Hypoksi hos laks i sjøvann Frode Oppedal, Færøyene
o Fisken forbruker oksygen og skaper hypoksi o Hypoksi i merder o Effekter av hypoksi o Avlusing: atferd og oksygen
Oksygenforbruk kan kalkuleres V 02 (mg kg -1 h -1 ) = 82,9 x BW -0,2 x 1,07 t hvor BW = vekt og t = temperatur i C, Christiansen et al.,1991 Avhenger av Fiskestørrelse, temperatur Fôring, aktivitet og annet Normalt forbruk: 2-6 mg kg -1 min -1 100 tonn: 0,2-0,6 kg min -1 (12-36 kg t -1 ) 500 tonn: 1-3 kg min -1 (60-180 kg t -1 ) 1000 tonn: 2-6 kg min -1 (120-360 kg t -1 )
Oxygen consumption (mg/kg/min) Temperature ( C) Temperature increase and oxygen consumption 3 Temperature Observed oxygen consumption Modelled oxygen consumption 30 2 20 1 10 0 11/02/2008 25/02/2008 10/03/2008 24/03/2008 07/04/2008 Date Torgersen et al,
Oksygenforbruk (kg/time) Oksygenforbruk per time Oksygenforbruk 400 350 300 250 2 mg/kg/min 4 mg/kg/min 6 mg/kg/min 200 150 100 50 0 0 200 400 600 800 1000 Biomasse (tonn) Kvamme m.fl., Kyst og Havbruk, 2008
Dybde (m) Oksygenforbruket kan måles 0 a) Skjørt b) Skjørt og legemiddel Oksygenmetning (%) 100 1 90 80 2 70 3 60 50 4 0 15 30 45 60 0 15 30 45 60 Tid (minutt) 40 12 m x 12 m, notbunn på 4 m, 2 stk skjørt a 30 m x 6 m Biomasse: 18 tonn, beregnet tetthet til 31 kg/m 3 Temperatur: 9-11 C
Oksygennivå i laksemerder Bakgrunn Dyp (m) Hyppige perioder med lave oksygennivå (30-70%) er observert 30-65 % 55-70% Høy Dyp %O (m) 2 Lav 22 timer 72 timer Fra Vigen 2008 Fra Johansson et al. 2006
Depth (m) Reference DO (%) Salinity Temperature ( C) Merdmiljø og oksygen i fjord og kyst, Johansson et al., 2007 Fjord Kyst Kyst Fjord 0-5 -10-15 Site 1-20 245.0 245.5 246.0 246.5 247.0 0-5 -10-15 -20 0-5 245 245.5 246 246.5 247 Site 2 Site 3 Site 4 248.0 248.5 249.0 249.5 252.0 252.5 253.0 253.5 255.0 255.5 256.0 256.5 248.0 248.5 249.0 249.5 252.0 252.5 253.0 253.5 255.0 255.5 256.0 256.5 Temp (ºC) 16 14 12 10 8 Salinity 35 30 25 20 15 DO (%) 120-10 -15 110-20 245.0 245.5 246.0 246.5 247.0 0 248.0 248.5 249.0 249.5 252.0 252.5 253.0 253.5 255.0 255.5 256.0 256.5 100 After DO (%) Before DO (%) -5-10 -15-20 245.0 245.5 246.0 246.5 247.0 0-5 -10-15 -20 245.0 245.5 246.0 246.5 247.0 248.0 248.5 249.0 249.5 248.0 248.5 249.0 249.5 252.0 252.5 253.0 253.5 252.0 252.5 253.0 253.5 255.0 255.5 256.0 256.5 255.0 255.5 256.0 256.5 90 80 70 60
Dyp (m) Laksen unngår hypoksi (lavt oksygen).. 0 Oksygen (%) 120 5 110 100 10 90 15 80 70 20 0 5 10 15 20 255 255.5 256 256.5 Dag nr. 60 kg/m 3 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Johansson et al., 2007
Oksygen (%) Ekstrem oksygenvariasjon i kommersiell merd - tidevannslokalitet Referanse Merdsenter Jannicke Vigen, masteroppgave UIB 19 juni 08.
Kronisk hypoksi gir redusert appetitt (og redusert vekst, tarmfunksjon, sykdomsresistens og velferd) Kvamme m.fl., Kyst og Havbruk, 2008
Problemstillinger Hvordan påvirker fluktuerende hypoksi laksens velferd? Hvordan kan vi bestemme toleransegrenser med hensyn på velferd?
Hva skjer når oksygenmetningen i vannet minker? Bakgrunn Redusert oksygenopptak Energiunderskudd Nedregulerer energikrevende aktivitet F.eks fôropptak, fordøyelse, biosyntese (vekst), immunforsvar Stress Død
Fluktuerende hypoksi Screeningforsøk Forsøk 1, 2008 - Hvilke effekter ser vi når fisken utsettes for fluktuerende hypoksi av ulik alvorlighetsgrad? - Hvor raskt tilvennes fisken? - Kan fisken kompensere når oksygenmetningen er høy?
Forsøksoppsett Utført i Havforskningsinsituttets nye forsøkshall på Matre Postsmolt (250-400 g) 5 grupper: Kontroll (90%), 4 grupper utsatt for hypoksi (70,60,50 eller 40%) to timer fire ganger daglig Triplikate kar (500l) Sjøvann, 16 C Fôring 3 ganger daglig Varighet: 3 uker
Forsøksoppsett Forsøksoppsett Vannprøver til kortisolanalyse hver dag (stressparameter) Fôrinntak målt ved hvert måltid Fysiologisk status (blodprøver) en gang i uka, både i hypoksi og normoksi Vekstrate, fôrfaktor Antall fisk med sårskader
Kortisolutskillelse Resultat
Fysiologisk status Dag 1 Dag 7/8 Dag 14/15 Dag 21/22 - Osmoregulering fungerer ikke på dag 1 i 90:40-gruppen - Økt andel anaerob metabolisme ved O 2 60%
Dødelighet
Appetitt 2 1 3 1. måltid Hypoksi 2. måltid Normoksi 3. måltid Hypoksi
Totalt fôrinntak per dag
Fôrfaktor
Vekstrate Snitt ±SE
Prosent av fisk med sårdannelser av ulik grad
Ventilasjonsfrekvens som OVI?
Effekter av fluktuerende hypoksi 90:90 90:70 1) Redusert appetitt ved dages siste måltid 90:60 1) Redusert appetitt kompenseres delvis ved å økt appetitt i normoksi i løpet av 8-9 dager 2) Anaerob metabolisme - laktat ikke målbar etter 2 uker 3) Økt andel fisk med sårdannelser 90:50 1) Stressrespons- ikke lenger målbar etter 1-2 dager 2) Redusert appetitt - kompenseres delvis ved økt fôropptak i normoksi i løpet av 8-9 dager 3) Redusert fôrutnyttelse 4) Redusert vekst 5) Anaerob metabolisme- laktatverdier lavere etter 2 uker 6) Økt andel fisk med sårdannelser 90:40 1) Kraftig stressrespons, men raskt nedregulert (3-4 dager) 2) Sviktende osmoregulering i første hypoksiperiode 3) Dødelighet på første dag 4) Svært nedsatt appetitt, men delvis kompensering ved økt appetitt i normoksi i løpet av 20+ dager 5) Redusert fôrutnyttelse 6) Redusert vekst 7) Anaerob metabolisme- reduserte laktatverdier etter 2 uker 8) Høy andel fisk med sårdannelser 90:30 30% i 2 timer: ca 50% av fisken døde
Avlusing, atferd og oksygen
Dybde (m) Laksen prøver å unngå behandlingsvolumet 0 1 a) Skjørt b) Skjørt og legemiddel kg/m 3 100 90 2 80 70 3 4 60 50 40 30 5 20 6 0 15 30 45 60 0 15 30 45 60 Tid (minutt) 10 0 12 m x 12 m, notbunn på 4 m, 2 stk skjørt a 30 m x 6 m Biomasse: 18 tonn, beregnet tetthet til 31 kg/m 3 Vigen, 2008, Master UiB
Dybde (m) Laksen unngår behandlingsvolumet hvis den kan! Skjørt Utfôring Legemiddel tilsettes Fisketetthet 3 (kg/m ) 5 10 15 20 50 40 30 25 30 20 10-80 -60-40 -20 0 20 40 60 80 100 Tid (minutt) 157-metring, 30+18 m dyp, 2 stk skjørt a 90 m x 15 m Biomasse: 999 tonn, beregnet tetthet til 15 kg/m 3 Laksen ble sultet 2 dager før avlusing Oppedal og Vigen, 2009
Oksygen (% metning) Tilsetting av oksygen med slangenettverk (15m x 15m) - Oksygen måling 9 m fra merdkant 100 90 80 70 60 2 m 7 m 12 m 50-80 -60-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 Tid (min) 157-metring, 15+9 m dyp, 2 stk skjørt a 85 m x 15 m Biomasse: 490 tonn, beregnet tetthet til 12,5 kg/m 3 Temperatur: 12,5-14,5 C
Oksygen (% metning) Tilsetting av oksygen med slangenettverk (15m x 15m) - Oksygenmåling i merdsenter - hyperoksi 250 200 2 m 7 m 12 m 150 100 50 0-80 -30 20 70 120 Tid (min) 157-metring, 15+9 m dyp, 2 stk skjørt a 85 m x 15 m Biomasse: 490 tonn, beregnet tetthet til 12,5 kg/m 3 Temperatur: 12,5-14,5 C
Oksygen (%metning) Tilsetting av oksygen med keramiske diffusorer (12 stk) - ingen målbar effekt på oksygennivå i merden 100 90 27 m 18 m 13 m 4 m 80 70 60 50-80 -60-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 Tid (min) 157-metring, 30+18 m dyp, 2 stk skjørt a 90 m x 15 m Biomasse: 999 tonn, beregnet tetthet=15 kg/m 3 Laksen ble sultet 2 dager før avlusing Temperatur: 11-12 C
Oksygenforbruk (kg/time) Oksygenforbruk per time Oksygenforbruk 400 350 300 250 2 mg/kg/min 4 mg/kg/min 6 mg/kg/min 200 150 100 50 0 0 200 400 600 800 1000 Biomasse (tonn) Kvamme m.fl., Kyst og Havbruk, 2008
Oppsummering Vanskelig å ha god nok kontroll med dosering av legemiddelet, både horisontalt og vertikalt Laksen unngår legemiddel/ behandlingsvolum - hvis den blir gitt muligheten! Oksygen forbruk kan beregnes nivå i merden kan måles nivå i merden kan justeres
Fisketetthet (kg/m ) 3 Modellering - Oksygennivå gitt lav eller middels vannstrøm og ulik merdlengde Akseptabel grense: 7 mg/l 50 45 Bakgrunnstrøm 2 cm/s 40 35 30 25 20 15 10 5 50 45 Bakgrunnstrøm 6 cm/s 40 35 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Merdens lengde (m)
Maksimum fisketetthet (kg/m 3 ) Modellering - Maksimum fisketetthet gitt minimum vannstrøm (1-5 cm/s) og ulik merdlengde Akseptabel nedre oksygenkonsentrasjon er satt til 7 mg/l 65 60 55 1 cm/s 50 3 cm/s 45 5 cm/s 40 35 30 25 20 15 10 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Merdens lengde (meter)
Fluktuerende hypoksi er negativt Grenseverdier? Hvor lavt? Hvor lenge? Hvor ofte? Dårlig velferd God velferd
Hvordan skal vi måle grenseverdier? Overalt? Verst tenkelige posisjon Tid Dyp
welfaremeter An expert system for assessing fish welfare in aquaculture
Institute of Marine Research and Nofima TT Database Research Mobile phone GPRS-data Fish farm Expert system Data RS ES WM HF Status and advice from system and input from farmer. SmartTag Mikro Sea cage Internet web page Echo sounder
Redusert sykdomsmotstand av miljøstress Recently, there has been a number of reports on how stressful rearing conditions, including environmental stressors, are correlated with increased susceptibility to diseases and suppressed cytokine expression in fish (Wedemeyer, 1997; Fridell et al., 2007; Perez-Casanova, 2008; Metz et al., 2006;). Several reports has suggested that outbreaks of Pancreas disease (PD) may be stress related (Brun et al., 2006; McLoughlin et al., 2003; McVicar, 1987). Friskere fisk uten miljøstress
o Hva kan gjøres for å redusere miljøstress? o Måle de faktiske forholdene o Miljømålere (type, plassering, oppfølging) o Datavurdering o Tiltak? o Fôring, vannstrøm, notskift, redusert biomasse o Revurdere lokalitetens/ merdenes produksjonskapasitet
Behov: Helse Takk for oppmerksomheten