Running the gauntlet of PAthogens and ClimatE (PACE): impacts from infectious diseases on wild fish in the high north

Vill laksefisk har vært en del av norsk kulturhistorie så lenge mennesker har bodd her. I løpet av de siste 40 årene har oppdrettsnæringen vokst fra en småskala bi-næring til en bærebjelke i norsk økonomi. Denne ekspansjonen har ført til en betydelig økning i biomassen av oppdrettsfisk i kystnære farvann, noe som igjen har endret sykdomsdynamikken mellom oppdrettsfisk og villaks. Den parasittiske lakselusen har fått mye oppmerksomhet som en viktig trussel mot villaksens overlevelse, men vår kunnskap om andre patogener, som virus, bakterier og mikroparasitter, har vært begrenset. PACE-prosjektet ble opprettet for å fylle dette kunnskapsgapet og for å undersøke hvordan smittestoffer og klimaendringer påvirker villaksbestander langs norskekysten. Med noen av verdens største villaksbestander i Nord-Norge og en økende oppdrettsaktivitet i området, er det kritisk å forstå hvilke konsekvenser disse endringene kan ha for både villfisk og økosystemene de er en del av. PACE-prosjektet har analysert gjelleprøver fra laks og sjøørret fra hele landet for å kartlegge hvilke typer patogener villfisk er utsatt for, og hvordan disse påvirker deres immunforsvar, atferd og gytesuksess. Resultatene viser en tydelig geografisk gradient i patogenmangfold, der arter i nord har færre, men kanskje mer sårbare immunforsvar, sammenlignet med fisk i sør. Dette skyldes blant annet at villfisk i nord hittil har vært mindre eksponert for oppdrettsrelaterte smittepress, på grunn av lavere produksjon og kaldere vanntemperaturer. Forskningen viser imidlertid at økt oppdrettsaktivitet og høyere havtemperaturer kan føre til større oppblomstring av eksisterende patogener i nord. Selv om nye patogener ikke nødvendigvis vil bli introdusert, kan dette endre sykdomsdynamikken og øke risikoen for villaksbestandene som aldri før har vært utsatt for høye smittepress. Et annet sentralt aspekt ved prosjektet har vært å undersøke hvordan patogener påvirker fiskenes atferd og fysiologi. Ved å bruke akustiske sporingsenheter og avanserte genetiske analyser har forskerne sett at infeksjonsbyrden, målt som antall patogener per individ, har en svak, men målbar effekt på sjøørretens aktivitetsnivå. Studien avdekket også at atferden til villaks og sjøørret i stor grad er knyttet til elve- og områdespesifikke faktorer, mer enn til patogenbelastning. Sommeren 2024, med en hetebølge og påfølgende lakselusepidemi, illustrerte hvordan klimaendringer og økende oppdrettsproduksjon kan kombinere for å skape krevende forhold for villaksen. Dette fremhever hvor viktig det er å forstå sammenhengen mellom temperatur, patogener og villaksens fysiologi, spesielt i lys av fremtidige klimascenarioer. PACE-prosjektets resultater gir verdifull kunnskap for både forskningsmiljøer og forvaltning. De bidrar til en bedre forståelse av hvordan vi kan balansere behovet for økt matproduksjon med bevaringen av våre unike villaksbestander. Med økt samarbeid mellom norske og internasjonale forskere har prosjektet også etablert nye metoder og verktøy, som for eksempel bruk av genomiske analyser av gjellevev, som kan anvendes i fremtidig forskning. Dette arbeidet legger et solid grunnlag for å forstå hvordan klimaendringer og menneskelig aktivitet påvirker økosystemene i norske kystområder, og sikrer at beslutninger om forvaltning av oppdrett og villfisk kan baseres på den beste tilgjengelige vitenskapen.

Resultatene fra PACE-prosjektet representerer et betydelig fremskritt i vår forståelse av samspillet mellom oppdrett, sykdommer og klimaendringer, og hvordan dette påvirker ville laksefisk langs Norges kyst. Prosjektet har avdekket hvordan patogener, påvirker villfisk, samt hvordan dette kan påvirkes av oppdrettsaktivitet og stigende havtemperaturer. Kartleggingen av sykdomsmangfoldet hos villaks og sjøørret fra sør til nord har gitt verdifull innsikt i sykdomsdynamikk og deres geografiske variasjoner. Denne kunnskapen legger grunnlaget for en bedre forvaltning av villfiskpopulasjoner, samtidig som den styrker beslutningsgrunnlaget for regulering av oppdrettsnæringen. Bruken av avanserte teknologier som akustisk telemetri og genomiske analyser har muliggjort studier av hvordan sykdommer påvirker fiskenes adferd, migrasjonsmønstre og fysiologi. En av de mest viktigste funnene er at lakselus forblir det eneste marine patogenet i Norge som har dokumenterte populasjonsnivåeffekter på villaks. Dette er en avgjørende faktor å ta hensyn til i vurderingen av økt oppdrett i nord, hvor villaksbestander hittil har vært skjermet fra høy sykdomsbelastning. Resultatene viser at økt oppdrettsaktivitet, kombinert med stigende temperaturer, kan føre til øke smittepress fra oppdrett. Studien avdekket også en gradient i patogenmangfold fra sør til nord i Norge, noe som understreker behovet for økt overvåkning i Nord-Norge. . PACE-prosjektet har også bidratt til å styrke samarbeidet mellom forskningsmiljøer i Norge og Canada, noe som har resultert i utviklingen av nye metoder og modeller. Gjennom integrering av økologiske og molekylære teknikker har forskerne økt forståelsen av hvordan patogener påvirker fiskehelse og adferd. Dette har allerede resultert i nye prosjekter, som pathDNA, som bruker miljø-DNA for å overvåke patogenutbredelse rundt oppdrettsanlegg. Resultatene har betydelige implikasjoner for norsk industri, spesielt innen oppdrettsnæringen, ved å legge til rette for bedre overvåkning av patgoenere, samtidig som de bidrar til å bevare ville fiskebestander. Den omfattende databasen som er opprettet gjennom prosjektet, utgjør en verdifull ressurs for fremtidig forskning og forvaltning

Little is known about the diversity and distribution of salmonid pathogens and their impacts on individual performance. In Norway, this knowledge is essential to understanding ecosystem dynamics given that terrestrial, marine, and freshwater environments are linked by migratory salmonids. A changing seascape due to anthropogenic activity and climate change means host-pathogen dynamics are likely to shift, necessitating an understanding of these processes for both fundamental and applied science. Presently, this knowledge is lacking in Norway. The PACE project will implement state of the art tools in fish biopsy and tracking to model the diversity and distribution of viruses, bacteria, and parasites of Atlantic salmon (Salmo salar) and sea trout (Salmo trutta) along a latitudinal gradient in Norway and evaluate how these affect performance. Southern Norway is characterized by warmer temperatures and higher density of aquaculture and also more threatened stocks of salmon and sea trout. Northern regions are now exposed to relatively rapid warming and soon will encounter expansion of aquaculture activities. The interaction between climate and pathogens could threaten the viability of aquaculture as well as the native wild fish stocks in the north. In three work packages we will use molecular genomics to reveal pathogen biogeography and with biotelemetry and bioenergetics modeling we will investigate how pathogens impact fish performance in terms of physiology, behaviour, and life history. Results from the PACE project will be new and highly valuable knowledge to be used by aquaculture and industry regulators working to maximize sustainability of these operations. Tourism, fishing industries, and the environment will benefit from a more complete understanding of the salmonid host-pathogen ecosystem developed through PACE.