Host density and pathogen transmission in salmon aquaculture: effects of increased production and pathogen control policies

Bærekraftig vekst i oppdrettsnæringen er en uttalt politisk målsetting i Norge. Vekst gjennom økt produksjon av oppdrettsfisk vil imidlertid kunne påvirke smittespredning, fordi spredning av smittestoff gjerne er avhengig av tettheten av vertsorganismer. Et sentralt spørsmål blir dermed hvordan man kan øke produksjonen, men samtidig ha kontroll med smittespredninng. Det overordnete målet med dette prosjektet var å kvantifisere hvordan vekst og organisering av produksjonen påvirker smittespredning og sykdomsforekomst i marint oppdrett av laksefisk. For å oppnå dette ble det benyttet omfattende data fra oppdrettsproduksjonen i Norge, sammen med data om smitteforekomst og -spredning. Dataene utgjorde grunnlaget for utvikling av modeller for smitte og smittespredning, som ble brukt til utforsking av ulike scenarioer for produksjonsvekst, geografisk allokering av produksjonen og for ulike strategier for smittekontroll. (Alle studier merket * har blitt sendt til internasjonalt fagfelle vurdert tidsskrift for publisering, mens de som er merket med ** er publisert) I prosjektet er det blitt utviklet en modell for spredning av lakselus. Modellen beregner forventet forekomst av voksne hunnlus og andre mobile stadier av lus på oppdrettsanlegg. I modellen beregnes også effekter av lusebehandling. Modellen gir innsikt i en rekke viktige biologiske prosesser i lakselusas populasjonsdynamikk på oppdrettslaks. Blant disse prosessene finner vi generasjonstid fra voksne hunnlus til rekruttering inn i kategorien andre mobile lus og effekter av forhold som fiskestørrelse, lusebehandling og avstand mellom lokaliteter på endringer i luseforekomster og spredning av smittsomme luselarver.** Lakselusmodellen ble deretter brukt i retning av prosjektets hovedmål, simulering av ulike scenarioer for produksjon og smittekontroll. Resultatene tyder på at en øking av biomassen fører til en øking av det totale antallet av lakselus, slik at en fordobling fører til en øking på 103.5 % og en femdobling til en øking på 107 %, på nasjonalt nivå. Ifølge simuleringer er det hypotetisk mulig å holde mengden av lus på dagens nivå, uansett øking av biomassen, men det vil kreve øking av antallet lusebehandlinger til et nivå som anses for urealistisk.* Modellen ble også brukt til å simulere hva som på et teoretisk grunnlag vil skje dersom det blir færre og større lokaliteter i PO3. Resultater fra dette viser at en gradvis reduksjon i antall lokaliteter gir en gradvis reduksjon i antall lakselus. Dette tyder på at det er det god effekt av å fordele biomassen ut på færre lokaliteter. Simuleringene viste også at denne effekten blir større, dersom de lokalitetene som lukkes er strategisk valgt, dvs. at de er valgt på bakgrunn av hvor mye de bidrar til spredning av lus. Denne studien er beskrevet i en rapport 'Endret lokalitetsstruktur i produksjonsområde 3 - vurdert virkning på spredning av lakselus, pankreassykdom og infeksiøs lakseanemi', utarbeidet i samarbeid med HI. Modellen ble dessuten brukt til å simulere hvorvidt synkroniserte utsett innen soner bidrar til økt lusekontroll. Her ble Sunnhordland brukt som eksempel. Vi brukte et scenario hvor produksjonshistorien til hver lokalitet tilfeldig ble allokert til nye lokaliteter ved simuleringsperiodens start og et hvor lokaliteter flyttes innen sonene, slik at avstand mellom lokaliteter innad i sonene blir mindre, mens avstand mellom sonene blir større. Resultatene fra simuleringene tyder på at sonering i Sunnhordaland ikke har hatt smittereduserende effekt. Prosjektet har også oppdatert og videreutviklet av en modell for spredning av pankreassykdom (PD) hos laks. Modellen har deretter blitt brukt for simulering av smittespredning fra anlegg som smittes med PD-virus. Modellen kan beregne sannsynligheten for at hver enkelt lokalitet innenfor en radius på 100 km smittes etter introduksjon på en ny lokalitet. Dette har blitt brukt til å bistå i forvaltningen av PD gjennom kunnskapsstøtte til relevante myndigheter. Modellen har også blitt brukt til å simulere effekten av ulike kontroll tiltak mot PD, og resultater herfra tydeliggjør nytten av rask utslaktning for å begrense smittespredning.* PD-modellen ble tilpasset til å simulere spredning av Infeksiøs Lakseanemi (ILA), og ulike scenarioer for kontroll ble testet. Resultatene tilsier, at innføring av obligatorisk vaksinasjon kan være ett fullverdig alternativ til dagens strategi med umiddelbar utslaktning. For å bringe ned antallet av ILA-utbrudd, må det innføres obligatorisk screening for ILA-virus.* I prosjektet er det også blitt gjort forberedende arbeid for å identifisere kostnader knyttet til lusekontroll, i første omgang de biologiske kostnader i form av dødelighet. Denne studien viser at der er betydelig dødelighet forbundet med alle typer behandling mot lus, og at dødeligheten etter termisk og mekanisk avlusing er høyest. Det er stor variasjon i dødelighetdødeligheten mellom hver enkelt behandling.**

I prosjektet er det utviklet modeller som etterligner spredningen av lakselus, pankreas sykdom (PD) og Infeksiøs lakseanemi (ILA). Modellene har blitt brukt til å undersøke forskjellige muligheter for mer bærekraftig forvaltning av akvakultur i Norge, med tanke på bedre kontroll av sykdommer, bedre velferd for fisken, samt effekten på miljø i form av spillover av patogener til villfisk. Modellene blir allerede brukt i forvaltningen av lakselus, PD og ILA. I tillegg har prosjektet bidratt til økt internasjonalt forskersamarbeid. To utenlandske forskere har vært på gjesteopphold i Norge, og bidratt med overføring av viktig kompetanse til det norske veterinærepidemiologimiljøet. Prosjektet har også muliggjort oppstart av ett PhD-forløp, med fokus på akvatisk helseøkonomi, herunder kost-nytte effekter av kontroll av patogener. Nasjonalt har prosjektet bidratt til økt samhandling på tvers av fagfelt og institusjoner.

Sustainable development and growth in the salmon farming industry is a primary goal for the Norwegian government. Due to host density dependence in the propagation and spread of pathogens in salmon farming, further growth in the production will come at a cost of increasing risks of pathogen infections and disease effects. A key question, at this point, is how to organize the production in order to balance production yield and risks of pathogen transmission. The overall aim of the proposed project is to assess quantitative effects of the spatial allocation of production, production growth, and pathogen control policies, on host-pathogen infection dynamics in the salmon farming industry. To accomplish this, the proposed project will make use of the wealth of data accessible for the Norwegian salmon aquaculture system to update and refine stochastic host-pathogen models, which will be used for scenario simulations. The scenarios will vary the spatial organization of salmon farms, production growth trajectories, and pathogen control policies. The simulations will focus on the viral pathogens causing pancreas disease and infectious salmon anaemia, and on salmon lice. The output from the simulations will consist of future production histories covering the total marine production of salmon in Norway, pathogen and disease incidences in the farmed host populations, and pathogen control efforts. This output will further feed bio-economic models to quantify costs and benefits associated with the various management strategies and production growth scenarios. Environmental aspects relating to fish health and welfare issues, or pathogen spill-over to wild fish populations, will also be addressed, albeit in a more qualitative way. Ultimately, the project will contribute to the development of rational production-systems to maximize production yield, while at the same time ensuring an economically and environmentally sustainable salmon farming industry.