Väitöstutkimus: Bakteerit ovat avainasemassa kalojen kiertovesikasvatuksen onnistumisessa

3.9.2020 12:25:56 EEST | Jyväskylän yliopisto | Tutkimus

Jaa

Kalankasvatus on yksi nopeimmin maailmalla kasvavista elintarviketuotannon sektoreista. Jatkuvan kasvun vuoksi ekologisesti, taloudellisesti ja sosiaalisesti kestävät alueet kalankasvatukseen ovat jo käytössä, minkä takia uusille kalankasvatustekniikoille on tarve. Kalojen kiertovesikasvatus on viime vuosina yleistynyt tekniikka, joka kierrättää ja säästää vettä. Tekniikalla ei ole vielä saavutettu taloudellista kannattavuutta muun muassa sen edellyttämien suurien investointien ja käyttökustannusten vuoksi. Erityisen haasteelliseksi kiertovesikasvatuksessa on osoittautunut bioreaktoreiden toiminta ja hallinta, joiden mikrobiologisia prosesseja FM Jani Pulkkinen tutki Jyväskylän yliopistossa tarkastettavassa väitöskirjassaan.

Bioreaktoreissa veden puhdistusprosessi hyödyntää bakteereita. Bioreaktoreissa kalojen erittämä myrkyllinen ammoniakki muuttuu mikrobien avulla haitattomampaan nitraattiin nitrifikaatioprosessissa.

"Vaikka bioreaktorit suunnitellaan kalojen typpiyhdisteiden hajotusta varten, bioreaktoreiden bakteerien tärkeimmät toiminnot olivat hiilihydraattien, aminohappojen ja rasvojen hajotus. Bioreaktoreiden vaikutus kokonaisuudessaan vedenlaatuun on siten paljon monimuotoisempi mitä aiemmin on ajateltu. Monipuolinen ja stabiili bakteeriyhteisö voi ylläpitää hyvää vedenlaatua, ei pelkästään typpiyhdisteiden määrässä, vaan myös muussa orgaanisen aineen määrässä", kertoo Jani Pulkkinen.

Erityyppiset bioreaktorit voivat siepata vedestä kiintoaineita tai vaikuttaa kaasujen tasapainoon mutta eri bioreaktoreilla on myös erilainen nitrifikaatiotehokkuus eli kuinka nopeasti ammoniakki saadaan muutettua nitraatiksi.

”Bioreaktoreiden mitoitus ja tyypin valinta tulisi tehdä koko vedenkäsittelyjärjestelmän ominaisuudet huomioiden”, Pulkkinen sanoo.

Bioreaktoreiden biologinen ja mekaaninen kiintoaineen poistokyky voi kompensoida muun vedenkäsittelyjärjestelmän ominaisuuksia. Optimoimalla koko vedenkäsittelyjärjestelmä luodaan kalojen hyvinvoinnin ja kasvun kannalta paras mahdollinen vedenlaatu, joka mahdollistaa kustannustehokkaan ja ympäristöystävällisen kalankasvatuksen.

Väitöstutkimus koostui neljästä osajulkaisusta, joissa käytettiin moderneja molekyylimikrobiologian menetelmiä. Kaikki tutkimukset tehtiin Luonnonvarakeskuksen (Luke) Laukaan kiertovesikasvatuksen kokeilu- ja oppimisympäristössä.

Väitöskirjatyötä ovat rahoittaneet Luke, Euroopan unioni sekä maa- ja metsätalousministeriö Euroopan meri- ja kalatalousrahastosta.

Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations 242, Jyväskylä 2020, ISSN 2489-9003, ISBN 978-951-39-8197-6 (PDF). Julkaisu on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa osoitteessa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-8197-6

Jani Pulkkinen kirjoitti ylioppilaaksi Siilinjärven lukiosta 2004 ja valmistui maisteriksi Jyväskylän yliopistosta 2012 pääaineenaan akvaattiset tieteet. Pulkkinen on työskennellyt Etelä-Savon ELY-keskuksessa vuosina 2012–2014 hydrobiologina ja ympäristösuunnittelijana. Vuodesta 2014 Pulkkinen on työskennellyt sisävesien kalankasvatuksen tutkimuksen ja kehityksen parissa Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksessa ja siitä edelleen fuusioituneessa Luonnonvarakeskuksessa. Pulkkinen on ollut Jyväskylän yliopiston tohtorikoulutettavana vuodesta 2017.

Lisätiedot:
Tutkija Jani Pulkkinen, jani.t.pulkkinen@luke.fi, +358295323297

FM Jani Pulkkisen akvaattisten tieteiden väitöskirjan Microbiology of biological filters in recirculating aquaculture systems tarkastustilaisuus on 11.9.2020 kello 12 alkaen. Vastaväittäjänä on professori Ingrid Bakke (Norwegian University of Science and Technology, Norja) ja kustoksena professori Jouni Taskinen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Yleisö voi seurata väitöstilaisuutta suorana verkkovälitteisesti ja tallenteena tilaisuuden jälkeen. Linkki Zoom-webinaariin (suositellaan Zoom-sovellusta tai Google Chrome selainta): https://r.jyu.fi/dissertation-pulkkinen-110920 (sama linkki ohjaa Moniviestimen tallenteeseen tilaisuuden jälkeen).

Avainsanat

bioreaktori kalankasvatus kiertovesikasvatus

Yhteyshenkilöt

Tanja HeikkinenViestinnän asiantuntija

Kuvat

Tietoja julkaisijasta

Jyväskylän yliopisto
PL 35
40014 Jyväskylä

http://www.jyu.fi

Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto

Kansainvälinen konferenssi rakentaa tulevaisuudenuskoa ja selviytymiskykyä23.4.2025 11:00:47 EEST | Tiedote

Ympäristökysymysten lisäksi aikamme yhteiskunnat kamppailevat monimutkaisten sosiaalisten haasteiden kanssa. Lapset, nuoret ja heidän perheensä ovat usein ensimmäisiä, joita tämän hetken yhteiskunnalliset haasteet koettelevat.

Maankäyttö vaikuttaa boreaalisten järvien energialähteisiin17.4.2025 07:10:00 EEST | Tiedote

Järviekosysteemit vastaanottavat valuma-alueelta peräisin olevaa eloperäistä ainesta, joka päätyy mikrobien avustuksella ravintoverkkoon. Jyväskyläläinen tutkijaryhmä selvitti vedyn pysyvien isotooppien avulla maalta peräisin olevan eloperäisen energian määriä. Tutkimuksen mukaan pohjaeläinten ja niitä syövien kalojen maalta peräisin olevan energian määrä oli suurempaa kuin ulappa-alueen eläinplanktonin ja niitä syövien kalojen. Kaikkien kuluttajaryhmien maalta peräisin olevan energian määrä väheni tummista happamista metsäjärvistä kohti reheviä järviä, joiden valuma-alueella on paljon maataloutta.

Tuore väitöstutkimus selvittää, miten tragedia auttaa käsittelemään ilmastokriisiä17.4.2025 06:58:00 EEST | Tiedote

Tragediaa pidetään turhaan vanhentuneena ja jopa kuolleena teatterimuotona, vaikka sillä voisi olla paljon annettavaa ilmastonmuutoksen hahmottamisessa ja sen seurausten käsittelemisessä, toteaa YTM Henna Vainio, joka tutki filosofian väitöskirjassaan tragedian mahdollisuutta ja merkitystä erityisesti ilmastonmuutoksen aikakaudella.

Uusi jättivirus eristettiin Jyväskylässä ensimmäistä kertaa Suomessa16.4.2025 07:05:00 EEST | Tiedote

Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat ovat ensimmäistä kertaa Suomessa eristäneet jättiviruksen, joka nimettiin Jyvaskylavirukseksi. Löytö osoittaa jättivirusten olevan luultua yleisempiä pohjoisilla alueilla sekä havainnollistaa, että on vielä paljon rakenteita, joiden alkuperää ja toimintoja ei ole kunnolla tutkittu.

Uudenlainen kaikkia ionisoivan säteilyn lajeja havaitseva kannettava ilmaisin parantaa säteilyturvallisuutta15.4.2025 07:05:00 EEST | Tiedote

Jyväskylän yliopisto on yhteistyössä Säteilyturvakeskuksen (STUK) kanssa kehittänyt uudenlaisen kannettavan monikäyttösäteilyilmaisimen, joka havaitsee käytännössä kaikkia ionisoivan säteilyn lajeja. Laitteesta voivat hyötyä mm. teollisuuden ja lääketieteen säteilynkäyttäjät, viranomaiset, ydinenergia-ala, ensivasteen toimijat sekä sotilaskäyttäjät. Teknologialle on haettu patenttia, ja seuraavaksi selvitetään sen kaupallistamismahdollisuuksia.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme