Jahren etwa verdoppelt. Welche Fischarten stecken dahinter? Welche Rolle spielt das Larvenstadium in der Aquakultur?

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2 Themen in dieser Presentation Die globale Produktion von Aquakulturprodukten hat sich in den letzten 15 Jahren etwa verdoppelt. Welche Fischarten stecken dahinter? Welche Faktoren kennzeichnen die in deraquakultur erfolgreichen Arten? Welche Rolle spielt das Larvenstadium in der Aquakultur? Wie ist der Stand des Wissens zur Larvenphysiologie bei Fischen in Bezug zur Aquakultur? Wo liegt der Focus in der gegenwärtigen Larvenforschung? Was kann die Forschung leisten?

3 Globale Aquakulturproduktion

4 Produktion der wichtigsten Aquakulturfische in Europa 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 Arten beschrieben (fishbase.org).

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

6 Welche Eigenschaften kennzeichnen die in der Aquakultur erfolgreichen Fischarten? Legally cultured Minor Existing Commercial Fisheries. Biology, ecology, and life history known Culture methods known Perceived market value Supply and demand Availability of brood stock or larvae Ability 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 in unmittelbarem Zusammenhang mit der Produktion von Juvenilen.

7 Herkunft der Larven und Fingerlinge in der 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 based aquaculture".

8 Nachhaltigkeit bei der Juvenilenproduktion Welche Verfahren zur Larvengewinnung sind erfolgreich im Sinne einer nachhaltigen Fischproduktion aus Aquakulturen? Mit der Etablierung eines Brutfischbestandes ist dauerhaft 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..) unddie die Qualität derlarvenkann unterschiedlich sein (z.b. Dorsch). Die 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 Mill. entnommene Larven von Chanos chanos kommen etwa 10 Mill. Larven anderer Arten als Discard).

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

10 Erfüllen moderne Hatcheries die Anforderungen der "Grow Out" Farmen? Die Überlebensraten der Larven sind selbst bei den etablierten Arten noch unbefriedigend und liegen selten höher als25% biszum Fingerling. Daskritischste 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 Herausforderung. Standardisierte Verfahren zur Vorhersage und Bestimmung der Qualität und Vitalität eines Larvenbatches werden noch nichtüberalleingesetzt 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 hinsichtlich i h h der hygienischen, i h biotischen i und abiotischen i Fk Faktoren. Trotz der jährlichen Produktion von etwa einer Milliarde Setzlingen von marinen Arten in Europa ist die Antwort eher ein "Nein".

11 Wo liegen die Chancen der Aquakultur in Europa? Volumenmässig kann Europa nicht mit Asien konkurrieren, dort werden etwa 90% der Aquakulturfische produziert. Da Europa bereits jetzt schon etwa 60% des Bedarfs an Fisch und Seafood dimportiert, t it ist eine Verbesserung der Produktion in Europa wünschenswert! Europas 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 (Channa striata), Asianknifefish (Notopterus notopterus), Tambaqui (Colossomamacropomum) macropomum), Zander. Bei vielen interessanten, marinen Arten ist das Problem der zuverlässigen Setzlingsproduktion unter den lokalen Bedingungen jedochnochnicht nicht gelöst.

12 Globale Aquakulturproduktion "Farming down the foodweb" DerTambaquierreicht erreicht bisüber 100 cmkörper Körper Länge und ein maximalesgewicht von 45 kg! Diese salmlerartigen Fische sind Pflanzenfresser und fressen untergetauchte Pflanzen, hartschalige Samen und Früchte.

13 Voraussetzung für neue Arten in der marinen Aquakultur "The fish larva: a transitional life form, the foundation for aquaculture and fisheries". Neue Arten At werden nur Ef Erfolg haben, hb wenn der Reproduktionszyklus beherrscht wird. Die Efh Erfahrungen in der Vergangenheit ithb haben z.b. bei bikblj Kabeljau, Heilbutt, Wolfsbarsch, Dorade und anderen Arten gezeigt, dass die ausreichende Verfügbarkeit der frühen Lebensstadien der wesentliche "Bottleneck" war für den Starteiner 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. Hier kann gezielte Forschung hlf 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).

14 Globale Aquakulturproduktion Species specificspecific tryptic enzyme activity Tryp tic activity (n nmol MCA min. -1 La arva -1 ) Turbot Days Sea bass 0-40 Days Cod 0-40 Days Sea bream 0-19 Days 10 Sardine 0-13 Days Larval length (mm SL) Herring 0-50 Days

15 Optimierungsbedarf bei der Larvenqualität Felder für notwendige Forschungen sind die Entwicklung der Endokrinen Organe, Respiration und Excretion, "Maternal Effects", Entwicklung Sensorische Organe, Entwicklung Verdauungsystem, Verhalten. Zur Optimierung der Larvenqualität und Verringerung von Mortalitäten sind nun eine genaue Analyse und das Verständnis der zugrundeliegenden biologischen Mechanismen notwendig. Effect of stocking density on the survival rate of Barramundi larvae (Lates Clcarifer) after 28 DPH. Effects oft various feeding protocols and growth in Barramundi larvae

16 Beispiel: Forschung zur Trypsinkapazität bei Fischlarven. Objective: to overcome the ontogenetic deficiencies in individual larval development by applyingappropriatesubstitutes appropriate with artificialfeed feed. Investigations on the endocrine organs development "Bottleneck": High natural mortality in first feeding stages. min. -1 ) Tryptic act tivity Larva -1 rolised Substra ate MCA nmol (Hyd Phase I Phas se II Phase III Phase IV Larval age (Days after hatching) Ontogenetic deficiencies in establishing adequate digestive capacity y( (Trypsin) in growing g fish larvae

17 Beispiel: Forschung zur Trypsinkapazität bei Fischlarven. Spe esific activity (mu/mg p rot) Chymotrypsin 4000 The specific activities of proteases assayed whole larvae homogenates in groups A( ), B ( ) and C 3000 ( ). Results are expressed as means ±SD (n=5). Groups 2000 Group A 1000 Group B 0 Group C Pepsin Days After Hatching rot) (mu/mg prot) Sp pesific activity Trypsin Days After Hatching 30 Groups Group A Group B Group C Spesific ac ctivity (mu/mg pr Groups Group A Group B 0 Group C Days After Hatching 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 FIRAT Ege University, Faculty offisheries Fisheries, Aquaculture Department; Bornova, Izmir, TURKEY 30

18 Beispiel: Forschung zur Trypsinkapazität bei Fischlarven. Key factor CCK (Cholecystokinin) identified. cod larvae rva nmol/min) ic activity / la bstrate MCA, Mean trypt rolysated sub 0,7 0,6 0,5 0,4 03 0,3 0,2 0,1 pancreas (hydr 0,0 Tryptic activity CCK 1,0 0,9 0,8 stomach 0,7 06 0,6 PS pyloric sphin. 0,5 Yolk finished 0,4 0, Age (days after hatching) Mea an CCK conce entration / lar rva [fmol] liver GB Gut lum CC en food K Underlying mechanisms of CCK trypsin regulation? Which agents do have an impact on CCK production in early larvae? Manipulation of CCK Level Trypsin production feasible?

19 Beispiel: Forschung zur Trypsinkapazität bei Fischlarven. "Tube Feeding" Microscope Micro-injector Manipulator Capillary Prof. I. Rønnestad, University of Bergen, Norway Schematische Darstellung des experimentellen Designs und der Anwendung der Mikroinjektionstechnik.

20 Beispiel: Forschung zur Trypsinkapazität bei Fischlarven. 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 trypsin? Is it possible to enhance or optimize the efficiency of larval al 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? Production and testing of micro diets under consideration i of the results of the above mentioned investigations and physical aspects (leaching, stability floatability, acceptance). High Quality Research with European Dimensions. Wolfsbarschlarven, 3 Wochen nach Schlupf, Standardfutterprotokoll (oben), kommerzielle Microdiets (unten)

21 Zusammenfassung I Für die in der Aquakultur in Europa etablierten marinen und diadromend Arten sind 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 Millionen Seabass und Seabream Fingerlinge. Es gibt jedoch auch für diese Arten noch viel Raum für Verbesserungen bei der Aufzucht 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, Entwicklung sensorische System, Respiration und Exkretion, Mikrobiologische Faktoren). Der grösste "Bottleneck" ist immer noch die Lebendfutterqualität in der larvalen Phase. Verbesserungen in der Nh Nahrungsversorgung (Copepodennauplien, Micro Diets..) können zusammen mit anderen Verbesserungen die Mortalitäten signifikant verringern helfen, die Vitalität der Juvenilen verbessern und das Weaning Zeitfenster optimiert werden (und damit die wirtschaftliche Effizienz von Hatcheries und "On growing" Farmen).

22 Zusammenfassung II Besondere Aufmerksamkeit sollte in diesem Zusammenhang der Entwicklung von Reaktoren zur automatisierten Produktion von Copepodennauplien gewidmet werden (Beispiel Blue Fin Thun). Für neue Arten gilt es auf der Basis des "Stand des Wissens" bei etablierten Arten zuverlässige Reproduktionsprotokolle zu entwickeln. DHA content in halibut larvae fed Artemia sp. and T. longicornis. Zunehmender Trend zur Zertifizierung nachhaltiger Aquakultur Produktion muss auch schon im Larvenstadium berücksichtigt werden. Kilic Group s Bafa hatchery in der Turkei iit ist eine der grössten Hatcheries der Welt

23 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. NEMO WP 4 is partner of the European Network LarvaNet (COSTA Action FA0801, ) LarvaNet Reviews in preparation: Review 1: Fish larval nutrition and feed formulation knowledge gaps and bottlenecks for advances in larval rearing Review 2: Digestive physiology and feeding behavior knowledge gaps and bottlenecks for advances in larval rearing

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