Cultivation of Saccharina latissima (Phaeophyceae) in temperate marine waters: Nitrogen uptake kinetics, Growth characteristics and Chemical composition

Abstract

Det er en økende interesse for dyrking av tang og tare i Norge og resten av Europa, og sukkertare (Saccharina latissima) er en av de mest aktuelle artene som på sikt kan dekke behovene for mat, fôr, materialer og energi til en voksende global befolkning.

Variasjon i vekst og biokjemisk sammensetning i dyrket sukkertare varierer

hovedsakelig med sesong og dyp, og systematisk med breddegrad. Resultatene fra vekstforsøk langs kysten av Norge viser at sukkertare som ble dyrket i sjø fra februar oppnådde maksimal lengde og biomasse to måneder tidligere på lokaliteter i Sør-Norge enn på lokaliteter i Nord-Norge. Proteininnholdet i taren reduseres utover våren i takt med minkende nitrogen verdier i sjøen, og på samme måte som med vekst ble også nedgangen i proteininnhold funnet å være forsinket med økende breddegrad. Flere av forsøkene har også vist at sukkertare krever høye næringssaltkonsentrasjoner for å opprettholde rask vekst, noen som gjør at den ikke kan konkurrere effektivt om nitrogen på vår/sommer når konsentrasjonene er lave, og at en økning i tarebiomasse i dette tidsrommet baserer seg på bruk av interne nitrogenkomponenter.

Denne oppgaven har økt den biologiske forståelsen som er nødvendig for storskala dyrking av sukkertare, og understreker nødvendigheten av å studere vekst og biokjemisk innhold under varierende miljøforhold. Dette inkluderer breddegrad, sesong og dyp, men også ulik alder og utviklingsstadier på kimplantene som settes ut i sjø for videre vekst. Studiene ble gjennomført under økologisk realistiske forhold, samt under forhold som ikke er vanlig å finne langs norskekysten, men som er biologisk interessant å inkludere.

Det langsiktige målet er å bidra inn til en fremtidig utvikling og etablering av en bioøkonomi basert på dyrket tare. Industrialisering av en nesten karbonnøytral, ikke-fôret algebiomasse vil bidra til en miljøvennlig utvikling av havbrukssektoren og til en bærekraftig utnyttelse av havet.

Cultivation of macroalgae is an emerging industry in Europe and the sugar kelp (Saccharina latissima) is one of the most economically and ecologically relevant species. New consumer trends, market demands and opportunities for multiple uses of macroalgae such as food, bioactive components, feed, fertilisers and biofuels has strengthened the motivation for industrial macroalgae cultivation in Western countries.

The growth and chemical composition of cultivated sugar kelp varies with season and depth and systematically with latitude due to large differences in essential resources such as nutrients and light. The results from a cultivation study along the Norwegian coast revealed a south-north gradient in biomass development during the spring and summer, with the southern location reaching maximum frond length and biomass yield 2 months earlier that the northernmost location. The protein content decreased towards summer, and the decrease in protein was found to be delayed with increasing latitude.

It appears that sugar kelp requires high environmental nitrogen concentrations for maintaining rapid growth and is not able to compete for available nutrients with the more efficient phytoplankton during late spring and summer. This means that the kelp must take up most of the nutrients needed for growth and building of macromolecules early in the season when external concentrations are high.

The present study has increased our biological knowledge needed for cultivating sugar kelp and emphasises the importance of studying growth and dynamics of biochemical content under different environmental conditions. This includes different latitudes, seasons and depths, but also different seedling sizes and nutritional histories. Experiments were performed under various ecologically realistic scenarios, as well as under conditions that are not commonly found along the Norwegian coast, but which are biologically interesting to include.

The long-term goal is to use this newly gained knowledge to contribute to the future development and establishment of a new bioeconomy based on cultivated seaweed. Industrialisation of a nearly carbon-neutral, non-fed cultivation of macroalgae will contribute to an environmentally-friendly development of the aquaculture sector and to a sustainable exploitation of the oceans.