Vis enkel innførsel

dc.contributor.authorCalabrese, Sara
dc.date.accessioned2017-06-29T12:43:42Z
dc.date.available2017-06-29T12:43:42Z
dc.date.issued2017-06-22
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1956/16127
dc.description.abstractProduction of Atlantic salmon (Salmo salar L.), exceeds 2 million tonnes globally, and accounts for 90% of the salmon on the market. Presently, the predominant production of post-smolt Atlantic salmon occurs in open sea cages. Environmental concerns, during the production phase at sea are limiting further growth of the industry. In closed-containment aquaculture systems (CCS), the cultured fish are separated from the natural environment by a physical barrier; these can be land-based systems or closed units in the sea. Using CCS to shorten the time fish are reared in open sea cages has been highlighted as key to solving important challenges the industry is facing today. However, there is a lack of knowledge on the biological and environmental requirements of post-smolt Atlantic salmon in CCS. This thesis aims to provide insight on the effects of some key husbandry conditions on post-smolt performance and welfare in both seaand land-based CCS. Commercial feasibility of farming post-smolt Atlantic salmon in CCS in the sea relies on maximizing fish density. To assess stocking density limits, five different densities (25, 50, 75, 100 and 125 kg m-3) were maintained in flow-through seawater systems for eight weeks. Increased stocking density had a negative effect on growth and feed utilization, and increasing density from 100 kg m-3 to 125 kg m-3 lead to a 42 % decrease in growth rate. After eight weeks, primary (elevated plasma cortisol) and secondary (hydro-mineral and acid-base) stress responses were observed in the highest density treatment compared to other treatments. Densities of 100 kg m-3 or more also increased pectoral fin damage and cataracts. Fish stocked at the medium (75 kg m-3) density displayed more robust telencephalic activation of both stress and neural plasticity responses, compared to fish in the lowest (25 kg m-3) and highest (125 kg m-3) densities. Overall, the results suggest that stocking density can be maximized up 75 kg m-3 without compromising performance and welfare in Atlantic salmon post-smolts in CCS in sea. Given the peak expression of genes that are important for cognition and memory, densities around 75 kg m-3 may in fact be optimal for welfare. Determining the mass-specific water flow (SWF) required by post-smolts will largely influence the design and dimensioning of closed-containment systems in the sea. Prominent physiological regulatory responses to increased water carbon dioxide were observed in post-smolts kept in the lowest SWF (0.2 L kg fish-1 min-1) in sea water flow-through systems. At these conditions the fish were able to compensate and maintain growth within the entire eight week period studied. However, the responses observed have an energetic cost revealed by increased oxygen consumption. Overall, it can be recommended that without any in-tank water treatment, specific water flow should be maintained above 0.3 L kg fish-1 min-1 as physiological regulatory responses are energy costly and reduced SWF can have a negative effect on other factors, not studied in this thesis, such as skin quality. Furthermore, our results suggest that fish density affects the ability of fish to react to additional challenges, more than in the case of specific water flow. This thesis also identifies several markers that when combined with an acute challenge test consistently reveals effects of pre-existing environmental conditions, and can be used to predict the fish´s resilience and potential for adaptation to changes in their environment. The optimal strategy for rearing large post-smolts in land-based recirculating aquaculture systems (RAS), with respect to salinity, water velocity and timing of seawater transfer is not known. In a long-term study, from 70 g up to 800 g, post-smolts were reared in three separate RAS at different salinities (12, 22 and 32‰) and subjected to moderate (~1 bl s-1) or low (~0.3 bl s-1) water velocity. Results suggest that salinity isotonic to the fish (12‰) and moderate exercise training has a positive effect on post-smolt growth, feed efficiency, welfare and survival in RAS. At 250 and 800 g all treatments handled sea water transfer, at 450g handling and transfer caused high mortality in several treatments. Using water with salinity around 12‰ may therefore be an advantageous production strategy for large post-smolts in RAS provided that the post-smolts can handle the subsequent transfer to open sea cages, and this needs further investigation. In conclusion, the knowledge gained on key husbandry conditions described in this thesis will contribute towards optimizing post-smolt Atlantic salmon production in closed-containment aquaculture systems on land and in the sea.en_US
dc.description.abstractProduksjonen av laks (Salmo salar L.), er over to millioner tonn på verdensbasis, og utgjør 90 % av all laks på verdensmarkedet. I dagens situasjon skjer den overveiende delen av produksjonen av post-smolt laks i åpne merder. Miljøutfordringene gjennom produksjonsperioden i sjøen begrenser i dag den videre veksten til næringen. I lukkede oppdrettssystemer (closed-containment aquaculture systems, CCS) er oppdrettsfisken skjermet fra det naturlige miljøet av en fysisk barriere, disse anleggene kan være landbaserte eller lukkede anlegg i sjø. Bruken av CCS for å redusere tiden fisken er i åpne merder kan bidra til å løse utfordringene knyttet til videre vekst i næringen. Det er imidlertid mangel på kunnskap om de biologiske og miljømessige forutsetningene for oppdrett av post-smolt laks i CCS. Målet med denne avhandlingen er å framskaffe ny innsikt i betydningen av viktige faktorer i oppdrett for prestasjonene og velferden til post-smolt laks, både i sjø- og landbasert CCS. I en kommersiell sammenheng vil oppdrett av post-smolt laks i lukkede systemer i sjøen være avhengig av høy fisketetthet. For å avdekke hvilke grenser som gjelder ble fem tettheter (25, 50, 75, 100 og 125 kg m-3) undersøkt i et forsøk med gjennomstrømmende sjøvann i en periode på åtte uker. Økende tetthet hadde negativ effekt på vekst og fôrutnyttelse, og en økning i tetthet fra 100 kg m-3 til 125 kg m-3 forårsaket en 42 % nedgang i vekstrate. Etter åtte uker var de primære (forhøyet plasma cortisol) og sekundære (vann-ione- og syre-basebalanse) stressresponsene aktivert i den høyeste tettheten sammenliknet med de andre behandlingene. Tettheter på 100 kg m-3 og høyere økte også forekomsten av skader på brystfinnene og katarakt. Fisk ved midlere tetthet (75 kg m-3) viste en mer robust aktivering i telencephalon av stressresponser og responser knyttet til nerveplastisitet, sammenliknet med fisken i den laveste (25 kg m-3) og høyeste (125 kg m-3) tettheten. Sett samlet viser resultatene at fisketettheten kan økes til 75 kg m-3 uten at dette går ut over prestasjoner og velferd hos post-smolt laks i CCS i sjøen. Siden det høyeste uttrykket av viktige gener for kognitive egenskaper og hukommelse ble observert ved tettheter rundt 75 kg m-3 kan slike tettheter faktisk være optimale for velferden til fisken. Å fastslå det spesifikke vannforbruket til post-smolt vil i stor grad bestemme design og dimensjonering av lukkede systemer i sjøen. Viktige fysiologiske regulatoriske responser på forhøyet karbondioksidinnhold i vannet ble observert i post-smolt som ble holdt ved det laveste spesifikke vannforbruket (0.2 L kg fisk-1 min-1) i et gjennomstrømningssystem med sjøvann. Under disse forholdene var fisken i stand til å kompensere og opprettholde veksten i løpet av den åtteukersperioden forsøket varte. De fysiologiske responsene vi observerte har imidlertid en energetisk kostnad, noe som ble avdekket gjennom et økt oksygenforbruk. Samlet sett vil anbefalingen være at i fravær av vannbehandling i karene bør spesifikt vannforbruk ligge over 0.3 L kg fisk-1 min-1, dette siden fysiologiske regulatoriske responser er energikrevende og at redusert spesifikt vannforbruk kan ha andre negative effekter, som ikke er studert i denne avhandlingen, som f.eks. redusert skinnkvalitet. Videre viser våre resultater at fisketetthet i større grad påvirker fiskens evne til å respondere på nye utfordringer enn en reduksjon i spesifikt vannforbruk. I avhandlingen har vi også identifisert flere markører som, når de kombineres med en akutt utfordring, gjennomgående avdekker forutgående miljøforhold, og dermed kan brukes til å forutsi fiskens tilpasningsevne og muligheter for å forholde seg til endringer i oppdrettsmiljøet. Den optimale strategien for oppdrett av post-smolt i landbaserte resirkuleringsanlegg (RAS) med tanke på saltholdighet, strømhastighet og tidspunkt for overføring til sjøvann er ikke kjent. I et langtidsstudie med fiskestørrelser fra 70 til 800 gram holdt vi post-smolt i tre forskjellige RAS ved ulike saltholdigheter (12, 22 og 32‰) og utsatte dem for moderat (~1 kroppslengde s-1) eller lav (~0.3 kroppslengde s-1) strømhastighet. Resultatene viser at en saltholdighet omkring fiskens egen (12‰) og moderat trening har positiv effekt på vekst, fôrutnyttelse, velferd og overlevelse hos post-smolt. Ved 250 og 800 g håndterte fisk fra alle behandlingene overgangen til sjøvann, mens ved 450 g forårsaket håndtering og overføring høy dødelighet i flere av gruppene. Det å bruke vann med en saltholdighet omkring 12‰ kan derfor representere en god produksjonsstrategi for stor post-smolt i RAS, under forutsetning av at fisken siden kan håndtere overføringen til åpne merder i sjøen. Videre forskning på dette området er nødvendig. For å konkludere vil jeg si at den kunnskapen som er oppnådd i denne avhandlingen når det gjelder oppdrettsbetingelser vil bidra til en optimalisering av produksjonen av post-smolt laks i lukkede systemer på land og i sjøen.en_US
dc.language.isoengeng
dc.publisherThe University of Bergenen_US
dc.relation.haspartPaper I: Calabrese, S., Nilsen, T.O., Kolarevic, J., Ebbesson, L.O.E., Pedrosa, C., Fivelstad, S., Hosfeld, C., Stefansson, S.O., Terjesen, B.F., Takle, H., Martins, C.I.M., Sveier, H., Mathisen, F., Imsland, A.K., Handeland, S.O., 2017. Stocking density limits for post-smolt Atlantic salmon (Salmo salar L.) with emphasis on production performance and welfare. Aquaculture. 468, Part 1, 363-370. The article is available in the main thesis. The article is also available at: <a href="https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2016.10.041" target="blank">https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2016.10.041</a>en_US
dc.relation.haspartPaper II: Calabrese, S., Nilsen, T.O., Kolarevic, J., Ebbesson, L.O.E., Fivelstad, S., Hosfeld, C., Pedrosa, C., Imsland, A.K., Terjesen, B.F., Stefansson, S.O., Takle, H., Sveier, H., Mathisen, F., Handeland, S.O., 2017. Water flow requirements of post-smolt Atlantic salmon (Salmo salar L.) reared in intensive seawater flow-through systems. Full text not available in BORA.en_US
dc.relation.haspartPaper III: Calabrese, S., Nilsen, T.O, Handeland, S.O., Gorissen, M., Terjesen, B.F., Ebbesson L.O.E. Neural responsiveness to acute challenge tests: identifying environmental limits and future resilience in fish. Full text not available.en_US
dc.relation.haspartPaper IV: Ytrestøyl, T., Takle, H., Kolarevic, J., Calabrese, S., Timmerhaus, G., Rosseland, B.O., Teien, HC., Nilsen, T.O., Handeland, S.O., Stefansson, S.O., Ebbesson, L.O.E., Terjesen, B.F. Performance and welfare of Atlantic salmon (Salmo salar) post-smolts in RAS; Importance of salinity, training, and timing of seawater transfer. Full text not available in BORA.en_US
dc.subjectAkvakulturNob
dc.subjectAtlanterhavslaksNob
dc.subjectOppdrettsanleggNob
dc.titleEnvironmental and biological requirements of post-smolt Atlantic salmon (Salmo salar L.) in closed-containment aquaculture systemsen_US
dc.typeDoctoral thesis
dc.rights.holderCopyright the Author. All rights reserveden_US
dc.subject.realfagstermerhttps://data.ub.uio.no/realfagstermer/c012698
dc.subject.realfagstermerhttps://data.ub.uio.no/realfagstermer/c013800
dc.subject.realfagstermerhttps://data.ub.uio.no/realfagstermer/c031819
dc.identifier.cristin1479918


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel