Prosjektnummer
901934
Produksjonsmiljøets påvirkning på fiskens adferd, biologi og velferd i eksponert havbruk og havbruk til havs (PROHAV)
Utvidet bruk av eksponert havbruk (EH) og havbruk til havs (HtH) kan bidra til bærekraftig vekst og økt verdiskapning for norsk havbruksnæring ved å utnytte nye arealer for produksjon av laks. EH refererer til oppdrett på lokaliteter med kraftig strøm og store bølger i dagens kystnære produksjonsområder, og omfatter både tradisjonelle, fleksible merder, og pilotprosjekter med nye havbrukskonstruksjoner. HtH, derimot, omhandler akvakultur som planlegges lengre til havs (offshore). Flere områder blir evaluert for mulig HtH-bruk, og flere selskaper utvikler nye konsepter og verdikjeder til disse områdene.
EH og HtH innebærer utfordrende miljøbetingelser med mer krevende vær, strøm og bølgeforhold. Dette krever robuste og innovative oppdrettskonsepter, effektiv logistikk, sikre operasjoner og skånsom håndtering av fisk. Et ufravikelig krav vil være at levemiljøet er egnet for fisken som skal holdes der.
For dem som planlegger EH og HtH, er det avgjørende å kunne forutse og håndtere risiko for fisken knyttet til suboptimale eller ikke-akseptable strøm-, bølge- eller oksygenforhold. Bruken av numeriske modeller for å predikere og evaluere disse forholdene er viktig for å kunne velge optimale lokaliteter, den beste produksjonsstrategien, samt utvikle teknologi for å ivareta levemiljøet. Det er derfor behov for en helhetlig modell, i det videre omtalt som en produksjonsmiljømodell, som kombinerer kunnskap om forventet produksjonsmiljø (strøm, bølger og oksygen) og kunnskap om hvordan fisken påvirkes og responderer på produksjonsmiljøet.
Forskningspartnerne i PROHAV (SINTEF Ocean, Havforskningsinstituttet, Deakin University, NTNU og NMBU) har vært sentrale i å utvikle relevant kunnskap og modeller for EH og HtH. Partnernes forskning har avdekket kunnskapshull i forhold til strøm-, bølge- og oksygenutvikling i EH og HtH, og hvordan disse miljøparameterne påvirker fisk i disse oppdrettsformene. Et viktig mål er å forbedre nøyaktigheten og påliteligheten til en helhetlig produksjonsmiljømodell, gjennom å videreutvikle, supplere, kombinere, evaluere og tilgjengeliggjøre kunnskap om denne.
Når det gjelder strømforhold, er det begrenset kunnskap om
1) fiskens toleranse for langvarig, ekstrem eksponering for strøm og samtidig påvirkning av andre faktorer (f.eks. lav temperatur, bølger, helsestatus), og
2) hvorvidt strømhastighet i relevante områder for HtH kan være lav i lengere perioder, noe som igjen medfører risiko for hypoksiutvikling inne i produksjonsenheten.
Når det gjelder bølger, er det begrenset kunnskap og sprikende resultater fra studier av fiskens respons til ulike bølgeforhold, og bølger kombinert med variasjoner i andre faktorer (f.eks. fiskestørrelse, tid på døgnet, temperatur). Når det gjelder oksygen, er dagens modeller for oksygenforbruk og hypoksitoleranse utdaterte og/eller i liten grad utviklet og validert for stor laks. Modeller for beregning av oksygen inne i merd må også oppdateres for bedre inkorporering av viktige faktorer som konstruksjonens påvirkning på strømbildet, oksygennivå i vannet, fiskens adferd og oksygenforbruk.
1) fiskens toleranse for langvarig, ekstrem eksponering for strøm og samtidig påvirkning av andre faktorer (f.eks. lav temperatur, bølger, helsestatus), og
2) hvorvidt strømhastighet i relevante områder for HtH kan være lav i lengere perioder, noe som igjen medfører risiko for hypoksiutvikling inne i produksjonsenheten.
Når det gjelder bølger, er det begrenset kunnskap og sprikende resultater fra studier av fiskens respons til ulike bølgeforhold, og bølger kombinert med variasjoner i andre faktorer (f.eks. fiskestørrelse, tid på døgnet, temperatur). Når det gjelder oksygen, er dagens modeller for oksygenforbruk og hypoksitoleranse utdaterte og/eller i liten grad utviklet og validert for stor laks. Modeller for beregning av oksygen inne i merd må også oppdateres for bedre inkorporering av viktige faktorer som konstruksjonens påvirkning på strømbildet, oksygennivå i vannet, fiskens adferd og oksygenforbruk.
I prosjektet skal konsortiet utvikle ny kunnskap, og benytte denne sammen med tilgjengelig kunnskap for å utvikle en helhetlig produksjonsmiljømodell.
Hovedmål
Å utvikle ny kunnskap samt en integrert modell for å forutsi og vurdere produksjonsmiljøet (produksjonsmiljømodell) for nye produksjonskonsepter og lokaliteter for eksponert havbruk og havbruk til havs.
Delmål (med korresponderende arbeidspakker (AP-er)
1. Adferdsstudier av laks: Å undersøke hvordan laks reagerer på ulike bølgeforhold i kombinasjon med strømforhold (AP1).
2. Helse- og velferdsanalyse: Å gjennomføre storskala forsøk på eksponerte lokaliteter for å studere helse- og velferdsutvikling hos laks, og sammenligne disse funnene med eksisterende kunnskap om deres toleranse for strøm og bølger (AP2).
3. Modellutvikling for havstrøm og oksygen: Å forbedre og evaluere modell for havstrøm og oksygen i områder som er relevante for eksponert havbruk og havbruk til havs (AP3).
4. Dokumentere oksygenforbruk og hypoksitoleranse: Kvantifisere oksygenforbruk og hypoksitoleranse hos stor laks i laboratorieforsøk, og utvikle oppdaterte modeller basert på disse funnene og tilgjengelig vitenskapelig litteratur (AP4).
5. Modellering av oksygenvariasjoner: Å videreutvikle og evaluere modeller for oksygenvariasjoner i merd (AP5).
6. Presentere en integrert produksjonsmiljømodell: Å presentere og tilrettelegge en integrert modell til bruk for målrettet utvikling av eksponert havbruk og havbruk til havs (AP6).
Et godt produksjonsmiljø er en forutsetning for å utløse potensialet for bærekraftig vekst i EH og HtH. Resultatene fra PROHAV-prosjektet vil gi aktører som utvikler EH og HtH ny innsikt og et verktøy – produksjonsmiljømodellen. Denne modellen vil hjelpe til med å forutsi og håndtere potensielle risikoer for fisken knyttet til strøm, bølger og oksygen, og vil være nyttig i tidlig planlegging (f.eks. valg av lokaliteter og konstruksjoner) og ved utvikling og optimalisering av produksjonsstrategi. Modellens kompleksitet kan tilpasses ulike formål, med enklere modeller for grunnleggende vurderinger og mer komplekse for detaljert optimalisering av konstruksjon eller drift. For HtH spesielt, hvor store investeringer er nødvendige, kan tidlig bruk av gode modeller i konseptfasen spare betydelige kostnader ved å unngå uheldige valg av lokalisering, konstruksjon eller drift. For EH, hvor både billigere, tradisjonelt utstyr og nye konstruksjoner kan anvendes, er det like aktuelt som for HtH å vurdere produksjonsmiljøet for å sikre fiskens helse og velferd.
Videre kan resultater fra dette prosjektet anvendes i utarbeidelse av forvaltningsplaner for havområder, og bidra til at eksponert havbruk og HtH lykkes og oppnår sitt verdiskapingspotensial. Prosjektets oppsummering av kunnskapsstatus og utfordringer ved prosjektslutt vil være viktig for å sette retning for, og intensivere videre forskningsinnsats for utvikling av disse nye produksjonsformene
Videre kan resultater fra dette prosjektet anvendes i utarbeidelse av forvaltningsplaner for havområder, og bidra til at eksponert havbruk og HtH lykkes og oppnår sitt verdiskapingspotensial. Prosjektets oppsummering av kunnskapsstatus og utfordringer ved prosjektslutt vil være viktig for å sette retning for, og intensivere videre forskningsinnsats for utvikling av disse nye produksjonsformene
Prosjektet består av 7 arbeidspakker (AP-er), hvorav én (AP0) er dedikert til prosjektledelse. AP1–AP6 gjenspeiler prosjektets seks delmål.
Prosjektorganisering
Prosjektgruppen består av SINTEF Ocean, Havforskningsinstituttet (HI), Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU), Norges tekniske og naturvitenskapelige universitet (NTNU) og Deakin University. Prosjektet har også en ressursgruppe med industrideltakere som bistår med data, tilgang til data, forsøksfasiliteter og praktisk erfaring med utvikling og drift av EH og HtH (SalMar Aker Ocean, Utror, MOWI og Nova Sea). Først nevnte institusjon/navn i beskrivelsen under leder arbeidspakkene.
Prosjektorganisering
Prosjektgruppen består av SINTEF Ocean, Havforskningsinstituttet (HI), Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU), Norges tekniske og naturvitenskapelige universitet (NTNU) og Deakin University. Prosjektet har også en ressursgruppe med industrideltakere som bistår med data, tilgang til data, forsøksfasiliteter og praktisk erfaring med utvikling og drift av EH og HtH (SalMar Aker Ocean, Utror, MOWI og Nova Sea). Først nevnte institusjon/navn i beskrivelsen under leder arbeidspakkene.
AP1: Fiskens adferdsrespons til relevante bølgeforhold
Deltakere: SINTEF Ocean (Kristbjörg Edda Jónsdóttir, Per Christian Endresen, Biao Su), NTNU (Jo Arve Alfredsen)
Målsetting: Etablere en adferdsmatrise over fiskens adferd ved relevante bølge- og strømforhold.
Arbeidet baserer seg på data fra Ocean Farm 1, på lokaliteten Håbranden i Frohavet (Salmar Aker Ocean). To ulike datasett skal benyttes: 1) historisk datasett som inkluderer ekkolodd-, bølge-, strøm-, temperatur- og vindregistreringer og 2) nytt datasett fra prosjektperioden med tilsvarende data, og i tillegg registreringer av individers posisjon, svømmehastighet og bevegelsesmønster basert på sporingsenheter (tags) i 40 fiskeindivider. Egnet metodikk for datainnsamling og -bearbeiding skal utvikles, og datasettene skal brukes til å skaffe kunnskap om hvordan grupper av fisk og enkeltfisk tilpasser seg ulike strøm/bølge-forhold i ulike situasjoner (f.eks. dag/natt, ulik fiskestørrelse), og om samsvaret mellom informasjon fra observasjon av enkeltfisk (tags) versus fiskegruppe (ekkolodd).
AP2: Helse- og velferdsutvikling hos laks i tradisjonelle merder ved eksponerte lokaliteter
Deltakere: NMBU veterinærhøgskolen (Marit Stormoen, Hege Lund), Blue Revolution Centre (BRC)
Målsetting: Måle virkningen av langvarig eksponering for strøm og bølger i kategorien “ekstrem eksponering” på laksens helse og velferd i kommersielle, tradisjonelle, fleksible merder.
Data samles inn i samarbeid med BRC på lokalitetene Kveitskjæret og Lønngrunnen (begge MOWI) utenfor Frøya. Kveitskjæret er kategorisert med “ekstrem eksponering” for strøm og Lønngrunnen er i kategorien “ekstrem eksponering” for bølger. Basert på miljødata og prøvetaking av fisk, skal effekter av langvarig strøm- og bølgepåvirkning i en periode som er krevende vær- og temperaturmessig (januar–februar) kartlegges. Prøver tas ut før og i løpet av denne perioden i 2023–2025. Prøvetaking inkluderer operative velferdsindikatorer i henhold til FISHWELL/LAKSVEL (jf. prosjektene “Kunnskapssammenstilling om fiskevelferd for laks og regnbueørret i oppdrett (FISHWELL)” (FHF-901157) og “Utvikling og evaluering av metode for rutinemessig velferdsovervåkning av laks i norske matfiskanlegg (LAKSVEL)” (FHF-901554)), blodprøver (selekterte biomarkører for helse og velferd, og biokjemiske analyser av ernæringsstatus, vevsskader og stress), hjertehelse, tilstedeværelse av virusagens og kartlegging av eventuell klinisk sykdom. AP1 og AP2 skal samarbeide om å utarbeide en samlet vurdering av fiskens respons til bølger og strøm.
AP3: Høyoppløst modellering av havdynamikk og påvirkning på oksygenforhold
Deltakere: SINTEF Ocean (Ragnhild L. Daae, Ingrid Ellingsen, Ole Jacob Broch, Christos Stefanakos), HI (Øystein Skagseth)
Målsetting: Målsettingen er først å se på virkningen av havdynamikk på strømforhold og oksygenkonsentrasjoner i områder for havbasert og eksponert havbruk. Deretter å koble havmodellen til modellering av oksygenforbruk i store havbaserte/eksponerte oppdrettsanlegg.
HI skal samle og tilgjengeliggjøre eksisterende miljødata fra havområdene rundt Trænabanken, Frøyabanken nord, Norskerenna sør og kystområder aktuell for eksponert havbruk (for eksempel Frohavet). Data skal analyseres og presenteres for å beskrive normal variasjon og hendelser med store anomalier fra normalen, med hovedvekt på oksygen.
SINTEF Ocean skal bruke en koblet havmodell for å simulere fysiske, biologiske og kjemiske forhold, med særlig vekt på oksygen. Data fra HI (se over) vil bli brukt for utvikling og evaluering av modellen, med hensyn til oksygenforhold i eksponerte og åpne havområder. Modellen skal også videreutvikles for å studere virkningen av større havvirvler på oksygenforhold og vanntransport. Modellen vil brukes som input til modellering av oksygenforbruk i anlegg (AP5) og produksjonsmiljømodellen (AP6), ved å modellere utvikling i strøm-, bølge-, temperatur- og oksygenforhold over tid for en gitt lokasjon. Det vil også utvikles en algoritme for tilbakekobling, slik at modellert oksygenforbruk i merd påvirker oksygenutvikling i havmodellen.
AP4: Oppdatere modeller for fiskens oksygenforbruk og hypoksitoleranse
Deltakere: HI (Frode Oppedal, Malthe Hvas, Tina Oldham), SINTEF Ocean (Mette Remen), Deakin University (Tim Dempster, Andre Morin)
Målsetting: Etablere oppdaterte modeller for oksygenopptaksrater og hypoksitoleranse hos stor laks i sjø, som basis for å modellere oksygennivå i dagens og fremtidens merder.
Målet skal oppnås gjennom litteraturgjennomgang og laboratoriestudier for å dekke eksisterende kunnskapshull. Det skal utføres kar- og svømmerenne-respirometer-forsøk med stor laks ved ulike temperaturer, oksygenmetninger, fôringsregimer, stress og strømforhold (aktivitet). Ved HIs stasjon i Matre vil Miljøhallen benyttes for eksperimenter i 4 måneder med stor fisk (3–5 kg). I 3 repliserte kar per temperaturgruppe vil fisken oppleve enten 3, 8, 13 eller 18 °C. Ved bruk av åpen respirometri vil oksygenopptaket måles kontinuerlig gitt ulike fôringsregimer og daglig mengde fôr spist. Underveis vil grupper og individer av laks tas ut i en stor svømmetunnel med respirometri for å bestemme effekt av stress og svømmeaktivitet på oksygenopptaksraten. Andre fisk vil bli tatt ut for å beregne effekter av hypoksi, hvor måling av faktoriell metabolsk kapasitet blir brukt som parameter for tilpasningsevne.
AP5: Videreutvikling av modeller av oksygendynamikk i merd
Deltakere: NTNU (Morten Omholt Alver), SINTEF Ocean (Pascal Klebert, Per Christian Endresen)
Målsetting: Videreutvikle og validere oksygenmodeller; modellere forventede oksygenverdier i offshore og eksponerte havbrukskonstruksjoner under ulike miljøforhold.
I denne arbeidspakken skal metodikk for oksygenmodellering i merd videreutvikles og brukes til å kartlegge oksygendynamikk ved bruk av relevante konseptuelle case (ulik anleggsgeometri/dybde/fisketetthet) ved relevante strøm- og miljøforhold (oksygen, temperatur), hentet fra storskala havmodell (AP3). Resultater fra simuleringene skal brukes til å utarbeide retningslinjer for utvikling av merdkonsept i offshore områder. Videreutvikling av oksygenmodellen inkluderer bruk av realistiske strømfelt basert på resultater fra CFD-simuleringer, inkorporering av ny kunnskap om oksygenforbruksrater (AP4) og adferd (AP1 og AP2). Videreutviklet modell skal valideres ved hjelp av målinger utført i tradisjonell åpen merd hos Nova Sea (2024). Ulike metoder for oksygenmodellering skal sammenlignes, og prosjektet skal definere en metode som skal benyttes i AP6, for å illustrere hvordan resultatene fra prosjektet kan benyttes i en helhetlig produksjonsmiljømodell.
AP6: Helhetlig analyse og formidling av produksjonsmiljømodellen
Deltakere: SINTEF (Mette Remen, Kristine Størkersen, Hans Bjelland, Trine Thorvaldsen), alle prosjektdeltakere
Målsetting: Analysere, formidle og diskutere prosjektresultatene for å bidra til målrettet utvikling av eksponert havbruk og havbruk til havs.
I denne arbeidspakken skal konsortiet utarbeide og presentere en helhetlig produksjonsmiljømodell, basert på eksisterende kunnskap, samt ny kunnskap og videreutviklede modeller som er utarbeidet i AP1–AP5. Modellen skal benyttes til å evaluere levemiljøet til fisk over tid i en valgt konseptuell struktur på en valgt lokasjon, for å illustrere hvordan modellen kan benyttes under utvikling av EH og HtH. Det skal også gjennomføres intervjuer og et åpent dialogmøte, for å sikre mulighet for medvirkning og størst mulig nytteverdi for deltakere i ressursgruppen eller andre interessenter. Formidling av overordnede prosjektresultater gjennomføres som en del av denne arbeidspakken (se rubrikk for formidlingsplan). SINTEF Ocean har hovedansvar for dette.
Milepæler (M) (måneder etter oppstart i parentes)
M1 (18): Samlet vurdering av fiskens respons til bølger og strøm fra AP1 og AP2, som input til AP6
M2 (15): Videreutviklet strømmodell og oksygenmodell som input til AP3
M3 (18): Oppdaterte modeller for oksygenforbruk
M4 (20): Oppsummerte resultater fra oksygenmodellering i merd, inkludert valg av modell til bruk i AP6
M5 (22): Dialogmøte med presentasjon og diskusjon av metodikk og resultater er gjennomført
M6 (23): Resultater fra prosjektet er presentert på nasjonale konferanser
M7 (23): Populærvitenskapelig sammenfatning av resultatene er ferdig
M8 (23): Faglig sluttrapport inkl. resultatsammendrag
Overordnede leveranser
1. Ny kunnskap om effekter av strøm og/eller bølger, på laksens adferd, velferd og helse ved eksisterende, eksponerte lokaliteter (AP1, AP2).
2. Ny kunnskap om laksens oksygenforbruk og hypoksitoleranse (AP4).
3. Videreutvikling av modeller for vannstrøms- og oksygenutvikling i eksponerte/offshore områder og merder (AP3, AP5).
4. Utarbeidelse av en helhetlig modell (produksjonsmiljømodell), som kombinerer kunnskap om forventet produksjonsmiljø (strøm, bølger og oksygen) og kunnskap om hvordan fisken påvirkes og responderer på produksjonsmiljøet (AP6).
Det vil ved prosjektoppstart bli utarbeidet en kommunikasjonsplan i samråd med SINTEF Ocean sin kommunikasjonsavdeling, FHF og referansegruppen. Prosjektet vil ha en egen nettside på sintef.no. Forskningspartnerne presenterer prosjektresultater på minst én relevant konferanse, webinar eller lignende, og SINTEF Ocean vil i tillegg ha et hovedansvar for formidling av overordnede resultater, på sosiale medier (video/tekst), populærvitenskapelig tekst og et åpent avslutningsmøte (AP6). Resultater som er relevante for vitenskapelig publisering opparbeides til minimum manuskriptskissenivå i prosjektperioden.