Optimale Haltungsbedingungen, gesunde Tiere und innovative Rohstoffe sind Voraussetzungen für eine nachhaltige Aquakultur tierischer Organismen.
Obwohl Fische aus Sicht des Menschen in Aquakultur bereits erfolgreich aufwachsen, ist das Wissen zum Tierwohl sehr lückenhaft und in Folge dessen der Produktionserfolg nicht auf dem Niveau, auf dem er sein könnte.
Mit biochipbasierten molekularen Indikatoren lassen sich Gesundheit und Tierwohl aller möglichen aquatischer Organismen in verschiedenen Abschnitten der Aquakulturproduktion vom Schlupf bis zum Erreichen des Erntegewichtes der Tiere messen.
Haltungsbedingungen und Aquakulturanlagen können auf dieser Grundlage verbessert zertifiziert und somit Fischproduktionsverfahren bis hin zum Schlachtprozess optimiert werden.
In BioFiA werden speziesspezifische Biochips für alle wesentlichen Produktionsabschnitte entwickelt, zunächst an Forellen in unterschiedlichen Aquakultursystemen. Es werden vor allem auch die jugendlichen Lebensabschnitte mit hohen Mortalitäten hierbei intensiv betrachtet.
Es erfolgt ein umfassendes Monitoring der Haltungsbedingungen mit physikochemischer und Videotechnik zur Stressüberwachung (u.a. Wasserparameter, Aktivitätsmuster, Gesundheitsstatus). Dies beinhaltet auch die modernste Berücksichtigung von Bakterien und Parasiten. Big-Data-Analysen der Monitoringdaten erfolgen mit KI. Diese umfassende sensorische Analytik eine frühzeitige Einschätzung und sogar Vorhersage des Tierwohls in Echtzeit erlauben.
Ein Schwerpunkt von BaMS besteht in der Optimierung des Tierwohls bei gleichzeitiger Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Produktqualität von Fischen in (teil-)rezirkulierenden Kreislaufanlagen (KLA).
KLA sind in Deutschland und Europa weit verbreitete Produktionstechniken für die Aquakultur von Lachsfischen (Salmoniden).
BioFiA befasst sich mit der Entwicklung von Techniken zum direkten Monitoring der Gesundheit und der Stressantwort von Fischen in Aquakultur.
Im Mittelpunkt steht das Stressverhalten von Fischen in Aquakultur. Über eine Verbesserung des Wohlbefindens der Fische, basierend auf neuen validen Stressnachweisverfahren in KLA, sind massive Fortschritte in der Produktionsleistung und Produktqualität möglich. BioFiA trägt zur optimierten Produktion und nachhaltigen Verwertung aquatischer Biomasse bei.
Gemeinsam mit dem Einsatz neuer Rohstoffe wie Mikroalgen kann eine nachhaltige Futtermittel-, Fisch- und Lebensmittelproduktion gewährleistet werden. Die Analyse der optimalen Tierhaltung, der Einsatz innovativer Futtermittel sowie insbesondere die Identifizierung hoch diverser Mikroorganismengemeinschaften in KLA-Filtersystemen mit optimaler Nitrifizierungsrate reduzieren das Risiko der Bioakkumulation von Schadstoffen trotz intensiver Fischproduktion. Tierwohlgerechte Lebensmittelproduktion hat zurecht zunehmend höhere Relevanz. Gerade die intensive Produktion des Lebensmittels Fisch in KLA muss daher auf allen Prozessebenen bis hin zur Schlachtung ständig optimiert werden, um eine sichere, zulassungsfähige, ethisch und rechtlich einwandfreie Produktion zu gewährleisten. Optimale Tierhaltung in KLA bewirkt eine direkte Verbesserung leistungsbezogener Parameter. Optimierte Fütterungsquotienten bewirken eine Verkürzung der Abwachszeit von Fischen und verringern mit Hilfe geeigneter Mikroorganismen-Gemeinschaften die Last an problematischen, nährstoffhaltigen Abwässern.
Als Nitrifikation bezeichnet…
Zum Wikipedia-Artikel Nitrifikation
Fische zeigen keinen Gesichtsausdruck – und doch kann man heute messen, wie es ihnen geht. Dank BioFiA, einem Forschungsprojekt im BaMS-Netzwerk, ist das jetzt sogar in Echtzeit möglich.
Ziel des Projekts war es, das Tierwohl in der Aquakultur sichtbar und messbar zu machen – mit Hilfe molekularer Marker, intelligenter Sensorik und KI-gestützter Auswertung. Entstanden ist ein ganzheitlicher Werkzeugkasten für eine moderne, nachhaltige Fischproduktion.
Auch wenn Forellen und Lachse in modernen Kreislaufanlagen (KLA) gut wachsen, ist oft unklar, wie es den Tieren wirklich geht. Stress, ungeeignete Fütterung oder nicht optimale Wasserbedingungen können sich negativ auf das Wohlbefinden und die Fleischqualität auswirken – häufig, ohne dass es direkt auffällt.
BioFiA setzte genau hier an: Das interdisziplinäre Projekt entwickelte molekulare Bioindikatoren, die Gesundheit und Stresszustände bereits auf zellulärer Ebene erkennen – noch bevor äußere Symptome sichtbar werden.
Im Projekt wurden artspezifische Biochips für die Überwachung Atlantischen Lachsen entwickelt. Diese ermöglichen es, über molekulare Aktivitätsmuster Rückschlüsse auf das Wohlbefinden der Fische zu ziehen. Parallel kamen Mikroalgen-basierte Futtermittel zum Einsatz, die das Immunsystem stärken und gleichzeitig die Filetqualität verbessern sollten.
Ergänzt wurde der biologische Ansatz durch eine KI-gestützte Videoüberwachung, mit der Bewegungsmuster und Aktivität der Fische automatisiert ausgewertet wurden. So ließen sich Stressreaktionen – wie Unruhe oder Appetitverlust – frühzeitig erkennen und dokumentieren.
BioFiA konnte u.a. zeigen, dass sich die sogenannte Schizochytrium-Diät mit 14 % Mikroalgenanteil positiv auf das Fischfilet auswirkt. Die Filets wiesen einen höheren Fettanteil sowie doppelt so viel DHA (eine wertvolle Omega-3-Fettsäure) auf. Gleichzeitig stieg die Stressresistenz der Tiere.
Auch die Mikrobiologie in den Biofiltern der Anlagen wurde untersucht. Die dort lebenden Bakteriengemeinschaften zeigten eine stabile Nitrifikation – ein wichtiger Beitrag zur Wasserqualität in geschlossenen Kreisläufen. Negative Effekte durch die Fütterung oder Reinigungsmaßnahmen konnten nicht festgestellt werden.
Die Kombination aus biologischen Markern, Umweltparametern und KI-gestützter Analyse ermöglichte erstmals eine ganzheitliche Bewertung des Tierwohls in KLA-Systemen – und bietet nun eine fundierte Grundlage für die Optimierung von Haltung, Fütterung und Prozesssteuerung.
Einige Projektpartner planen, aus den BioFiA-Ergebnissen konkrete Empfehlungen für eine tierwohlgerechte Aquakultur abzuleiten – etwa in Form eines Leitfadens. Die entwickelten Methoden könnten zudem auf andere Fischarten und Haltungsformen übertragen werden. Erste Folgeprojekte zum Haltungsmonitoring für den Afrikanischem Wels sind bereits angestoßen.
Projektkoordination: Dr. Tom Goldammer, Forschungsi-Institut für Nutztierbiologie (FBN)
