Fish health and farm biosecurity risks posed by biofouling management in Norwegian salmon aquaculture (STING)

I lakseoppdrett er det økende bekymring for at begroing (påvekstorganismer på notveggen) kan forårsake redusert gjellehelse hos fisken. Begroingskontroll i norsk lakseoppdrett innbefatter regelmessig in-situ vasking av oppdrettsnøter, resultatet av dette kan fører til at hvert anlegg slipper ut flere titalls tonn begroingsmateriale til omgivelsene hvert år. Dette vaskeavfallet består i hovedsak av organismer, fragmenter, larver, men muligens også sykdomsfremkallende organismer. Innvirkningen slike utslipp kan ha på laksen i merdene er lite kjent, men det er mistanke om at eksponering av laks for nesledyr-begroing, som for eksempel hydroider (en av de dominerende begroingsorganismer i norsk lakseoppdrett), kan føre til gjelleskader. Det mangler i tillegg kunnskap om betydningen av notvaskeavfallet til omliggende lakseanlegg, samt betydningen av avfallet i forbindelse med spredning av sykdomspatogener. Postdoc prosjektet 'STING' har undersøkt risikoen knyttet til begroingshåndtering i norsk lakseoppdrett, med hensyn på fiskehelse og biosikkerhet. For å bestemme andelen av oppdrettsanlegg hvor fiskehelse og -velferd kan være påvirket av hydroide-begroing, og for å lære mer om dagens strategier mot begroing, ble det gjennomført en spørreundersøkelse ved 51 anlegg langs hele Norgeskysten. Hydroider forekom ved nesten alle anlegg, i tillegg til alger, spøkelseskreps og blåskjell. I anlegg med rensefisk er hovedmotivasjonen for hyppig notvasking å unngå at rensefisken spiser groe fremfor lakselus. De fleste oppdrettere (81%) rapporterte at fisken i merder som vaskes får nedsatt appetitt, økende hoppeaktivitet og lignende stress-symptomer som følge av vaskingen. I tillegg gjorde mange av deltakerne (43%) samme observasjoner hos fisk i nabomerden til merden som ble vasket. Som tiltak blir fôring ofte stoppet eller redusert i inntil 8 timer mens vasking pågår. (Publisert i Norsk Fiskeoppdrett 12/2018) For å evaluere effekten av vaskeavfall på gjellehelse og mulig effekt på andre gjellesykdommer, ble det gjennomført et eksponeringsforsøk hvor laks ble utsatt for vaskeavfall med hydroider i tre timer. En annen gruppe med fisk ble i tillegg utsatt for Paramoeba perurans, amøben som forårsaker amøbegjellesykdom (AGD). For å analysere effekten på gjellene, ble fisken holdt i fem uker etter eksponering, og effekten av vaskeavfallet ble studert ved bruk av gjellescoring, histologi og PCR-analyser. Resultatene viser at eksponering for hydroider påvirker gjellehelsen. Gjellehelsen var signifikant dårligere i gruppen utsatt for hydroider enn i kontrollgruppen i de første 7 dager etter eksponering. Eksponering for hydroider hadde imidlertid ingen påvirkning på utvikling av AGD. (Publisert i Plos One: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199842 For å undersøke utslipp og spredning av vaskeavfallet, ble merder på tre oppdrettsanlegg undersøkt for begroing på notveggen og partikulært material i vannet før og under vasking. Nøtene hadde inntil 72% dekning med groe, i hovedsakelig hydroider og alger. Under notvasking økte antall groepartikler i vann inntil 19 ganger, og antall hydroider-partikler økte inntil 73 ganger. Groeorganismene utgjorde inntil 46% av det partikulære materialet som ble samplet under notvasking hvorav mer enn halvparten var hydroider. Resten var planktonorganismer fra de frie vannmassene. De fleste partiklene var mindre enn 3mm i størrelsen; noen få partikler var større, og antallet økte under vasking. Basert på målinger av synkehastigheten av partikler gjennomført med oppsamlet material, ble en partikkelspredningsmodell etablert. Resultatene viser at vaskeavfall akkumuleres i merden under vasking til nivåer som kan være skadelig for laksens gjellehelse. Ved å spre seg gjennom anlegget blir også fisk i nabomerder utsatt for risiko for gjelleskader og smitte med eventuelle patogener assosiert med vaskeavfallet. Ved å velge anleggets posisjon basert på bunngeografi og strømningsmønster er det mulig å forhindre transport av vaskeavfallet til naboanlegg i området. (Resultatene publiseres som vitenskapelig artikkel) Innsamling av supplerende data om interaksjon mellom oppdrettslaks, hydroider og andre nesledyr som vokser på notveggen ble utført gjennom et forskningsbesøk hos Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) i Tasmania, i samarbeid med et av Australias største oppdrettsselskaper. Kunnskap om begroing i lakseoppdrett utenfor Norge støtter data og erfaringer fra oppdrett i Norge og vil bli publisert i en artikkel om 'Environmental considerations in aquaculture health management'. Artikkelen skal publiseres som et eget kapittel i boken 'Aquaculture Health Management' i 2019. I tillegg vil kunnskap ervervet i postdoc-prosjektet bli en del av review-artikkelen om 'The impact and control of biofouling in marine aquaculture', som planlegges publisert i tidsskriftet Biofouling in 2019.

The collaboration with salmon producers and research institutes in Norway and Australia allowed me to gain detailed insight into biofouling management in salmon farming and its challenges on both national and global scale. The resulting joint publications will share this knowledge with the industry and the scientific community. An interdisciplinary cooperation with the Norwegian Veterinary Institute and the Norwegian Institute for Water Research enabled me to gather in-depth knowledge on gill health and the analytic methods to assess it while sharing my knowledge on biofouling. The published results clearly show how net cleaning impacts salmon gill health negatively and thus increases awareness for the risks related to net cleaning. Results from this postdoc project will further be applied in a project on the development of novel cleaning equipment recently granted by the RCN, aiming to develop net cleaners that reduce the risks for gill injuries in fish.

Gill health is one of the current key topics in Norwegian salmon aquaculture. There is growing concern that exposure to cnidarian biofouling such as hydroids (the dominant biofouling organism on Norwegian salmon farms) can cause gill disorder in salmon, but there is a lack of robust experimental evidence. Biofouling management on Norwegian salmon farms involves regular in-situ washing of production cage nets. During this process, individual farms can release dozens of tons of biofouling material into the surrounding water annually, comprising organisms, fragments, larvae and, potentially, pathogens. The effects this material may have on salmon are not well understood. Similarly, no knowledge exists on the dispersal and deposition of net cleaning waste and its ability to facilitate the spread of pathogens. The main objective of the STING project is to use field and laboratory studies to determine the risks of current biofouling management in Norwegian salmon farming to fish health and biosecurity. STING will build on data from an experiment conducted in parallel in 2015 that will elucidate the ability of hydroids to cause significant gill pathologies and thereby increase the susceptibility of farmed salmon to infection with Amoebic Gill Disease. The STING project will use field and modelling approaches to: (a) determine whether during net cleaning operations in Norwegian farms salmon are exposed to potentially harmful levels of hydroid material, (b) identify the proportion of Norwegian salmon farms that may be exposed to gill health risks posed by hydroids, and (c) determine the dispersal of cleaning waste released from salmon farms and its ability to facilitate pathogen transport between production cages or adjacent farms. STING's results will directly feed into the development of improved biofouling management practices and technologies to advance fish welfare in Norwegian and international salmon farms.