ThemenThemen in in - Büsumer Fischtage · Sp 0 Group B Group C Pepsin r ot) 12000 10000 Trypsin 120 c tivity (mU/mg p 8000 6000 Groups (mU/mg prot) 100 80 Groups Spesific a 4000

ThemenThemen in in dieserdieser PresentationPresentation

Die globale Produktion von Aquakulturprodukten hat sich in den letzten 15Die globale Produktion von Aquakulturprodukten hat sich in den letzten 15 Jahren etwa verdoppelt. Welche Fischarten stecken dahinter?

Welche Faktoren kennzeichnen die in der Aquakultur erfolgreichen Arten?Welche Faktoren kennzeichnen die in der Aquakultur erfolgreichen Arten?

Welche Rolle spielt das Larvenstadium in der Aquakultur?

Wie ist der Stand des Wissens zur Larvenphysiologie bei Fischen in Bezugzur Aquakultur?

Wo liegt der Focus in der gegenwärtigen Larvenforschung? Was kann die Forschung leisten?

Dr. Bernd Ueberschär, IFM‐GEOMAR, Kiel, NEMO‐Projekt

GlobaleGlobale AquakulturproduktionAquakulturproduktion


ProduktionProduktion derder wichtigstenwichtigstenAquakulturfischeAquakulturfische in in EuropaEuropa

Weltweit werden über 240 Fischarten gezüchtet

Composition of EU-27 aquaculture production by species

Weltweit werden etwa 240 Wirtschafts-Fischarten gezüchtet (davon etwa 60

marine Arten).

Insgesamt sind zur Zeit 32.000 Arten beschrieben (fishbase.org).


LänderLänder‐‐ZuwachsZuwachs in in derderAquakulturproduktionAquakulturproduktion 19991999‐‐20082008

Der enorme Zuwachs in der Aquakulturproduktion, gerade auch in Europa, lässt sich auf den Anstieg bei einigen wenigen Arten reduzieren.


WelcheWelche EigenschaftenEigenschaftenkennzeichnenkennzeichnen die in die in derder AquakulturAquakultur

erfolgreichenerfolgreichen FischartenFischarten? ?

Legally cultured Minor Existing Commercial Fisheries. Biology, ecology, and life history known Culture methods known Perceived market value Perceived market value Supply and demand Availability of brood stock or larvae Ability to culture at high population densities in a controlled environmentAbility to culture at high population densities in a controlled environment Ability to consume and efficiently grow on artificial formulated diets Able to mimic natural life cycle in a controlled environment Possibility of captive breeding and closing the life cycle in a controlled

environment Market size is attainable in economically feasible period of time Minimal vulnerability to pathogens

Die fett markierten Punkte stehen inDie fett markierten Punkte stehen in unmittelbarem Zusammenhang mit derProduktion von Juvenilen.


Herkunft der Larven und Fingerlinge in Herkunft der Larven und Fingerlinge in der Aquakulturder Aquakultur

Brutfischbestand wird langfristig gehältert und liefert die Gameten;

Elternfische werden aus natürlichen Beständen entnommen und die Gameten von diesen Fischen (einmalig) gewonnen;

Entnahme von Postlarven und Juvenilen direkt aus der natürlichen Umgebung;

Alle Verfahren können im weiteren Ablauf offene Aquakulturanlagen und Kreislaufanlagen verwenden;

Trend von "capture‐based to hatchery‐basedaquaculture".


NachhaltigkeitNachhaltigkeit beibei derderJuvenilenproduktionJuvenilenproduktion

WelcheWelche VerfahrenVerfahren zurzur LarvengewinnungLarvengewinnung sindsind erfolgreicherfolgreich imim SinneSinne einereinernachhaltigennachhaltigen FischproduktionFischproduktion ausaus AquakulturenAquakulturen? ? gg pp qq

Mit der Etablierung eines Brutfischbestandes ist dauerhaft eine kontrollierbare Larvenqualität möglichdauerhaft eine kontrollierbare Larvenqualität möglich sowie eine Streckung der natürlichen Laichzeiten (z.B. Steinbutt, Wolfsbarsch, Goldbrasse).

Die Entnahme von Elternfischen aus natürlichen Beständen ist zeitlich nicht immer kalkulierbar (Klima..) und die Qualität der Larven kann unterschiedlich seinund die Qualität der Larven kann unterschiedlich sein (z.B. Dorsch).

Die Entnahme von Larven/Fingerlingen direkt aus derDie Entnahme von Larven/Fingerlingen direkt aus der natürlichen Umgebung ist eher die Ausnahme; kann bei Übernutzung ökologisch nachteilige Folgen haben (z.B. europäischer Aal Milchfische: auf etwa 2 Milleuropäischer Aal, Milchfische: auf etwa 2 Mill. entnommene Larven von Chanos chanos kommen etwa 10 Mill. Larven anderer Arten als Discard).


NachhaltigkeitNachhaltigkeit beibei derderJuvenilenproduktionJuvenilenproduktion

Etwa 30% der in der EU erzeugten Setzlinge für die Hauptfischarten wurden 2005 in Recirculation Aquaculture Systems (RAS) erzeugt.


ErfüllenErfüllen modernemoderne Hatcheries die Hatcheries die AnforderungenAnforderungen derder "Grow"Grow‐‐Out" Out" FarmenFarmen? ?

Die Überlebensraten der Larven sind selbst bei den etablierten Arten noch unbefriedigend und liegen selten höher als 25% bis zum Fingerling. Das kritischsteunbefriedigend und liegen selten höher als 25% bis zum Fingerling. Das kritischste Stadium ist die "First‐feeding" Phase.

Die Bereitstellung von Lebendfutterketten verursacht hohe Kosten und ist nicht immer zuverlässig, die Ansprüche vieler Arten sind durch Rotatorien und Artemia‐Nauplien nicht adäquat zu decken; hier ist die zuverlässige Bereitstellung von Copeoden‐Nauplien und in der Zukunft möglicherweise Micro‐Diets die H f dHerausforderung.

Standardisierte Verfahren zur Vorhersage und Bestimmung der Qualität und Vitalität eines Larvenbatches werden noch nicht überall eingesetzteines Larvenbatches werden noch nicht überall eingesetzt.

Zuchtprogramme zur verbesserten Berücksichtigung des "Maternal effects" (Brutfischselektion) sind noch nicht überall Standard und teilweise verbesserungsbedürftig.

Die Umgebungsbedingungen in Hatcheries sind oft noch optimierungsbedürftig hi i h li h d h i i h bi i h d bi i h F khinsichtlich der hygienischen, biotischen und abiotischen Faktoren.

Trotz der jährlichen Produktion von etwa einer Milliarde Setzlingen von marinen Arten Trotz der jährlichen Produktion von etwa einer Milliarde Setzlingen von marinen Arten in Europa ist die Antwort eher ein "Nein"in Europa ist die Antwort eher ein "Nein"


in Europa ist die Antwort eher ein Nein .in Europa ist die Antwort eher ein Nein .

WoWo liegenliegen die die ChancenChancen derderAquakulturAquakultur in in EuropaEuropa??

Volumenmässig kann Europa nicht mit Asien konkurrieren, dort werden etwa 90% der Aquakulturfische produziert. Da Europa bereits jetzt schon etwa 60% des Bedarfs an Fi h d S f d i ti t i t i V b d P d kti i EFisch und Seafood importiert, ist eine Verbesserung der Produktion in Europa wünschenswert!

Europas Chancen in der Aquakultur liegen neben dem Ausbau der etablierten Arten vorEuropas Chancen in der Aquakultur liegen neben dem Ausbau der etablierten Arten vor allem auch bei nachhaltig produzierten (z.B. unter Nutzung von RAS), qualitativ hochwertigen und hochpreisigen (Nischen)Produkten.

Dazu muss das Portfolio an Arten in der Europäischen Aquakultur erweitert werden, hierbei ist die zuverlässige Bereitstellung von genügend Fingerlingen der in Frage kommenden Arten die Grundlage für einen Erfolg (Beispiel Aal).

Optionen, Beispiele : Grouper, Barramundi, Mahimai (Coryphaena hippurus), Zungen, Zahnbrassen (Dentex), Pompano, Cobia, Bluefin und Yellowfin Tuna, Snakehead (Channastriata) Asian knifefish (Notopterus notopterus) Tambaqui (Colossoma macropomum)striata), Asian knifefish (Notopterus notopterus), Tambaqui (Colossoma macropomum), Zander….

Bei vielen interessanten, marinen Bei vielen interessanten, marinen Arten ist das Problem derArten ist das Problem derArten ist das Problem der Arten ist das Problem der zuverlässigen zuverlässigen SetzlingsproduktionSetzlingsproduktionunter den lokalen Bedingungen unter den lokalen Bedingungen jedoch noch nicht gelöstjedoch noch nicht gelöst


jedoch noch nicht gelöst.jedoch noch nicht gelöst.


"Farming down the foodweb""Farming down the foodweb"Farming down the foodwebFarming down the foodweb

Der Tambaqui erreicht bis über 100 cm Körper Länge und ein maximales GewichtDer Tambaqui erreicht bis über 100 cm Körper‐Länge und ein maximales Gewicht von 45 kg! Diese salmlerartigen Fische sind Pflanzenfresser und fressen untergetauchte Pflanzen, hartschalige Samen und Früchte.


VoraussetzungVoraussetzung fürfür neueneue ArtenArten in in derdermarinenmarinen AquakulturAquakultur

N A t d E f l h b dN A t d E f l h b d

"The fish larva: a transitional life form, the foundation for aquaculture and fisheries"."The fish larva: a transitional life form, the foundation for aquaculture and fisheries".

Neue Arten werden nur Erfolg haben, wenn der Neue Arten werden nur Erfolg haben, wenn der Reproduktionszyklus beherrscht wird.Reproduktionszyklus beherrscht wird.

Di E f h i d V h it h b B b i K b ljDie Erfahrungen in der Vergangenheit haben z.B. bei Kabeljau, Heilbutt, Wolfsbarsch, Dorade und anderen Arten gezeigt, dass die ausreichende Verfügbarkeit der frühen Lebensstadien der wesentliche "Bottleneck" war für den Start einer kommerziellwesentliche Bottleneck war für den Start einer kommerziell interessante Produktion von Speisefisch.

Nicht nur die Überlebensrate der Larven ist interessant, sondern ,auch eine gute Performance in den späteren Lebensstadien; die Weichen werden in den frühesten Lebensabschnitten gestellt.

k l h h lf d d dHier kann gezielte Forschung helfen die Erwartungen der Industrie an zuverlässige und qualitativ hochwertige Setzlinge für "neue" Arten zu erfüllen.

Ein Screening mit innovativen Indikatoren bei potentiellen Arten für die Aquakultur kann sinnvoll sein, um frühzeitig die Eignung für eine Massenaufzucht einschätzen zu können(z.B. die Trypsinkapazität).


Massenaufzucht einschätzen zu können(z.B. die Trypsinkapazität).


SpeciesSpecies‐‐specificspecific tryptictryptic enzymeenzyme activityactivity

50Turbot

0 10

50Turbot

0 10ar

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Sea bass0-40 Days

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0-10 Days

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0

10 Sardine0-13 Days

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Larval length (mm SL)

5 10 15Herring

0-50 DaysLarval length (mm SL)

5 10 15Herring

0-50 Days


Optimierungsbedarf bei der Optimierungsbedarf bei der Larvenqualität Larvenqualität

Felder für notwendige Forschungen sind die Entwicklung der Endokrinen Organe, Respiration und Excretion, "Maternal Effects" , Entwicklung Sensorische Organe, EntwicklungVerdauungsystem, Verhalten.

Zur Optimierung der Larvenqualität und Verringerung von Mortalitäten sind nun eine genaueAnalyse und das Verständnis der zugrundeliegenden biologischen Mechanismen notwendig.

Effect of stocking density on the survival rate of Barramundi


g ylarvae (Lates Clcarifer) after 28 DPH. Effects oft various feeding protocols and growth in

Barramundi larvae

Beispiel: Forschung zur Beispiel: Forschung zur TrypsinkapazitätTrypsinkapazität bei Fischlarven. bei Fischlarven.

Objective: to overcome the ontogenetic deficiencies in individual larval development by applying appropriate substitutes with artificial feeddevelopment by applying appropriate substitutes with artificial feed.

Investigations on the endocrine organs development.

min

.-1)

250

300

5

10

15

min

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15

"Bottleneck": High tivity

Lar

va-1

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MC

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Phas

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I

0 5 10 150

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tivity

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5

Bottleneck : High „natural“ mortality in first feeding stages.

Tryp

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Phase I

0 5 10 15 20 25 30 35

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0

Phas

Phase IV

0 5 10 15 20 25 30 35

(Hyd

0

Phas

Phase IV

Larval age (Days after hatching)Larval age (Days after hatching)

Ontogenetic deficiencies in establishing adequate digestive capacity (Trypsin) in growing fish larvae


p y ( yp ) g g


The specific activities of proteases assayed wholelarvae homogenates in groups A (), B () and C

Chymotrypsin

rot)

4000

3000g g p ( ), ( )

(). Results are expressed as means ±SD (n=5).

esifi

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Groups

Group A

Days After Hatching

302520151050

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Group B

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Pepsin

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Trypsin120

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(mU

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) 100

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Groups

Spes

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Group A

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3025201510500 Group C

Taken from:

302520151050

Sp 20

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Group B

Group C

Taken from:EFFECTS OF LIGHT INTENSITY ON EARLY LIFE DEVELOPMENT AND DIGESTIVE ENZYME ACTIVITIES IN COMMON PANDORA (DORADE) Pagellus erythrinus. Cüneyt SUZER; Şahin SAKA; Kürşat FIRATEge University Faculty of Fisheries Aquaculture Department; 35100


Days After HatchingEge University, Faculty of Fisheries, Aquaculture Department; 35100 Bornova, Izmir, TURKEY


Key Key factorfactor CCK (CCK (CholecystokininCholecystokinin) ) identifiedidentified..

Tryptic activity

rva

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0,6

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0 3

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Yolk finished

pancreas

Age (days after hatching)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

(hyd

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0,0 Mea

0,3

Gutlumen

foodCC

Underlying mechanisms of CCK‐trypsinregulation?

liverGB

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Which agents do have an impact on CCK production in early larvae?

Manipulation of CCK‐Level‐Trypsin f


production feasible?


"Tube "Tube FeedingFeeding""

Microscope

Micro-injector

Manipulator

Capillary

Prof. I. Rønnestad, University of Bergen, Norway

Schematische Darstellung des experimentellen Designs und der Anwendung der Mikroinjektionstechnik


Schematische Darstellung des experimentellen Designs und der Anwendung der Mikroinjektionstechnik.


Research Tasks NEMO TP 4:Research Tasks NEMO TP 4: How is the relation between tryptic activity and CCK level during

larval development, especially during the first days of exogenous food intake?

How does PHA (Phytohemagglutinin) and CCK‐8 affect the CCK level and the secretion of tr psin? Is it possible to enhance or optimi e the efficienc of lar alsecretion of trypsin? Is it possible to enhance or optimize the efficiency of larval digestion by using these substances as feed substitutes and would this make an economic sense under consideration of possible side effects?

What are the differences of tryptic activity and CCK concentration in larvae of various fish species?

P d i d i f i di d id i f h l f h Production and testing of micro diets under consideration of the results of the above mentioned investigations and physical aspects (leaching, stabilityfloatability, acceptance).

High Quality Research withEuropean Dimensions

Wolfsbarschlarven 3 Wochen nach

European Dimensions.


Wolfsbarschlarven, 3 Wochen nach Schlupf, Standardfutterprotokoll (oben) , kommerzielle Microdiets (unten)

Zusammenfassung I Zusammenfassung I

d d k l bl d d d Für die in der Aquakultur in Europa etablierten marinen und diadromen Artensind Besatzfische ausreichend verfügbar; auf veränderten Bedarf der "Grow‐Out" Industrie kann normalerweise bedarfsgerecht reagiert werden; Kilic Group’s Bafa Hatchery hat alleine eine Kapazität zur Produktion von etwa 200 MillionenBafa Hatchery hat alleine eine Kapazität zur Produktion von etwa 200 MillionenSeabass und Seabream Fingerlinge.

Es gibt jedoch auch für diese Arten noch viel Raum für Verbesserungen bei derEs gibt jedoch auch für diese Arten noch viel Raum für Verbesserungen bei derAufzucht von Larven zu Juvenilen. Viele grundlegende biologische Prozesse in der larvalen Phase von Fischen sind noch nicht aufgeklärt (Bedarf an Nährstoffen(Beispiel Aal), Deformationen, "Maternal Effects", Edokrinologie, Entwicklungsensorische System, Respiration und Exkretion, Mikrobiologische Faktoren).

Der grösste "Bottleneck" ist immer noch die Lebendfutterqualität in der larvalenPh V b i d N h (C d li MiPhase. Verbesserungen in der Nahrungsversorgung (Copepodennauplien, Micro Diets..) können zusammen mit anderen Verbesserungen die Mortalitätensignifikant verringern helfen, die Vitalität der Juvenilen verbessern und das Weaning‐Zeitfenster optimiert werden (und damit die wirtschaftliche EffizienzWeaning Zeitfenster optimiert werden (und damit die wirtschaftliche Effizienzvon Hatcheries und "On‐growing" Farmen).


Zusammenfassung II Zusammenfassung II

Besondere Aufmerksamkeit sollte in diesemZusammenhang der Entwicklung von Reaktoren zur automatisierten ProduktionReaktoren zur automatisierten Produktionvon Copepodennauplien gewidmet werden(Beispiel Blue Fin Thun).

Für neue Arten gilt es auf der Basis des "Stand des Wissens" bei etablierten Artenzuverlässige Reproduktionsprotokolle zu

DHA content in halibut larvae fedArtemia sp. and T. longicornis.

entwickeln.

Zunehmender Trend zur Zertifizierungnachhaltiger Aquakultur Produktion mussnachhaltiger Aquakultur Produktion muss auch schon im Larvenstadium berücksichtigtwerden.

Kilic Group’s Bafa hatchery in derT k i i t i d ö t


Turkei ist eine der grösstenHatcheries der Welt

More Information: "Improving the quality of fish larvae used in aquaculture":

LarvaNet: Critical success factors for fish larval production in European Aquaculture: a multidisciplinary network.p q p y

NEMO‐WP‐4 is partner of the European Network LarvaNet

(COST A ti FA0801 2008 2012)(COST Action FA0801, 2008 – 2012)

LarvaNetLarvaNet Reviews in preparation: Reviews in preparation:

Review 1: Review 1: Fish larval nutrition and feed formulation ‐ knowledge gaps and bottlenecks for advances in larval rearing

Review 2: Review 2: Digestive physiology and feeding behavior ‐ knowledge gaps and bottlenecks for advances in larval rearing


www.larvanet.org

Documents

ThemenThemen in in - Büsumer Fischtage · Sp 0 Group B Group C Pepsin r ot) 12000 10000 Trypsin 120 c tivity (mU/mg p 8000 6000 Groups (mU/mg prot) 100 80 Groups Spesific a 4000