Til innholdet

Prosjektnummer

901906

Prosjektinformasjon

Prosjektnummer: 901906
Status: Avsluttet
Startdato: 01.05.2024
Sluttdato: 30.09.2026

Miljøkrav for god fiskevelferd og fiskehelse i lukkede merder i sjø (BIOCLOSED)

Dokumentasjon av ​hvordan tettheter og fiskestørrelser i storskala, lukkede merder i sjø påvirker hydrodynamikk, vannkvalitet, fiskehelse og velferd.
  • ​Forskjellene i tetthet mellom lav- og høytetthetsmerdene hadde ikke hadde noen betydelig innvirkning på fiskens atferd, mikrobiell vannkvalitet, fiskehelse og -velferd og det var normal tilvekst og svært lav dødelighet i alle merder og i begge tetthetsgrupper.
  • Fisken i alle merdene viste tilsvarende mønstre, som å samle seg nær overflaten om natten og spre seg dypere i vannsøylen om dagen. Også svømmemønstrene var like mellom gruppene.
  • Simuleringene av to oppskalerte merder med samme volum, men ulik diameter og dybde, viser at en større diameter er viktig for at fisken kan samle seg nær overflaten om natten og unngå høye tettheter. Samtidig er det ikke behov for svært dype merder, ettersom fisken sannsynligvis ikke vil benytte de dypere områdene hvor lysforholdene er for svake.
  • Ulike inntaksvann ser ut til å påvirke mikrobiotasammensetningen på forskjellig måte, noe som kan henge sammen med hvor i anlegget vannet tas inn og hvordan utløpsvannet påvirker inntaksvannet. De ytterste merdene i anlegget hadde høyere alfa-diversitet av mikrobiota, mindre vintersår og høyere overlevelse.
  • I løpet av prosjektet ble det påvist infeksjoner med Salmonid gill poxvirus (SGPV), piscine orthoreovirus (PRV-1) og Moritella viscosa. Alle agens førte til vevsskader og sykdom, men med lav dødelighet.
  • Fiskepatogene virus (SGPV) og bakterier (Moritella viscosa og Tenacibaculum sp.) ble påvist i både inntaksvann og i merd. Forekomst av SPGV så ut til å følge graden av infeksjon i fisken, mens forekomsten av M. viscosa og fiskepatogene Tenacibaculum sp. var høyest på slutten av perioden, da vanntemperaturene også var lavest. Bakteriekonsentrasjonen var høyere i merd enn i inntaksvann. Det ble påvist sykdom framkalt av M. viscosa i samme periode, men ingen kliniske tegn til Tenacibaculum-infeksjon.
  • Forsøket indikerer at biosikkerhet i lukkede merdanlegg kan bli påvirket av (1) smittestoff som introduseres med fisken og inntransporten, (2) patogene som tilføres fra miljøet, (3) effekten av vannmiljø, som temperatur, (4) muligheten for overføring av bakteriesamfunn eller smitte fra avløp til innløp, innen og mellom merder og (5) robustheten til mikrobiotasamfunnet.
  • Måling av genuttrykk i røde blodceller ble brukt som en ny metode for overvåking av stress og aktivering av immunrespons mot virusinfeksjoner. Brukt sammen med analyse av et utvalg kjente indikatorer for genregulering i gjellevev og en standardisert protokoll for skåring av ytre skader viste disse indikatorene en gradvis reduksjon i velferden i den tida fisken sto i sjøen.
  • Det var svært lav dødelighet i alle merder, med maksimalt 1,2 % totaldødelighet ned til 0,44 % på merdnivå. Dette på tross av påvisning av sykdomsdagens med vevskader og kliniske symptomer, og videre tyder det på at laksen håndterer utbrudd av sykdommer så lenge man unngår håndteringer og avlusinger i samme periode.
  • Det var best tilvekst i LAV tetthetsgruppe. Tetthet forklarte ca. 60 % av forskjellen mellom HØY og LAV, men årsaken er trolig noe mer restriktiv fôring i disse merdene, og ikke en dårligere vekstkapasitet i HØY gruppe. Fisken i LAV tetthetsgruppe fikk i snitt 4,4 % mer fôr per dag, men medianen var 17,4 %, det var en betydelig variasjon fra dag til dag i mengde fôr per fisk.
  • En helseøkonomisk analyse viste at tilvekst og salgspris var de to viktigste driverne for positivt økonomisk resultat. Forskjellen i tetthet, som førte til økt totalt produsert biomasse, ga alene en tydelig økonomisk gevinst for HØY tetthetsgruppe. Denne forskjellen ville trolig vært enda tydeligere om fisken i disse gruppene ikke hadde blitt fôret restriktivt. Dødelighet var ikke en vesentlig driver for økonomiske resultater.


​Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport (English summary further below)
Hovedmålet med prosjektet var å dokumentere hvordan ulike fisketettheter og fiskestørrelser i flytende lukket oppdrettsteknologi (FLO) påvirker hydrodynamikk, vannkvalitet, fiskehelse og -velferd gjennom en produksjonssyklus av Atlantisk laks. Undersøkelsene ble gjennomført i fullskala i et kommersielt lukket merdanlegg, der fire merder ble satt opp for å opprettholde LAV tetthet (32 kg/m³) og fire for å opprettholde HØY tetthet (48 kg/m³) ved slutten av post-smolt fasen.
  • Studien viste at forskjellene i tetthet mellom lav- og høytetthetsmerdene ikke hadde noen betydelig innvirkning på fiskens atferd. Fisken i alle merdene viste tilsvarende mønstre, som å samle seg nær overflaten om natten og sprer seg dypere i vannsøylen om dagen. Også svømmemønstrene var like mellom gruppene. Denne atferden er godt simulert i en tredimensjonal, individbasert fiskemodell.
  • Innenfor den aktuelle typen sirkulær merd og ved de undersøkte tetthetene, ble det ikke registrert noen reduksjon i vannstrøm som følge av økt fisketetthet. En av høytetthetsmerdene opplevde imidlertid 40 % lavere strømningshastighet enn de øvrige merdene. Til tross for denne betydelige forskjellen i vannstrøm, ble det ikke observert negative effekter på hverken vannkvalitet eller fiskevelferd.
  • Simuleringer av fiskefordeling for to oppskalerte merder med samme volum (30 000 m3), men forskjellige diameter og dybder, viser at den beste strategien for å oppskalere disse lukkede, sirkulære merdene er å sørge for at diameteren er stor nok til at fisken kan samles om natten nær overflaten. Dette vil forhindre at det oppstår svært høye tettheter i den øvre delen av merden. Det er heller ikke nødvendig med svært dype merder, ettersom fisken sannsynligvis ikke vil benytte de dypere områdene hvor lysforholdene er for svake.
  • De ulike inntaksvannene påvirket mikrobiotasammensetningen på forskjellige måter, hvor både inntakssted og utløpsvann kan ha betydning. Merdene som lå ytterst i anlegget hadde høyest alfa‑diversitet av mikrobiota og samtidig best fiskeoverlevelse med minst forekomst av vintersår, noe som gjør det interessante å følge videre.
  • Ulike tettheter påvirket ikke bakteriekonsentrasjon, bakteriedynamikk, fiskehelse eller fiskevelferd, og det var normal tilvekst og lav dødelighet i alle merder og i begge tetthetsgrupper.
  • I løpet av prosjektet ble det påvist infeksjoner med Salmonid gill poxvirus (SGPV), piscine orthoreovirus (PRV-1) og Moritella viscosa. Alle agens førte til vevsskader og sykdom, men med lav dødelighet.
  • Fiskepatogene virus (SGPV) og bakterier (Moritella viscosa og Tenacibaculum sp.) ble påvist i både inntaksvann og i merd. Forekomst av SPGV så ut til å følge graden av infeksjon i fisken, mens forekomsten av M. viscosa og fiskepatogene Tenacibaculum sp. var høyest på slutten av perioden, da vanntemperaturene også var lavest. Bakteriekonsentrasjonen var høyere i merd enn i inntaksvann. Det ble påvist sykdom framkalt av M. viscosa i samme periode, men ingen kliniske tegn til Tenacibaculum-infeksjon.
  • Måling av genuttrykk i røde blodceller ble brukt som en ny metode for overvåking av stress og aktivering av immunrespons mot virusinfeksjoner. Brukt sammen med analyse av et utvalg kjente indikatorer for genregulering i gjellevev og en standardisert protokoll for skåring av ytre skader, viste disse indikatorene en gradvis reduksjon i velferden i den tida fisken stod i sjøen.
  • Det var svært lav dødelighet i alle merder, med maksimalt 1,2 % totaldødelighet ned til 0,44 % på merdnivå. Dette på tross av påvisning av sykdomsagens med vevskader og kliniske symptomer, som videre tyder på at laksen håndterer utbrudd av sykdommer så lenge man unngår håndteringer og avlusinger i samme periode.
  • Det var best tilvekst i LAV tetthetsgruppe. Tetthet forklarte ca. 60 % av forskjellen mellom HØY og LAV, men årsaken er trolig noe mer restriktiv fôring i disse merdene, og ikke en dårligere vekstkapasitet i HØY gruppe. Fisken i LAV tetthetsgruppe fikk i snitt 4,4 % mer fôr per dag, mens medianen var 17,4 %, og det var en betydelig variasjon fra dag til dag i mengde fôr per fisk.
  • En helseøkonomisk analyse viste at tilvekst og salgspris var de to viktigste driverne for positivt økonomisk resultat. Forskjellen i tetthet, som førte til økt totalt produsert biomasse, gav alene en tydelig økonomisk gevinst for HØY tetthetsgruppe. Denne forskjellen ville trolig vært enda tydeligere om fisken i disse gruppene ikke hadde blitt fôret restriktivt. Dødelighet var ikke en vesentlig driver for økonomiske resultater.
Results achieved

Summary of results from the project’s final report
The main objective of the project was to document how different fish densities and fish sizes in closed containment systems (CCS) affect hydrodynamics, water quality, fish health and welfare throughout a production cycle of Atlantic salmon. The investigations were carried out at full scale in a commercial closed cage facility, where four cages were set up to maintain low density (32 kg/m³) and four to maintain high density (48 kg/m³) at the end of the post‑smolt phase.
  • The study showed that the differences in density between the low- and high-density cages had no significant impact on fish behavior. Fish in all cages showed similar patterns, such as gathering near the surface at night and spreading deeper into the water column during the day. Swimming patterns were also similar between groups. This behaviour is simulated in a three-dimensional, individual-based fish model.
  • Within the type of circular cage used in this project and the densities studied, no reduction in water flow was observed as a result of increased fish density. However, one of the high-density cages experienced a 40 % lower flow rate than the other cages. Despite this significant difference in water flow, no negative effects on water quality or fish welfare were observed.
  • Simulations of fish distribution for two scaled-up cages with the same volume (30 000 m3) but different diameters and depths show that the best strategy for scaling up these closed circular cages is to ensure that the diameter is large enough to allow fish to gather at night near the surface. This will prevent very high densities from occurring in the upper part of the cage. Very deep cages are also not necessary, as the fish are unlikely to use the deeper areas where light conditions are too low.
  • Different inlet waters appear to affect the microbiota composition differently, which may also be related to where in the facility the water is taken in and how the outlet water affects the intake.
  • Cages with the highest alpha diversity of microbiota composition showed the best fish survival, making this a significant finding to follow further.
  • Different densities did not affect bacterial concentration, bacterial dynamics, fish health or fish welfare, and there was normal growth and low mortality in all cages and in both density groups.
  • During the project, infections with Salmonid gill poxvirus (SGPV), piscine orthoreovirus (PRV-1) and Moritella viscosa were detected. All agents led to tissue damage and disease, but with low mortality.
  • Fish‑pathogenic viruses (SGPV) and bacteria (Moritella viscosa and Tenacibaculum sp.) were detected both in intake water and inside the sea cages. The occurrence of SGPV appeared to mirror the degree of infection observed in the fish, whereas the prevalence of M. viscosa and fish‑pathogenic Tenacibaculum sp. was highest toward the end of the study period, when water temperatures were also at their lowest. Bacterial concentrations were higher inside the cages than in the intake water. Disease caused by M. viscosa was confirmed during the same period, but no clinical signs of Tenacibaculum infection were observed.
  • Measurement of gene expression in red blood cells was used as a novel method for monitoring stress and activation of antiviral immune responses. When combined with analyses of a selected panel of known gene‑regulatory indicators in gill tissue and a standardized protocol for scoring external lesions, these indicators demonstrated a gradual decline in welfare over the period the fish remained in seawater.
  • There was very low mortality across all cages, with total mortality ranging from a maximum of 1,2 % down to 0,44 % at the cage level. This was observed despite the identification of pathogenic agents causing tissue damage and clinical symptoms. Furthermore, the results suggest that salmon can manage disease outbreaks effectively, provided that handling and delousing procedures are avoided during the same period.
  • The highest growth rate was observed in the LOW-density group. Stocking density accounted for approximately 60 % of the difference between the HIGH and LOW groups; however, this is likely attributable to somewhat more restrictive feeding practices in these cages, rather than a reduced growth potential in the HIGH-density group. On average, fish in the LOW-density group received 4,4 % more feed per day, with a median 17,4 % more feed. There was considerable day-to-day variation in feed allocation per fish.
  • A health economic analysis indicated that growth rate and market price were the two primary determinants of positive economic outcomes. The difference in stocking density, that led to a larger total produced biomass, alone provided a clear economic advantage for the HIGH-density group; this benefit would likely have been even greater if the fish in these groups had not been subject to restrictive feeding. Mortality was not identified as a significant driver of economic performance.

​Prosjektet har framskaffet viktig dokumentasjon på hvordan ulike fisketettheter og fiskestørrelser i flytende lukket oppdrettsteknologi (FLO) påvirker hydrodynamikk, vannkvalitet, fiskehelse og -velferd gjennom en produksjonssyklus av Atlantisk laks. Resultatene demonstrerer potensial for høy overlevelse og gode biologiske resultater i FLO. De viser også betydningen av å vektlegge andre produksjonsbetingelser enn tetthet, blant annet tilstrekkelig overflate når fisken samler seg om natta og merdenes plassering i anlegget for å sikre god vannkvalitet.

​Lukket produksjonen i sjø vil være et viktig virkemiddel for å muliggjøre bærekraftig vekst i havbruksnæringen. Flere anleggskonsepter har blitt bygget, for både postsmolt og matfisk. Studier viser at anlegg i sjø har lovende biologiske og miljømessige resultater. Lukkede merder er fundamentalt forskjellige fra tradisjonelle merder med hensyn til produksjonsmiljø, hydrodynamikk og konstruksjon. På tross av gode resultater, er utviklingen av lukket merdteknologi fortsatt i en tidlig fase og for å utnytte teknologiens potensiale gjenstår mye arbeid. Det er blant annet betydelig behov for forskning på hvordan teknologien best bør benyttes med hensyn til å sikre god fiskehelse.

Kunnskapsbehovene innen produksjonsmiljø og biologi som skal undersøkes i prosjektet, omfatter:
1. utforming og drift av lukkede anlegg for å sikre god vannutskifting og vannkvalitet
2. kartlegging av merdmiljø og fiskevelferd
3. forebygging og håndtering av sykdom i lukkede anlegg
​Hovedmål
Å dokumentere effekt av ulike tettheter og fiskestørrelser i storskala, lukkede merder i sjø og hvordan dette påvirker hydrodynamikk, vannkvalitet, fiskehelse og velferd gjennom hele produksjonen.

Delmål
• Å avklare hvordan 3D-kompleks hydrodynamikk påvirker vekst, fiskevelferd fram til slakt i lukkede merder.
• Å karakterisere fiskens adferd i lukkede merder ved ulike fiskestørrelser og tettheter. 
• Å kartlegge den temporale mikrobielle vannkvaliteten i lukkede systemer ved ulike fiskestørrelser og tettheter, sett i sammenheng med hydrodynamikk og fiskehelse.
• Å kartlegge hvordan fiskehelse/fiskevelferd påvirkes ved ulike fiskestørrelser og tettheter.
• Å evaluere det samlede helseøkonomiske resultatet ved valg av ulike tetthetsregimer.
​Prosjektets funn og leveranser vil bidra til en forbedret forutsigbarhet og kontroll på produksjonen gjennom økt kontroll av produksjonsmiljøet. Mer spesifikt vil prosjektet søke å finne optimale tettheter for produksjon av laks i lukket merd i sjø, sett i sammenheng med hydrodynamikk, mikrobiell vannkvalitet, fiskehelse, fiskevelferd og fiskeadferd. Resultatene fra prosjektet vil være generiske for sirkulære, flytende, lukkede merder, dvs ikke knyttet spesifikt til det produksjonssystemet vi har valgt å benytte i dette prosjektet. Resultatene vil også kunne bli brukt som grunnlag for retningslinjer ved oppskalering til større sirkulære merder dersom det blir aktuelt.

Videre kan prosjekt gi føringer for (1) optimalt forbruk av vann og oksygen gjennom bedre kontroll på produksjonsmiljøet, (2) balansert energiforbruk til karhydrodynamikk, og dermed reduserte kostnader, (3) forbedret kontroll og bedre beslutningsstøtte for iverksetting av marine operasjoner, som sortering/splitting, vask, fjerning av død fisk og slam og (4) reduserte kostnader gjennom mer optimal bruk av ressursene. 

I tillegg, med en helseøkonomisk modell, kan resultater fra de ulike delene av prosjektet veies opp mot hverandre for å synliggjøre og kvantifisere konsekvensene av de viktigste biologiske og driftsmessige valgene som blir gjort ved denne typen produksjon av fisk. En slik analyse bør ligge til grunn for en trygg og bærekraftig produksjon av fisk, både biologisk, velferdsmessig, miljømessig og økonomisk.  
Prosjektet er delt inn i 4 faglige arbeidspakker (AP-er):

AP1: Hydrodynamikk, miljø og fiskeadferd i lukket merd
I denne arbeidspakken skal det undersøkes hvordan ulike strømhastigheter i løpet av hele produksjon og tettheter i lukkede merder påvirker adferd og videre, tilvekst og fiskehelse/-velferd hos laks. Prosjektet vil gjennomføre feltmålinger i full produksjon hos Akvafuture sitt anlegg. Data vil bli korrelert med resultater fra vannkvalitet (AP2) og fra analyser av fisk og biologisk materiale (AP3).  En 3D-strømningsmodell knyttet til en dynamisk fiskeadferdsmodell vil bli brukt til først å simulere de målte dataene og videre brukes til å utvikle kunnskap og anbefalinger om oppskalering av størrelse av merd uten kompromiss av fiskevelferd i lukket sirkulær merd.

AP2: Mikrobiell vannkvalitet
Denne arbeidspakken skal karakterisere mikrobiota og mikrobiell vannkvalitet i lukkede systemer i sjø, ved start, midt og slutt. Dette er kunnskap som ikke eksisterer i dag. Utover kartlegging skal prosjektet også skaffe kunnskap om hvordan den mikrobielle vannkvaliteten påvirkes av ulike tettheter og størrelse på fisk, både mikrobielle samfunn og konsentrasjon av bakterier. Resultatene vil sees i sammenheng med hydrodynamikk (AP1) og fiskehelse og velferd (AP3), som er faktorer som påvirker hverandre.

AP3: Fiskehelse og fiskevelferd
Denne arbeidspakken skal kartlegge hvordan tetthet og produksjonsintensitet i lukkede merder påvirker fiskens velferd og helse, med særlig vekt på gjelle- og hudhelse. Kvalitet av settefisk skal dokumenteres før utsett. I sjø skal man gjennomføre tre hoveduttak for måling av fiskevelferd, stressparametere, hud og gjellehelse. For ytre velferdskartlegging skal en bruke en Laksvel-protokoll, jf. prosjektet “Utvikling og evaluering av metode for rutinemessig velferdsovervåkning av laks i norske matfiskanlegg (LAKSVEL)” (FHF-901554). Fra hud og gjeller skal det gjøres analyser for uttrykk av biomarkører (genekspresjon). Vannprøver og prøver fra fisk skal undersøkes for sårbakterier, dette arbeidet samkjøres med prosjektet “Sårbakterier i sjøbasert lakseoppdrett – spesialiserte inntrengere eller tilfeldig forbipasserende?” (FHF-901838). I tillegg skal det gjøres månedlige velferdsinspeksjoner av alle enheter. 

Man skal dessuten evaluere det samlede økonomiske resultatet ved valg av ulike tetthetsregimer, og beregne den økonomiske konsekvensen ved de to ulike driftsmodellene (høy og lav tetthet). 

AP4: Formidling og kommunikasjon
Oppnådde resultater er av stor interesse for industri, myndigheter og det offentlige. Prosjektgruppen har gode forutsetninger for å kommunisere resultatene til industrien nasjonalt og internasjonalt. Se for øvrig Formidlingsplan.

Prosjektorganisering
Prosjektet ledes av SINTEF Ocean med seniorforsker Pascal Klebert som prosjektleder. I tillegg deltar flere andre forskere med relevans ekspertise på vannkvalitet, mikrobiota, hydrodynamikk, sensorer og databehandling av kompleks måledata. Veterinærinstituttet er ansvarlig for fiskehelsebiologi og akvatisk biosikkerhet og Norges miljø-og biovitenskapelige universitet (NMBU) har ansvar for statistiske analyser av produksjondata. AkvaFuture deltar som industripartner og målingene inni prosjektet vil utføres på deres anlegg.
SINTEFs konferanser TEKSET og TEKMAR er svært relevante fora for å kommunisere resultatene, samt Risiko i landbasert oppdrett, Fremtidens smoltproduksjon, Frisk Fisk, konferanser i regi av European aquaculture society (EAS), Aqua Nor og Lusekonferansen. Prosjektets resultater vil også formidles gjennom SINTEFs podcast “Smart forklart”, NMBUs studio, gjennom FoU-institusjonenes daglige kontakt med næringen. Sosiale medie-kanaler (nettside, Facebook®, LinkedIn®) og forsknings- og innovasjonsklyngen NCE Aquaculture hvor SINTEF er medlem og som har formidling både via settefisk- og matfiskforum vil også benyttes. Animasjoner for enkel visualisering av resultater vil også bli utarbeidet.

Referansegruppen oppnevnes av FHF, og vil også benyttes aktivt. Ved prosjektets slutt vil det formidles en sluttrapport og arrangeres et arbeidsmøte (workshop) med industripartnerne i prosjektet samt et eget digital arbeidsmøte for hele næringen. Det vil distribueres en PowerPoint®-presentasjon med hovedfunn til bruk for industripartnere. To populærvitenskapelig artikler skal publiseres (Norsk fiskeoppdrett, Intrafish e.l.) og dermed nå et bredt spekter av næringsaktører. Ett manus til vitenskapelig publikasjon vil foreligge ved prosjektets slutt, som inkluderer arbeid fra alle arbeidspakkene.
keyboard_arrow_up