Prosjektnummer
910477
Utvikling og kalibrering av innovative bentiske overvåkingsmetoder/ Development and calibration of innovative benthic monitoring approaches (BenthicInnovation)
Miljøovervåkingen av norske oppdrettsanlegg skal sikre at driften skjer på en bærekraftig måte. Denne overvåkingen er lovpålagt gjennom Akvakulturdriftsforskriften og følger den norske standarden NS 9410:2016 – Miljøovervåking av bunnpåvirkning fra marine akvakulturanlegg. Standarden bygger på MOM-konseptet (modellering–oppdrettsanlegg–miljøovervåking) og beskriver hvordan prøver skal tas og analyseres for å vurdere hvordan oppdrett påvirker sjøbunnen. Overvåkingen omfatter to hovedtyper undersøkelser, henholdsvis B- og C-undersøkelser. B-undersøkelser gjennomføres under og rundt merdene der utslippet av organisk materiale er størst. Dette er raske, kostnadseffektive undersøkelser som utføres minst én gang per produksjon ved maksimal belastning. C-undersøkelser dekker et større område, opptil 500 meter fra anlegget, og gjennomføres kun hver andre eller tredje produksjonssyklus. Disse undersøkelsene er svært tidkrevende og krever spesialisert kompetanse for manuell identifisering og kvantifisering av bunndyr i sedimentprøver. I tillegg måler de kun et begrenset utvalg forurensende stoffer. Videre er metodene i både B- og C-undersøkelser tilpasset bløtbunn og egner seg følgelig dårlig for hardbunnsområder.
For å møte disse utfordringene utvikler dette prosjektet nye verktøy og metoder som skal gjøre overvåkingen mer presis, effektiv og tilpasset ulike bunntyper. Prosjektet samler forskere og fagfolk for å teste ny teknologi og utarbeide oppdaterte retningslinjer.
Et sentralt satsingsområde er miljø-DNA, der man analyserer genetisk materiale fra sedimentprøver for å kartlegge hvilke organismer som finnes i området. Ved å inkludere flere organismegrupper, som bakterier og nematoder, gir miljø-DNA-baserte metoder et raskere og mer helhetlig bilde av livet på sjøbunnen enn tradisjonell artsidentifisering. Prosjektet vil også teste hvor følsomme disse nye bioindikatorene er for miljøpåvirkning og vurdere ulike sekvenseringsteknologier for å effektivisere prosessen.
Kommende EU-regelverk vil kreve mer detaljert overvåking av forurensninger som antibiotika, legemidler, plantevernmidler og mikroplast. For å møte disse kravene utvikles mer følsomme analyseverktøy og bærbare sensorer som kan måle forurensning direkte i felt. Prosjektet vil også ta i bruk økotoksisitetstester, som viser hvordan kombinasjoner av stoffer påvirker marint liv, og dermed gir et mer realistisk bilde av miljøpåvirkningene.
Til slutt skal avansert undervannsavbildning, blant annet hyperspektrale kamera montert på fjernstyrte undervannsfarkoster (ROV), kombinert med maskinlæring, gi bedre visuell dokumentasjon av bunnforhold på hardbunnslokaliteter.
Gjennom å kombinere miljø-DNA, biosensorer, kjemiske og økotoksikologiske metoder samt høyoppløselig bildeanalyse, skal prosjektet utvikle en moderne verktøykasse for overvåking av bunnmiljøet. Dette vil gi både forskere og forvaltning bedre grunnlag for å sikre en mer bærekraftig akvakultur.
For å møte disse utfordringene utvikler dette prosjektet nye verktøy og metoder som skal gjøre overvåkingen mer presis, effektiv og tilpasset ulike bunntyper. Prosjektet samler forskere og fagfolk for å teste ny teknologi og utarbeide oppdaterte retningslinjer.
Et sentralt satsingsområde er miljø-DNA, der man analyserer genetisk materiale fra sedimentprøver for å kartlegge hvilke organismer som finnes i området. Ved å inkludere flere organismegrupper, som bakterier og nematoder, gir miljø-DNA-baserte metoder et raskere og mer helhetlig bilde av livet på sjøbunnen enn tradisjonell artsidentifisering. Prosjektet vil også teste hvor følsomme disse nye bioindikatorene er for miljøpåvirkning og vurdere ulike sekvenseringsteknologier for å effektivisere prosessen.
Kommende EU-regelverk vil kreve mer detaljert overvåking av forurensninger som antibiotika, legemidler, plantevernmidler og mikroplast. For å møte disse kravene utvikles mer følsomme analyseverktøy og bærbare sensorer som kan måle forurensning direkte i felt. Prosjektet vil også ta i bruk økotoksisitetstester, som viser hvordan kombinasjoner av stoffer påvirker marint liv, og dermed gir et mer realistisk bilde av miljøpåvirkningene.
Til slutt skal avansert undervannsavbildning, blant annet hyperspektrale kamera montert på fjernstyrte undervannsfarkoster (ROV), kombinert med maskinlæring, gi bedre visuell dokumentasjon av bunnforhold på hardbunnslokaliteter.
Gjennom å kombinere miljø-DNA, biosensorer, kjemiske og økotoksikologiske metoder samt høyoppløselig bildeanalyse, skal prosjektet utvikle en moderne verktøykasse for overvåking av bunnmiljøet. Dette vil gi både forskere og forvaltning bedre grunnlag for å sikre en mer bærekraftig akvakultur.
Hovedmål
Å utvikle og validere nye, skalerbare metoder som kombinerer miljø-DNA, avansert bildebehandling og kjemiske/økotoksikologiske verktøy. Metodene skal bidra til mer presis og kostnadseffektiv miljøovervåking rundt akvakulturanlegg, og samtidig sikre økologisk relevans i tråd med gjeldende og framtidige krav til regulering og forvaltning.
Delmål
1. Å kartlegge, i samarbeid med fagpersonell innen marin miljøovervåking, utfordringer knyttet til dagens standardiserte overvåkingsmetoder, og vurdere muligheter for å integrere alternative tilnærminger i vurderingen av miljøpåvirkning i områder under og rundt marine akvakulturanlegg.
2. Å videreutvikle miljø-DNA-baserte metoder med fokus på mikrober og meiofauna, og verifisere miljøtilstandsvurderinger ved hjelp av kjemiske pressindikatorer og tradisjonell morfologisk taksonomi-basert overvåking.
3. Å sammenligne miljø-DNA-baserte biologiske indekser (nemagAMBI og microAMBI) med standard biologiske indekser basert på morfologisk taksonomi.
4. Å vurdere potensialet for å ta i bruk hurtig Nanopore-sekvensering av miljø-DNA i felt, samtidig som det legges til rette for videre utvikling og forbedring av denne sekvenseringsteknologien.
5. Å utvikle målrettede dPCR-baserte tilnærminger for å vurdere biologiske indikatorarter som kan brukes til å beskrive miljøpåvirkninger.
6. Å utvikle og validere fremtidsrettede kjemiske og økotoksikologiske metoder for å håndtere endrede miljøkrav og effektivisere målinger av kjemiske forurensninger.
7. Å forbedre undervannsbilder for å effektivisere vurdering av makrofauna i krevende prøvetakingsmiljøer.
8. Å standardisere nye tilnærminger og metoder for anvendelse i vurdering av miljøpåvirkning i og rundt marine akvakulturanlegg.
Å utvikle og validere nye, skalerbare metoder som kombinerer miljø-DNA, avansert bildebehandling og kjemiske/økotoksikologiske verktøy. Metodene skal bidra til mer presis og kostnadseffektiv miljøovervåking rundt akvakulturanlegg, og samtidig sikre økologisk relevans i tråd med gjeldende og framtidige krav til regulering og forvaltning.
Delmål
1. Å kartlegge, i samarbeid med fagpersonell innen marin miljøovervåking, utfordringer knyttet til dagens standardiserte overvåkingsmetoder, og vurdere muligheter for å integrere alternative tilnærminger i vurderingen av miljøpåvirkning i områder under og rundt marine akvakulturanlegg.
2. Å videreutvikle miljø-DNA-baserte metoder med fokus på mikrober og meiofauna, og verifisere miljøtilstandsvurderinger ved hjelp av kjemiske pressindikatorer og tradisjonell morfologisk taksonomi-basert overvåking.
3. Å sammenligne miljø-DNA-baserte biologiske indekser (nemagAMBI og microAMBI) med standard biologiske indekser basert på morfologisk taksonomi.
4. Å vurdere potensialet for å ta i bruk hurtig Nanopore-sekvensering av miljø-DNA i felt, samtidig som det legges til rette for videre utvikling og forbedring av denne sekvenseringsteknologien.
5. Å utvikle målrettede dPCR-baserte tilnærminger for å vurdere biologiske indikatorarter som kan brukes til å beskrive miljøpåvirkninger.
6. Å utvikle og validere fremtidsrettede kjemiske og økotoksikologiske metoder for å håndtere endrede miljøkrav og effektivisere målinger av kjemiske forurensninger.
7. Å forbedre undervannsbilder for å effektivisere vurdering av makrofauna i krevende prøvetakingsmiljøer.
8. Å standardisere nye tilnærminger og metoder for anvendelse i vurdering av miljøpåvirkning i og rundt marine akvakulturanlegg.
Dette prosjektet har som målsetning å forbedre og effektivisere miljøovervåkingen av ulike typer bunnforhold ved marine akvakulturanlegg. Dagens standard metoder er tidkrevende, kostbare og fanger ofte ikke opp tidlige eller subtile økologiske endringer. Ved å kombinere miljø-DNA-baserte metoder, kjemiske analyser, økotoksikologiske tester og hyperspektral avbildning, vil prosjektet bidra til mer effektiv og presis vurdering av bunnpåvirkning, inkludert områder med hard bunn.
Nøkkelgevinster for næringen inkluderer:
• Raskere beslutninger: Miljø-DNA-analyser kan redusere rapporteringstiden fra seks måneder (vanlig leveringstid for C-rapporter i dag) til under én måned, og muliggjør derfor raskere respons og behandlingstid fra forvaltningen.
• Økt presisjon: Kostnadseffektive metoder tillater hyppigere og mer detaljert overvåking, og forbedrer deteksjon av subtile eller gradvise miljøpåvirkninger.
• Proaktiv forvaltning: Tidlig oppdagelse av påvirkninger gjør det mulig å handle raskt og redusere påvirkninger på økosystemet.
• Fleksibel drift: Raskere tilgang til data om både biotiske og abiotiske forhold støtter dynamisk styring av fôr, biomasse og brakklegging.
• Regulatorisk beredskap: Nye kjemiske tester og standardiserte miljø-DNA-prosedyrer gjør næringen godt forberedt på kommende EU-regelverk, og sikrer langsiktig bærekraft og etterlevelse.
Samlet vil prosjektet kunne redusere rapporteringstiden med over 80 %, gjøre overvåkingen mer presis og fleksibel, og bidra til mer effektiv, bærekraftig og fremtidsrettet oppdrettsnæring i Norge.
Nøkkelgevinster for næringen inkluderer:
• Raskere beslutninger: Miljø-DNA-analyser kan redusere rapporteringstiden fra seks måneder (vanlig leveringstid for C-rapporter i dag) til under én måned, og muliggjør derfor raskere respons og behandlingstid fra forvaltningen.
• Økt presisjon: Kostnadseffektive metoder tillater hyppigere og mer detaljert overvåking, og forbedrer deteksjon av subtile eller gradvise miljøpåvirkninger.
• Proaktiv forvaltning: Tidlig oppdagelse av påvirkninger gjør det mulig å handle raskt og redusere påvirkninger på økosystemet.
• Fleksibel drift: Raskere tilgang til data om både biotiske og abiotiske forhold støtter dynamisk styring av fôr, biomasse og brakklegging.
• Regulatorisk beredskap: Nye kjemiske tester og standardiserte miljø-DNA-prosedyrer gjør næringen godt forberedt på kommende EU-regelverk, og sikrer langsiktig bærekraft og etterlevelse.
Samlet vil prosjektet kunne redusere rapporteringstiden med over 80 %, gjøre overvåkingen mer presis og fleksibel, og bidra til mer effektiv, bærekraftig og fremtidsrettet oppdrettsnæring i Norge.
Prosjektorganisering
NORCE vil lede prosjektet og foreta laboratoriearbeid og analyser utført ved deres fasiliteter i Bergen og Stavanger.
DNV, gjennom Rådgivende Biologer og Åkerblå, vil bidra med sedimentprøvetaking og kunnskap innen miljøvurderinger i henhold til NS9410 og ASC Salmon Standard.
Pharmaq Analytiq vil utføre sekvensering, nukleinsyreekstraksjon og bioinformatiske analyser, samt bidra til utvikling av protokoller for miljø-DNA-arbeidsflyt.
Jan Pawłowski (Institute of Oceanology Polish Academy of Sciences (IOPAN)) vil bidra med ekspertise innen miljø-DNA-basert biomonitorering, Nanopore-sekvensering og dataanalyse. Anders Lanzén (Azti – Centro de Investigación Marina y Alimentaria) vil støtte utvikling av mobile sekvenseringsmetoder og avanserte miljø-DNA-analyseverktøy.
Sammen vil partnerne sikre solid vitenskapelig gjennomføring og innovasjon innen miljøovervåking.
Prosjektarbeidet gjennomføres med fire arbeidspakker (AP-er).
NORCE vil lede prosjektet og foreta laboratoriearbeid og analyser utført ved deres fasiliteter i Bergen og Stavanger.
DNV, gjennom Rådgivende Biologer og Åkerblå, vil bidra med sedimentprøvetaking og kunnskap innen miljøvurderinger i henhold til NS9410 og ASC Salmon Standard.
Pharmaq Analytiq vil utføre sekvensering, nukleinsyreekstraksjon og bioinformatiske analyser, samt bidra til utvikling av protokoller for miljø-DNA-arbeidsflyt.
Jan Pawłowski (Institute of Oceanology Polish Academy of Sciences (IOPAN)) vil bidra med ekspertise innen miljø-DNA-basert biomonitorering, Nanopore-sekvensering og dataanalyse. Anders Lanzén (Azti – Centro de Investigación Marina y Alimentaria) vil støtte utvikling av mobile sekvenseringsmetoder og avanserte miljø-DNA-analyseverktøy.
Sammen vil partnerne sikre solid vitenskapelig gjennomføring og innovasjon innen miljøovervåking.
Prosjektarbeidet gjennomføres med fire arbeidspakker (AP-er).
AP1: Sammenstille eksisterende standarder og metoder for vurdering av bunnhabitater, og evaluere metoder som kan bidra til en mer effektiv miljøovervåking på marine akvakulturanlegg
Ansvarlig: Trond E. Isaksen (NORCE Research AS)
Aktiviteter
Denne arbeidspakken skal vurdere hvordan hardbunnstasjoner påvirker miljøtilstandsgrader (lokalitetstilstand) i B-undersøkelser, samt undersøke effekten av ulike sediment typer på miljøtilstander i C-undersøkelser. I tillegg skal det gjennomføres en gjennomgang av bruk av miljø-DNA-baserte metoder i marin miljøovervåking.
• Samle og re-analysere data fra B- og C-undersøkelser over de siste 6–8 år, kombinert med miljø- og produksjonsdata fra offentlige databaser.
• Gjennomgå nasjonale og internasjonale standarder for marin miljøovervåking og involvere relevante aktører for å identifisere behov, begrensninger og beste praksis i dagens overvåking.
• Evaluere potensialet for miljø-DNA-baserte metoder til å forbedre følsomhet, kostnadseffektivitet og operasjonell gjennomførbarhet i marin miljøovervåking.
• Samle resultater i en åpent tilgjengelig rapport som dokumenterer kunnskapshull og muligheter for innovasjon i bentisk miljøovervåking.
AP2: Miljø-DNA-basert biomonitorering av sjøbunn ved oppdrettsanlegg – fra makrofauna til bakterier
Ansvarlig: Miriam Brandt (NORCE Research AS)
Aktiviteter
Arbeidspakke 2 skal evaluere og validere ulike miljø-DNA-baserte metoder for å gjøre overvåkingen av bunnpåvirkning fra oppdrett mer effektiv og presis i tråd med ASC-standarden.
• Sedimentprøver vil samles inn fra 30 oppdrettslokaliteter (nærsone-, overgangs- og referansesoner) for å fange opp påvirkningsgradienter.
• DNA vil ekstraheres og sekvenseres for nematoder og bakterier, og dataene analyseres med bioinformatiske verktøy og referansedatabaser.
• Det skal utvikles målrettede digitale PCR-analyser (dPCR) for utvalgte bioindikator-arter for å gi raske vurderinger av miljøpåvirkning.
• Resultater fra bakterie- og nematoda analyser kobles til kjemiske data (organisk materiale, metaller, mikroplast, antibiotika) for å utvikle nye biotiske indekser (microgAMBI og nema-gAMBI) og sammenlignes med dagens makrofaunaindeks (AMBI).
• Sekvensdata vil også brukes i prediktive modeller (kvantilregresjon og maskinlæring) for å vurdere miljøstatus, samt teste bærbare Nanopore-sekvenseringsenheter som et feltbasert alternativ til laboratorieanalyser.
AP3: Utvikling av fysikalsk-kjemiske, økotoksikologiske og bildeanalyser av hardbunn for å møte framtidige reguleringer
Ansvarlig: Thierry Baussant (NORCE Research AS)
Aktiviteter
Arbeidspakke 3 skal utvikle og validere nye kjemiske og økotoksikologiske metoder for å kartlegge forurensning i bunnsedimenter, inkludert metaller, organiske stoffer og mikroplast. Målet er å utvikle metoder som gir mer presis overvåking og vurdering av miljøpåvirkning på lokaliteter som i dag er vanskelig å undersøke med standardmetoder, og som samtidig er i tråd med framtidige EU-reguleringer.
• Sedimentprøver fra MOM/ASC-undersøkelser vil analyseres med avanserte instrumenter (ICP-MS, LC-MS/MS, µFTIR) og standardiserte hurtigtester som måler toksisitet på bakterier og alger.
• Feltarbeidet vil inkludere testing av nye sensorer for sanntidsmåling av ammonium, nitrat, oksygen og pH, samt bærbare sensorer for rask forurensningsscreening.
• For lokaliteter med hardbunn, der tradisjonelle metoder for bløtbunnsundersøkelser er lite egnet, vil prosjektet teste hyperspektrale (VNIR/SWIR) og RGB-kameraer kombinert med maskinlæringsbasert bildeanalyse.
AP4: Veiledning for implementering av innovative metoder og tilpasning til kunnskapshull i eksisterende standarder
Ansvarlig: Dylan Shea (NORCE Research)
Aktiviteter
Arbeidspakke 4 skal utvikle et veiledningsdokument og standardprosedyrer for hvordan nye metoder som miljø-DNA-teknikker, kjemiske og økotoksikologiske analyser samt undervannsavbildning kan innlemmes i dagens B- og C-undersøkelser for mer presis overvåking av ulike bunnforhold ved marine akvakulturanlegg. Alle retningslinjer samles i en rapport som gir en konkret plan for hvordan nye overvåkingsverktøy kan implementeres i fremtidens miljøovervåking av marine akvakulturlokaliteter.
• Det skal utarbeides detaljerte retningslinjer for prøvetaking, sekvensering og dataanalyse (inkludert metabarkoding, dPCR og Nanopore-sekvensering) og utvikling av biotiske indekser og pressindikatorer (micro-gAMBI, nema-gAMBI).
• Kjemiske og økotoksikologiske moduler vil beskrive prosedyrer for håndtering av prøver, analyse av organiske og uorganiske forurensninger, mikroplastmålinger og bruk av bærbare sensorer og bioassays.
• Bildemodulen vil standardisere bruk av hyperspektral avbildning, kamerakalibrering og maskinlæringsbasert analyse for klassifisering av bunnsamfunn.
Prosjektet vil identifisere hvilke deler av dagens standarder for miljøovervåking (NS9410:2016) som kan styrkes av de nye metodene, vurdere metodenes praktiske gjennomførbarhet og trekke lærdom fra andre marine sektorer (som offshore, fornybar energi og gruvedrift).
Resultater vil formidles til myndigheter, næringsaktører og forskningsmiljøer gjennom flere kanaler.
Dette inkluderer:
1. vitenskapelige artikler i fagfellevurderte tidsskrifter som Environmental DNA, Aquaculture Environment Interactions, Marine Pollution Bulletin eller lignende
2. presentasjoner på relevante nasjonale arenaer og samlinger (f.eks. HAVBRUK, AQUANEXT, HavExpo) og internasjonale konferanser (f.eks. Aquaculture Europe, AQUA)
3. hovedfunn vil også formidles gjennom målrettede artikler i bransjerettede medier som Norsk Fiskeoppdrett, Kyst.no og iLaks.no for å nå målgrupper innen oppdrettsnæringen på en effektiv måte
Dette inkluderer:
1. vitenskapelige artikler i fagfellevurderte tidsskrifter som Environmental DNA, Aquaculture Environment Interactions, Marine Pollution Bulletin eller lignende
2. presentasjoner på relevante nasjonale arenaer og samlinger (f.eks. HAVBRUK, AQUANEXT, HavExpo) og internasjonale konferanser (f.eks. Aquaculture Europe, AQUA)
3. hovedfunn vil også formidles gjennom målrettede artikler i bransjerettede medier som Norsk Fiskeoppdrett, Kyst.no og iLaks.no for å nå målgrupper innen oppdrettsnæringen på en effektiv måte