För att möta efterfrågan på lax, många laxodlingar har utvecklats längs Skandinaviens och Skottlands kuster. Denna verksamhet styrs av strikta miljöbestämmelser. Gårdarna måste avgöra hur deras fiskproduktion påverkar det marina bentiska ekosystemet. Därför, de analyserar förekomsten av så kallade bioindikatororganismer som kräftdjur och maskar på havsbotten. Denna process är tidskrävande och dyr. Forskare vid universitetet i Kaiserslautern utvecklar tillsammans med kollegor från universitetet i Genève snabbare och effektivare metoder. De använder DNA från mikroorganismer för att karakterisera förändringar mer exakt som tidigare var möjligt. Deras studier har publicerats i välrenommerade tidskrifter Ekologiska indikatorer och Marine Pollution Bulletin .

Med mer än 1,2 miljoner ton årligen, Norge är en av de största laxproducenterna i världen. Dessa fiskar odlas i stora burar utanför kusten i cirka två år. Foderrester och fiskutsöndringar från dessa operationer sjunker ner till havsbotten och kan påverka det bentiska ekosystemet:bakterier bryter ner dessa organiska ämnen i en process som förbrukar syre. Som ett resultat, syrehalterna kan sjunka tillräckligt lågt för att de flesta större bentiska organismer som många maskar, kräftdjur eller sjöborrar kan inte överleva dessa syrefattiga förhållanden.

Av denna anledning, miljömyndigheter har infört strikta regler för laxodlingar. "Vattenutbytet från havsströmmar måste vara tillräckligt för att förse fisken med syre och föra bort så mycket som möjligt av det organiska avfallet, " konstaterar professor Dr Thorsten Stoeck, ekolog vid universitetet i Kaiserslautern. "Dessutom, miljöbestämmelser tillåter endast betydande miljöpåverkan omedelbart under fiskburarna. Inom mycket kort avstånd från gården behöver miljön återhämta sig."

För att testa hur det bentiska ekosystemet påverkas av jordbruksaktiviteter, bönder måste ta prover från havsbotten. "Organismerna som lever på havsbotten är indikatorer på ekosystems hälsa, " tillägger Dr. Stoeck. Men, processen för identifiering av arter kräver experter på taxonomi och är dyr och mycket tidskrävande; det kan ta närmare 6 månader innan resultat är inne:för lång tid för att åtgärder ska kunna genomföras om ekosystemet är hårt belastat.

Stoecks forskargrupp i samarbete med kollegor i Switerland (University of Geneva) utvecklar för närvarande en enklare, snabbare och mer kostnadseffektiv metod i sina laboratorier på Kaiserslautern campus. Forskarna samlar in prover från bönder och isolerar mikroorganismer som ciliater och bakterier. Forskarna använder DNA från dessa mikrober för proceduren. "Deras genetiska material är som ett fingeravtryck; det är unikt för varje individ, ", säger ekologen. "Resultaten är tillgängliga inom bara en vecka." Dessa små djur gör det möjligt att dra mer exakta slutsatser om omfattningen av föroreningar än konventionella metoder. "Många större organismer klarar inte av att överleva lågsyretillstånd, "noterar Stoeck." Mikrober är vanligtvis mer resistenta. Många kan tolerera olika grader av föroreningar och föroreningar och kan anpassa sig snabbare till förändrade förhållanden."

Målet med projektet är att skapa en databas med DNA-fingeravtryck från en lång rad mikroorganismer. "Vi kan skapa ett system med DNA-streckkoder, analogt med streckkoderna som används för livsmedelsprodukter i mataffären, " fortsätter Stoeck, vars team samlar in sedimentprover från fiskodlingar över hela världen. "Dessa streckkoder gör det möjligt för bönderna att snabbt identifiera ekosystemets hälsotillstånd i närheten av fiskodlingarna."

I längden, till exempel, jordbrukare kan kanske använda ett DNA -chip för en automatiserad analys av sedimentprover direkt på plats. Samlingen av streckkoder kommer att ge dem uppdaterad information om havets tillstånd, göra det möjligt för jordbrukare att reagera på problem snabbare. Nuvarande övervakningsprogram tittar vanligtvis bara på de miljöförhållanden som råder innan fisken placeras i burarna och sedan på toppen av produktionen.