Die Ultraschalltechnologie hat das Management in der Aquakultur revolutioniert, indem sie eine nicht-invasive, schnelle und präzise Geschlechtsbestimmung sowie die Beurteilung der Gonadenreife bei Fischen ermöglicht. Dieser Artikel untersucht die Prinzipien, Methoden und praktischen Anwendungen des Fischultraschalls in Australien, Großbritannien und Neuseeland und hebt dessen transformative Rolle für eine nachhaltige Aquakultur hervor.
Geschlecht und Gonadenreife von Wild- und Zuchtfischen beeinflussen direkt die Populationsstruktur, die Reproduktionseffizienz und den wirtschaftlichen Nutzen für die Fischzucht. Zu den traditionellen Methoden zur Beurteilung der Gonadenreife zählen die anatomische Beobachtung, die Bestimmung des Gonadenindex (GSI) und die Hormonspiegelmessung. Obwohl diese Methoden präzise sind, weisen sie Nachteile wie hohe Invasivität, Zeit- und Arbeitsaufwand sowie geringe Wiederverwendbarkeit auf. Die Ultraschallbildgebung ermöglicht die Echtzeit-Untersuchung von Fischen im und außerhalb des Wassers. Durch die Analyse der Echoeigenschaften des Gewebes visualisiert sie die Gonadenmorphologie und Hämodynamik und stellt somit ein wichtiges, nicht-invasives Überwachungsinstrument dar.
1. Grundsätze vonFisch-UltraschallTechnologie
Fisch-UltraschallgeräteSie senden hochfrequente Schallwellen aus, um innere Organe, einschließlich der Keimdrüsen, sichtbar zu machen. Unterschiedliche Gewebedichten zwischen Eierstöcken (die sich entwickelnde Eizellen enthalten) und Hoden (homogene röhrenförmige Strukturen) erzeugen einzigartige Echomuster.16 Zum Beispiel:
Weibliche Fische: Die Eierstöcke erscheinen aufgrund der mit Flüssigkeit gefüllten Oozyten als Ansammlungen kleiner, hypoechogener (dunkler) kugelförmiger Strukturen.
Männliche Fische: Die Hoden weisen einheitliche hyperechogene (helle) Muster mit kompakter, symmetrischer Morphologie auf.
Fortschrittliche KI-gestützte Systeme automatisieren mittlerweile die Bildanalyse und erreichen eine Genauigkeit von >97 % bei der Geschlechtsbestimmung innerhalb von 0,03 Sekunden⁵.
2. Operativer Arbeitsablauf für die Gonadenbeurteilung
Schritt 1: Fischzubereitung
Fische betäuben, um Stress zu minimieren und die Position zu stabilisieren.
Tragen Sie ein wasserlösliches Gel auf den Bauchbereich auf, um die Ultraschallkopplung zu verbessern.
Schritt 2: Scanprotokoll
Positionieren Sie den Schallkopf parallel zur Seitenlinie, hinter dem Operculum, um Querschnittsansichten der Bauchhöhle aufzunehmen 213.
Wichtige Orientierungspunkte identifizieren:
Magen: Dient als Bezugspunkt zur Lokalisierung der Gonaden.
Eierstöcke: Reife Eierstöcke füllen die Bauchhöhle (z. B. bei Salmoniden) oder gruppieren sich dorsoventral in der Nähe des Magens (z. B. bei kleineren Arten wie Tilapia).
Hoden: Liegen in unmittelbarer Nähe der Schwimmblase und weisen eine homogene Textur auf.
Schritt 3: Reifegradbestimmung
Morphologische Kriterien: Oozytendurchmesser (>50μm zeigt die Laichbereitschaft an), Gonadosomatischer Index (GSI = Gonadengewicht/Körpergewicht)× 100%) 13.
Molekulare Biomarker: qPCR-Analyse der Expressionsniveaus von CYP19A1 (Aromatase) und Vtg (Vitellogenin) zur Validierung von Ultraschallbefunden
3. Die Anwendung von Fisch-Ultraschallgeräten in der Aquakultur
Hydrops: Ultraschallbefunde korrelieren stark mit dem GSI-Wert und den Hormonspiegeln. Ausgewachsene Tiere können anhand der Schwellenwerte F3 und M3/M4 schnell identifiziert werden, wodurch die Häufigkeit von Operationen reduziert wird.
Nilbuntbarsch: Die Genauigkeit der Ultraschallidentifizierung erreichte 95 %, was deutlich besser ist als die manuelle visuelle Sortierung (87 %), aber die Hodenbildgebung bei Tieren unter 400 m bleibt eine Herausforderung. g.
Atlantischer Lachs: Der Einsatz von Ultraschall bei der Reifungsüberwachung von wilden und gezüchteten männlichen Lachsen reduziert die Zahl unnötiger Tötungen und hat einen hohen Werbewert.
Chinesischer Stör: Durch die Kombination von Ultraschallbildern mit der Bestimmung der Geschlechtshormone konnten Geschlecht und Reifegrad von 10 bis 17 Jahre alten Individuen klassifiziert werden, wodurch das Anwendungspotenzial von Ultraschall beim Schutz seltener Fischarten bestätigt wurde.
Umkehrung der Geschlechtsorgane bei Regenbogenforellen: Untersuchungen haben die hohe Effizienz von Ultraschall bei der Beurteilung der Gonadenstruktur bei umgekehrten Geschlechtsorganen bestätigt, was für die Zucht von einzelnen männlichen und weiblichen Beständen hilfreich ist.
Die Ultraschallbildgebung hat sich bei der Bestimmung des Gonadenreifegrades und des Geschlechts bei Fischen als sehr genau und wiederholbar erwiesen, ihre Anwendung wird jedoch weiterhin durch folgende Faktoren beeinflusst:
4Globale Forschung und Anwendungen
Australien
Australische Forscher haben bahnbrechende tragbare Ultraschallsysteme für die Barramundi-Zucht (Lates calcarifer) entwickelt. Durch die Korrelation der Echotextur der Eierstöcke mit dem Östradiolspiegel im Plasma erreichen sie eine Genauigkeit von 95 % bei der Vorhersage des Laichzeitpunkts und optimieren so die Produktionsabläufe in den Fischzuchtanlagen.
Vereinigtes Königreich
Großbritannien'Die Universität Stirling kombiniert maschinelles Lernen mit Ultraschallbildgebung, um die Reifung von Atlantischem Lachs (Salmo salar) zu überwachen. Ihre KI-Modelle sagen Geschlecht und Reifestadium anhand von Echtzeit-B-Bildgebung voraus und reduzieren so den manuellen Arbeitsaufwand um 70 %⁵.
Neuseeland
In Neuseeland hat die ultraschallgesteuerte Selektionszucht von Königslachsen (Oncorhynchus tshawytscha) das Verhältnis von Weibchen zu Männchen in den Fischzuchtanlagen verbessert. Die Züchter verwenden Handgeräte zur Identifizierung der Geschlechter.„hoher Wert„Weibliche Tiere frühzeitig einsetzen, um die Effizienz der Kaviarproduktion zu steigern 6.
4. Vorteile gegenüber traditionellen Methoden
Nichtinvasivität: Eliminiert Stress und Mortalitätsrisiken, die mit der chirurgischen Geschlechtsbestimmung verbunden sind 1.
Kosteneffizienz: Reduziert die Arbeitskosten um 50 % im Vergleich zur manuellen Gonadenbiopsie 5.
Skalierbarkeit: Geeignet sowohl für kleine landwirtschaftliche Betriebe (z. B. Forellenzuchtbetriebe in Großbritannien) als auch für industrielle Betriebe (z. B. Thunfischzuchtbetriebe in Australien).
5. Herausforderungen und zukünftige Ausrichtung
Artenspezifische Kalibrierung: Die Echogenität der Gonaden variiert zwischen verschiedenen Taxa (z. B. Wels vs. Karpfen), weshalb maßgeschneiderte Bildgebungsprotokolle erforderlich sind.
Automatisierung: Neue Plattformen wie GreenFox'KI-gestützte Sortiermaschinen versprechen, 3.500 Fische pro Stunde mit einer Genauigkeit von 99 % zu verarbeiten und damit den Trends der Industrie 4.0 zu entsprechen.
Klimaanpassung: Forscher in Neuseeland entwickeln Modelle zur Hitzestressresistenz unter Verwendung von per Ultraschall überwachten Daten zur Gonadenentwicklung.
Abschluss
Die Ultraschalltechnologie für Fische revolutioniert die globale Aquakultur durch die präzise Steuerung von Fortpflanzungszyklen. Dank kontinuierlicher Innovationen im Bereich KI und tragbarer Bildgebung treiben Länder wie Australien, Großbritannien und Neuseeland den Wandel hin zu datengestützter, nachhaltiger Fischzucht voran.
Veröffentlichungsdatum: 20. Juni 2025