Marines Zooplankton als Grundlage einer nachhaltigen, ressourcenschonenden Fischfütterung

Projektbeschreibung:

Ziel des Vorhabens soll die Entwicklung einer kontinuierlichen Copepodenzucht in Kombination mit einer effektiven Algenanreicherung als Lebendnahrung für die Aufzucht mariner Fischlarven sein. Aufgrund der theoretischen Eignung der Copepoden zur Ernährung von Fischlarven, lassen sich hohe Überlebensraten dieser erzielen (Augustin et al., 2015). Es sind jedoch umfangreiche Untersuchungen notwendig, um vorhandene Erkenntnisse, vorrangig in kleinskaligen Systemen erarbeitet, auszubauen und auf eine praktisch anwendbare Ebene hochzuskalieren. Es wird somit ein produktionsreifer Ablaufplan erstellt, der die Voraussetzungen für ein geeignetes Verfahren einer Aufzucht mariner Speisefischarten erfüllt.

Die Arbeiten im Vorhaben werden auf drei unterschiedlichen trophischen Ebenen umgesetzt. Die erste trophische Ebene bilden die Mikroalgen, die als Futter für die Copepoden wichtige Fettsäuren enthalten, um Copepoden anzureichern oder Copepoden/Rotifera-Futtergemische herzustellen. Einige Mikroalgenarten die prinzipiell für die Zucht von Copepoden geeignet sind, konnten von BBT bereits erfolgreich im kleinen Maßstab gezüchtet werden. Dabei ergaben sich allerdings vielschichtige verfahrenstechnische Probleme die eine direkte Umsetzung der Erkenntnisse in eine Produktion erschweren.

So sind die in Frage kommenden Arten in der Regel beweglich was eine hohe Scherkraftempfindlichkeit bedingt. Die Reaktortechnik muss demnach eine schonende, scherkraft­arme Durchmischung bei gleichzeitiger optimaler Versorgung mit Licht und Nähr­stoffen gewährleisten. Entsprechende Modifikationen an verschiedenen Photobioreaktoren sind deshalb bei den Untersuchungen eingeplant. Des weiteren muss die in den Reaktoren erreichte Biomasse gesteigert werden um eine wirtschaftliche Zucht der Algen zu ermöglichen. Dazu sollen die Medium-Komponenten für die jeweilige Art optimiert werden. Aufgrund der Scherkraftempfindlichkeit sind die Algen schwierig zu ernten. Eine Ernte ist allerdings zwingend notwendig, da sonst zu große Wasservolumina mit den Algen in den Copepodenreaktor eingetragen werden müssen. Zur Aufkonzentrierung der Algen sind deshalb neben Tests mit scherkraftoptimierten Zentrifugen, Filtration und passive Sedimentation als Verfahren vorgesehen. Die gute Futterverfügbarkeit einiger Algenarten beruht oftmals auf einer relativ dünnen bzw. gar nicht vorhandenen Zellwand. Dies bedingt eine sehr kurze Lagerfähigkeit dieser Algenarten was einen kommerziellen Einsatz der Algen erschwert. Es sind dementsprechende Versuche zur Lagerung der Algen unter optimierten Bedingungen (Salzgehalt, pH wert, Hilfsstoffe) geplant um die Lagerfähigkeit zu erhöhen.

Auf der nächsten Ebene stehen die Copepoden und Rotifera, deren Populationsdynamik unter verschiedenen Parametern wie Futter, Dichte, Licht & Temperatur am ZMT untersucht werden. Dafür werden eine Reihe von speziellen Reaktoren in der Werkstatt des ZMT hergestellt und zum Einsatz kommen. Ziele sind dann v.a. eine praktische und zeitsparende Anwendung, Optimierung der verwendeten Volumina, gute Durchmischung und einfache Reinigung. Abhängig von der Dichte der Copepoden bzw. Rotiferen muss dann die Wasserqualität regelmässig überprüft und ggf. reguliert werden. Zudem wird eine intensive Fettsäure/Protein-Analytik klären, inwiefern das Algen-Futter einen Einfluss auf die Qualität der Copepoden nimmt. Dafür werden regelmäßig Proben entnommen und im chemischen Labor des ZMT auf Lipidgehalt, Fettsäurenzusammensetzung, Proteingehalt und Aminosäurenzusammensetzung untersucht. Um einen Vergleich zu ermöglichen, bzw. die Weitergaberate zu ermitteln, müssen auch die jeweils eingesetzten Futteralgen mituntersucht werden. Ggf. werden dann auch Untersuchungen an den Fischlarven durchgeführt.

Auf der nächsten und damit letzten trophischen Ebene, dem Zielprodukt des Endverbrauchers, stehen die Fischlarven, die an der GMA studiert werden. Hier wird ebenfalls eine ausgedehnte Analytik klären, welche Testungen zu einer Optimierung der Fischlarvenaufzucht und -kondition führen. Dabei spielen Futteraufnahme, Fütterungsmenge und Fütterungszeiten unter Berücksichtigung der Verdauungsenzymkapazität im Tagesverlauf eine entscheidende Rolle. Aufgrund der zeitlichen Abfolge der Arbeiten in den weiteren Teilprojekten, soll die grundsätzliche Eignung der zur Anreichung der Copepoden genutzten Mikroalgen durch Untersuchungen mit Fischlarven durchgeführt werden. Die grundsätzliche Übertragbarkeit der relevanten Erkenntnisse von juvenilen auf larvale Fische konnte in vorherigen Projekten bestätigt werden.

Projektfinanzierung

Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Projektleiter

Dr. Sebastian Lippemeier, Geschäftsführer BlueBioTech GmbH

Projektmitarbeiter

Beeke Röhe, Doktorandin

Projektzeitraum

15. April 2019 bis 14. April 2022

Kooperationspartner

BBT - BlueBioTech GmbH

ZMT - Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung GmbH