Forskningsgruppen Innovations for Sustainable sEabased Aquaculture (InnoSEA) har fokus på bærekraftig akvakultur. Vi jobber tverrfaglig for å bidra med løsninger på de komplekse utfordringene i havbruksnæringen, med fokus på sjøbasert produksjon av laksefisk.

Vi har en fullskala forskningskonsesjon for laksefisk i sjøen i samdrift med Prophylaxia AS. Anlegget, merdene og fisken brukes som et fullskala-laboratorium for sjøbasert lakseoppdrett under realistiske kommersielle forhold. InnoSEA jobber tett sammen med Institutt for havromsoperasjoner og byggteknikk (IHB) og Institutt for IKT og realfag (IIR), og sammen er vi utstyrt med sensorer for miljøovervåkning av havet, oppdaterte kjemiske og bioteknologiske laboratorier og avanserte laboratorier for marin og maritim robotikk, visualisering og simulering.

Vi jobber også tett med regionale industripartnere for å sikre næringsrelevans og anvendelig bruk av vår forskning innenfor akvakultur.

Hovedområder for forskningen

• Fiskehelse, atferd og velferd
• Miljøinteraksjoner i akvakultur
• Marine ingredienser
• Biobank av oppdrettslaks

Fiskehelse, atferd og velferd

InnoSEA har som mål å fremme og forbedre fiskehelse og velferd i kommersielt oppdrett av laksefisk. Vi har en forpliktelse til å passe på at fisken vi oppdretter har god dyrevelferd. God fiskehelse og velferd er også forbundet med mer bærekraftig og lønnsom produksjon, fordi det fører til bedre ressursutnyttelse via bedre vekst, lavere dødelighet og mindre håndtering og behandling av fisken. I dag jobber flere ansatte og stipendiater med relevante spørsmål innen velferdsovervåking, stressmåling og lakselus-problematikk, inkludert bruken av rensefisk i akvakultur.

InnoSEA jobber for å identifisere og forbedre faktorer som kan påvirke fiskevelferd i kommersiell laksefiskproduksjon. Måling av fiskevelferd krever ofte intensiv overvåking via observasjoner og laboratorieanalyser. Flere av de etablerte velferdsindikatorene kan dessuten være lite reproduserbare, være inngripende for fisken eller vanskelige å bruke operativt. Dette ønsker InnoSEA å gjøre noe med, og har derfor utviklet nye metoder for måling av fiskevelferd som kan være enklere i bruk og virke mindre inngripende for fisken. Deriblant har vi utviklet kortisolbaserte analysemetoder for påvisning av akutt stress blant oppdrettslaks.

Endringer i atferd og svømmemønster kan også brukes for å overvåke stressnivået til fisk. Vi har i flere år arbeidet med omfattende atferdsanalyser ved bruk av kameraer montert i merdene. Både for dokumentasjon av samspillet mellom laksefisk og rensefisk, samt for kartlegging av villfisk rundt merdene. Kamera- og ekkoopptak kan videreutvikles gjennom kunstig intelligens for å kvantifisere stressnivået til fisken. Dette kan gi muligheten til å identifisere stressfaktorer i operasjonelle situasjoner, samt registrere stressende endringer i vannmiljøet før effekten av endringene blir synlige for driftspersonell (f.eks. algeoppblomstring og O₂-mangel).

Her jobber vi med

• Evaluering av fiskevelferd med mindre/ikke-inngripende stressmålinger
• Alternasjoner i gen- og proteinuttrykk etter eksponering av stress over lengre tid
• Metagenomikk
• Marine mikrobiomer
• Lakseatferd og velferd i havbruk
• Lakselus og kjemoterapeutiske midler
• Interaksjoner mellom laks og rensefisk
• Interaksjoner mellom oppdrettet og vill laksefisk

Miljøinteraksjoner i akvakultur

I 2015 fremmet den norske regjeringen viktigheten av interaksjon mellom havbruk og miljø og uttalte at miljømessig bærekraft bør brukes som det viktigste premisset for å regulere utviklingen av havbruksnæringen i Norge (Meld. St. 16, 2014-2015. Melding til Stortinget. Forutsigbar og miljømessig bærekraftig vekst i norsk lakse- og ørretoppdrett).

Samspillet mellom sjøbaserte akvakultursystemer og dyr i miljøet rundt kan være både variabelt og komplekst. Mesteparten av laksefiskproduksjon i havet utføres i åpne merder med direkte samspill med andre anadrome og marine fiskearter. Her stilles det krav til oppdrettsanleggets konstruksjon og beliggenhet for en miljøvennlig og effektiv produksjon, samtidig som god dyrehelse og velferd opprettholdes. Strukturene til oppdrettsanlegget vil kunne påvirke miljøet rundt. For eksempel kan marine begroingsorganismer tiltrekke seg marint liv og endre lokal hydrodynamikk. Akvakulturdyr er avhengige av vannutveksling for å opprettholde god vannkvalitet i merdene, men de er også utsatt for negativ miljøpåvirkning i sjøen som ugunstige temperaturer, giftige alger, rovdyr og forurensningen de selv bidrar med på bunnen. Rømt fisk fra lakseanlegg kan også blande seg med villfisk og føre til endringer i genene til ville bestander, og overføre sykdommer og parasitter mellom villfisk og oppdrettsfisk.

Overføring av virus og parasitter i akvakulturnæringen er avhengig av flere faktorer, deriblant vanntransport med havstrømmer. Å registrere og lage modeller av hydrodynamikken til et merdområde er derfor viktig for å forstå overføringen og utviklingen av sykdommer. Et utbrudd kan utløses av kortsiktige og langvarige stressfaktorer i anleggsmiljøet. Å redusere stress som et velferdstiltak er derfor en viktig faktor for å kontrollere sykdommer. Patogen som lakselus kan derimot være vanskelig å unngå, siden de har naturlige verter i miljøet rundt. De ville laksefiskene trenger også beskyttelse mot det omfattende smittepresset fra lakselusa. Vår forskning har identifisert oppdrettslaks som hovedreservoaret til mange artsspesifikke patogener som PD-virus og lakselus. Basert på studier av lakselus på vill sjøørret, bidrar den ville laksefisken til overføring av lakselus som er motstandsdyktig mot kjemiske avlusningsbehandlinger mellom anleggene.

InnoSEA søker derfor å forstå det komplekse samspillet mellom ulike akvakulturstrukturer, ville organismer, oppdrettsfisk og det fysiokjemiske miljøet. Vi tar sikte på å utvikle modeller som beskriver viktige interaksjoner for å forutsi effekten av oppdrettsanlegg på deres miljø og omvendt. Bærekrafts- og livssyklusanalyser vil bidra til å identifisere hvilke faktorer som gir de største miljømessige fotavtrykkene i produksjonen. Sammen utvikler vi anvendelige løsninger som kan brukes i kommersiell produksjon og som kan løse utfordringer fra industrien.

Her jobber vi med

• Komplekse interaksjoner mellom strukturer, biologi og det fysisk-kjemiske miljøet
• Transportmekanismer for patogener i sjøen
• Fiskevelferd og miljøeffekter
• Interaksjoner mellom oppdretts- og villaks
• Drag- og deformasjonskrefter av akvakulturmerder
• Livssyklusanalyser (LCA) av akvakulturproduksjonssystemer for laksefisk
• Datadrevne støttesystem for krevende akvakulturoperasjoner
• Spredning av infeksjoner og interaksjoner med omgivelsene

Marine ingredienser

InnoSEA jobber med bærekraftig og effektiv bruk av sjømatressurser ved å utvinne verdifulle marine ingredienser fra marint råstoff. Forskningen vår bidrar til økt kunnskap om sammensetningen og egenskapene til marint råstoff. I tillegg ser vi på de kjemiske og biokjemiske reaksjonene som forekommer i råstoffene under prosessering og lagring, samt hvordan dette påvirker kvaliteten og stabiliteten til de ekstraherte ingrediensene (som lipider, omega-3 konsentrater, bioaktive peptider, protein-hydrolysater og konsentrater). Dette bidrar til utvikling av nye og forbedrede sjømat-produkter og dermed miljømessig og økonomisk bærekraft.

Sjømat er en verdifull kilde til mange sunne ingredienser og biologisk aktive forbindelser. Her har vi fiskeoljer rik på omega-3 fettsyrer og bioaktive peptider, samt essensielle vitaminer, mineraler, antioksidanter og fiber fra fisk, tang, makroalger, mikroalger og krill. Til tross for at det har så mange helsemessige fordeler, har utvinning av marine funksjonelle ingredienser fra sjømatproduksjon fortsatt vært lite utnyttet til matformål. Derfor har InnoSEA som mål å utforske nye måter og muligheter for isolering av marine funksjonelle ingredienser, ved å bruke innovative teknologiske løsninger i samarbeid med andre nasjonale og internasjonale forskningsorganisasjoner og universiteter.

InnoSEA jobber med å identifisere de mest fremtredende metodene for å best bevare den opprinnelige kvaliteten på marint råstoff for å utvinne marine ingredienser med høyest mulig kvalitet. Vi ønsker å støtte industrien i å finne nye prosedyrer for optimal utvinning av verdifulle bioaktive ingredienser fra restråstoff. For å oppfylle dette omfanget samarbeider vi med mange nasjonale og internasjonale forskningsorganisasjoner og universiteter.

Her jobber vi med

• Effekten av lipidoksidasjon på proteiner
• Ekstraksjon av marine proteiner og lipider fra restråstoff
• Holdbarhet og utnyttelse av atlantisk laks (Salmo salar) og effekt på oljekvaliteten og proteinhydrolysater
• Bruk av restråstoff og biprodukter til ingredienser, mat og fôr for en bærekraftig sjømatindustri
• Prosessering av fisk og annet sjømat

Biobank av laks

Biobanken lagrer et stort biologisk prøvemateriale av laksefisk fra FoU-konsesjonen vår. Prøvene samles kontinuerlig og kan spores tilbake til en bestemt fisk, merd, prøvetakingstid og sted. Prøvematerialene inkluderer biopsiprøver, blodprøver, fekale prøver, slim og hele organer. Hver fisk er målt på vekt og lengde. Alt materialet lagres ved -80 °C, der biopsiprøvene oppbevares i RNAlater®. Biobanken administreres av overingeniør Cecilie Tynes Riksem.

Hvorfor behovet for en biobank?

Hvis noe skjer med fisken i området, kan prøvematerialet i biobanken brukes til å finne ut årsaken, og når de første markørene for denne hendelsen oppstod. Prøvene kan også supplere forskere og samarbeidspartnere med tilleggsmateriale fra de samme fiskene som de har undersøkt tidligere. Dette gir forskerne mulighet til å lete etter ytterligere sammenhenger. Det tas også prøver til våre bachelorstudenter, samt til forsknings- og PhD-prosjekter. Biobanken vår er derfor en viktig del av å forstå laksens helse og velferd i oppdrettsnæringen, og sørge for mer bærekraftig havbruk.

Et veldokumentert system

InnoSEAs biobank av laksefisk har også et eget dokumentsystem her på IBA. Dette inkluderer også protokoller for prøvetaking og publiserte metoder for mindre inngripende prøvetaking. Vi har også tilleggsdata for hvert prøvetakingspunkt og et eget dokumentsystem for lagring av informasjonen til alle prøvene som ligger i biobanken vår.

Er du interessert i å lære mer om vår biobank av laksefisk? Ta en titt på vårt blogginnlegg på NTNU TekNat-bloggen for mer lesing.

Å bygge en biobank (NTNU TekNat blogg)