Implantierte Miniatursensoren könnten die Zucht von Fischen in Aquakultur künftig umwelt- und tierschonender machen. Die neuen Sensoren überwachen und diagnostizieren den Gesundheitszustand der Tiere und registrieren dabei auch Verhaltensaufälligkeiten. Der Austausch von Daten und das Aufladen der Mikrosensoren erfolgt dabei drahtlos per Funk.
Die Aquakultur ist weltweit der am stärksten wachsende Lebensmittelbereich. Nach Angaben der Welternährungsorganisation FAO wächst die Produktion von Fischen, Muscheln und Schalentieren in kontrollierter Aufzucht seit 1990 jährlich um etwa neun Prozent. Die Gründe hierfür sind die überfischten Meere und der gestiegene Fischverbrauch einer wachsenden Weltbevölkerung. Doch das Gesundheitsrisiko von Fischen in Aquakulturen ist hoch: Begünstigt durch die engen Platzverhältnisse und die oftmals überschrittenen empfohlenen Besatzdichten können sich Parasiten und Krankheiten dort besonders schnell ausbreiten. Infektionen werden oft mit Antibiotika bekämpft, deren Rückstände
auf den Tellern der Verbraucher landen.
Mini-Sensor funkt Daten vom Fisch
Um diesem Problem schon im Vorfeld zu begegnen, haben jetzt Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin ein winziges Sensorsystem entwickelt, mit dem sich die Gesundheit und das Verhalten von Fischen in Aquakulturen permanent überwachen lässt. „Bei unserem FischFit-Monitor handelt es sich um ein Mikrosensorsystem mit drahtloser Datenkommunikation, das fünf einzelne Sensoren vereint“, erklärt Volker Großer, Gruppenleiter am IZM. Der Prototyp ist vier Zentimeter lang, zwei Zentimeter breit und acht Millimeter hoch. Er soll jedoch noch beträchtlich verkleinert werden. Er wurde bereits in Karpfen implantiert, die ersten Datenübertragungstests waren erfolgreich.
Sensor misst auch Verhaltensauffälligkeiten
Unter die Haut der Fische implantiert, messen diese Sensoren nicht nur den Hautwiderstand, den Blutdruck, die Herz- und Atemfrequenz sowie die Körpertemperatur, sondern auch das Schwimmverhalten und die Bewegungsaktivität. Sie ermitteln, wie schnell ein Fisch schwimmt oder ob er sich hektisch bewegt. „Anhand der Messdaten können wir Verhaltensauffälligkeiten rasch erkennen und Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand der Tiere ziehen“, so Großer weiter. „Bislang vorliegende Sensorsysteme messen in der Regel lediglich die Körpertemperatur der Fische und des Wassers. Oftmals werden Fische in Aquakulturen gar nicht überwacht.“
Drahtloses Aufladen unter Wasser
Das aus tierverträglichem Material bestehende Mikrosensorsystem zeichnet sich durch eine Besonderheit aus: Sein Energiespeicher lässt sich drahtlos unter Wasser wieder aufladen. Die empfangenen Messdaten leitet die Basisstation, die als Lese- und Schreibgerät fungiert, per Bluetooth oder Kabel an den Computer mit der Auswertungssoftware weiter. Über den Laptop bezieht die Basisstation auch den Strom.
Das Lesegerät wird in Zuchtanlagen am Beckenrand, in Flüssen und Teichen an den Fütterungsstationen angebracht. Allerdings funktioniert dies bisher nur in Süßwasser. „Salzwasser stört die Funkverbindung zwischen Sensor und Lesegerät“, führt Großer aus. Im Südwasser aber funktioniert der FischFit-Monitor selbst unter extremen Umwelteinflüssen, wie der Forscher betont.
Künftig wollen er und sein Team das System auch für die Edelfischzucht, etwa bei Stören nutzen. Denkbar sei auch, den FischFit-Monitor in angepasster Form bei Säugetieren einzusetzen, vor allem bei Nutztieren wie Rindern und Schweinen. Projektpartner sind die ELBAU Elektronik Berlin, das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei Berlin sowie das Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte an der Humboldt-Universität.
(Fraunhofer-Gesellschaft, 02.07.2010 – NPO)
