BAKTERIOLOGISK BALANSE OG KONTROLL I RAS K.J.K. Attramadal (SINTEF Ocean)
Mulige kilder til mikrober i landbasert oppdrett Luft Fôr Kolonisering av tarm, skinn og gjeller Fisk Tankvann Tankintern vekst og konkurranse Syke, bærere Egg/yngel Inntaksvann Biofilm Biosikkerhet!
Mikrobiell kontroll: Spesifikke patogene og opportunister Spesifikke patogene stoppes av sterke (gjerne flere forskjellige slag) hygieniske barrierer inn til systemet: BIOSECURITY! Mye av problemene i akvakultur forårsaket av gjenvekst av opportunistiske bakterier som kan gi sykdom når verten er svekket
r/k-seleksjon Seleksjon Miljø Mattilgang per bakterie Favorisert egenskap r-seleksjon Uforutsigbart Tomme nisjer Høy Rask reproduksjon vekst Opportunist K-seleksjon Stabilt Fullt Lav, Nært bæreevnen Konkurranse om begrenset ressurs Spesialist For heterotrofe bakterier: begrenset ressurs = organisk materiale
Bakteriemiljø og marine fiskelarver ikke testet på laks enda K-selekterte bakteriesamfunn Høyere reproduserbarhet r-selekterte bakteriesamfunn Patogene bakterier er typisk opportunister Økt overlevelse Forbedret appetitt Tidligere igangsatt vekst Raskere vekst Økt robusthet overfor stress
Prosesser i landbasert oppdrett som favoriserer oppblomstring av opportunistiske bakterier i vannet Increase in supply of organic matter (carrying capacity) Disinfection Organic matter supply Carrying capacity Number of bacteria Feed K-selection Barrier against pathogens K-selection r-selection Time/flow through the system r-selection
Det mikrobielle miljøet i karvannet (Kveite, gjennomstrøm) Regrowth potential of bacteria (flow cytometry) Fraction of opportunistic bacteria % Increase in bacteria after incubation (3 days) 2500 2000 1500 1000 500 0 Intake water After sandfilter After UV 1 After protein skimmer Header tank After UV 2 = water in to fish tanks Fish tank % Fast growing bacteria 100 80 60 40 20 0 Intake water After sandfilter After UV 1 After protein skimmer Header tank After UV 2 = water in to fish tanks Fish tank
Kontrollert gjenvekst i modningsenhet (= biofilter) Mange bakterier som konkurrerer om maten Mer stabilt bakteriemiljø og høyere overlevelse (torsk) 40 35 Survival to day 60 ph (end of experiment) Survival to day 32 ph (live feed period) 30 % Survival 25 20 15 10 5 0 FTS 1 FTS 2 FTS 3 MMS 1 MMS 2 MMS 3
Vannbehandling: K-seleksjon av bakterier i RAS Mikrobiell bæreevne lik gjennom systemet Stor overflate tilgjengelig for bakterievekst (biofilter) Høy oppholdstid for vannet i det totale systemet Fisketank Biofilter
RAS: mikrobiota inn ~ mikrobiota i tank Signifikant høyere stabilitet i karvannet K-selektert Bæreevne inn ~ bæreevne i tank
Oppholdstid for vannet I gjennomstrømstanker vil bakterier som vokser saktere enn oppholdstida vaskes ut I RAS er oppholdstida for vann i systemet mye høyere, fortynningen er lav og saktevoksende bakterier beholdes i systemet Selv om oppholdstida i tankene er lav vil saktevoksende bakterier kunne komme tilbake etter en tur gjennom vannbehandlinga i RAS (dersom de ikke desinfiseres på veien ) I ll be back!!
Vannutskiftning i tank (ved stabil og lav tilførsel av organisk materiale = bæreevne) HRT dager til timer K-seleksjon HRT timer til minutter r-seleksjon HRT minutter Ingen endring i enhet
Vannutskiftning i totalsystemet RAS/gjenbruk K-seleksjon r-seleksjon Gjennomstrøm/ RAS med desinfeksjon + lav oppholdstid i tank Ingen endring i systemet
RAS og overlevelse 40 Torskelarver % overlevelse 30 dager etter klekking % Survival of cod larvae day 30 post hatching 30 20 10 0 RAS 1 FTS 1 RAS 2 FTS 2 RAS 3 FTS 3 (Attramadal et al 2012a,b; 2014)
Desinfeksjon i RAS Utfordrende på grunn av partikler og fargestoff som gir skyggeeffekter eller konsum av oksidant: Ikke sikker hygienisk barriere hvis 2% slipper gjennom og vokser opp etterpå!
Desinfeksjon i RAS (hummerlarver) Signifikant forskjellig sammensetning av bakterier i systemene Survival of lobster larvae (%) 100 80 60 40 20 Overlevelse til 4. stadie: RAS UV RAS FTS 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Time (days post hatching) Time (days post hatching)
Alternativ: RAS + fysisk adskilte systemer
BACMON (Grundfos) Kvantitativ overvåkning 18
MONMIC Kvalitativ overvåkning Monitorering av mikrobesamfunn i akvakulturanlegg Bakterieartssammensetning: Illumina sekvensering Absolutt kvantitet av utvalgte patogener: Digital Droplet PCR 19
Konklusjoner 1. For å holde patogene ute: bruk multiple hygieniske barrierer 2. For å holde bakterietallet nede: reduser bæreevnen = fjern organisk materiale så raskt og skånsomt som mulig 3. For å hindre smitte innad i anlegget: ha mindre systemer som er fysisk adskilt fra hverandre 4. For å holde en stabil og god mikrobiell sammensetning der fisken oppholder seg: tenk nøye gjennom drift, valg av desinfeksjon i vannbehandlingssløyfa og oppholdstid i kar og system 5. Vi vet veldig lite om den normale og fordelaktige mikrobiotaen i kommersielle RAS for settefisk 20
Technology for a better society