Alternatives Fischfutter

Warum Alternativen zum konventionellen Fischfutter

Fischfutter beinhaltet oft Fischmehl, welches aus Garnelenschalen und Fischresten gewonnen wird. Normalerweise wird Fischmehl aus kleinen, pelagischen Fischen wie Sardellen hergestellt, die durch gezielte Ringwadenfischerei geerntet werden. Diese Fische werden dehydriert und zu Mehl gemahlen, welches die primäre Proteinquelle im Aquakulturfutter darstellt. Der Einsatz von Fischmehl wird als ein nicht nachhaltiger Aspekt der Aquakultur angesehen und ist hinsichtlich der Überfischung der Weltmeere kritisch gesehen. [1]

Das führende Land in der Fischfutterproduktion ist China mit 49 % der weltweiten Fischfutterproduktion und einer Produktion von 17,3 Millionen Tonnen im Jahr 2015. Thailand, Vietnam, Indonesien und Indien produzieren fast 70 Prozent des Fischfutters in der Asien-Pazifik-Region.

Diese Konzentration und Zentralisierung der Produktion hat zur Folge, dass viele der wichtigsten Inhaltsstoffe, die in den Rezepturen für kommerzielles Aquakultur-Futtermittel verwendet werden, international gehandelte Waren sind, was die Aquakultur-Produktion jeder globalen Marktvolatilität aussetzt. Es wird beispielsweise erwartet, dass sich der Preis für Fischmehl bis 2030 verdoppeln wird, Fischöl wahrscheinlich um über 70 %. [2]

Dies zeigt, wie wichtig es ist, die Menge dieser Bestandteile im Fischfutter zu reduzieren und gleichzeitig das Interesse und den Fokus auf neue oder alternative Quellen zu erhöhen [3] [4] [5]. Daher hilft die Lokalisierung der Produktion von Fischfutter, die Produktionskosten und somit den Produktpreis zu stabilisieren. [6]

Ein Umstieg auf alternatives Fischfutter verringert den ökologischen Fußabdruck bei der Produktion von Fischnahrung. Die Produktion der Fischnahrung verursacht 57 Prozent der durch die Aquakultur verursachten Emissionen. Dieser setzt sich aus der Fischmehlproduktion, der Pflanzenproduktion, der Futtermittelmischung und anderen Herstellungsprozesse, und dem Transport zusammensetzen. [7]

Es ist jedoch kein einfacher Prozess, das Fischmehl im Fischfutter zu ersetzen, aufgrund seines einzigartigen Aminosäureproﬁls, seiner hohen Nährstoffverdaulichkeit, der hohen Schmackhaftigkeit, der ausreichenden Mengen an Mikronährstoffen sowie des generellen Fehlens von antinutritiven Faktoren. [6] [8]

Vegetarischer Ersatz

Die häufigste Alternative zum herkömmlichen Fischmehl ist Futter auf Pflanzenbasis.

Bei dieser Art von Futter werden die Produkte auf Fischbasis durch Zutaten wie Soja, Weizen, Rapsöl oder Mais ersetzt. Obwohl sie als Futteralternative für viele Fischarten, einschließlich schnell wachsender mariner Fleischfresser wie Kobia und Goldbrasse, erfolgreich ist, hat diese Alternative Auswirkungen auf die Landbewirtschaftung mit erhöhtem Land-, Wasser- und Düngemittelverbrauch zur Herstellung des Futters. Kulturen wie Raps und Erbsenpflanzen haben im Vergleich zu Soja einen höheren Ressourcenbedarf. [9] Sie haben auch einen Mangel an bestimmten Aminosäuren wie Lysin, Methionin, Threonin und Tryptophan.

Algen

Algen sind photosynthetische Lebewesen. Sie sind weder Pflanze, Tier noch Pilz. Viele Algen sind einzellig, einige Arten sind jedoch mehrzellig. Algen geben bei der Herstellung ihrer Nahrung Sauerstoff an das Wasser ab und bilden die breite Basis, auf der die Nahrungspyramiden in aquatischen Ökosystemen aufgebaut sind. Die biochemische Vielfalt unter den verschiedenen Algen ist enorm. Makroalgen sind mehrzellige Meeresalgen, die eine echte Pflanze bilden. Mikroalgen hingegen sind einzellige Algen und bilden die "Algenblüte", die zu bestimmten Jahreszeiten an Küstenregionen zu finden ist. Obwohl der Nährstoffgehalt zwischen den verschiedenen Algenarten stark variiert, sind sie im Allgemeinen reich an essentiellen Aminosäuren, Taurin, Lipiden und Pigmenten, welche für farbigen Fische wie z.B. Kois sehr nützlich sind.

Der Anbau von Algen mit dem Ziel, sie als Alternative zu Fischfutter zu verwenden, ist etwas widersprüchlich. Die meisten Aquaponik-Züchter versuchen, die Algen in ihren Systemen loszuwerden. Die Sauerstoff- und pH-Werte im Wasser können sich drastisch verändern, wenn Photosynthese stattfindet oder nicht stattfindet. Die Algen können auch die Filter verstopfen und Pflanzenwurzeln behindern. Es gibt jedoch einige Aquaponik-Züchter, die Algen als primäres Fischfutter verwenden. Fische, die gerne Algen fressen, sind Kanalwelse, Tilapia, Goldfische und Kois. [10] [11] [12] [13]

Entengrütze (auch Wasserlinsen)

Entengrütze ist eine schnell wachsende, schwimmende, kleine Wasserpflanze, die gut in dem nährstoffreichen Wasser in Aquaponik-System wächst. Entengrütze ist reich an Proteinen und extrem schnellwüchsig und kann sich in nur wenigen Tagen verdoppeln. Sie sind eine gute alternative Fischfutter für Tilapia, Koi, Barsch und Forelle. [14]

Wir haben uns ein paar Wasserlinsen aus einem Baumarkt geholt und wollen nun testen, wie gut unsere Tilapia diese Alternative annehmen.

Larven der schwarze Soldatenfliege

Die Larven der schwarzen Soldatenfliege sind ein guter Ersatz für die Fischfütterung. Sie können lebendig, getrocknet, gemahlen oder auch gemischt mit anderen Zutaten eingesetzt werden.

Die Larven haben ausgezeichnete Nährwerte. Bezogen auf die Trockenmasse beträgt der Proteingehalt 40 - 45 %.

30 - 35 % sind Fett, 11 - 15 % Asche, 4,8 - 5,1 % Kalzium und 0,6 % Phosphor sowie nützliche Aminosäuren und Mineralien.

Die Larven der Schwarzen Soldatenfliege können praktisch alles verarbeiten, was ein Mensch essen kann, einschließlich Fleisch, Milchprodukte, ölige Lebensmittel oder Getreide, was Würmer nicht so gut können.

Die Zusammensetzung der Fliegen-Larven wird beeinflusst durch ihrer Ernährung, und Studien lassen vermuten, dass die Larven mit speziellen Diäten gezüchtet werden könnten, um die spezifischen Futteranforderungen des Zieltieres zu erfüllen, wie z. B. die Fütterung mit Fischabfällen, um das Omega-3 zu erhöhen. [1] [15]

Wie kann diese Alternative integriert werden?

Die Kultur der Schwarzen Soldatenfliege ist in drei Bereiche unterteilt: die Larvenaufzucht, in der die frisch geschlüpften Larven wachsen und in der organischen Abfälle entsorgt werden können. Im Erntesystem werden die Präpupa gesammelt und im letzten Bereich paaren sich die "erwachsenen" Tiere und legen Eier.

Um die Larven der schwarzen Soldatenfliege in ein aquaponisches System zu integrieren, wird eine Rampe, die den Behälter für organische Abfälle mit der Erntezone verbindet. Wenn die Präpuppen versuchen, auf der Suche nach einem sicheren und trockenen Ort zur Verpuppung vom Futter wegzukriechen, klettern sie die Rampe hinauf und fallen in einen Sammelbehälter, wobei sie sich im Wesentlichen selbst ernten.

Die Anzuchtkammer muss die richtige Temperatur haben und vor intensiver Sonneneinstrahlung geschützt sein. Sie darf nicht austrocknen und nicht überflutet werden. Daher ist es wichtig, eine Art Drainagesystem zu installieren, wie z. B. Löcher am Boden des Behälters. Die Larven fressen nur in der aeroben Zone und werden sich nicht tief in die anoxische Zone eingraben, die durch schlechte Drainage und Überfütterung verursacht wird. Es wird empfohlen, das Futter ab und zu mit einer Gabel umzudrehen, um sicherzustellen, dass es richtig belüftet ist und die Abfälle richtig verteilt werden. Der aus der Drainage gesammelte "Tee" kann auch verdünnt werden, um Ihre Pflanzen zu gießen.

Unter idealen Bedingungen können die Larven der schwarzen Soldatenfliege bis zum Doppelten ihres Körpergewichts fressen. Das wäre als würde ein 60 kg schweren Menschen an einem Tag 120 kg Nahrung zu sich nehmen.

Ungemahlen werden die Fliegen-Larven jedoch selten als Futter verwendet. Der Chitinpanzer ist für Wirbeltiere unverdaulich und könnte somit in der Aquaponik zu Verstopfungen der Filter und Pumpen führen. Studien haben jedoch erste Erfolge bei der Verwendung von Krustentieren gezeigt, die das Enzym zur Verdauung von Chitin besitzen, um die Larvenrestezu verzehren. [1] [16] [17]

Die beiden Fotos zeigen die Larven der Soldatenfliege. Im rechten Bild haben wir die Panzer mit den Händen zerkleinert. In unserem Experiment wollen wir diese, genau wie die Wasserlinsen und Würmer an die Thilapia verfüttern, um herauszufinden welche Fischfutteralternativen auch in der Umsetzung realisierbar sind.

Würmer

Eine weitere Möglichkeit ist die Integration von Würmern. Die würmer dienen hierbei nicht nur als alternatives Fischfutter, sondern auch als zusätzlicher Biofilter im System.

Unter idealen Umweltbedingungen können Würmer täglich bis zur Hälfte ihres gesamten Körpergewichts fressen. Sie halten das System frei von Feststoffen und Ablagerungen. Sie fressen auch heruntergefallene Blätter und abgestorbene Wurzeln, wodurch ihre Abwehrkräfte gegen Pflanzenkrankheiten und Parasiten stärker werden. Indem sie beschädigte Wurzeln fressen, verringern sie auch das Risiko, dass schädliche Bakterien wie E. Coli in das System eindringen und die Pflanzen der Aquaponik erreichen. [18]

Würmer können auch in die Biofilm-Filter integriert werden und beseitigen dort die Fischfutterreste. Somit wird einer potentiellen Verstopfung der Filter entgegengewirkt. Sie helfen auch dabei, die festen Abfälle in kleinere Größen zu zerlegen, wodurch eine größere Oberfläche für die nitrifizierenden Bakterien entsteht, auf der diese wachsen.

Hält man die Würmer in einer separaten Wurmkiste, kann der dort vorhandene Wurmkot also extrem potenter Dünger für Pflanzen in Erde genutzt werden. Eine gute Wurmkiste sollte vor direktem Licht geschützt sein, idealerweise aus einem Material wie Holz bestehen, wodurch die Temperatur besser reguliert werden kann, und über ein gutes Drainagesystem verfügen. In der Wurmkiste ernähren sich Würmer vorwiegend von organischem Material wie Gemüse- und Obstresten, Körnern, Kaffeesatz und Eierschalen. Fettige Lebensmittel, Zwiebeln und Zitrusfrüchte sollten nicht in die Kiste gelangen, da die Bedingungen für die Würmer dadurch zu sauer werden. Würmer gedeihen in kohlenstoffreichen Umgebungen, so dass Materialien wie Karton, Zeitungsreste und getrocknete Blätter sie sehr glücklich machen. [19] [20]

Würmer sind im Vergleich zu Fischen sehr pflegeleicht und regulieren ihre Population je nach Verfügbarkeit von Nahrung selbst. Die besten Würmer sind rote Kompostwürmer (eisenia fetida), die bei der Zersetzung von organischem Material effektiver sind als Regenwürmer. [19] Es gibt sogar Systeme, die ganz auf Fische verzichten und stattdessen Wurmkot als Hauptquelle für Pflanzennährstoffe verwenden. Diese werden Vermiponics genannt. Im Allgemeinen sind sie billiger und wartungsärmer, da sie weniger elektrische Energie verbrauchen, nicht die umfangreiche Ausrüstung benötigen, die Fische benötigen, und weniger empfindlich auf Temperatur- und pH-Veränderungen reagieren. Würmer überleben auch einen Systemausfall viel länger als Fische und recyceln geringwertige organische Abfallprodukte. [18] [21] Dadurch entfällt die Notwendigkeit, kommerzielles Fischfutter zu kaufen, und die Anlage wird selbsttragend.

Nachfolgende Experimente

Nach mehreren Besuchen der Aquaponikanlage in der Gartenarbeitsschule wollen wir ein Experiment machen, um die Wirksamkeit unserer Forschung zu testen.

ARC verwendet Tilapia in ihrer Anlage und füttert sie derzeit zweimal täglich manuell, um den Wasserstand besser zu kontrollieren und eine Überfütterung zu vermeiden. Außerdem gibt es einen Futterautomaten, der die Fische je nach Entwicklungsstadium und Größe 10 mal täglich mit kleinen Mengen füttert. Derzeit füttern sie ihre Tilapien mit konventionellem Fischfutter.

In freier Wildbahn ernähren sich Tilapia von Algen, in Zuchtbetrieben werden sie jedoch normalerweise mit Mais- und Sojamehl aufgezogen. [22] Sie passen sich jedoch leicht unterschiedliche Umweltbedingungen und Nahrungsquellen an. Junge Tilapia sind Allesfresser, während die ausgewachsenen Tiere sich hauptsächlich von Pflanzen ernähren. [23] [24] Der optimale Proteinbedarf von Tilapia-Fischbrut liegt bei 35 % bis 40 %, bei erwachsene Fischen mit mehr als 50 Gramm Gewicht bei 20 % bis 25 %. Für die Größe der ARC-Anlage (nicht industriell) würde der Tilapia 25% Rohprotein, 4-6% Fett, 5-20% Zellulose und zwischen 0,54% und 1,14% Phosphor benötigen. [20]

Wir wollen die Fische in der ARC-Anlage mit Hilfe von Netzen in verschiedene Zonen aufzuteilen. Eine Zone wäre die "Kontrollgruppe" und würde mit dem konventionellen Fischfutter gefüttert werden. In den anderen Zonen werden die Fische über einen Zeitraum von 4-6 Wochen mit Alternativen gefüttert - Algen (die auch in der Gartenarbeitsschule angebaut werden), Wasserlinsen, Larven der Schwarzen Soldatenfliege, Würmer und Lupinenmehl.

Wir werden die Auswirkungen des alternativen Futters messen, indem wir den Unterschied in der Wachstumsrate zwischen der "Kontrollgruppe" und den anderen Zonen ermitteln. Unsere Ergenisse werden wir hier in den nächsten Monaten veröffentlichen. Stay tuned...

Quellen:

[1] Integrating Biosystems to foster Sustainable Aquaculture, p. 7-8, https://core.ac.uk/download/pdf/16425931.pdf

[2] Msangi et al. (2013): A fish to 2030,

https://www.researchgate.net/publication/260075735_A_FISH_TO_2030_Prospects_for_Fisheries_and_Aquaculture_WORLD_BANK_REPORT_NUMBER_83177-GLB_Public_Disclosure_Authorized_Public_Disclosure_Authorized_Public_Disclosure_Authorized_Public_Disclosure_Autho

[3] García-Romero J, et al. (2014a) Marine and freshwater crab meals in diet for red porgy (Pagrus pagrus): effect on fillet fatty acid profile and flesh quality. Aquaculture 420–421:231–239.

[4] Robaina L, et al. (1999) Digestibility, postprandial ammonia excretion and selected plasma metabolites in European sea bass (Dicentrarchus labrax) fed pelleted or extruded diets with or without wheat gluten. Aquaculture 179:45–56

[5] Torrecillas S, et al. (2017) Combined replacement of fishmeal and fish oil in European sea bass (Dicentrarchus labrax): production performance, tissue composition and liver morphology. Aquaculture 474.

[6] Robaina et al. (2019): Fish Diets in Aquaponics, https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-15943-6_13

[7] Rob Fletcher (2020): Putting a figure on aquaculture’s greenhouse gas emissions, https://thefishsite.com/articles/putting-a-figure-on-aquacultures-greenhouse-gas-emissions

[8] Gatlin DM, et al. (2007) Expanding the utilization of sustainable plant products in aquafeeds; A review. Aquacult Res 38:551–579

[9] https://thecounter.org/will-plant-based-fish-food-make-aquaculture-more-sustainable/

[10] https://thefishsite.com/articles/the-use-of-algae-in-fish-feeds-as-alternatives-to-fishmeal

[11] https://www.mbgnet.net/fresh/lakes/algae.htm#:~:text=Algae%20are%20photosynthetic%20creatures.,however%20some%20species%20are%20multicellular

[12] https://neomed-pharma.com/About-marine-algae/Macro-micro-algae#:~:text=Macro%20algae%20are%20multicellular%20marine%20algae%20which%20form%20a%20real%20plant.&text=Micro%20algae%20are%20different.,very%20popular%20in%20this%20variety

[13] https://farmingaquaponics.com/best-algae-eaters-for-aquaponics/

[14] https://gogreenaquaponics.com/blogs/news/alternative-fish-food-in-aquaponics

[15] https://www.theaquaponicsource.com/black-soldier-fly-larvae-for-fish-food/

[16] https://www.youtube.com/watch?v=s8f3B1G6lgY&list=PLJrY4R2PQdRkQanXJLkXJe3OohnCk2JPj&index=29

[17] https://www.youtube.com/watch?v=qc7xCVuJJCs&list=PLJrY4R2PQdRkQanXJLkXJe3OohnCk2JPj&index=30