Bottom-up and top-down control mechanisms affecting the feeding and growth of the cultivated barnacle Balanus crenatus

Abstract

Sammendrag

Kultivering av skipsrur (Balanus crenatus) som blir benyttet til produksjon av levende-fôr til marin fiskeyngel, har vist seg å være utfordrende. Problemet er ikke å få dem til å vokse, men å forstå de biotiske faktorene som påvirker overlevelse gjennom vintermånedene før høsting.

Denne oppgaven har hatt som mål å se på ovenfra og ned- og nedenfra og opp styringsmekanismer for overlevelse og vekst potensial hos skipsruren ved å studere kultiverte skipsrur fra Hemnesberget, Norge gjennom sesongene 2020-2021 og 2021-2022. Dette ble gjort ved å utføre to ovenfra og ned predasjonsstudier på skipsruren. Her fikk predatorene Asterias rubens og Nucella lapillus fri tilgang på små nyslåtte- og på voksne rur. Et nedenfra og opp forsøk ble også utført for å se på rurens vekst potensiale og sult toleranse, ved å bruke tørrfôr beregnet på laksesmolt og fryste nauplier fra Semibalanus balanoides. I tillegg til forsøkene ble seks lengder med kultiveringsbånd talt og kategorisert ut fra overlevelse for å øke forståelsen av hvor i vannsøylen dødeligheten var høy. Salinitet og temperaturmålinger ble sett på sammen med dødeligheten langs båndene for å se om det kunne indikere en sammenheng.

Tellingen av ruren på kultiveringsbåndene viste at overlevelse ser ut til å følge de ferskere overflatevannmassene (-1, -3 meter). A. Rubens toleransegrense for lav salinitet kan forklare mønsteret for dødelighet langs kultiveringsbåndene, men det trengs in situ forsøk for å kunne bekrefte A. Rubens som hovedårsak. Predasjons eksperiment 1 og 2 viste at det var en signifikant forskjell mellom predatorene i begge eksperimentene. A. rubens viste et høyt predasjonstrykk og konsumerte gjennomsnittlig seks stykk små nyslåtte rur eller to voksne rur per dag. N. lapillus konsumerte omtrent halvparten, med tre stykk nyslåtte rur eller en voksen rur per dag. Den konsumerte gjennomsnitts ratioen mellom predatorene på små rur var 38% (ST 15%) og for voksen rur 34% (ST 11%).

Vekst resultatene fra fôringsforsøket viste at Zooplankton ga gjennomgående best vekstresultater, både for skallvekst og økning i mengde gonade, som ga en imponerende økning i Gonadosomatic index (GSI) på 16% sammenlignet med kontrollgruppen. Karbon-til-nitrogen (C:N) ratio resultatene fra fôret var ikke reflektert i C:N resultatene fra rurens kroppsmasse og gonade i de ulike forbehandlingene. Det mistenkes at partikkelstørrelsen til Smoltfôret var for liten til at ruren fikk tak i fôret og resulterte i lavere C:N verdier for ruren fôret med smoltfôr.

Ruren som fikk Zooplankton og Smoltfôr hadde en signifikant økning i skallvekst sammenlignet med kontrollgruppen. Ruren foret på Zooplankton økte også i gonade og kroppsmasse i relasjon til skallstørrelse, mens ruren foret på Smoltfôr beholdt den samme størrelsen. Kontrollgruppens kroppsstørrelse og gonademengde krympet. Kontrollgruppens GSI økte med 1% etter syv ukers forsøk, sammenlignet med start-populasjonen fra uke 0 som hadde en GSI på 42%. Her hadde Zooplankton 59%, og den Smoltfôrede ruren 47%. Disse resultatene viste at et naturlig fôr som zooplankton ga de beste resultatene for skallvekst, og økning i gonademasse gjennom fôring i høst/vintermånedene. Smoltfôret viste også en økning i gonademengde når den økte skallveksten og GSI tas i betraktning.

Resultatene fra de utførte eksperimentene ga en innsikt i faktorer for vekst og død, men ingen endelig konklusjon kan trekkes som hovedårsak for dødeligheten i de mer saltholdige vannmassene hvor ruren kultiveres.

Abstract

Cultivating the barnacle Balanus crenatus to produce nauplii as start feed for marine juveniles has proven to be a challenge. The problem is not being able to cultivate them but rather to fully understand their biotic and abiotic conditions to ensure survival during the winter months before harvest.

The aim of this thesis was to study bottom-up and top-down control mechanisms that affect the survival and growth potential of the cultivated barnacle Balanus crenatus. Barnacles cultivated at Hemnesberget, Norway, were monitored through the seasons 2020-2021 and 2021-2022. Two Top-down experiments were conducted using the predators Asterias rubens and Nucella lapillus, on juvenile and adult barnacles. One Bottom-up experiment was conducted to study the growth potential of barnacles, using a dry formulated salmon-fry feed, frozen Semibalanus balanoides nauplii and a control group that were not fed. The non-fed group gave insight in the barnacles ability to withstand starvation. In addition to the experiments, six cultivation bands were counted and categorized for live and dead barnacles to get an understanding of where in the water column mortality occurred, and to see how salinity and temperature could have affected their performance.

The counting of live vs dead barnacles showed that the survival seemed to be higher in the upper water layers with lower salinity (-1, -3 meters). A. rubens salinity tolerance could explain the pattern of mortality along the cultivation bands, but in situ studies are needed to confirm this as a main cause. The Top-down experiments proved that there was a significant difference in ingestion rate between the predators in both experiment 1 and 2, and that A. rubens exerted a high predation pressure, consuming on average six juvenile barnacles, or two adult barnacles per day. In comparison N. lapillus consumed on average three juvenile barnacles or one adult barnacle per day. The mean ingestion ratio between the predators was 38 % (SD 15%) on juvenile barnacles, for adult barnacles a mean ingestion ratio was 34 % (SD 11%).

The results from barnacle growth rates in the bottom-up experiment, showed that the Zooplankton treatment had the overall best results both on shell growth and showed the highest increase in gonad mass in addition to an impressing increase in gonadosomatic index (GSI) of 16% compared to the control group. The carbon-to-nitrogen (C:N) ratio of the feeds did not translate to the C:N ratio of body tissue and gonad biomass, indicating the particle size of the Salmon-fry feed was possibly being too small for the barnacles to catch, resulting in lower C:N values for the Salmon-fry fed barnacles.

The barnacles fed Zooplankton and Salmon-fry feed grew significantly in shell size compared to the Control group. Zooplankton fed barnacles also grew in gonad mass and body tissue in relation to their shell size, while Salmon-fry feed barnacles maintained similar gonad mass and body tissue mass from start to end of the experiment. The gonad and body tissue of the Control group decreased. The gonadosomatic index of the Control group increased 1% (to 43%) compared to the Start-population which had a GSI of 42%, whereas Zooplankton and Salmon-fry fed barnacles had a GSI of 59% and 47%, respectively. In this experiment, the natural zooplankton diet gave the best results in shell growth and production of gonad mass through late fall/early winter. Salmon-fry feed also shows an overall increase in gonad mass when taking increased shell size and GSI into consideration.

The results in this thesis gave valuable insight to some of the factors controlling growth and mortality, but no concluding results was made as to why the barnacles at the Hemnesberget suffer from high mortality in water layers with higher salinity.