Genetik und gezielte Fütterung im Dienste besserer Fischzuchterträge
Meereserzeugnisse stellen eine gesunde Lebensmittelwahl dar. In der EU verbrauchen wir durchschnittlich 24 kg (Lebendgewicht) Fisch oder Meereserzeugnisse jährlich. Seit Jahrhunderten essen wir immer mehr Meeresprodukte. Der weltweite Fischkonsum wird im 2030 voraussichtlich um 18 % höher sein als im Jahr 2018, wozu die Aquakultur den größten Beitrag leisten dürfte. Doch bei der Fischzucht geht es nicht nur um Ernährungssicherheit; der Sektor hat auch erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen. 2021 wurden in der EU schätzungsweise 1,1 Millionen Tonnen(öffnet in neuem Fenster) Wasserorganismen im Wert von 4,2 Milliarden EUR(öffnet in neuem Fenster) gezüchtet. Rund 57 000 Menschen verdanken der Branche ihren Arbeitsplatz: Sie arbeiten für etwa 14 000 Unternehmen. Norwegen allein produzierte 2021 Zuchtfische im Wert von 7,9 Milliarden EUR. Bei der Bewältigung einiger Herausforderungen, mit denen dieser Industriezweig konfrontiert ist, steht somit viel auf dem Spiel. Genau hier setzt das von der EU unterstützte Projekt AquaIMPACT(öffnet in neuem Fenster) an. „Ein grundlegendes Ziel sowohl der Fischzucht als auch der Futtermittelentwicklung ist die Verbesserung der Ressourceneffizienz durch reduzierte Sterblichkeit, kontrollierte Fischqualität und verbesserte Gesundheit und höheres Wohlbefinden der Fische“, erklärt Antti Kause, Projektkoordinator am Natural Resources Institute Finland(öffnet in neuem Fenster). „Es ist sinnvoll, neuartige Futtermittel zu entwickeln, die den Nährstoffbedürfnissen von selektiv gezüchteten Fischen entsprechen, um die gemeinsamen Ziele effektiver zu erreichen. Das wurde noch nie zuvor bei Zuchtfischen gemacht“, fügt er hinzu. Das Team von AquaIMPACT konzentrierte sich auf die vier wichtigsten Zuchtfischarten mit den höchsten Produktionsmengen und -werten in der EU: Atlantischer Lachs, Regenbogenforelle, Goldbrasse und Europäischer Wolfsbarsch. Diese Arten bilden gemeinsam 75 % des Volumens und 89 % des Wertes der gesamten Zuchtfischproduktion in der EU.
Umweltbelastung durch Fischzuchtprogramme reduzieren
„Zuchtprogramme“, sagt Kause, „verändern Eigenschaften von Fischen wie die Futterverwertung und die Fähigkeit, Proteine und Lipide aufzunehmen und zu speichern.“ Im Rahmen von AquaIMPACT wurde gezeigt, dass sich mit der langfristigen Zucht und der damit einhergehenden Veränderung dieser Merkmale auch die Nährstoffbedürfnisse der Fische verändern. Eine um 1 % verbesserte Futterverwertung bei den vier Fischarten in der EU entspricht einer Reduzierung des Futterbedarfs um 30 000 Tonnen, um die gleiche Anzahl Fische zu produzieren. Für die Unternehmen bedeutet das eine Reduzierung der Futterkosten um 36 bis 45 Millionen EUR (bei einem angenommenen Futterpreis von 1,20 bis 1,50 EUR/kg). Durch den geringeren Futterverbrauch pro Kilogramm erzeugtem Fisch ergibt sich eine Reduzierung der Phosphorbelastung (P) um etwa 200 Tonnen und der Stickstoffbelastung (N) um etwa 900 Tonnen im Wasser sowie weniger Druck beim Einsatz der ursprünglichen Rohstoffe. Zuchtprogramme mit dem Ziel der Krankheitsresistenz bringen gesündere Fische hervor. Eine geringfügige Steigerung der Überlebensrate aufgrund erhöhter Krankheitsresistenz von nur 1 % entspricht EU-weit einer jährlichen Verringerung der Fischsterblichkeit um etwa 50 Millionen Fische. Zudem würde dies auch eine deutliche Verbesserung der Gesundheit und des Wohlbefindens der Fische sowie einen geringeren Bedarf an Medikamenten bedeuten.
Fischgenotypisierung für Selektionszucht wird kosteneffizient
Genotypisierung ist ein zentraler Bestandteil der Selektionszüchtung. „In einem Zuchtprogramm wird der Grad der genetischen Überlegenheit Tausender einzelner Fische anhand zweier Informationsquellen ermittelt. Die erste umfasst Merkmalsaufzeichnungen zur Bewertung von Wachstum, Widerstandsfähigkeit, Filetanteil in Prozent, Fettanteil in Prozent sowie die Krankheitsresistenz. Die zweite ist das DNS-Profil von Individuen, das durch Genotypisierung quantifiziert wird“, erklärt Kause. Bislang war die Genotypisierung eine sehr kostspielige Sache. Das Projektteam hat jedoch nachgewiesen, dass die derzeit verfügbaren kommerziellen DNS-Markeranalysen oft unnötig detailliert und daher für die Fischzucht zu teuer sind. Es wurde im Zuge des Projekts gezeigt, dass die Kosten durch eine geringere Anzahl von DNS-Markern gesenkt werden können. Dieser Übergang zu kostengünstigeren DNS-Analysen hat nun stattgefunden, und Dienstleistungen dieser Art werden jetzt von Genotypisierungsunternehmen angeboten, wodurch das Instrument zugänglicher wird.
Erforschung des Genetik-Ernährungs-Modells für die Fischzucht
Das Team von AquaIMPACT hat bewiesen, dass die Darmmikrobiota von Zuchtfischen wahrscheinlich durch Ernährung, Probiotika und den genetischen Hintergrund der Fische beeinflusst wird. Im Rahmen des Projekts wurden Futterformeln entwickelt, mit denen berechnet wird, wie sich der Nährstoffbedarf eines Fisches aufgrund von Effizienzsteigerungen durch Selektionszucht verändert. Im Allgemeinen gilt: Je effizienter der Fisch das Futter verwertet, desto nährstoffreicher muss das Futter sein. Wenn beispielsweise die Futterverwertung durch Selektion verbessert wird und alle anderen Merkmale unverändert bleiben, muss das Futter mehr Phosphor enthalten, um gesundes Wachstum zu gewährleisten. Aus ökologischer Sicht werden Fischfuttermittel derart entwickelt, dass sie weniger Phosphor enthalten, um die Nährstoffbelastung der Umwelt zu minimieren. „Dies ist ein schönes Beispiel für die Logik des Genetik-Ernährungs-Modells. Die gemeinsame Lösung für Zucht und Fischernährungswissenschaft besteht daher darin, die Verwertungseffizienz der Fische zu verbessern, damit die Fische mehr Phosphor aus dem Futter aufnehmen können“, erläutert Kause.
Ganzheitlicher Ansatz für Herausforderungen in der Fischzucht
Von der Entwicklung von Hard- und Software zur automatischen Bestimmung von Körpergewicht und Körperform der Fische bei minimalem menschlichen Eingriff bis hin zu intelligenten Genotypisierungsansätzen entwickelte das Projektteam ein breites Spektrum an Lösungen. „Wir verfügen über elf Unternehmen, die die verbesserten Produkte und Dienstleistungen(öffnet in neuem Fenster) verkaufen, die innerhalb von AquaIMPACT erarbeitet wurden. In vielen Fällen sind es dieselben Personen, die die Forschungs- und Entwicklungsarbeit geleistet haben, die nun die Ergebnisse umsetzen, wodurch der Wissenstransfer direkter stattfindet“, merkt Kause an. „Unser Name AquaIMPACT entstand aus dem Gefühl heraus, dass das Konsortium eine moderate, aber bedeutende Veränderung vornehmen sollte, um Aquakulturzucht und Futtermittelentwicklung voranzubringen. Auf persönlicher Ebene hat das Projekt den Menschen ermöglicht, ihre Kompetenzen weiterzuentwickeln, voneinander zu lernen und in ihrer Karriere voranzukommen“, berichtet Kause.
