What is the value of a dead fish? : the biological and economic impact of delousing farmed Atlantic salmon in Norway

Abstract

The impacts of the ectoparasite salmon lice (Lepeoptheirus salmonis (Krøyer, 1837)), is a major challenge for sustainable production of farmed Atlantic salmon (Salmo salar) in Norway, and has been so for over 40 years. The challenge with salmon lice, especially the control of it, is the expense and that lice affect different aspects of the economy, environment, and society. Lice have become central to the governmental regulation of the growth of the salmon aquaculture industry, and the most important obstacle to the stated political goal of quintupling aquaculture production in Norway by 2050. The main reason for control is the spillover of lice from farmed to wild salmon. For many years, lice were controlled by use of pesticides. However, they eventually developed resistance to most of the pesticides available. This led to a paradigm shift from treating medicinally to non-medicinally around 2015. Non-medicinal treatments mainly involve the use of heated water baths (thermal treatment) or brushing or flushing (mechanical treatment) of the fish to remove the lice.

In 2020, 52 million salmon, 14.8% of the standing stock, died during the on-growing period at sea. It was suspected that a large part of this mortality was caused by non-medicinal treatments. Veterinarians working in the field had, for several years, raised concerns regarding poor fish health and welfare related to especially thermal treatment. Still, at the on-set of this PhD, we did not know how many salmon died because of these treatments, nor how the treatments affected their growth. Securing good health and welfare is part of sustainable animal production and should be a top priority. Yet, when we do not know the extent of mortality and growth loss associated with delousing treatments, it is difficult to assess how much could be spent on measures to reduce mortality and secure good growth. Consequently, it is also difficult to evaluate how highly we should prioritise work related to reducing mortality and securing good growth after treatment. The main aim of this thesis was therefore to assess the biological and economic impact of treatments against salmon lice.

Based on a unique dataset describing daily production at cage level from 2014-2019 from three large Norwegian aquaculture companies, the increased mortality (paper I) and decreased growth (paper II) associated with different delousing methods were estimated. Importantly, the results showed that non-medicinal treatments on average had a negative impact on fish health and welfare. Mortality was 5.4 (thermal) to 6.3 (mechanical) times higher after non-medicinal treatments compared to medicinal treatments, for the 2017 year-class. In an average cage containing 150 000 fish, a median of 790 or 928 fish were at risk of dying within two weeks after thermal and mechanical treatment, respectively. This risk varied substantially, and in an average cage the maximum number of dead could be as high as 20 130 or 50 915 after a thermal or mechanical treatment. The median mortality rate decreased two weeks after non-medicinal treatments, but not to the level it was before treatment. The results also showed that the treated fish had an appetite drop that lasted on average one week. The appetite drop was significantly larger following non-medicinal compared to medicinal treatments. For fish weighing on average 3 kg, being treated when the seawater temperature was at 10°C, this appetite drop led to an estimated average growth loss of 51.5±7.5 g/fish non-medicinal treated compared to 33.9±10.5 g/fish medicinally treated. A week of starvation prior to the treatment led to an additional growth loss of 155g/fish. Thus, in a cage containing 150 000 fish, the growth loss due to starvation and suboptimal feeding after one non-medicinal treatment was equal to 31 200 kg compared to not being treated at all. This showed that although the pre-treatment starvation period made up the largest part of the growth loss (∼75%), it is important to include the potential growth loss after treatment (∼25%). Both studies showed a substantial variation within and between treatment methods, especially within thermal treatment, indicating a potential for improvement if risk factors for increased mortality and reduced growth could be identified and mitigated. In paper II, results suggested that the outcome of a treatment might be influenced primarily by factors such as treatment-related handling procedures, environmental conditions, or disease status of the fish-group.

The results further showed a reduction in median mortality after thermal treatment over the study period, indicating a possible improvement of the technique over the years 2015 to 2019. However, non-medicinal treatment is still regarded as one of the main causes of reduced health and welfare of salmon. Both mortality in the on-growing period at sea and the overall number of non-medicinal treatments were at all-time high in 2022.

Mortality and growth reduction constitutes both a challenge for fish health and welfare as well as a biological loss for the farmer. The extent of this biological loss was implemented in a bio-economic model to assess the economic consequence (costs and benefits) for a farmer of choosing different delousing treatment regimes. We did this by using a stochastic partial budgeting approach. The calculations implied that salmon producers could invest a considerable amount in measures for prevention or improvement of thermal treatments before break-even. For example, a farmer could spend on average 5.4 million NOK (535 313 €) per cage per 1-yearling production cycle on measures to prevent four thermal treatments before it was no longer economically beneficial. Depending on the performance of the four thermal treatments, 3.2 to 7.4 million NOK (319 196 -737 934 €) per cage per 1-yearling production cycle could be spent on measures of improvement. The bio-economic model highlights the importance of incorporating the risk of increased mortality and reduced growth associated with different treatments. It also calls attention to the economic incentive and the need to prioritise work on improving methods to ensure good health and welfare for the salmon.

The work from this PhD shows that knowledge of both the effect from treatment measures and their side effects is important when deciding on treatment strategies. Accounting for the biological losses associated with lice treatments is essential when making choices of delousing strategies. The principles of integrated pest management should be emphasised to ensure a sustainable management of salmon lice in the years to come. Consequently, there is a need to continue to find alternative solutions for both managing and regulating salmon lice in Norway. This should be done through interdisciplinary research and by comparing all the different aspects of the impact of salmon lice against each other.

Lakselus (Lepeoptheirus salmonis (Krøyer, 1837)) er en betydelig utfordring for en bærekraftig produksjon av oppdrettet atlantisk laks (Salmo salar) i Norge, og har vært det i over 40 år. Utfordringen med lakselus, særlig kontroll av lus, er kostbart og påvirker økonomi, miljø og samfunn. I dag utgjør den et sentralt element i regulering for en bærekraftig vekst av norsk oppdrettslaks, og lus er den viktigste hindringen for den politiske målsetningen om å femdoble akvakulturproduksjonen i Norge innen 2050. Lakselus påvirker bestanden av villaks og de strenge reguleringene er i hovedsak for å hindre at lus fra oppdrettslaksen reduserer lokale villakspopulasjoner langs kysten. I mange år ble lakselus kontrollert ved bruk av antiparasittære legemidler. Imidlertid utviklet lusen etter hvert resistens mot de fleste tilgjengelige midlene. Rundt 2015 førte dette til et paradigmeskift fra medikamentell behandling til ikke-medikamentell behandling. Ikke medikamentelle metoder innebærer i hovedsak å bade laksen i oppvarmet vann (termisk behandling) eller børste og eller spyle (mekanisk behandling) laksen for å fjerne lusen.

I 2020 døde 52 millioner laks i løpet av perioden i sjø, noe som utgjorde 14,8% av bestanden. En regnet med at de ikke-medikamentelle behandlingene trolig forklarte en stor del av denne dødeligheten. Veterinærer som jobbet i felt hadde i flere år uttrykt bekymring angående dårlig fiskehelse og velferd knyttet spesielt til termisk behandling. Likevel visste vi ikke hvor høy dødelighet som var knyttet til de ikke-medikamentelle behandlingene, eller hvordan de påvirket veksten til fisken. Å sikre god fiskehelse og velferd er en del av bærekraftig dyreproduksjon og bør være høyt prioritert. Men, når vi ikke kjenner omfanget av dødelighet og tilveksttap er det vanskelig å vurdere hvor høyt man skal prioritere arbeid med å redusere dødelighet og sikre god vekst i forbindelse med avlusingsbehandlinger. Hovedmålet med denne avhandlingen var derfor å vurdere de biologiske og økonomiske konsekvensene av behandlinger mot lakselus.

Det ble samlet inn data fra tre store norske oppdrettsselskaper som beskrev daglig produksjon på merdnivå i perioden 2014 til 2019. Dødelighet (paper I) og tilveksttap (paper II) assosiert med ulike avlusningsmetoder ble estimert basert på disse dataene. De ikke-medikamentelle behandlingene hadde en negativ innvirkning på fiskens helse og velferd. Dødeligheten var 5,4 (termisk) til 6,3 (mekanisk) ganger høyere etter ikke-medikamentelle behandlinger sammenlignet med medikamentelle behandlinger for 2017 årsklassen. I en gjennomsnittlig merd med 150 000 fisk var det mediant 790 og 928 fisk som var i risiko for å dø to uker etter henholdsvis termisk eller mekanisk behandling. Dette varierte betydelig, og antallet døde i en gjennomsnittlig merd kunne være så høyt som 20 130 (termisk) eller 50 915 (mekanisk). Median dødelighet var nedadgående i en to ukers periode etter ikke-medikamentelle behandlinger, men sank ikke til det nivået den var før behandling. Resultatene viste også at behandlet fisk hadde en nedsatt appetitt som varte i gjennomsnitt én uke. Appetittreduksjonen var betydelig større for ikke-medikamentelle behandlinger enn for medikamentelle behandlinger. For fisk med en gjennomsnittsvekt på 3 kg som ble behandlet når sjøtemperaturen var 10 °C, resulterte dette i et estimert tilveksttap på 51,5 ± 7,5 g/fisk som var ikke-medikamentelt behandlet sammenlignet med 33,9 ± 10,5 g/fisk som var medikamentelt behandlet. Syv dager med sulting i forkant av behandlingen førte til et ekstra tilveksttap på 155 g/fisk. I en merd med 150 000 fisk tilsvarte dette kortsiktige tilveksttapet en biomassereduksjon på 31 200 kg. Det betyr, at selv om perioden med sulting før behandlingen utgjør den største delen av tilveksttapet (∼ 75%), viser resultatene i paper II at det også er viktig å inkludere det potensielle tilveksttapet etter behandlingen (∼25%). Begge studiene viste betydelig variasjon både innenfor og mellom behandlingsmetodene, spesielt innenfor de ulike termiske behandlingene. Variasjon indikerer et potensial for forbedring hvis risikofaktorer for økt dødelighet og redusert vekst forbundet med behandlingsmetodene kan identifiseres og mitigeres. I paper II antydet resultatene at utfallet av en behandling primært påvirkes av faktorer som behandlingsrelaterte håndteringsprosedyrer, miljøforhold eller sykdomsstatus for fiskegruppen.

Videre indikerte resultatene en mulig forbedring av termisk behandling i perioden fra 2014 til 2019, da det ble observert en reduksjon i median dødelighet etter termisk behandling i løpet av denne perioden. Likevel er ikke-medikamentell behandling fortsatt ansett som en av de største helse- og velferdsutfordringene til oppdrettslaks. Både dødelighet i sjøfasen og bruken av ikke-medikamentelle behandlinger nådde sitt høyeste nivå i 2022.

Dødelighet og tapt tilvekst er en dyrehelse og velferdsutfordring og utgjør et biologisk tap. Omfanget av dette biologisk tapet ble implementert i en bioøkonomisk modell for å vurdere de økonomiske konsekvensene (kostnader og fordeler) det har for en oppdretter å velge ulike avlusingsregimer. Dette gjorde vi ved å bruke en stokastisk delbudsjett-tilnærming. Beregningene antydet at lakseprodusenter kunne investere en betydelig sum i tiltak for å forebygge eller forbedre termiske behandlinger før det ikke lengre var økonomisk lønnsomt. For eksempel kunne en oppdretter i gjennomsnitt bruke 5,4 millioner NOK/merd per 1-åringproduksjon på tiltak for å forebygge fire termiske behandlinger før det ikke lenger var økonomisk lønnsomt. Avhengig av utfallet av de fire termiske behandlingene kunne det brukes mellom 3,2 og 7,4 millioner NOK/merd per 1-åringproduksjon på tiltak for forbedring. Den bioøkonomiske modellen understreker viktigheten av å inkorporere risikoen for økt dødelighet og redusert vekst forbundet med ulike behandlinger, fordi når man gjør det, belyses også de økonomiske insentivene og behovet for å prioritere arbeidet med å forbedre metoder for å sikre god helse og velferd for oppdrettslaksen.

Arbeidet i denne doktorgraden viser at det er avgjørende å ta hensyn til de biologiske tapene forbundet med lusebehandlinger når man velger avlusingsstrategi. I årene som kommer, bør prinsippene for integrert skadedyrkontroll følges for å sikre en bærekraftig forvaltning av lakselus. Det betyr blant annet, at det er behov for å fortsette arbeid med å finne alternative løsninger både med tanke på kontroll og regulering av lakselus i Norge. Disse løsningene bør finnes gjennom tverrfaglig forskning og ved å veie alle de ulike aspektene lakselusen påvirker opp mot hverandre.