HAVBRUK - en næring i vekst. Faktaark Store programmer

Transkript

1 Store programmer HAVBRUK - en næring i vekst Faktaark Elektroniske sendere kan overvåke spiseatferd og annen atferd hos oppdrettslaks Prosjekt: FEEDTAG - A telemetry system for quantification of individual feeding behaviour for improved feed utilization in intensive fish cultures Den teknologiske utviklingen innen mikroelektronikk og sensorteknikk gjør det mulig å utstyre oppdrettsfisk med intelligente, små sendere som overvåker fiskens atferd i detalj over lengre perioder. I dette prosjektet er det blitt utviklet og studert tre nye sendertyper med spesiell fokus på deteksjon av oppdrettsfiskens fôringsrelaterte atferd. Bakgrunn og mål Utviklingen mot større og mer komplekse anlegg med store biomasser, strengere krav til driftsmessig presisjon, fiskens velferd og miljø, samt de store økonomiske verdiene som er involvert, stimulerer til økt fokus på utvikling av ny teknologi som kan bidra til at oppdrettere, myndigheter og forskere bedre kan observere og forstå hva som egentlig foregår i oppdrettsmerdene. I dette prosjektet har vi tatt utgangspunkt i teknologi og metoder som først og fremst er kjent fra atferdsstudier innen villfiskforskningen, nemlig akustisk merking av fisk eller fisketelemetri og studert hvordan dette prinsippet kan videreutvikles og brukes som et overvåkningsverktøy innen lakseoppdrett. Fisketelemetri omfatter bruk av små elektroniske merker, eller sendere, som festes på fisk og som fjernoverfører informasjon om fiskens atferd, fysiologi og miljø (Figur 1). I denne sammenheng er det snakk om (ultra)lydbaserte sendere, da dette er det eneste praktisk anvendbare prinsippet for transmisjon i saltvann. Sendere har den nyttige egenskapen i forhold til såkalte data storage tags, eller dataloggemerker, at Figur 1. Akustiske sendere. (Foto: Jo Arve Alfredsen) de gir tilnærmet sanntids informasjon om hva fisken foretar seg. På denne måten blir det enkelt å sammenholde informasjon om fiskens atferd med andre hendelser i fiskens miljø, for eksempel

2 fôringen. En annen karakteristisk egenskap ved metoden er at den gir et individorientert perspektiv på observasjonene, i motsetning til for eksempel observasjoner med undervannskamera eller ekkolodd, som gir et typisk populasjonsorientert perspektiv. Individene er populasjonens byggesteiner og er nøkkelen til å forstå hvordan populasjonen responderer på miljøet rundt seg. Hensikten med prosjektet har vært å utvikle nye sendertyper og studere deres evne til å formidle informasjon om forinntak og fôringsrelatert atferd hos oppdrettslaks. Senderne ble utstyrt med forskjellige elektroniske sensorer og algoritmer for å tolke og bearbeide sensorsignalene som på hver sin måte reflekterte ulike aspekter av fiskens atferd, men hvor alle var forventet å inneholde elementer av informasjon som er spesifikke for atferd relatert til fôring. Resultater Det ble utviklet sendere med tre forskjellige måleprinsipper: 1. Måling av karakteristiske trykksignaturer som oppstår i fiskens gjelle/munnhulle i forbindelse med fôrinntak. 2. Måling av karakteristiske bevegelsesmønstre og aktivitet basert på akselerasjonsmålinger i tre dimensjoner. 3. Måling av svømmedybde og karakteristiske endringer i svømmedybden. For å kompensere for den begrensede dataraten som kan oppnås med akustiske signaler i vann, ble det utviklet algoritmer som bearbeidet og komprimerte sensorsignalene internt i merkene før de blir sendt ut. Dette bidrar til at flere merker kan operere i samme frekvensområde, dvs. at flere fisk kan merkes samtidig i samme merd, og at levetiden til merkene øker. Levetiden for merketype 1, 2 og 3 var hhv. 2, 3 og 15 måneder. Merkene hadde en diameter på 13 mm og en lengde på 40 mm. Senderne ble prøvd ut i eksperimenter på oppdrettslaks både i kar på land og i merder i sjøen (se figur 2). Kort oppsummert viste sendertype 1 lovende resultater i kareksperimentene i forhold til detaljert deteksjon av inntak av enkeltpellets. Samtidig ble det avdekket at denne varianten har utfordringer i forhold til å finne en egnet montasjemetode på fisken som er robust nok til å fungere over en lengre periode i merder med høy fisketetthet. Det kreves også mer avanserte algoritmer for å skille trykktransienter som skyldes fôrinntak fra andre hendelser som genererer lignende signaler, for eksempel rensing av gjeller ( host ). Sendertype 2 og 3 er mindre spesifikke i forhold til å måle eksakt hvor mange pellets som konsumeres av hver fisk, men merdeksperimentene viste at disse variantene kan gi nyttig informasjon om om atferdsmønsteret til fisken og hvordan den reagerer på fôringen (se figur 3 og 4). Dessuten har de to merkene en stor fordel i form av enkel og robust merkeprosedyre/ implantering som uten problemer vil kunne fungere over måneder under realistiske oppdrettsbetingelser (se figur 5). Videre raffinering av deteksjonsalgoritmene er nødvendig, men merkene anses for å ha stort potensial i forhold til studier av fôringsrelatert atferd. I tillegg gir senderne god innsikt i fiskens aktivitet og svømmedybde gjennom døgnet, noe som i seg selv representerer nyttig tilleggsinformasjon om fiskens generelle atferd i merden (se figur 6).

3 Figur 2. Tre oppdrettslaks merket med differensialtrykksendere klar til utsetting i merd. (Foto: Jo Arve Alfredsen). Figur 3. Dataserie registrert fra oppdrettslaks merket med aktivitetsmerke (akselerometer). Fôringsperioder er markert som grå linjer langs tidsaksen. Høy aktivitetsindeks indikerer atferdsmønster som typisk assosieres med spisende laks.

4 Figur 4. Dataserier registrert fra seks oppdrettslaks med dybdesender over en periode på fem timer med og uten fôring (fôringsperioder markert som grå vertikale streker). Heltrukne linjer viser fiskens dybdemodus, dvs. vanligste observerte svømmedybde over en periode på fire minutter. Stiplede linjer viser den raskeste dybdeendringen fisken foretar innenfor samme periode. Raske endringer i dybde indikerer at fisken tiltrekkes fôret. Figur 5. Implantering av akustisk sender i oppdrettslaks (foto: Jo Arve Alfredsen).

5 Figur 6. Oppholdstid (%) på forskjellige dypder i merden for dybdemerket oppdrettslaks for hver time gjennom døgnet over en 10-døgnsperiode ved Sjøanlegget til Havbruksstasjonen i Tromsø høsten Fordelingen viser at laksen gjennomgår markante endringer i atferd gjennom døgnet, der spesielt dagslyset modulerer laksens vertikalatferd. Nytteverdi og anvendelse Teknologiutviklingen innen elektroniske fiskemerker og akustisk telemetri går i retning av mer komplekse enheter med hensyn til integrasjon av sensorer og evne til avansert signalprosessering og dataoverføring. Samtidig fortsetter miniatyriseringen av senderne og de får typisk lengre levetid. Gjennom prosjektet er det utviklet flere nye, innovative sendere for sanntids fjernovervåkning av oppdrettsfisk, og det er vist at senderne blant annet kan brukes til å overvåke fiskens atferd under fôring. Detaljert kunnskap om fôringsrelatert atferd vil kunne bidra til optimaliserte fôringsregimer og forbedret ressursutnyttelse. Utviklingen bidrar til at fisketelemetri i økende grad bør kunne anvendes som et redskap innen havbruksforskning, og kanskje også som et fremtidig operasjonelt verktøy for overvåkning og beslutningstøtte innen fiskeoppdrett /S40 Ansvarlig: NTNU, Institutt for teknisk kybernetikk Prosjektleder: Jo Arve Alfredsen Kontaktperson: Jo Arve Alfredsen, NTNU, Institutt for teknisk kybernetikk Adresse: 7491 Trondheim Telefon: Jo.Arve.Alfredsen@itk.ntnu.no Lenker: Samarbeidende institusjoner og bedrifter: Thelma Biotel AS, BioMar AS, Nofima Marin, SINTEF Fiskeri og havbruk og NINA. Publisert: