Hvorfor måle oksygen i laksemerder? (HI, Mette Remen)
Transcription
Hvorfor måle oksygen i laksemerder? (HI, Mette Remen)
vind Korsøen Hvorfor måle oksygen i laksemerder? Mette Remen, Post-doc ved Havforskningsinstituttet AKVAgroup Bryne , 23.06.15 Bakgrunn • 2003-2007: Kartlegging av merdmiljø • Tommelfingerregel: > 6-7 mg/l for god vekst – Tilsvarer ~60-90 %O2 ved 6-18 °C • Oksygenmålinger viste perioder med langt lavere verdier Algeoppblomstringer Oltesvik, 6 dager i oktober, 14 °C. Natt: O2=55-90%, Dag: O2=80-110% O2 Fig. fra Crampton m.fl. (2003) EWOS Perspective UK edition, No. 2 ”Strømstille” når tidevannet snur Dybde (m) Masfjorden, oktober, 13-17 °C: 55-90 % O2 5 10 72 timer Fig.: Johansson et al. 2006 Noen lokaliteter er verre enn andre.. Begroing • Problem med tanke på oksygentilførsel? Foto: Jana Guenther, SINTEF Årstidsvariasjoner • Lavest O2 i høstperioden- høy temperatur og biomasse Temperatur Oksygenmetning Hordaland, 2008-2009 (Stien og Kristiansen 2010/ Oppedal et al. 2011, modifisert) O O Problemstillinger • Hvor mye oksygen trenger laks? – For maksimalt fôrinntak og effektiv utnyttelse? – For å unngå stress/ dødelighet? • Hvilke faktorer påvirker kravet til løst O2? • Tilpasses lave O2-nivå? Foto: Tom Haga, © Norwegian Seafood Council Hvorfor trenger laksen oksygen? Oksygen forbrukes når energi skal frigjøres: ATP Lagret energi Tilgjengelig energi (adenosin trifosfat: ATP) (Fett, proteiner og karbohydrater) -energidonor Oksygen (O2) Karbondioksid (CO2) Vann (H2O) 6 O2 F.eks Respirasjon Sirkulasjon Ioneregulering Bevegelse Vekst Nedbrytning uten oksygen • Anaerob nedbrytning (uten oksygen) er lite effektiv: ATP Lagret energi ATP Tilgjengelig energi (Fett, proteiner og karbohydrater) Oksygen (O2) Laktat (melkesyre) Protoner (pH ↓) • Lite ATP dannes • Laktat/H+ hopes opp i blod og vev • Energilagre forbrukes raskt • Overlevelsen er truet Oksygenbehov • Hypoksi = for lite oksygen til å dekke behovet • Oksygenbehovet varierer! OKSYGENBEHOV Maksimum: Høy temperatur, fôret fisk, høy svømmehastighet Sulting Laks i oppdrett Håndtering (stress) Etter fôring Minimum: Lav temperatur, sultet fisk som ikke svømmer Respons ved hypoksi 1) Opprettholde oksygenopptaksrate • Øke gjelleventilering og kapasitet for oksygentransport 2) Redusere annen aktivitet • Fôrinntak, fordøyelse, vekst 3) Iverksette ”krisetiltak” • Anaerob metabolisme, stressrespons, flukt Hypoksi alvorlighetsgrad og grenseverdier ←Oksygennivå→ Ingen effekt NORMOKSI Grenseverdi for maks. fôrinntak, DOmaxFI Redusert fôrinntak og vekst Fordøyelse tar lengre tid MODERAT HYPOKSI Kritisk oksygenmetning, DOkrit Stressrespons Anaerob metabolisme Overlevelse er truet ALVORLIG HYPOKSI (DO= dissolved oxygen) Forsøk I-II • Finne DOmaxFI og DOkrit ved ”vanlig” høsttemperatur (16 °C) • Evne til å tilpasse seg? • Kompenserer i gode perioder? • Effekt av hypoksi på fordøyelse? Foto: Jana Guenther, SINTEF Forsøk I: Oppsett ”Tidevannstille” 100 % O2 80 90:90 90:70 90:60 90:50 90:40 60 40 20 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 24:00 00:00 Time (hr) • Postsmolt, 250-350 g • 16 °C, 21 dager • 4 × 2 t med lav O2 per dag (40-70%) • Effekt av oksygennivå på fôropptak og stressnivå • Tilvenning over tid? 100 Fôrinntak i hypoksi % O2 80 60 40 20 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time (hr) • DOmaxFI = ca 70% O2 • Gradvis reduksjon i appetitt ved O2 under 70% • Ingen tilpasning; negativ effekt vedvarer Remen et al. (2012) Aquaculture 326-329, 148-155 100 Fôrinntak i normoksi % O2 80 60 40 20 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time (hr) Tegn til tilpasning/kompensering etter 1 uke: Tar igjen noe av det tapte fôrinntaket når O2-nivå er høyt Remen et al. (2012) Aquaculture 326-329, 148-155 Blodprøver DOkrit ≈ 60% O2 • Stressrespons ved O2 < 60%: Laktat og kortisol-mengde i blod øker Tegn til hypoksitilpasning: • Nedregulerer stressrespons (kortisol↓) • Gir økt appetitt? Dag nr Forsøk II: Effekt på fordøyelse Oxygen saturation (%) ”Tidevannsstille” 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 00:00 80:80 80:70 80:60 80:50 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 Time of day • Postsmolt, 0.4-1 kg • 16 °C, 2 mnd • 4 × 2 t med lav O2 per dag (50-80%) • Målte bl.a. fôrinntak og fordøyelighet Fôrinntak • 60 og 50% O2 i hypoksiperioder: 6 og 13% reduksjon i FI a a b b b a b Daily feed intake (% of biomass) 1.4 1.2 a a a 1.0 a b b b a c b c a b b 80:80 0.8 a c c 80:70 0.6 80:60 0.4 80:50 0.2 0.0 1-34 35-69 Day number 1-34 1-69 35-69 Day number 1-69 • Men bedre enn å fôre under hypoksi (også): – Forsøk I: 9 og 33% i 90:60 og 90:50-grupper Remen et al. (2012) Aquaculture Research, 1–12 Fôrutnyttelse (T.S. Aas, NOFIMA) • Ingen negativ effekt på fordøyelighet • Men: lavere fett/energi-innhold ved slutt • Mulig nedbremsing av fordøyelse - Funnet hos regnbueørret/torsk Remen et al. (2012) Aquaculture Research, 1–12 Forsøk III-VI: Effekt av temperatur og fiskestørrelse på grenseverdier • Vi har funnet grenseverdier for post-smolt ved 16 °C • Velkjent at oksygenopptak øker med temperaturen og minker med størrelsen – Vil grenseverdiene også endres? Forsøk III: - Effekt av temperatur på den kritske oksygenmetningen: DOkrit (DO= dissolved oxygen) 18 °C Temperatur 20 15 12 °C 10 6 °C 5 0 0 5 10 15 Dag nummer 20 25 Postsmolt, 300-500 g, 4 stk 500 L kar 30 A 3.0 B R2 = 0.94 2.0 2.0 1.5 LOC 95% Conf. int. 1.0 Vf = 0.00 0.5 R Vf max 2.5 Vf (beats s-1 ) MO2 (mg kg -1 min-1 ) Oksygenforbruksrate Måling av DOkrit 1.5 Vf norm 1.0 0.5 0.5 Kritisk oksygenmetning LOC LOCVf 0.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 DO (mg L-1 ) 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 DO (mg L- Åpen respirometri i karet. Fôret fisk, ikke håndtert Kritisk oksygenmenintg (%) Oksygenforbruksrate (mg/kg/min) Resultat 5 4 3 2 1 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0 5 10 15 Temperatur (°C) 20 0 5 10 15 Temperatur (°C) 20 • Dokrit øker med temperaturen: 28→55% O2 (6-18 °C) • Lavere MO2 enn tidligere målt hos post-smolt • Mulig at DOkrit er noe underestimert? Forsøk IV: DOkrit for større laks • Lavere DOkrit? • ~ 4 kg laks • DOkrit målt ved 8, 13 og 18 °C Resultat 70 post-smolt < 1 kg post-smolt < 1 kg voksen laks 4 kg 60 voksen laks 4 kg Kritisk oksygenmetning (%) Oksygenforbruk (mg kg -1 min-1 ) 5 4 3 2 1 50 40 30 20 10 0 0 0 5 10 Temperatur 15 20 0 5 • Stor laks har lavere MO2 enn postsmolt • MEN: Samme DOkrit 10 Temperatur 15 20 Forsøk V: Øker grenseverdi for maksimalt fôrinntak også med temperaturen? 140 120 O2 (%) 100 80 DOFI max? 60 DOkrit 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Temperature (°C) • Post-smolt (305-470 g) • 7, 11, 15 og 19 °C, 4 kar per gruppe • 7 ulike oksygennivå per temperatur (32 til122%) Forsøksoppsett 140 120 O2 (% metning) 100 19 °C 80 15 °C 60 11 °C 7 °C 40 20 0 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 Dagnr • 2 dager ved hvert oksygennivå • Fôrinntak målt 2 ganger daglig Bestemme DOFI max Daglig fôrinntak (% av biomasse) • Fôrinntaksdata til knekkpunktsanalyse i R 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -0.1 DOFI max 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130 O2 (%) Effekt på fôrinntak Daglig fôrinntak (% av biomasse) 1.2 1.0 0.8 19 °C 15 °C 0.6 11 °C 7 °C 0.4 0.2 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 O2 (%) 80 90 100 110 120 130 DOFI max • Klar temperatureffekt 90 80 a DOFI max (% O2) 70 a b 60 50 42-76% O2 eller 4.2-5.4 mg/l bc 40 30 20 10 0 0 3 6 9 12 15 Temperatur (°C) 18 21 Hvor mye oksygen trenger laks? • Krav til oksygennivå øker med temperaturen: – DOmaxFI = 42-76% O2 ved 7-19 °C – DOkrit = 30-55% O2 ved 6-18 °C Foto: Jana Guenther, SINTEF Algeoppblomstringer Oltesvik, 6 dager i oktober, 14 °C. Natt: O2=55-90%, Dag: O2=80-110% O2 Fig. fra Crampton m.fl. (2003) EWOS Perspective UK edition, No. 2 ”Strømstille” når tidevannet snur Dybde (m) Masfjorden, oktober, 13-17 °C: 55-90 % O2 5 10 72 timer Fig.: Johansson et al. 2006 Noen lokaliteter er verre enn andre.. Årstidsvariasjoner • Lavest O2 i høstperioden- høy temperatur og biomasse Temperatur Oksygenmetning Hordaland, 2008-2009 (Stien og Kristiansen 2010/ Oppedal et al. 2011, modifisert) Målt oksygen fremstilt i AOS ”Hypoxia grade” 4 3 2 1 -1 -2 -3 -4 DOmaxFI DOkrit Takk til: Frode Oppedal (HI) Thomas Torgersen (HI) Tone Vågseth (HI) Albert Imsland (AkvaplanNIVA) Turid Synnøve Aas (NOFIMA) Florian Sambraus (HI) Grethe Thorsheim (HI) Rolf Erik Olsen (HI) Michael Sievers (Melbourne University) Tom J. Hansen (HI) Per Gunnar Fjelldal (HI) Foto: Jana Günther, SINTEF ..og takk for oppmerksomheten!