responsparametere (AP3) og korrelert til målte miljøvariabler.
AP 2: Laboratorieeksperimenter for å etablere terskelverdier for relevante artenes toleranse for forskjellige typer utslippsfaktorer
Ansvarlig: NINA og Nord Universitet
I denne arbeidspakken vil relevante korall og svamparter og larver fra utvalgte arter eksponeres i flere kontrollerte laboratorieeksperiment for forskjellig typer av stressfaktorer assosiert med oppdrettsanlegg (f.eks. kobber, hydrogenperoksid og organiske partikler). De eksponerte individenes helsetilstand vil bli målt ved analyser av cellulære, fysiologiske og biologiske responsparametere og korrelert til målte konsentrasjoner av stressfaktorene (AP3). Terskelverdier for de forskjellige artenes toleranse for forskjellige typer stressfaktorer vil bli fastsatt. Tester for å dokumentere tilstandsforbedring etter endt eksponering vil også bli gjennomført.
AP 3: Vurdere og validere av fauna stress
Ansvarlig: Havforskningsinstituttet
Arbeidspakken vil teste et utvalg av analytisk metoder til å identifisere stress i koraller og svamp, inkludert:
• epigenetisk stress
• endret mikrobiom
• cellulær energiallokering
• lysosomal membranstabilitet
• stabile isotoper (C og N)
AP 4: Veiledningsdokument til en forbedret forvaltning av sårbare naturtyper
Ansvarlig: Havforskningsinstituttet
Resultater fra AP1–3 vil bli brukt til å produsere et veiledingsdokument som sammenstiller prosjektets funn og rangerer arter etter deres relative følsomhet og toleranse for forskjellige typer utslipp assosiert med oppdrettsanlegg. Dokumentet vil også presentere et forslag for metoder for overvåkning av effekter av utslipp fra oppdrettsanlegg på korall og svamp. Prosjektets kunnskap vil bli brukt for å utvikle et forslag til beslutningsmatrise som kan brukes for å risikovurdere individuelle anlegg.
Experience from the 2023 cruise will be used to make several improvements to the sampling mechanisms so that they are more efficient and can potentially be used more routinely on other ROV’s. The man goals are: 1) to modify the ROV bioboxes (fauna collection vessels) for faster collection, 2) to refine the SIBS samplers for improved operation via ROV at depth, and 3) to build a new SIBS rack that makes access and replacement of the sampling devices by an ROV manipulator simpler, faster and less likely to result in damage.
-
Sluttrapport: Metoder for å vurdere følsomheten til forvaltningsrelevante bunnarter overfor akvakulturaktiviteter Rapport fra Havforskningen ISSN: 1893-4536 Forfattere: Katherine Mary Dunlop, Ana Cristina Da Silva Gomes (HI), Olivier Laroche (Cawthron Institute), Johanna Järnegren (Norsk institutt for naturforskning), Sonnich Meier, Pål Næverlid Sævik (HI), Birte Katarina Schuppe (Nord Universitet), Henning Reiss (Nord Universitet), Trond Roger Oskars (Møreforsking), Siri Aaserud Olsen (HI), Thierry Baussant (NORCE), Tina Kutti (HI), Pål Asgeir Olsvik (Nord Universitet), Xavier Pochon (Cawthron Institute), Nigel Keeley (Institute for Marine and Antarctic Studies), Jenny Elisabet Ullgren (Møreforsking), Mona Maria Fuhrmann (HI), Pierre Blévin (Akvaplan-niva), Jocelyn Palerud (Akvaplan-niva), Sabine Cochrane (Akvaplan-niva), Astrid Harendza (Akvaplan-niva), Eirin Svanoe-Hafstad (Møreforsking) og Vivian Husa (HI)