Expertise
Alarm im Fischtank
Ulrike Kammann mit Erick Cantu (Wissenschaft erleben 2018/2)
Treten bei Fischen in Aquakulturanlagen Verhaltensauffälligkeiten auf, kann dies auf Beeinträchtigungen des Tierwohls hindeuten. Die immer schneller fortschreitende Digitalisierung ermöglicht es, das Verhalten von Fischen kontinuierlich aufzuzeichnen und automatisch zu bewerten. Diese Techniken besitzen auch das Potenzial, kritische Zustände frühzeitig zu erkennen und abzuwenden.
Die Digitalisierung hält nicht nur in der Landwirtschaft Einzug. Auch in der Aquakultur wird eine zunehmende Anzahl von Produktionsparametern vollautomatisch erfasst und die einwandfreie Funktionalität von Anlagen überwacht. Pumpen werden automatisch angesteuert und von Durchflussmessern kontrolliert. Eine Vielzahl von Sonden registriert permanent die Haltungsbedingungen in den Becken. Weichen die Werte vom Normbereich ab, erhält der Fischzüchter eine Nachricht und kann schnell reagieren. Eine Gefährdung der Tiergerechtheit durch technische Defekte kann dadurch deutlich reduziert werden.
Wäre es aber nicht noch aussagekräftiger, wenn aus dem Verhalten der Fische direkt Rückschlüsse auf die Haltungsbedingungen gezogen werden könnten? Ließen sich Parameter, die sich negativ auf das Tierwohl auswirken, anhand tierbasierter Indikatoren frühzeitig erkennen und abwenden?
Nur wenige Tiere werden markiert
Über das Verhalten von Fischen in der Aquakultur weiß man noch sehr wenig. Wassertrübung, Oberflächenreflektionen und das Schwarmverhalten vieler Fischarten erschweren eine visuelle Beobachtung und Identifikation von Einzeltieren. Auf Radiowellen basierende Sensorsysteme können hier Abhilfe schaffen. Die Sichtverhältnisse sind für die Anwendung dieser Technik irrelevant. Diese sogenannten RFID (radio frequency identification) Transponder werden seit langem zum „chippen“ von Haustieren, aber auch in der Nutztierhaltung eingesetzt. Es handelt sich dabei um sehr kleine Implantate, die unter die Rückenhaut des Tieres gesetzt werden und die Schwimmbewegungen nicht beeinträchtigen. Nur einige wenige Tiere werden gechipt und repräsentieren das Verhalten der gesamten Gruppe. Die Transponder werden mithilfe von fest eingebauten Antennen ausgelesen; durch die ID des Transponders erhält man eine individuelle Tiererkennung sowie den Zeitpunkt der Detektion.
In dem Drittmittelprojekt VitAl, gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, erprobt das Thünen-Institut für Fischereiökologie, ob man mittels RFID-Technik Aktivitätsmuster und Verhaltensänderungen von gechipten Forellen automatisch erfassen kann.
Geändertes Schwimmverhalten zeigt Problem an
In einem ersten Experiment wurden sechs experimentelle Kreislaufanlagen mit RFID-Antennen ausgerüstet. Einige der eingesetzten Forellen wurden mit einem Transponder gechipt. Anschließend wurde das Verhalten der Fische unter optimalen und technisch einwandfreien Bedingungen aufgezeichnet. Hierbei wurde auch festgehalten, welchen Einfluss Störungen haben, wie sie im Rahmen der Fütterung und Reinigung der Fischbecken auftreten. Zum Ende des Versuchs wurde ein technischer Defekt an einer Pumpe simuliert. Das Verhalten der Fische wurde zusätzlich mit Kameras fortwährend überwacht.
Bei technisch einwandfreien Bedingungen (Akklimatisierungsphase) herrschen eine moderate und gleichbleibende Wasserströmung vor. Der Sauerstoffgehalt ist nur leichten Schwankungen unterworfen. Bei einem Defekt an der Pumpe nimmt die Strömungsgeschwindigkeit abrupt ab. Da kein neues Frischwasser zuströmt, sinkt auch der Sauerstoffgehalt in den Becken. Diese Änderungen wirken sich auf das Schwimmverhalten der Forellen aus. Solange die Pumpe läuft, stehen die Fische im Schwarm passiv in der Strömung. Ohne Strömung schwimmen die Fische unorganisiert im Becken umher.
Da die Fische in der Akklimatisierungsphase sich nicht aktiv im Becken bewegen, sondern zumeist an Ort und Stelle in der Strömung stehen, werden die Antennen nur selten durchschwommen und es wird entsprechend wenig Aktivität registriert. Bedingt durch das geänderte Schwimmverhalten bei einem Pumpendefekt durchschwimmen Forellen mit Chip nun häufiger die RFID-Antennen. Diese erhöhte Detektionsrate kann als Alarmwert dienen.
Gefährdung des Tierwohls vermeiden
Das Ziel des ersten Versuches war es zu überprüfen, ob das Verhalten von Forellen in Kreislaufanlagen mittels RFID-Technik automatisch erfasst wird und ob das hier erprobte Prinzip auch als Grundlage für ein automatisiertes Alarmsystem dienen kann. Hierzu wurde ein technischer Ausfall simuliert. Dieses Szenario ist nur eine erste Machbarkeitsstudie, denn den Sauerstoffgehalt im Wasser sowie die Leistung einer Pumpe kann man natürlich auch automatisiert überwachen. Trotzdem liefert diese erste Studie wertvolle Informationen vom Tier selbst.
Der Charme der verhaltensbasierten Tierwohlindikatoren in der Aquakultur besteht darin, dass Stressoren, für die noch keine Messsysteme existieren, direkt untersucht werden können. Neue Entwicklungen im Bereich der Sensortechnik ermöglichen es, neben einer direkten Aktivitätsmessung auch die Herzschlagrate, Umgebungstemperatur oder Position im Raum zu erfassen. Sie eröffnen damit neue Perspektiven für eine nachhaltige und tiergerechte Aquakultur.
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- Wissenschaft erleben 2018/2Der Artikel "Alarm im Fischtank" auf Seite 6/7
