Reproduksjonsfysiologi hos marine kaldtvannsarter i oppdrett

Produksjon Reproduksjonsfysiologi hos marine kaldtvannsarter i oppdrett Fra ekstensivt til intensivt oppdrett av marin fisk Vannkvalitet laksefisk Effekter av intensiv produksjon med særlig vekt på matfisk: hurtig vekst, deformiteter og produksjonssykdommer Nytt løft for norsk skjellnæring

Birgitta Norberg 1), Geir Lasse Taranger 1), Helge Tveiten 2) 1) Havforskningsinstituttet og 2) Fiskeriforskning Reproduksjonsfysiologi hos marine kaldtvannsarter i oppdrett Kunnskap om hvordan vi kan styre oppdrettsfiskens forplantning er viktig av flere grunner. Økt kunnskap om stamfiskhold er viktig for å sikre god egg- og melkekvalitet, for å ivareta stamfiskens velferd, samt for sesonguavhengig eggproduksjon. Tidlig modning er et hovedproblem i matfiskoppdrett av de fleste fiskearter. Modningen fører til store vekttap, redusert slaktekvalitet og ofte økt dødelighet. Kjønnsmodningen er regulert gjennom hjerne-hypofyse-gonade-aksen, og flere sentrale komponenter er blitt kartlagt både i laks, torsk og kveite de siste årene. Innvirkningen av det ytre miljøet, som temperatur og lys, på kjønnsmodning og gyting er gitt særlig oppmerksomhet. Hos laks klarte man å fremskynde gonadeutviklingen med lang dag fra mars og kort dag fra mai, men fikk bare delvis eggløsning ved de relativt høye naturlige temperaturene (10 12ºC) i gytesesongen. Kuldesjokk til rundt 6 7 ºC ga effektiv og rask eggløsning, samt økt eggoverlevelse sammenlignet med naturlig temperatur. Hos torsk ga høy temperatur fremskyndet gyting, men dårligere eggkvalitet sammenlignet med lav temperatur. Mens døgnkontinuerlig tilleggslys er effektivt for å hindre kjønnsmodning hos laks, er resultatene for torsk og kveite mer sammensatt. Steinbit har en reproduksjonsbiologi som er noe annerledes enn for eksempel laks og torsk. Den er antatt å ha indre befruktning der hannfisken overfører spermien til hunnfisken via et lite kopulasjonsorgan under en «paringsakt». Slik paring skjer svært sjelden i fangenskap, og metoder for kunstig befruktning av steinbitegg er blitt utviklet. 62 Havbruksforskning: Fra merd til mat

Lysstyring kan utsette tidlig kjønnsmodning med minst ett år hos torsk i kar, og det er oppnådd brukbare resultater med lysstyring også i merder. Lysmanipulering av stamfisk gir helårlig tilgang på egg og larver. (Foto: Geir Lasse Taranger, Havforskningsinstituttet) Økt kunnskap om stamfiskhold er viktig for å sikre god egg- og melkekvalitet, for å ivareta stamfiskens velferd, samt for sesonguavhengig eggproduksjon ved lys og temperaturstyring av gyting. Mangel på kunnskap har i stor grad ført til en «prøve og feile»-strategi når det gjelder styring av modning i oppdrett, både når det gjelder lysstyring for å forhindre tidlig modning, og for å få til årtidsuavhengig gyting. Det har derfor vært behov for å øke den grunnleggende forståelsen av de morfologiske, molekylære og fysiologiske endringene som skjer gjennom modningsprosessen, samt overfor miljøfaktorer og håndtering. Tidlig modning er et hovedproblem i matfiskoppdrett av både laks, regnbueørret, røye, torsk og kveite. Modningen fører til store vekttap, redusert slaktekvalitet og ofte økt dødelighet. Hos laksefisk vil modning i sjøvann innebære et stort velferdsproblem, da moden laks og ørret mister evnen til å regulere vann- og saltbalansen i sjøvann, og mesteparten vil dø av vanntap utover vinteren hvis de blir holdt i sjøvann. Hos torsk observerer man ofte veldig stort vekttap gjennom modningen (gjerne 30 prosent av kroppsvekt). Det er også observert en god del dødelighet hos moden torsk i merder, spesielt hos hunnfisk som ser ut til å ha problemer med å gyte ut rogna. Høyt omfang av modning kan også representere en økt genetisk trussel mot ville bestander. Modnende laks som rømmer vil sannsynligvis ha mye høyere oppgang i elver enn umoden laks, og den vil dermed kunne ut- Tema: Produksjon 63

Figur 1. Hjerne-hypofyse-gonade-aksen kontrollerer kjønnsmodningen hos fisk. En rekke ytre miljøfaktorer som lys, temperatur og feromoner (hormoner i vann) er i samspill med indre faktorer som ernæringsstatus og biologiske klokker. Det ser ut til å være en kobling mellom vekst, energidepot og igangsetting av modning (pubertet) men de fysiologiske mekanismene for dette er ikke klarlagt. Figuren viser noen av de komponentene som er identifisert i laks (gen som er blitt karakterisert, og proteiner som er renset). Det er satt opp en rekke målemetoder som kvantitativ PCR for å måle uttrykk av de ulike genene (måler mengde mrna), og immunologiske metoder (RIA og ELISA) for å måle nivå av kjønnshormoner i blodplasma. Produksjon av ulike gonadotropiner (GTH; hormoner) som follikkelstimulerende hormon (FSH) og luteiniserende hormon (LH) er lokalisert til spesifikke celler i hypofysen hos laks og kveite med immunohistokjemi (viser protein) og in situ hybridisering (viser utrykk av gen). Kap04-fig01.eps gjøre en større genetisk og økologisk trussel mot villaksen. Oppdrettstorsk rømmer også lett, og i tillegg vil de gyte naturlig i merdene og dermed potensielt gi genetisk påvirkning på lokale torskestammer. Kjønnsmodningen er regulert gjennom hjernehypofyse-gonade-aksen i fisk som i andre virveldyr (se figur 1), og flere sentrale komponenter er blitt kartlagt både i laks, torsk og kveite de siste årene. Det er bl.a. satt opp kvantitative metoder for å måle genuttrykk av follikkelstimule- 64 Havbruksforskning: Fra merd til mat

rende hormon (FSH) og luteiniserende hormon (LH), follikkelstimulerende hormonreseptor (FSHR), luteiniserende hormonreseptor (LHR) og to ulike former for androgenreseptorer (AR) i laks og man har studert hvordan uttrykket endrer seg gjennom puberteten og under ulike lysregimer. Tilsvarende arbeid er i gang for torsk og kveite, der man har identifisert en rekke gen som er viktige for modningsprosessen. Man har kartlagt fordeling av ulike hypofysehormon i kveite og laks med immunohistokjemi (viser proteiner) og in situ hybridisering (viser genuttrykk). Det er også utprøvd ulike teknikker for å studere celledeling og apoptose (programmert celledød). Man har bl.a. funnet indikasjoner på økt apoptose i torsketestis under lysstyring, mens man ikke fant en slik økning i laks der modningen var stoppet med lys. Utviklingen av kjønnsceller er studert i detalj, spesielt i hannfisk hos laks, kveite og torsk gjennom normal og lysstyrt modning. Styring av gytetidspunkt hos laks Tidspunktet for produksjon av egg og melke er i hovedsak styrt av de sesongmessige endringene i lysperiode (antall timer lys per døgn) hos laks på samme måte som hos mange andre fisk. Gytetidspunktet (tidspunkt for eggløsning og produksjon av rennende melke) kan fremskyndes ved kombinasjon av lang dag tidlig i året med kort dag fra rundt midtsommer, mens gytetidspunktet kan utsettes med lang dag fra midtsommer hos laks. Imidlertid har endringen i gytetid ved slik lysstyring ofte vært mindre enn ønsket, og eggkvaliteten har vært variabel. Det ble tidlig vist at høy temperatur (rundt 13 14 ºC) i gyteperioden stoppet eggløsning hos laks, og lignende erfaringer er rapportert fra Tasmania de siste år. I et forsøk der man fremskyndet gonadeutviklingen med lang dag fra mars og kort dag fra mai, fikk man bare delvis eggløsning ved de relativt høye naturlige temperaturene (10 12 ºC), mens ett kuldesjokk ned til rundt 6 7 ºC ga effektiv og rask eggløsning, samt økt eggoverlevelse sammenlignet med naturlig temperatur. Kombinasjon av ulik temperatur og hormonterapi er også testet. Formålet var å studere: 1) effekten av endring til høy (ca. 14 ºC) og «lav» (ca. 6 8 ºC) temperatur i gytesesongen på både hann- og hunnlaks, 2) effekten på de ulike komponentene i hjerne-hypofyse-gonadeaksen, samt 3) å teste ut om behandling med gonadotropin-utløsende-hormon-analog (GnR- Ha) kunne overstyre de negative effektene av høy temperatur på eggløsning hos laks. Forsøket viste en klar effekt av vanntemperatur og GnRHa både på eggløsning og produksjon av rennende melke. Høy temperatur forhindret eggløsning og produksjon av rennende melke i alle individene, mens GnRHa-behandling klarte å stimulere både eggløsning og melkeproduksjon i høytemperatur-gruppen. Kaldtvannsgruppen ble litt fremskyndet i gytetidspunkt i forhold til fisk ved normal temperatur, og fikk også økt eggoverlevelse. Både temperatur og GnRHa hadde klare effekter på profilene av ulike kjønnssteroider i blodplasma. Størst effekt så man på 17,20β-dihydroksy-progesteron (17,20P), som er det modningsinduserende steroidet i laks. Høy temperatur forhindret den normale økningen ved ovulasjon, mens GnRHa ga en tilsynelatende normal topp i 17,20P også ved høy temperatur. I hannfisken ga GnRH en dramatisk økning i 17,20P ved alle temperaturer, som også var korrelert med en kraftig økning i spermvolum sammenlignet med kontrollfisk på normal temperatur. Imidlertid var det bare en tendens til at 17,20P var lavere i høytemperaturgruppen hos hannfisk sammenlignet med normal temperatur, og en moderat økning i kaldt vann. Det var heller ikke en mar- Tema: Produksjon 65

kert topp i 17,20P i hannfisk ved normal temperatur, men kun en gradvis økning i tidsrommet fra omtrent når fisken fikk rennende melke. Funksjonen av 1720P i hannfisk er ikke klarlagt, men en mulig funksjon kan være stimulering av hydrering (dvs. øke vanninnholdet i melken slik at den blir rennende) og aktivering av sperm. Et interessant funn var at økningen i 17,20P etter GnRHa-behandling kom raskt, og en hel uke før melken ble rennende. Dette kan tyde på at høy temperatur også forstyrrer reseptorene for 17,20P. Tidlig kjønnsmodning hos laks Man har lenge antatt at det er en positiv sammenheng mellom vekst, energideponering og alder ved 1. kjønnsmodning (pubertet) hos fisk. Dette er bl.a. basert på at de fleste oppdrettsfisk modner ved en mye lavere alder og størrelse i oppdrett enn i vill tilstand og er også basert på observasjoner over tid i naturlige bestander. Oppdrettstorsken modner f.eks. normalt etter 2 år og noen allerede som ettåringer mens villtorsken vanligvis blir moden fra 4- til 8-årsalder. Tilsvarende ser man hos laks, men der blir situasjonen også komplisert av at en del fisk kan bli moden som såkalte dverghanner ved svært liten størrelse før de vandrer ut av elven. Man mangler imidlertid presis dokumentasjon på sammenhengen mellom energitilgang, energideponering og modning hos fisk, og i tillegg hvordan dette varierer mellom ulike genetiske grupper. For å undersøke samspill mellom vekst og alder ved modning ble tre familiegrupper av laks individmerket og gitt fôr med ulikt fettnivå gjennom første høst, vinter og vår i sjø. Fra forsøksstart i september til januar var det signifikant høyere vekst, kondisjonsutvikling og økning i fettnivå i fisken som fikk relativt høyt fettnivå i fôret (28 prosent mot 18 prosent). Imidlertid viste fisken som gikk på «lavt» fettnivå en kompensasjonsvekst i perioden fra januar til juni, da man økte fettnivået i begge gruppene (til hhv. 38 prosent og 28 prosent), slik at det ikke var forskjeller i vekt, kondisjon og fettnivå i juni. Det var svært høy modning i alle gruppene i forsøket, spesielt i hannfisken der mellom 90 og 100 prosent var moden etter 1,5 år i sjø («tertmodning»). Det var en liten reduksjon i andelen hannfisk som ble modne i «lavfett»-gruppen, men i hunnfisken var det ingen effekt av ulike fôr. Det var klare forskjeller mellom de ulike familiegruppene både i vekt, fettdeponering og modningsandel men uten at man klarte å se en klar sammenheng mellom vekst og modning mellom de ulike familiene. Det var imidlertid klart at de største individene midtvinters innen hver familie hadde en større sannsynlighet for å bli moden enn mindre fisk. Forsøket viste dermed en sammenheng mellom vekst og modning innen familiene, men forskjellen i modning mellom de to fôrgruppene var mindre enn forventet. Dette siste kan skyldes kraftig kompensasjonsvekst i «lavfett»-gruppen om våren, som i sin tur kan skyldes at man hadde for høye fettnivåer generelt i denne perioden for å få de ønskede forskjellene i vekst og fettdeponering. Hvis kompensasjonsveksten var årsaken til den veldig høye modningen også i «lavfett»-gruppen kan dette tyde på at laksen kan sette i gang modningen ganske seint på vårparten. En mulig årsak til den meget høye tertmodningen i materialet som var selektert for sein modning gjennom mange generasjoner, kan være at forsøket gikk i 5 x 5 x 8 m merder. Man har i flere forsøk sett meget høy tertmodning i slike merder uten at vi har en klar forståelse av hvorfor dette skjer. En mulig hypotese er at svømmeaktiviteten er lavere i små merder og at dette kan påvirke modningen. 66 Havbruksforskning: Fra merd til mat

Torskeoocytter med hhv. sentral (a) og migrerende cellekjerne (b). Migrerende cellekjerne indikerer at sluttmodning av oocytten er i gang. (Foto: Helge Tveiten, Fiskeriforskning) Kap04-bilde02.eps Temperatur og gyting hos torsk Temperatur påvirker både torskens gytetidspunkt, gyteperiodens lengde, eggoverlevelse og embryoutvikling. Forsøk med stamfisk av torsk holdt ved 4, 8 og 12 ºC gjennom gytesesongen viser at temperatur påvirker både starttidspunkt og lengden av gyteperioden. Temperatur hadde effekt både på både hunn- (ovulering) og hannfisk (spermiering). Fisk holdt ved høy temperatur (8 og 12 ºC) startet gytingen 2 4 uker tidligere sammenlignet med fisk holdt ved 4 ºC. Samtidig var det en tendens til at høy temperatur ga kortere gyteperiode (ca. 6 uker ved 8 og 12 ºC sammenlignet med ca. 8 uker ved 4 ºC). Temperatur hadde imidlertid en klar effekt på torskens eggkvalitet, der andelen døde egg og embryo med celledelingsfeil økte i takt med økende temperatur. Ved innsamling var den totale andelen døde egg 27, 36 og 65 prosent i gruppene holdt ved henholdsvis 4, 8 og 12 ºC. Andelen døde egg viste seg også å øke med tiden fisken hadde vært eksponert for høy temperatur. Temperatur hadde også en uttalt effekt på andelen av egg/embryo som utviklet seg normalt. I 12 ºC-gruppen hadde hele 88 prosent av de befruktede eggene unormal tidlig celledeling (4 64 celler). Unormal celledeling på dette stadiet av utviklingen fører vanligvis til at embryoet dør. Tilsvarende tall for 4- og 8 ºC-gruppene var 4 og 15 prosent. På tilsvarende måte ble det funnet at befruktningsraten ble redusert med økende temperatur, og var henholdsvis 43, 34 og 23 prosent i gruppene der stamfisken var holdt ved 4, 8 og 12 ºC. Tilnærmet ingen egg/ embryo fra fisk holdt ved 12 ºC overlevde fram til klekking. Mengden egg som ble produsert, så i liten grad ut til å være påvirket av temperatur. Resultatene som er fremkommet, vil ha betydning når det gjelder hold av stamfisk av torsk. Tidlig kjønnsmodning hos torsk Hos torsk er det tidligere vist at lysstyring kan utsette eller stoppe kjønnsmodning i innendørs kar, og man har også sett positiv effekt av lysstyring av torsk i merder der man har fått utsatt modning og økt vekst på samme måte som for laks. Imidlertid tydet innledende forsøk med torsk i merder på at man bare klarte å utsette modningen med 4 6 måneder, mens vi utsatte modningen med minst ett år hos torsk i kar. Det Tema: Produksjon 67

Normal (a) og unormal (b og c) celledeling hos embryo av torsk ved 16-cellestadiet. Tap av kontakt mellom celler som vist i bilde c var vanlig der stamfisken var eksponert for høy (12 C) temperatur. Foto: Helge Tveiten, Fiskeriforskning Kap04-bilde03.eps var også indikasjoner på at høy lysintensitet var mer effektivt enn lav lysintensitet for å utsette eller stoppe modning hos torsk i utendørskar. Vi har derfor studert nærmere effekter av ulik lysintensitet på kontinuerlig lys i utendørskar. Man studerte også hvordan «mørkehormonet» melatonin ble påvirket av ulike lysintensiteter og lysfarger. Det er antatt at melatonin, som i hovedsak blir produsert i pinalorganet i fisk, formidler lysperiodeinformasjon til fysiologiske responser i fisken. Hvis man kunne bringe nattnivåene av melatonin ned under en gitt terskel med en gitt lysmengde, så ville man også få gode effekter på modning. Forsøk i kar viste at torsken er svært lysfølsom når det gjelder melatoninproduksjon mer følsom enn laks men at det ser ut til å være en sterk indre klokke som påvirker nattnivåene av melatonin selv etter 6 måneder under kontinuerlig lys innendørs. Man fant også indikasjoner på at blått og grønt lys hadde noe større effekt på melatonin enn gult og rødt lys ved lik lysmengde om natten, men disse forskjellene var mindre utpreget i torsk enn hos laks. Dette kan ha betydning hvis man vil spesialutvikle lys for bruk på torsk. Et karforsøk viste at 900 lux tilleggslys var tilnærmet like effektivt for å redusere gonadevekst som kontinuerlig lys i innendørskar mens 300 lux var noe mindre effektivt. Allikevel var 300 lux tilstrekkelig til å stoppe gonadeveksten i de fleste individene, slik at dette ser ut til å være godt nok for å få gode resultater i kommersielt torskeoppdrett. Imidlertid fant man at hanntorsken kunne utvikle høy grad av modenhet i form av produksjon av kjønnsceller selv i svært små gonader. Dette har sannsynligvis ikke så stor betydning for oppdrett i form av tapt vekst, men er interessant ut fra et mer grunnleggende perspektiv. Man fant også at modningsgraden var svært ulik ut fra hvor kjønnscellene lå i testikkelen (melken) med de mest umodne stadiene ytterst. Dette har stor betydning, både når man skal undersøke modningsgrad, og for å forstå den molekylære og fysiologiske kontrollen av spermatogenesen (dannelse av sperm). Det gjenstår imidlertid å klarlegge hvor mye lys vi må bruke i merder for å få akseptabel effekt på modning hos torsk. Man hadde i utgangspunktet forventet at torsken var mindre lysfølsom enn laksen, bl.a. grunnet innledende observasjoner av melatonin fra lysstyrte torsk i merder. Praktisk erfaring med torsk i merder tyder også på at vi trenger mer lys enn i laksemerder for å få fullgod effekt. Disse paradoksale resultatene kan skyldes at laks og torsk har ulik atferd mot lys laksen blir tiltrukket av kunstig lys spesielt om vinteren, mens torsk ikke ser ut til å ha slik reaksjon på lys. Dette kan forklare hvorfor torsken som biologisk ser ut til å være 68 Havbruksforskning: Fra merd til mat

i denne perioden. Andel modning var også redusert ved to årsalder i gruppene som fikk redusert fôring, uavhengig av når man reduserte fôringen (se figur 2). I praktisk oppdrett er det imidlertid vanskelig å bruke redusert fôring for å stoppe modningen, da dette også gir kraftig redusert vekst. Kap04-fig02.eps Figur 2. Andel kjønnsmoden hunnfisk ved to år, etter at torsk har fått enten 30 prosent (lav), 60 prosent (medium) eller 100 prosent (høy) fôrrasjon fra 6 til 10 måneder etter klekking. 100 prosent fôrrasjon innebar fõring til metthet hver dag mandag fredag. svært lysfølsom allikevel må ha mer lys i merdene enn laksen. En mulig praktisk løsning på problemene med lysstyring av torsk i merder kan ligge i å sette opp et jevnt lysfelt i hele merden, slik at torsken ikke kan svømme ut av lysfeltet. Mens lysstyring av kjønnsmodning har vært forholdsvis mye studert, både med tanke på årstidsuavhengig produksjon av egg og larver, og for å blokkere eller utsette puberteten, er sammenhengen mellom vekst og energistatus ikke godt kjent hos torsk. Forsøk ble derfor igangsatt for å studere denne sammenhengen nærmere. Forsøkene viste at man kan redusere andelen kjønnsmoden torsk, både ved ett og to årsalder, ved å begrense vekstraten hos 6 10 måneder gammel torsk. Dette ble oppnådd ved å gi redusert fôrrasjon i perioder opptil 4 uker, enten før eller etter jul. Et «kritisk vindu» for kjønnsmodning ved ett år finnes tilsynelatende i perioden oktober november (6 7 måneder etter klekking), da det ikke ble funnet kjønnsmoden hannfisk i de gruppene som fikk redusert fôring Grunnleggende reproduksjonsfysiologi hos kveite Siden 1980-tallet har en betydelig forskningsinnsats blitt lagt ned for å legge grunnlaget for oppdrett av kveite. Etter en periode med noe varierende resultater ser nå intensivt yngeloppdrett ut til å gi en stabil tilgang på yngel. Fortsatt gjenstår imidlertid en del flaskehalser, hvor problemer knyttet til stamfisk og gametkvalitet særlig i forbindelse med helårlig produksjon av yngel er ett av hovedproblemene. Det er også store problemer med variabel vekst og tidlig kjønnsmodning i hannfisk hos matfiskoppdrett av kveite. Kunnskap om grunnleggende reproduksjonsfysiologiske prosesser er nødvendig både for å sikre et godt gyteresultat, og for å utvikle metoder for styrt kjønnsmodning. Vekstmønster og utvikling av plasmanivåer av sentrale hormoner i hann- og hunnkveite i perioden fra juvenil fisk fram til og med første (hunnfisk) eller andre (hannfisk) kjønnsmodning er derfor blitt dokumentert i individmerket fisk. I hunnfisk ble vekten nær tredoblet i en 18- månedersperiode som startet to år før første kjønnsmodning. Hannfisken ble kjønnsmoden tre år før hunnfisken (ved hhv. 5- og 8-årsalder), og dette ble gjenspeilet i veksten slik at hannfiskenes gjennomsnittsvekt var 80 prosent av hunnfiskenes ved fireårsalder, 65 prosent ved fem år, og 50 prosent ved seksårsalder. Plasma- Tema: Produksjon 69

nivåene av kjønnshormoner varierte i henhold til modningsstatus hos fisken. Både ett og to år før første kjønnsmodning var det mulig å detektere såkalte «dummy runs», dvs. forhøyede nivåer av 11-ketotestosteron (11-KT) i hannfisk og estradiol-17β (E2) i hunnfisk i perioden på året hvor gonadene normalt vokser raskt hos modnende individer. I lysstyrt stamfisk har man tidvis problemer med at produksjon av melke i hannene ikke er helt synkronisert med eggproduksjon i hunnfisk. Særlig kan melkeproduksjon og spermkvalitet bli dårligere mot slutten av gytesesongen. Forsøk med GnRH-implantat i hannkveite viser at en slik behandling kan gi både økt volum og bedre kvalitet på melken. Hannfisk som fikk GnRH-implantat, viste også en doseavhengig økning i 17,20P i plasma. Follikkelstimulenede hormon (FSH) og luteiniserende hormon (LH), og deres to sub-enheter α og β, ble renset fra kveitehypofyser og karakterisert kjemisk og biologisk. Dette var første gang FSH og LH ble karakterisert i en flatfisk. I tillegg ble sub-enhetene klonet og sekvensert. Åtte hormonproduserende celletyper er til stede i kveitens adenohypofyse, og disse ble identifisert og lokalisert. FSH og LH blir produsert i forskjellige celletyper, og preliminære data tyder på at både FSH- og LH-produserende celler er aktive i umoden hannkveite, selv om antallet celler synes å være mye lavere enn i voksen fisk. Lignende resultater er tidligere vist i tunfisk, men er i skarp kontrast til data fra laksefisk, hvor bare FSH synes å bli produsert før puberteten. Reseptorene for FSH og LH er klonet og karakterisert fra kveiteovarier (FSH- R og LH-R), og dette gir mulighet for videre studier av gonadotropinene og deres funksjon på ulike stadier i kjønnsmodningsprosessen. Synteseveier for steroidhormoner er kartlagt i ovariene, med hensikt å identifisere det modningsinduserende steroidet i kveite. Kveitetestis ble karakterisert med hensyn til celleutvikling og organisering. Hvert celleutviklingstrinn ble relatert til vekst av testis og til plasmanivåer av kjønnssteroidene testosteron og 11-ketotestosteron. Stamfiskernæring Det er utviklet et stamfiskfôr til kveite basert på mikrobølgeteknologi. Hensikten var å sikre optimalt innhold av næringsstoff i eggene, og å bidra til produksjon av kveitelarver av stabil, høy kvalitet og med lav dødelighet. Fôrsammensetningen ble bestemt etter analyser av et stort antall egg-grupper fra kveite med varierende tid i fangenskap. Betydningen av A-, B og C-vitaminer samt fettsyrer i fôret ble undersøkt. Forsøket viste en generell bedring av eggkvalitet ved høyere nivåer av vitamin C, spesifikke B-vitaminer og spesifikke fettsyrer. En økning av fettnivå i fôret fra 20 til 30 prosent av tørrstoff resulterte i høyere fekunditet hos morfisken. Stamkveiter med høyt individuelt fôrkonsum ga eggrupper med høyere befruktning og overlevelse, og dermed større potensial for å gi flere kveitelarver av høy kvalitet. Tidlig kjønnsmodning hos kveite Til tross for at gytetidspunkt relativt enkelt lar seg styre i kveite ved hjelp av lysmanipulering, og at kontinuerlig lys fremmer vekst, har man ennå ikke lykkes i å finne effektive metoder for å utsette tidspunktet for første kjønnsmodning og samtidig få økt vekst i hannfisk. Resultater så langt antyder at en kortdagsperiode kan være effektiv, men vi trenger fortsatt mer kunnskap om de bakenforliggende mekanismer for lysoppfatning og formidling av lyssignaler i kveite. Lønnsomt matfiskoppdrett av kveite forutsetter en tilvekst fra 100 g til 5 kg på 30 70 Havbruksforskning: Fra merd til mat

måneder. Effekten av bestemte lysperioder på gonadeutvikling hos kveite og betydningen av kveitas alder (størrelse) ved start av manipuleringen er blitt undersøkt med tanke på å utvikle lysregimer for å redusere forekomsten av tidlig kjønnsmodning i hanner. Overføring til kontinuerlig lys eller simulert naturlig lysperiode ved ulik tid på året viste at kontinuerlig lys ikke var effektivt for å utsette eller blokkere kjønnsmodning, men at det sesongmessige tidspunktet for modning ble endret. Gonadeutviklingen i kveite starter om sommeren og fortsetter utover høsten og vinteren under naturlige forhold. Hannfisken er normalt rennende fra desember til mai. Et kraftig sommersignal i form av kontinuerlig lys midtvinters kan ha fremskyndet kjønnsmodningen i fisken, noe som delvis kan forklare at en gruppe som ble overført fra simulert naturlig til kontinuerlig lys i desember hadde det største innslaget av tidlig kjønnsmoden hannfisk i september året etter. Den økte veksthastigheten ved 24 timer lys kan også ha gitt fisken signaler om å kjønnsmodne tidligere enn normalt. Kontinuerlig lys førte også til desynkronisering av modningstidspunktet mellom individene. Dette støttes av GSI og av at plasmanivåene av testosteron var meget variable i denne gruppen. Testosteronnivåene var gjennomgående lave i henhold til hva som tidligere er rapportert i hannkveite. Tidligere arbeid er imidlertid gjort på fisk som vært kjønnsmoden i flere år. I torsk ble det observert høyere nivåer av kjønnssteroider ved andre modning enn ved første modning, og resultatene fra dette forsøket og tidligere studier tyder på at dette også kan være tilfellet hos kveite. laks og torsk. Dette bør få betydning ved produksjon av matfisk, hvor man bør være varsom med hvilke lysregimer kveiten blir satt på. Det bør også bemerkes at fisken som ble brukt i forsøket hadde meget gode betingelser i ungfiskfasen, halvåret før forsøksstart, både når det gjelder temperatur og ved størrelsessortering. Ungfiskfasens betydning for seinere vekst og utvikling er så langt ikke særlig godt undersøkt i kveite, men mye tyder på at denne perioden er meget viktig for seinere vekst og modning. Steinbit Steinbit har en reproduksjonsbiologi som er noe annerledes enn det vi er kjent med fra for eksempel laks og torsk. Steinbit er antatt å ha indre befruktning der hannfisken overfører Resultatene fra prosjektet gir verdifull informasjon om vekstforløp hos kveite. Imidlertid viser også forsøket at det ikke er gitt at kjønnsmodning kan unngås eller utsettes ved bruk av kontinuerlig lys, slik som tilfellet er for atlantisk Kap04-bilde04.eps Hunnfisk av flekksteinbit kort tid før gyting.( Foto: Helge Tveiten, Fiskeriforskning) Tema: Produksjon 71

spermen til hunnfisken via et lite kopulasjonsorgan under det man kan karakterisere som en paringsakt. Slik paring skjer svært sjelden i fangenskap, og metoder for kunstig befruktning av steinbitegg er blitt utviklet. Spermcellene hos steinbit har også en del egenskaper som tilsier at arten har indre befruktning. Ulikt mange andre arter fisk er spermcellene hos steinbit aktive i seminalvæsken (som hos pattedyr), cellene kan bevege seg aktivt i mange timer (opptil 48 timer etter stryking) og spermcellene inaktiveres ved kontakt med sjøvann. Hos beinfisk innebærer oocyttens sluttmodning viktige prosesser som migrering og nedbryting av cellekjernen (GVBD). Hos steinbit og andre marine arter som er aktuelle for oppdrett i Norge, er den hormonelle reguleringen av oocyttens sluttmodning lite studert. Hensikten har derfor vært å etablere en metode for å undersøke hvordan ulike hormoner (steroider) er i stand til å indusere sluttmodning in vitro (i laboratoriet). Forsøkene har vist at tre steroider var særlig effektive i å indusere sluttmodning (GVBD) hos steinbit (Tveiten and Scott, 2003). De tre steroidene er alle derivater av progesteron, men bare ett (17,20-P) ser ut til å syntetiseres naturlig hos steinbiten. Vi antar derfor at 17,20-P er det modningsinduserende steroidet hos steinbit. Forsøk viste imidlertid at steinbiten har evnen til raskt å metabolisere 17,20-P til andre forbindelser (bl.a. 17,20-P-sulfat) som opptrer i høye konsentrasjoner i plasma. Videre undersøkelser viste at sulfatering av 17,20-P, som fører til totalt bortfall av modningsinduserende effekt, trolig er en mekanisme som er nødvendig for å unngå at oocytten «overeksponeres» for det modningsinduserende hormonet. Forsøk viste nemlig at dersom hunnfisken ble behandlet med høye doser av 17,20-P i perioden for sluttmodningen, ga det en negativ effekt på eggkvalitet (overlevelse). En begrensning når det gjelder effektiv klekkeridrift for steinbit i dag, er hannfiskens lave produksjon av melke, som i tillegg både har lav tetthet og lav andel bevegelige spermceller. Årsaken til dårlig spermkvalitet er ikke kjent. For å kunne studere hvordan ulike miljøforhold påvirker spermkvalitet hos steinbit, er det imidlertid viktig å ha kunnskap om hvilke faktorer og mekanismer som er sentrale i denne prosessen. For å få et objektivt mål på spermkvalitet er det tatt i bruk Computer Assisted Sperm Analysis (CASA). CASA-metoden baserer seg på videoopptak av spermceller gjennom et mikroskop der disse kan gi informasjon om for eksempel andelen bevegelige celler, svømmehastighet og svømmemønster. Hos fisk kan seminalvæskens ionesammensetning være av stor betydning for spermcellenes funksjon. Analyser av seminalvæskens ionesammensetning hos steinbit viste en høy Na + :Mg 2+ -ratio i seminalvæsken hos individer med aktiv sperm sammenlignet med individer med inaktiv sperm. En høy Na + :Mg 2+ -ratio kan derfor være en god indikator på spermkvalitet hos steinbit. Konsentrasjonen av Na + og Mg 2+ i seminalvæsken var henholdsvis positivt og negativt relatert til plasmanivået av androgenet 11-ketotestosteron (se figur 3). En slik sammenheng kan indikere at 11-ketotestosteron er involvert i regulering av seminalvæskens innhold av ioner. Videre forsøk viste at produksjonen av melke, og dermed befruktningspotensialet hos steinbit, kan økes gjennom behandling med kjønnssteroider. Både androgener (11- ketotestosteron) og progestiner (17,20-P) har vist seg å ha effekt på mengden av sperm/melke som blir produsert. Videre er det vist at behandling med stresshormonet cortisol ga redusert produksjon av melke og andelen individer som har aktiv sperm. Forhøyede nivåer av cortisol resulterer også i en reduksjon i andelen bevege- 72 Havbruksforskning: Fra merd til mat

Kap04-fig03.eps Figur 3. Sammenheng mellom seminalvæskens konsentrasjonen av Na +, Mg 2+, 11- ketotestosteron i plasma og spermcellenes motilitet hos flekksteinbit. lige spermceller hos det enkelte individ. Funnene indikerer at faktorer i miljøet som fisken oppfatter som «stressende» kan påvirke reproduksjonspotensialet hos steinbit. Oppsummering utfordringer fremover I programperioden har det vært lagt vekt på å øke forståelsen av hvordan kjønnsmodning og gyting blir påvirket og kan kontrolleres ved hjelp av miljøfaktorer som lys og temperatur. En rekke nye molekylærbiologiske verktøy er fremskaffet for studier av reproduksjon, både i laks, torsk og kveite. Disse verktøyene vil ha stor betydning innen funksjonell genomforskning de nærmeste årene. Noen forskningsfelt hvor koblingen mellom molekylærbiologisk og fysiologisk forskning vil kunne gi store kunnskapsgevinster, er skissert under. Maternale effekter på utviklingsbiologi Hos alle dyr er det en periode mellom befruktning og aktivering av zygotens eget genom. I denne perioden er utviklingen av embryoet helt avhengig av regulatoriske faktorer deponert i egget (maternale faktorer) før det selv er i stand til å syntetisere disse faktorene (zygotiske faktorer). Maternale faktorer vil imidlertid også lenge etter aktivering av genomet kunne utøve viktige funksjoner, enten alene eller sammen med faktorer produsert av embryoet selv. Deponering av maternale faktorer kan foregå gjennom alle stadier av oogenesen, og ser i stor grad ut til å bli lagt ned i form av mrna. Fra studier av andre eggleggende dyr vet man at maternale mrna kan kode for faktorer som er viktige i celledeling, cellekontakt, dannelse av kroppsakse og bestemmelse av hvilke celler som skal gi opphav til ulike strukturer/organer i embryoet. For eksempel kan deformiteter som opptrer sent på embryo- eller larvestadiet, ha sin årsak i feil prosessering av maternale faktorer allerede under oogenese, sluttmodning eller tidlig celledeling. For å studere hvilke faktorer og molekylære mekanismer som er sentrale i embryoutviklingen er det derfor nødvendig med en mer helhetlig tilnærming til problemet, der man i større grad enn tidligere ser de ulike fasene av oocyttens (stamfisken) og embryoets utvikling i sammenheng. «All female»-produksjon Hos kveite opptrer svært store kjønnsforskjeller i vekst, særlig etter kjønnsmodning, hvor hunnfisken blir flere ganger større enn hannene. Det gjør det meget viktig å løse problematikken rundt utsortering/eliminering av hannfisk. Siden kjønnsforskjellene er små, og de individuelle variasjonene store i juvenil fisk, vil det ikke være praktisk mulig å bruke vekst som kriterium for utsortering. Kontinuerlig lys gir økt vekst, men som beskrevet tidligere er resultatene blandet mht. blokkering/utsettelse av kjønnsmodning. En alternativ måte å løse pro- Tema: Produksjon 73

blemet på er å kun produsere hunnfisk. Dette er mulig fordi kjønnsdifferensieringen i fisk lar seg påvirke et stykke ut i fiskens tidlige utvikling, og man kan dermed lage fisk som er fenotypiske hanner, men som genetisk sett er hunner. I neste omgang kan man befrukte egg fra normale hunnfisk med melke fra disse, og dermed få et avkom som består 100 prosent av hunnfisk, og dermed redusere problemene med tidlig modning i kveiteoppdrett. Sammenhenger mellom fôrinntak, vekst, fettdeponering og pubertet En rekke studier på laks viser en sammenheng mellom somatisk vekst og alder ved første kjønnsmodning, og resultater fra forsøk med torsk og kveite tyder på at dette også er tilfellet i disse artene. Den fysiologiske og endokrine koblingen er imidlertid lite kjent, og det er behov for forskning både på molekylær og endokrin regulering av vekst, pubertet og rekruttering av gameter. I pattedyr er det funnet en klar kobling mellom kroppsstørrelse, fettnivå og alder ved pubertet. Man har også funnet et hormon, leptin, som produseres i fettceller og som er viktig både for appetittregulering og pubertet. Et tilsvarende hormon er nylig karakterisert i flere fiskearter, og dette åpner opp nye muligheter for å studere kobling mellom vekst, fettdepot og pubertet i fisk. Man har også kartlagt en rekke andre faktorer i pattedyr som er viktige i aktivering av pubertet, og med den gode tilgangen på gensekvensdata fra fisk er det sannsynlig at flere slike faktorer vil bli kartlagt i aktuelle oppdrettsarter i de nærmeste årene. Imidlertid er det komplisert å studere mekanismene bak pubertet i oppdrettsarter som laks, torsk og kveite, bl.a. grunnet stor fenotypisk plastisitet, dvs. stor betydning av miljøfaktorer og muligens sosiale interaksjoner i å bestemme modningsalder. Man bør derfor kombinere gode eksperimentelle oppsett med inngående genetisk kunnskap, samt de nye molekylære og endokrinologiske verktøyene som blir utviklet, for å etablere en bedre grunnleggende forståelse av hvordan pubertet er regulert i fisk. Referanser Bromage, N.R., Porter, M.J.R. and Randall, C.F. 2001. The environmental regulation of maturation in farmed finfish with special reference to the role of photoperiod and melatonin. Aquaculture, 197: 63 98. Dahle, R., Taranger, G.L., Porter, M. and Norberg, B. 2000. Growth and sexual maturation of Atlantic cod (Gadus morhua L.) under different light intensities. In: Norberg, B., Kjesbu, O. S., Taranger, G.L., Andersson, E. and Stefansson, S.O. (Eds.): Reproductive Physiology of Fish. John Grieg Forlag A/S, p 336. Dahle, R., Taranger, G.L., Karlsen, Ø., Kjesbu, O.S. and Norberg, B. 2003. Gonadal development and associated changes in liver size and sexual steroids during the reproductive cycle of captive male and female Atlantic cod (Gadus morhua L.). Comp. Biochem. Physiol. A 136: 641 653. Hansen, T., Karlsen, Ø., Taranger, G.L., Hemre, G.I., Holm, J.C. and Kjesbu, O.S. 2001. Growth, gonadal development and spawning time of Atlantic cod (Gadus morhua) reared under different photoperiod regimes. Aquaculture, 203: 51 67. Hyllner, S.J., Norberg, B. and Haux, C. 1994. Isolation, partial characterization, induction, and the occurence in plasma of the major vitelline envelope proteins in the Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) during sexual maturation. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 51(8), 1700 1707. Kagawa, H., Kawazoe, I., Tanaka, H., and Okuzawa, K. 1998. Immunocytochemical identification of two distinct gonadotropic cells (GTH I and GTH II) in the pituitary of bluefin tuna, Thunnus thynnus. Gen. Comp. Endocrinol. 110, 11 18. Karlsen, Ø., Norberg, B., Kjesbu, O.S. and Taranger, G.L. 2006. Effects of photoperiod and exercise on growth, liver size, and age at puberty in farmed Atlantic cod (Gadus morhua) at two years of age at 74 Havbruksforskning: Fra merd til mat

different locations along the Norwegian coast. ICES J. Mar. Sci. In press. Kime, D.E. and Tveiten, H. 2002. Unusual motility characteristics of sperm of the spotted wolffish. Journal of Fish Biology, 61: 1549 1559. Kobayashi, T., and Andersen, Ø., 2003. Molecular study of gonadotropin receptors in Atlantic halibut. 7th International Symposium on Reproductive Physiology of Fish, Mie, Japan, May 18 23, 2003. Kobayashi, T., and Andersen, Ø., 2005. Molecular diversity of the gonadotropin receptors in Atlantic halibut (H.hippoglossus). International Symposium on Gonadal and Nongonadal actions of LH/hCG, Turku, Finland, June 3 4 2005. Methven, D.A., Crim, L.W., Norberg, B., Brown, J.A., Goff, G.P. and Huse, I. 1992. Seasonal reproduction and plasma sex steroid and vitellogenin levels in Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus). Can. J. Fish. Aquat. Sci. 49 (4), 754 759. Norberg, B. and Weltzien, F.-A. 2001. Fysiologisk regulering av pubertet og kjønnsmodning i kveite. Sluttrapport til Norges Forskningsråd. Norberg, B. and Weltzien, F.-A. 2003. Vekst og kjønnsmodning hos kveite: Interaksjoner og koblinger til lysperiode. Sluttrapport, NFR-prosjekt 128 754/ 122. Norberg, B., Brown, C.L., Halldorsson, O., Stensland, K., and Bjørnsson, B. Th. 2004. Photoperiod regulates the timing of sexual maturation, spawning, sex steroid and thyroid hormone profiles in the Atlantic cod (Gadus morhua). Aquaculture 229: 451 467. Nortvedt, R., Halldorson, O., Mangor-Jensen, A., Smaradottir, H., Waagbø, R. and Norberg, B. 2001. Variability in egg composition in captive broodstock of Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) from Iceland and Norway. Short communication, Larvi 2001, Gent, Belgia. Nortvedt, R., Mangor-Jensen, A., Waagbø, R. and Norberg, B. 2003. Ernæringsbetinget eggkvalitet hos kveite, Hippoglossus hippoglossus. Sluttrapport til Nordisk Ministerråd, NMR prosjektnr 661 045 90 929. Taranger, G.L., Haux, C., Stefansson, S.O., Björnsson, B. Th., Walther, B.T. and Hansen, T. 1998. Abrupt changes in photoperiod affect age at maturity, timing of ovulation and plasma testosterone and oestradiol-17b profiles in Atlantic salmon, Salmo salar. Aquaculture 162: 85 98. Taranger G.L., Stefansson, S.O., Oppedal, F., Andersson, E., Hansen, T. And Norberg, B. 2000. Photoperiod and temperature affect spawning time in Atlantic salmon, Salmo salar. In: Norberg, B., Kjesbu, O.S., Taranger, G.L., Andersson, E. and Stefansson, S.O. (Eds.): Reproductive Physiology of Fish. John Grieg Forlag A/S, p 345. Taranger, G.L., Vikingstad, E., Klenke, U., Mayer, I., Stefansson, S.O., Norberg, B., Hansen, T., Zohar, Y., and Andersson, E. 2004. Effects of photoperiod, temperature and GnRHa treatment on the reproductive physiology of Atlantic salmon (Salmo salar L.) broodstock. Fish Physiol Biochem 28:403 406. Tveiten, H. and Scott A.P. 2003. Steroid synthesis in follicular cells and induction of germinal vesicle breakdown in spotted wolffish (Anarhichas minor) oocytes. Fish Physiology and Biochemistry, 28: 373 374. Tveiten, H., Jobling, M. and Andreassen, I. 2004. Influence of egg lipids and fatty acids on egg viability, and their utilization during embryonic development of spotted wolffish, Anarhichas minor Olafsen. Aquaculture Research, 35: 152 161. Vermeirssen, E.L.M., Mazorra de Quero, C., Shields, R.J., Norberg, B., Kime, D. E. and Scott, A.P. 2004. Fertility and motility of sperm from Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) in relation to dose and timing of of gonadotrophin-releasing hormone agonist implant. Aquaculture 230: 547 567. Vikingstad, E. 2006. Aspects of sexual maturation in Atlantic salmon (Salmo salar L.). Avhandling for graden dr.scient., Universitetet i Bergen. Weltzien, F.-A., Karlsen, Ø. and Norberg, B. 2003. Growth patterns and plasma levels of 11-ketotestosterone, testosterone and IGF-1 in male Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus). Fish Physiol.Biochem. 28: 227 228. Weltzien, F.-A., Norberg, B., Helvik, J.V., Andersen, Ø., Swanson, P. and Andersson, E. 2003. Identification and localization of eight distinct pituitary cell types in male Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus L.). Comp Biochem Physiol, vol 134/2 pp 315 327. Weltzien, F.-A., Norberg, B. and Swanson, P. 2003. Isolation and characterization of FSH and LH from pituitary glands of Atlantic halibut. Gen. Comp. Endocrinol 131(2): 97 105. Weltzien, F.-A., Kobayashi, T., Andersson, E., Norberg, B.and Andersen, Ø. 2003. Molecular characterisation of the FSHß, LHß, and -subunt of Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus L.). Gen. Comp. Endocrinol.131, 87 96. Weltzien, F.-A., Andersson, E., Andersen Ø., Shalchian-Tabrizi, K., and Norberg, B 2004. The brain-pituitary-gonad axis in male teleosts, with emphasis on the flatfish (Pleuronectiformes). Comp.Biochem. Physiol. A 137: 447 477. Tema: Produksjon 75

Anders Mangor-Jensen 1), Victor Øiestad 2), Terje van der Meeren 1), Ingrid Lein 3), Torstein Harboe 1), Ingegjerd Opstad 1), Gunvor Øie 4), José Rainuzzo 4), Jan Ove Evjemo 5), Kjell Inge Reitan 4) og Bendik Fyhn Terjesen 3) 1) Havforskningsinstituttet, 2) Akvaplan-NIVA, 3) Akvaforsk, 4) SINTEF, 5) NTNU Fra ekstensivt til intensivt oppdrett av marin fisk Siden det ikke har forekommet ekstensiv produksjon av marin matfisk i Norge, kanskje med unntak av enkelte forsøk under det tidligere Havbeiteprogrammet, vil yngelproduksjon være det man forbinder med uttrykkene «ekstensiv» og «intensiv». I Norge er det i hovedsak tre marine arter, torsk, kveite og piggvar, som har vært med på denne utviklingen. Det er imidlertid bare torsken som i stor skala er blitt produsert fritt i poller med kun naturlig dyreplankton som fôr. I dag blir det fortsatt produsert noen hundre tusen torskeyngel i poller, og kvaliteten på disse blir av mange regnet som bedre enn den intensivt produserte. Krav til økonomi har likevel styrt utviklingen i retning av mer intensive produksjonsformer med helårig drift. I dette kapitlet omtales starten på «eventyret», og hvordan erfaringene fra disse forsøkene ble videreført til den intensive industrien man kjenner i dag. 76 Havbruksforskning: Fra merd til mat

Starten... En forskergruppe ved Havforskningsinstituttet startet våren 1975 å ta i bruk ekstensive økosystemer for å studere de tidlige livsstadiene hos marin fisk. Dette virket nytt og revolusjonerende, men føyde seg i realiteten inn i en lang forskningstradisjon som går tilbake til både sjøkaptein Gunnar M. Dannevig (1886) og hans sønn cand.real. Alf Dannevigs studier ved det som het «Udklekningsanstalten for saltvannsfisker» (etablert i 1883) og til cand.real. Gunnar Rollefsen og hans forskningsvirksomhet ved den andre «Udklekningsanstalten» i Norge, det som ble hetende Trondhjem Biologiske Stasjon. Like fullt ble timingen fascinerende ved at oppstarten av disse studiene i januar 1975 falt sammen med et møte mellom internasjonalt ledende fiskelarveforskere som nettopp anbefalte sterkt larvestudier i ekstensive systemer som et mulig nytt og potensielt kraftfullt verktøy i larveforskningen. Gruppen møttes ved South West Fishery Center i La Jolla (Calif.), og det de lanserte, kalte de «transitional studies» da de mente denne aktiviteten kunne knytte sammen laboratorieobservasjoner og feltobservasjoner og synergetisk bidra til å kaste lys over begge. Den store bredden i innsatsen ga grunnleggende ny innsikt i forståelsen av fiskelarven, et nødvendig fundament også ved produksjon av marin yngel og dermed for havbruk. I forskergruppen stod Sulthypotesen særlig sterkt som forklaringsmodell for den enorme dødeligheten hos fiskelarver, og i felten ble det en viktig oppgave å belyse og underbygge denne hypotesen med et spekter av instrumenter og metoder. Laboratoriestudiene på torskelarver ga sterk støtte til Sulthypotesen da larvene måtte ha utrolige 800 nauplier per liter for å komme i god vekst. Typiske tettheter i Lofoten var i området 1 20 nauplier per liter. Men resultatene fra de ekstensive systemene, altså de norske transitional studies, pekte derimot i en helt annen retning. Der tydet alt på at selv meget lave tettheter av byttedyr, i området 1 20 per liter, som i Lofoten, kunne gi god overleving og tilfredsstillende vekst hos torskelarver. Dette falt sammen med en annen viktig observasjon fra Lofoten, der man slett ikke fant larver med klare tegn på sult. Det som derimot tok livet av fiskelarvene i de ekstensive systemene, syntes å være predasjon og kannibalisme. Dette fenomenet hadde Gunnar M. Dannevig allerede omtalt fra sine bassengforsøk på torskelarver i 1886, der han rapporterer sine observasjoner fra 10. juni 1886: «Torskelarvene angriper og spiser hverandre etter en betydelig målestokk.» Denne iakttakelsen fra bassengene både i 1886 og på 1970-tallet ble senere underbygget i storskala forsøk med torskelarver i ekstensive systemer på opptil 1,6 millioner m 3, men også i de mindre pilotskalabassengene, Hyltropollen og Svartatjønn, med sine 60 000 m 3 og 20 000 m 3. Hele tiden ble det samme fenomenet demonstrert. Sulthypotesen ble således svekket, en tendens som nå gjør seg gjeldende i internasjonale forskningsmiljøer. De positive erfaringene fra de første seks årene med ekstensive produksjonssystemer i Flødevigen utløste oppskalerte ekstensive forsøk i Austevoll, først med torsk i Hyltropollen og senere i Svartatjønn med piggvar, kveite og tunge som der kom i tillegg til torsk. Observasjonene bekreftet erfaringene fra Flødevigenbassengene, og begge steder endte man typisk opp med 1 2 torsk per m 3 bassengvolum, når man baserte seg på den naturlige produksjonen. Det viktige gjennombruddet i produksjonen av torskeyngel i ekstensive systemer kom i 1983, akkurat i tide til 100-årsmarkeringen av «Udklekningsanstalten» i Flødevigen. Dermed kunne konferansen The propagation of cod til- Tema: Produksjon 77

late seg å være konkret siden torskeyngel i oppdrett var en realitet og grunnlaget var lagt for bl.a. sea-ranching eller propagation, som dristig nok var hovedtemaet under jubileet. Gjennombruddet på de tre flyndrefiskartene i den forstand at de ble produsert i et interessant antall, kom i 1986 og utløste en bred satsing på marine arter i oppdrett fra private selskaper. De høye overlevingsratene i eksperimentelle ekstensive økosystemer åpnet døren for en mulig kommersiell utnytting. Imidlertid var det mange skeptikere som mente at yngelproduksjonen skulle skje i intensive systemer. Denne divergensen lever videre i dag. Men for de fleste var det samtidig klart at den ekstensive yngelen la grunnlaget for en mulig utvikling av oppdrett på kveite og torsk og bidro dessuten til å få norsk søkelys på oppdrett av piggvar. Samlet sett førte gjennombruddene i ekstensive systemer til at Norge inntok en lederposisjon som det skulle ta år før andre tok igjen. Grunnlaget for produksjon av ekstensiv yngel er naturlig dyreplankton og årlig rotenonbehandling for å nullstille økosystemet i bassengene med hensyn til frittlevende organismer som krepsdyr og fisk. Klekking om våren av hvileeggene til krepsdyr av typen copepoder legger så grunnlaget for flere nye generasjoner av copepoder det neste halvåret, der alle livsstadiene fungerer som føde for fiskelarver og -yngel. I mange av bassengene ble det observert nesten total dominans av én copepodeart, og ofte var fiskelarvene de eneste som beitet på dem. Dette svært så forenklede økosystemet gir trolig forklaringen på den høye overlevingsraten hos larvene. Det er en økologisk basert produksjon etter naturens egen metode der energiflowen er dirigert ensidig i retning av fiskeyngel. Ikke uventet blir resultatet yngel av høy kvalitet. Fortsatt synes det å være et stykke igjen før man har på plass den lytefrie og vekstkraftige yngelen fra intensivsystemer. Denne yngelen er produsert fra nauplier av saltkreps (Artemia) og/eller hjuldyr (rotatorier) supplert med formulert fôr eller endog på utelukkende formulert fôr. En interessant egenskap ved yngel fra ekstensive systemer synes å være at den er mer glupsk. Dette kan henge sammen med at det er en langt større utfordring å beite på naturlig dyreplankton enn på saltkreps og hjuldyr, så larven læres opp tidlig til å være «på hugget». Denne yngelen er stadig på søk etter føde og denne egenskapen bidrar kanskje til bedre tilvekst i oppdrett. I tillegg synes yngelen fra ekstensiv produksjon å være bedre egnet til bl.a. havbeite, som vist for torsk, da den har levd i et langt på vei naturlig system. Vi har nå gjennomlevd en både og situasjon i 20 år med tilgang på yngel fra begge produksjonsmetodene. Trenden har stadig vært mot større andel intensivprodusert yngel med 100 prosent av kveite fra slik produksjon siden 2003, mot 50 prosent rundt år 2000. For torsk er det fortsatt en andel ekstensiv yngel i markedet (rundt 25 prosent). Motivasjonen for å velge intensiv produksjon er muligheten til helårig produksjon. Dessuten er det lettere å skalere opp produksjonskapasiteten for yngel å få den strukturen man har i Europa for havabbor og sea bream. Er så ekstensiv yngelproduksjon out-dated for all tid? Et nytt ekstensivt yngelprosjekt er under oppseiling i FoU-miljøene med deltakelse fra Europa og Asia. En revisit kan åpne nye muligheter for ekstensiv marin yngel basert på ny innsikt i manipulering av ekstensive systemer med bl.a. inkludering av helse & hygiene-aspekter. Man skal derfor ikke utelukke at den ekstensive 78 Havbruksforskning: Fra merd til mat

metoden kan få en renessanse, og da med vekt på verdifulle nisjearter som er spesielt vanskelige å drette opp som yngel. Dette kan omfatte grouper og tunfisk eller det vi her hjemme kalte blåstørje. Norge vil da kunne bli en fremtidig produsent av «rømningssikre» arter ved å holde stamfisk av eksotiske arter og produsere yngelen av dem i de sommeroppvarmede bassengene. Produksjonen kan baseres på naturlig dyreplankton som i mange tilfeller har nettopp de små naupliene som noen fiskearter krever til sine larver i deres første næringsopptak. Fra av ekstensiv metode til «semi-intensivt» i poser og kar Erfaringene med bruk av plastposer til studier av næringsøkologi og vekstdynamikk hos ulike marine fiskelarver på 1970-tallet, forberedte grunnen for å ta denne metoden i bruk i større skala hos yngelprodusenter av piggvar og kveite i 1987. Forsøkene fra Svartatjønn (figur 1a) og Hyltropollen i Austevoll viste at flatfisk hadde problemer med å overleve når de ble satt direkte ut i pollene, mens bruk av plastposer på mellom 5 og 12 m 3 ga betydelig bedre resultater. I 1988 ble også metoden forsøkt i stor skala for torsk (Selvågspollen i Os, Hordaland). I posene var det forholdsvis enkelt å kontrollere vannutskifting og fôrtilgang. Yngelen var også mye lettere å samle inn fra posene enn når larvene ble satt direkte ut i pollen. Med utviklingen av hjulfilteret fra Unik Filtersystem AS (figur 1b) ble problemet med å samle inn store mengder naturlig zooplankton av en definert størrelse, løst. Det viste seg imidlertid at tilgangen fra sjøen kunne være svært variabel, og avhengig av vær og vind. Behovet for kontrollert produksjon av zooplankton til fiskelarvene ble derfor påtrengende. Forsøkene fra Svartatjønn viste at planktonproduksjonen i poller kunne stimuleres og til en viss grad styres (2, 4). Bruk av gjødsling for å øke primærproduksjonen (planktonalger), sammen med forsiktig omrøring av vannmassen for å hindre lagdeling og oksygenmangel i bunnvannet, viste seg å være nøkkelfaktorer for en vedvarende god tilgang på zooplankton som reproduserer og overvintrer ved hjelp av hvileegg (1). Likevel har det vist seg at store pollsystemer er vanskelige å styre. Ideell størrelse for styring av planktonproduksjonen er trolig under Figur 1. A) Svartatjønn tidligere ferskvann, nå sjøvannsbasseng B) Hjulfilter for innsamling av zooplankton. (Foto: Havforskningsinstituttet) Tema: Produksjon 79

100 000 m 3. Pollen bør heller ikke være for dyp (maksimum 8 9 m). Tidlig på 1990-tallet satset yngelprodusentene på den semi-intensive posemetoden (5). Størrelsen på posene ble økt til 50 100 m 3 for å tilfredstille «kommersiell skala», og i Rørvik i Nordland ble posen flyttet på land i form av store tanker. I 1994 ble det produsert i underkant av 400 000 kveiteyngel semi-intensivt, men stadige tilbakefall med utbrudd av virussykdommer som VER og IPN satte en stopper for videre utvikling av metoden for piggvar og kveite i Norge. Suksess med intensiv produksjon av kveite på Island førte til en omlegging av produksjonsmetoden for kveite i Norge på slutten av 1990-tallet. Utvikling av intensivt yngeloppdrett av piggvar ved Øye havbruk i Kvinesdal viste seg også å være et alternativ. Likevel har modifiserte utgaver av den semiintensive metoden hatt suksess for piggvar i utlandet (Maximus AS i Danmark og Stolt Seafarm AS i Spania). Modifiseringen ligger først og fremst i at oppdrettskarene har stort volum med en viss egenproduksjon av copepoder eller hjuldyr (rotatorier). Ytterligere levendefôr (f.eks. copepoder, rotatorier eller Artemia) må tilføres på samme måte som i intensiv produksjon. På denne måten drar man nytte av stabiliteten ofte knyttet til store systemer, samtidig som mattilgangen kan reguleres etter behov. Mens torsken kun sporadisk ble prøvd i posesystemer tidlig på 1990-tallet, er det i dag etablert et fullskala anlegg ved Lofilab AS i Lofoten. Lofilab AS har de siste årene hatt en jevn produksjon på mellom 700 000 og 900 000 torskeyngel, og benytter i tillegg til innsamlet zooplankton rotatorier og Artemia som fôr til larvene i posene (6). Relativt lite forskning har vært knyttet til bruk av kombinasjonen poll for zooplanktonproduksjon og store poser eller kar som oppdrettsmetode for fiskeyngel. Studiene har stort sett dreid seg om mekanismer knyttet til overlevelse og vekst hos fiskelarver i forhold til tilgjengelighet av byttedyr. Utviklingen av intensive metoder har vist at ernæringsmessige mangler lett kan oppstå hos fiskeyngelen. I denne forbindelsen har bruk av copepoder fra poller som tilleggsfôr til rotatorier og Artemia blitt undersøkt. Problemet med å bruke copepoder i en slik sammenheng er mulig spredning av smitte og parasitter. I tillegg bruker copepodene lang tid for å fullføre syklusen fra egg til voksen, og dette begrenser produksjonen slik at det er usikkert hvor store mengder av copepoder som vil være tilgjengelig i kommersiell skala på et gitt tidspunkt. Variasjoner i den ernæringsmessige sammensetningen av copepoder har også vært gjenstand for diskusjon. Med støtte fra Norges forskningsråd ble dette undersøkt i 2000 og 2001 hos copepoder samlet inn ukentlig fra Svartatjønn i Austevoll. Prøvene ble samlet inn over en periode fra vår til vinter, og omfattet perioder hvor tre ulike copepodarter skiftet på å dominere. Resultatene viste en forbausende stabilitet med hensyn til lipidklasser, fettsyrer, aminosyrer, protein, pigmenter og tildels vitaminer (3). Generelt var copepodene rik på fosfolipid, omega-3-fettsyrer (hovedsakelig DHA og EPA), frie aminosyrer, astaxanthin og vitamin C og E. Fiskelarvenes fordøyelse og stoffskifte er trolig tilpasset copepodene gjennom lang tids evolusjon, og larvene har helt spesielle krav til ernæring. Utvikling av alternativt fôr i intensivt oppdrett som tilsvarer disse kravene, er derfor svært viktig for å produsere yngel av god kvalitet. Resultatene fra copepodundersøkelsen brukes i dag av ulike fôrprodusenter til å utvikle både bedre formulert fôr og bedre anrikingsmedium til rotatorier og Artemia. 80 Havbruksforskning: Fra merd til mat