Mikrober, partikler og fiskehelse i landbaserte oppdrett

Artikkelen står også på trykk i siste nummer av LandbasedAQ. 

Laksefisk i oppdrett er utsatt for gjelleskader og gjellesykdom gjennom hele produksjonsløpet, noe som påvirker fiskevelferd og kan føre til økt dødelighet. Særlig i sjøfasen er laksen sårbar. Gjellene har høy reservekapasitet, så sykdom oppdages ofte sent. Faktorer som driftsrutiner, vannkvalitet, infeksjoner, alger, notvasking og maneter kan skade gjellene. I settefiskfasen, særlig i RAS-anlegg, er dårlig vannkjemi en utfordring. Ubalanse i mikrobielt miljø kan føre til gjelleskader og saprolegnia-infeksjoner oppstår også relativt ofte i ferskvann.

Av Ingrid Henry

ingrid@morefish.no

En spørreundersøkelse fra Veterinærinstituttet 2023 (Sommerset et al., 2024) viser at dårlig vannkvalitet er en hovedutfordring i settefiskanlegg, se figur 1. Flere oppdrettere rapporterte at økt turbiditet, partikler og feil fôr bidrar til gjelleskader. Gjellesykdom nevnes sjelden som et hovedproblem i settefiskfasen, men enkelte melder om økende forekomst og dødelighet.

RAS-anlegg har ofte flere partikler enn gjennomstrømningsanlegg, men skadepotensialet er dårlig dokumentert. Veterinærinstituttet anbefaler sanering av biofilter ved gjentatte gjellesykdommer og rutinemessige gjelleprøver. Gjellesykdommer rapporteres ikke til Mattilsynet og er dermed dårlig dokumentert, noe som igjen bidrar til at problemet underestimeres. Gjellesykdom i sjøfasen viser økende forekomst og påvirker fiskens vekst, velferd og overlevelse. Det er derfor ikke usannsynlig at gjelleskader i landfasen også påvirker gjellehelsen i sjøfasen.

Hos fisken kan sykdommer oppstå i gjellene

Hos pattedyr invaderer patogener ofte via mage-tarmkanalen, mens hos fisk kan sykdommer oppstå i gjellene ved ubalanse i det primære førstelinjeforsvaret. Gjellene danner en semipermeabel barriere mot det ytre miljøet, og står overfor utfordringer som likner de i tarmmukosaen hos pattedyr. Til forskjell fra luft, inneholder vann ofte flere antigener (Koppang et al., 2015).

De følsomme gjellestrukturene gir en ideell inngangsport for molekyler, partikler og patogener. Gjellene består av 2–3 cellelag, ca. 6 µm i lamellene, dekket av et tynt slimlag. Det store overflatearealet og korte diffusjonsavstanden gir effektiv gassutveksling, men tillater også lekkasje av ioner og vann, samt opptak av fremmede stoffer og invasjon av patogener hvis barrieren svekkes (Koppang et al., 2015). Gjellene bidrar til respirasjon, osmoregulering, utskillelse av nitrogenholdig avfall, pH-regulering og hormonproduksjon (Evans et al., 2005).

Partikler – en misforstått vannkvalitetsparameter i RAS-anlegg?

Partikler i RAS er hovedsakelig fiskefekalier, fôrrester og biofilmfragmenter (Schuh­mann, 2020). Fiskefekalier består for det meste av ufordøyd organisk materiale og noen mineraler. Disse mineralpartiklene spiller en underordnet rolle i RAS, da kommersielt fôr primært gir opphav til organisk materiale. Disse skjøre partiklene kan aggregere, brytes opp og re-aggregere, slik at partikkelstørrelsesfordelingen (particle size distribution – PSD) avhenger av strømforholdene i hvert anlegg.

Partikler påvirker fisken direkte og indirekte, se figur 2 - øverst i saken. I RAS er de indirekte effektene mest kritiske, da organiske partikler kan påvirke mikrobiell vannkvalitet, biofiltereffektivitet og systemstabilitet. Dette kan føre til redusert fôrinntak, da fisken ikke ser fôret tydelig (Schuhmann, 2020) og videre forårsake ustabilitet i biofiltrering i biofilteret. Høyt partikkelinnhold er også knyttet til gjelleirritasjon, fortykkede lameller og redusert fiskehelse, ofte i kombinasjon med faktorer som H₂S, CO₂ og ammonium (Sommerset et al. 2024).

Dokumenterte effekten av akkumulerte partikler på fiskens helse

Effekten av akkumulerte partikler på fiskens helse ble undersøkt i flere studier, både på kort og lang sikt. Ingen fysiologiske effekter eller påvirkning på gjellehelse ble påvist, til tross for eksponering for økt suspendert stoff (TSS). Kun bakteriemengden økte ved høyere TSS-konsentrasjoner, uten tydelig effekt på fysiologi.

TSS angir massen av faste stoffer per vannvolum (mg L-1) og måles ved filtrering gjennom et 0.45 µm filter. Kortvarig eksponering (25 mg L-1 TSS i to uker) påvirket ikke regnbueørrets (300 g) prestasjon, stressrespons eller gjellehelse, men en liten endring i fôringsatferd ble observert (Becke et al. 2017). Økt turbiditet kan påvirke fôringssuksess via redusert sikt. Langvarig eksponering (10 NTU i 18 uker) førte til roligere og mindre aggressiv fôringsadferd, uten negative helseeffekter (Becke et al. 2018).

Studien viser at selv kronisk eksponering for høye partikkelbelastninger i RAS ikke skader regnbueørret, gitt stabile vannparametere.

Partikkelstørrelsesfordeling og mikropartiklers påvirkning i RAS

TSS er en grov indikator på mengden suspendert stoff større enn 0.45 µm, men gir ingen informasjon om partikkelstørrelse, sammensetning eller egenskaper. I RAS varierer partikkelstørrelser med strømforhold og vannbehandling. Hovedsakelig er partiklene organiske med tetthet lik vann. Små partikler (mikropartikler) er vanskeligere å fjerne fra vannet, spesielt ved høy resirkulasjonsintensitet, og økt overflateareal fremmer mikrobiell vekst. For eksempel dobles overflatearealet når en partikkel på 50 µm deles i åtte mindre enheter (de Jesus Gregersen, 2020a).

Mikrobiologiske aspekter

Opptil 64 % av mikropartiklene (1-100 µm) i RAS kan være bakterier. En studie viste at UV-behandling reduserte bakterieaktiviteten med 30 %, uten å oksidere organisk materiale (de Jesus Gregersen, 2020b). Tilsetning av organisk materiale økte både bakterieaktivitet og antall partikler (1-3 µm) (Rojas-Tirado et al., 2019).

Effekter på gjeller

Partikler akkumuleres i fiskegjeller, som er dekket av reseptorceller og kan trigge immunresponser. En studie eksponerte regnbueørret og sebrafisk for mikropartikler (20-90 µm) i to timer. Mindre partikler (20-40 µm) akkumulerte mer i gjellene enn større (90 µm). Partikler kan inneholde mikroorganismer med molekyler som glycoproteiner og LPS, som stimulerer immunforsvaret (Lu et al., 2018).

Partikkelmålinger i praksis

Morefish gjennomførte to målinger av partikkelstørrelser i kommersielle RAS-anlegg, før og etter skifte av filterduker i mekanisk filter. Resultatene viste redusert gjellebetennelse ved bruk av nye filterduker. Hypotesen er at mengden mikropartikler som ble fjernet i filteret, økte ved overgang til nye filterduker. Gjentatte hendelser med forhøyet turbiditet ble av anlegget også koblet til forhøyet dødelighet.

Partikkelfordeling (PSD) er sentralt for å vurdere systemdrift, fiske­helse og effektiviteten av vann­behandlingsprosessene. Nesten sanntids­data kan eksempelvis indikere når trommelfilteret trenger vedlikehold. Bruk av mobile partikkelnalysatorer på flere anlegg kan gi verdifull innsikt i fremtiden. For å unngå skader under transport og sikre nøyaktige målinger av partikkelstørrelser, bør biogene partikler måles in situ. Videre forskning bør undersøke hvordan partikler i størrelsesområdet 40–90 µm påvirker gjellehelsen i RAS.

Referanser:

Sommerset I, Wiik-Nielsen J, Moldal T, Oliveira VHS, Svendsen JC, Haukaas A og Brun E. Fiskehelserapporten 2023, Veterinærinstituttets rapportserie nr. 8a/2024, utgitt av Veterinærinstituttet 2024.

Koppang, Erling Olaf, Agnar Kvellestad, and Uwe Fischer. «Fish mucosal immunity: gill.» Mucosal health in aquaculture. Academic Press, 2015. 93–133.

Evans, David H., Peter M. Piermarini, and Keith P. Choe. «The multifunctional fish gill: dominant site of gas exchange, osmoregulation, acid-base regulation, and excretion of nitrogenous waste.» Physiological reviews 85.1 (2005): 97–177.

Schumann, Mark, and Alexander Brinker. «Understanding and managing suspended solids in intensive salmonid aquaculture: a review.» Reviews in Aquaculture 12.4 (2020): 2109–2139.

Becke, Cornelius, et al. «Physiological consequences for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) of short-term exposure to increased suspended solid load.» Aquacultural Engineering 78 (2017): 63–74.

Becke, Cornelius, et al. «Physiological consequences of chronic exposure of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) to suspended solid load in recirculating aquaculture systems.» Aquaculture 484 (2018): 228–241.

de Jesus Gregersen, Kim Joao. «Beyond water quality: Micro particles in Recirculation Aquaculture Systems.» (2020a).

de Jesus Gregersen, Kim João, et al. «UV irradiation and micro filtration effects on micro particle development and microbial water quality in recirculation aquaculture systems.» Aquaculture 518 (2020b): 734785.

Rojas-Tirado, Paula, et al. «Microbial dynamics in RAS water: Effects of adding acetate as a biodegradable carbon-source.» Aquacultural Engineering 84 (2019): 106–116.

Lu, Cao, Per W. Kania, and Kurt Buchmann. «Particle effects on fish gills: An immunogenetic approach for rainbow trout and zebrafish.» Aquaculture 484 (2018): 98–104.