Det er ingen akvakulturanlegg som er frie for bakterier. I anlegg uten fisk vil det være bakterier i vannet og på alle kanter, og når fisk kommer og blir fôret, øker bakteriemengden dramatisk. Det blir lett flere millioner bakterier pr ml eller pr cm2 overflate. Bakteriene fyller alle mulige nisjer og kan leve av hva som helst under alle mulige forskjellige forhold.
De er kommet for å bli og kan være et problem hvis rensetiltak eller vannskift er utilstrekkelig. De bakteriene som har det best, og koloniserer seg i akvakulturanlegg, er de bakteriene som er best egnet til å leve under de aktuelle forholdene.
En spesielt viktig gruppe, er bakteriene som kan leve av å omdanne ammonium som hele tiden skilles ut av fisken. Disse saktevoksende bakteriene lever hovedsakelig i biofiltre, hvor forholdene for passiv kolonisering og mottak av næringsstoffer er optimale. I anlegg der vannet resirkuleres, hoper det seg opp ammonium dersom bakterieprosessene ikke er tilstrekkelig etablert eller kan henge med. Det skjer alltid når nye anlegg startes og kan også oppstå etter endringer i driftspraksis. For eksempel påvirkes bakteriene og hemmes av økende saltholdighet i vann, på samme måte som bruk av kjemiske desinfeksjonsmidler kan hemme bakterienes aktivitet.
Nye måter å måle og vurdere bakteriell aktivitet i vannet og i biofilmer
Dagens indirekte metoder for å vurdere RAS-anleggets innhold av bakterier utføres ved å måle graden av vannforurensning (turbiditet, tørrstoffinnhold, kjemisk og biologisk oksygenforbruk over 5 dager (BI5) og dyrking av bakterier. Felles for disse målingene er at jo høyere verdi, jo mer tilgjengelig organisk materiale og dermed bakteriell aktivitet Metodene har hver sine fordeler og ulemper, men generelt sett er analysene tidkrevende eller kostbare Det finnes praktisk talt ingen enkle måter å måle aktivitet i akvakulturbiofilmer.
I prosjekt RASHealth, et havbruksprosjekt finansiert av Norges forskningsråd, under ledelse av Vasco Mota (Nofima/NMBU), har vi utviklet helt nye og annerledes metoder for å vurdere bakterienes aktivitet, omsetning og intakthet. I starten av prosjektet hadde vi god erfaring med en ny, enkel målemetode for å måle den mikrobielle vannkvaliteten [1]. Metoden er basert på bakterienes evne til å bryte ned hydrogenperoksid. I løpet av en time kan du måle nedbrytningsprosessen (enkel endring i fargeintensitet når et reagens tilsettes) av en kjent mengde hydrogenperoksid/hydrogenperoksid og finne et uttrykk for omsetningshastigheten. Metoden brukes nå som standard i et stort antall studier og omsetningshastigheten har en nesten 1:1 korrelasjon med mengden organisk materiale. Vi har modifisert denne metoden i prosjektet RASHealth slik at vi nå kan bestemme bakterieaktiviteten til bakterier som sitter fast i biofilmer. Det betyr at vi har et verktøy og en metode som kan måle bakterier – og endringer her – i vann og i biofilm. Metoden ble utviklet i laboratoriet og publisert i Biofilm [2].
DTU Aqua, avdeling for akvakultur i Hirtshals, har også brukt kontinuerlige oksygenmålemetoder for å måle aktiviteten til ulike grupper av bakterier. PhD-student Wanhe Qi har i RASHealth- prosjektet undersøkt ulike bioelementer og målt oksygenforbruket i rent vann og oksygenforbruket ved tilsetning av ammonium (ammoniumoksiderende bakterieaktivitet) eller nitritt (nitrittoksiderende bakterieaktivitet). Metoden er testet og utviklet i laboratoriet og er beskrevet i Akvakultur [3].
I tillegg til disse to nye målingene jobber DTU Aqua også med å ta i bruk nye teknikker fra andre næringer og tilpasse dem til akvakultur. For eksempel en dobbel fargingsteknikk som gjør det mulig å skille levende og døde (ødelagte) bakterier fra hverandre. Metoder er beskrevet i [4] og det har også blitt brukt til å undersøke bakterier i biofilm fra akvakultur i RAS Health-prosjektet. Metodene er tatt i bruk ved DTU Aqua, og har også inngått i et fem ukers forsøk med RAS-anlegget sammen med Nofima på Havbruksstasjonen ved Tromsø. Her har formålet vært å undersøke effekten av pereddiksyre og ozon på biofilm i RAS-anlegg med laks.
Resultatene av bakterienes aktivitet i vannet og i biofilm gir viktig ny kunnskap
Med disse metodene kan vi nå undersøke og sammenligne bakterienes aktivitet under ulike forhold. Dette gir et helt nytt innblikk i bakteriedynamikken og vil kunne beskrive betydningen av en lang rekke faktorer som påvirker bakteriene. Vi kan nå vurdere hvordan bakterier i vannet eller i biofilmen påvirkes.
Vi jobber videre med å bruke og videreutvikle metodene, muligens gjøre dem enda enklere uten å miste viktig informasjon. Vi forventer at metodene på sikt vil inngå i en vanlig målemetode som brukes på lik linje med måling av ammonium, nitritt og alkalitet.
Det er ikke bare fisken man må holde øye med, de små bakterienes velvære er også viktig for plantens ytelse. Nå har vi muligheten til å bedre forstå bakterieprosessene. Takket være prosjektet RASHealth kan vi se med lommelykt inn i den svarte boksen – biofilteret.
- Assessment of microbial activity in water based on hydrogen peroxide decomposition rates. LINK[1]
- A novel method to estimate biofilm activity based on enzymatic oxygen release from hydrogen peroxide decomposition. LINK[2]
- Estimation of nitrifying and heterotrophic bacterial activity in biofilm formed on RAS biofilter carriers by respirometry. LINK[3]
- Peracetic acid mode-of-action on aquaculture microbes evaluated by dual-staining flow cytometry. LINK[4]
