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Développement d'un système de distribution automatique de nourriture vivante, de microdiètes et de traitements prophylactiques pour les esturgeons aux stades de larves et de juvéniles

Rapport définitif

Acadian Sturgeon and Caviar Inc

PIAAM 2011-M01

Sommaire

Acadian Sturgeon and Caviar Inc a été fondé à Carters Point, au Nouveau‑Brunswick (Canada) en 2005 dans le but de produire de l'esturgeon et du caviar en aquaculture. Nous avons commencé par produire et vendre dans le monde entier des esturgeons vivants (œufs fécondés, larves et juvéniles) des deux espèces locales, l'esturgeon noir (Acipenser oxyrhynchus) et l'esturgeon à museau court (Acipenser brevirostrum), aux fins d'aquaculture, de repeuplement (mer Baltique) et de recherche. La production efficace d'esturgeons juvéniles n'est pas seulement importante pour les exportations, mais aussi pour la production d'animaux d'élevage suffisamment gros pour développer la production de chair et de caviar en aquaculture.

Afin d'aborder et de régler les problèmes relatifs à la nourriture vivante, aux traitements prophylactiques (au sel) et au sevrage au moyen de microdiètes artificielles, nous avons proposé d'acheter et de modifier un système de distribution automatique de microdiète au ministère des Pêches de l'Australie-Occidentale dans le but d'optimiser les processus d'alimentation et de traitement ainsi que d'accroître la production d'esturgeons juvéniles.

Les objectifs du projet étaient les suivants :

Nous avons modifié le système de distribution automatique de microdiète et nous l'avons transformé en un système intégré de distribution de la nourriture vivante, de microdiètes et de traitements prophylactiques doté de commandes sur écran tactile pour chacun des 18 dispositifs de distribution de nourriture sèche et chacun des 6 dispositifs de contrôle des pompes péristaltiques (18 pompes péristaltiques au maximum).

Par ailleurs, ce projet a fourni la première comparaison entre l'alimentation continue et discontinue au cours des premiers stades biologiques de l'esturgeon noir et de l'esturgeon à museau court dans l'environnement d'une écloserie commerciale, et appuie la notion de l'importance de l'alimentation continue des esturgeons aux stades de larves et de juvéniles. Tout en comparant l'efficacité d'une alimentation automatique continue par rapport à une alimentation manuelle discontinue dans l'élevage d'esturgeons aux stades de larves et de juvéniles, nous avons constaté un taux de survie considérablement plus élevé (P < 0,05) chez les larves et les juvéniles nourris en continu par rapport à ceux qui étaient nourris manuellement de façon discontinue. Ces constatations appuient la notion de l'importance de l'alimentation continue dans l'élevage de l'esturgeon noir aux stades de larves et de juvéniles.

Nous avons optimisé la plupart des paramètres technologiques pour l'élevage des esturgeons noirs et à museau court aux stades de larves et de juvéniles (taux d'alimentation, fréquences d'alimentation, etc.), mais des expériences seront menées sur une base continue afin d'adapter ces paramètres aux différents âges des poissons et aux températures.

Ce nouvel équipement est désormais vendu sur le marché mondial et nous avons déterminé qu'il a des effets positifs sur l'efficience de l'élevage des larves et des juvéniles (pas seulement pour l'esturgeon), à savoir : une amélioration de la productivité générale, une amélioration de l'hygiène et de la survie dans les bassins, une amélioration de la croissance et de la qualité des esturgeons vivants produits pour la vente et pour nos propres stocks, la réduction des frais de main-d'œuvre et la réduction de la pollution des effluents grâce à la réduction de la suralimentation.

En conclusion, nous sommes très heureux de l'installation et du fonctionnement du système d'alimentation créé récemment. Nous estimons qu'il s'agit du système d'alimentation le plus avancé et le plus complexe pour les larves et les juvéniles offert sur le marché mondial.

Nous remercions le soutien financier du Programme d'innovation en aquaculture et d'accès au marché du MPO (PIAAM) et du Programme d'aide à la recherche industrielle du Conseil national de recherches pour ce projet.

Introduction/contexte

L'entreprise Acadian Sturgeon And Caviar Inc s'est constituée en personne morale en mars 2005 à Carters Point, au Nouveau‑Brunswick, dans le but de produire des esturgeons et du caviar en aquaculture. Notre stratégie commerciale, conçue pour surmonter plus facilement la longue période nécessaire avant d'obtenir le caviar en aquaculture, consiste à générer un flux net de trésorerie rapide en vendant des esturgeons vivants, du caviar et de la chair d'esturgeon sauvage, ainsi que de la chair provenant de poissons mâles d'élevage. Non seulement ces activités génèrent une trésorerie rapide, mais elles permettent également de développer nos marchés (au Canada et à l'international) pour notre prochaine production en aquaculture et de positionner nos produits et notre marque dans les marchés. Depuis 2005, nous produisons et vendons dans le monde entier des esturgeons vivants des deux espèces indigènes avec lesquelles nous travaillons (esturgeon noir – A. oxyrhynchus et esturgeon à museau court – A. brevirostrum) comme stock pour l'aquaculture, le repeuplement, la recherche ou comme poissons d'ornement.

La diversification des espèces dans l'industrie de l'aquaculture est une priorité absolue du gouvernement canadien, des scientifiques et des aquaculteurs afin d'assurer la croissance et la stabilité continues de cette grappe industrielle importante pour le Canada (Price Waterhouse Coopers, 2002).

Les esturgeons font partie des poissons dont la valeur est l'une des plus élevées au monde. Un poisson adulte élevé en aquaculture pourrait facilement être vendu à la ferme pour 2 000 $, puisque nous vendons le caviar à la ferme au prix minimal de 1 300 $/kg. La demande de caviar et de chair est extrêmement forte et s'accentuera tant que l'on continuera à pêcher ce poisson (rapport de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture de 2004 sur les marchés et l'industrie de l'esturgeon dans le monde – Fabio Carocci, mis à jour en 2009).

Malgré cette possibilité sur le marché mondial, l'aquaculture de l'esturgeon a commencé à se développer il y a seulement quelques années. Il n'existe que trois fermes piscicoles dédiées aux esturgeons en activité au Canada et il existe un énorme potentiel de croissance pour ce secteur.

Deux espèces d'esturgeon sont indigènes au Canada atlantique : l'esturgeon à museau court (A. brevirostrum) et l'esturgeon noir (A. oxyrhynchus). Acadian Sturgeon and Caviar Inc. développe ces deux espèces pour l'aquaculture.

Puisque la demande d'esturgeons vivants (aux fins d'exportation, mais aussi d'aquaculture au Canada) augmente chaque année, nous devons augmenter la productivité et la capacité de production de notre écloserie d'esturgeons.

L'une des principales contraintes au développement d'une industrie viable d'élevage de l'esturgeon au Canada est l'élevage des larves et la production de juvéniles. Une fois que la larve éclot de l'œuf et qu'elle épuise les réserves de sa vésicule vitelline, sa survie dépend du système d'élevage et des modes de gestion, mais aussi de l'apport nutritionnel fourni par l'alimentation exogène.

La majorité des esturgeons sont nourris d'aliments naturels, généralement des artémies, pendant les 3 à 6 premières semaines de leur vie, après quoi ils passent graduellement à une microdiète artificielle. Avant de commencer ce projet, on distribuait les artémies à la main pour nourrir les poissons dans notre écloserie (à deux heures d'intervalle, entre 6 h et 22 h). Cette pratique intensive, fastidieuse et laborieuse était adaptée pour maintenir une densité minimale d'une artémie par millilitre pour les larves en croissance, ainsi que pour réduire le gaspillage, ce qui peut améliorer considérablement la qualité de l'eau. Toutefois, cette pratique ne pouvait pas être appliquée la nuit en raison des coûts de main-d'œuvre.

En plus, la survie des larves et des juvéniles dépend beaucoup de l'hygiène des bassins pendant cette période critique. La suralimentation est la principale cause de détérioration des conditions d'hygiène dans les bassins. Si nous pouvions distribuer de plus petites quantités de nourriture dans la journée et la nuit (les esturgeons sont plus actifs la nuit), nous pourrions améliorer ces conditions.

Le sevrage des esturgeons, pendant lequel on passe de la nourriture vivante aux régimes alimentaires artificiels, est également une période très critique (Ware et al., 2006). Dans cette période, le taux de mortalité peut atteindre 100 %. Le sevrage s'effectue sur une période de trois semaines pour permettre aux poissons de modifier la composition des enzymes de leur tube digestif de façon à pouvoir digérer les aliments secs. Pendant cette période, la proportion de nourriture sèche devrait augmenter graduellement, en même temps que la diminution de la proportion de nourriture vivante. Nous avons estimé qu'une distribution automatique augmenterait considérablement la précision et les résultats de ce processus.

Dernier point, et non des moindres, après le lancement de l'alimentation exogène, nous effectuons des traitements préventifs (prophylactiques) au sel qui demandent également une quantité de main-d'œuvre importante. Ces traitements sont effectués régulièrement, à raison d'une fois par jour pendant 30 minutes, tous les jours, et pourraient facilement être remplacés par un système de distribution automatique.

Justification et objectifs du projet

Pour aborder et résoudre les problèmes liés à la distribution de nourriture vivante aux esturgeons, aux traitements prophylactiques et au sevrage au moyen de microdiètes artificielles mentionnés plus haut, nous avons élaboré, dans le cadre de ce projet, un système automatique intégré que nous pouvons programmer afin d'optimiser ces processus technologiques importants.

Nous avons essayé sans succès par le passé d'acquérir un tel système, mais rien n'était offert commercialement dans le monde. La distribution de nourriture vivante se fait principalement à la main ou de façon semi-automatique à l'aide d'aliments surgelés vivants. Les microdiètes sont distribuées manuellement ou à l'aide de distributeurs de types très limités (doseurs vibratoires, doseurs à vis, distributeurs à courroie ou à tambour – Aquatic EcoSystems, Floride, É.-U.) qui ne sont pas très précis.

C'est pourquoi nous avons acheté un système de distribution automatique de microdiète auprès du ministère des Pêches d'Australie-Occidentale pour ensuite le modifier. La Station biologique de Saint Andrews du MPO a acheté un tel système en 2009, mais il n'est utilisé que pour la distribution des microdiètes. Nous avons adapté ce système pour distribuer également de la nourriture vivante et des traitements; cette adaptation a été effectuée pour nous par le producteur australien du système de distribution automatique de microdiète pour nourriture sèche.

Nous avons mis à l'essai ces nouveaux équipement et technologie afin de vérifier leur incidence sur notre technologie. Les résultats ont été les suivants :

Nous avons d'abord testé l'efficience de ce nouveau système en le comparant à l'alimentation ordinaire à la main. Ensuite, nous avons déterminé les paramètres optimaux pour la distribution automatique de nourriture vivante et sèche, des microdiètes et des traitements prophylactiques en déterminant les quantités de nourriture et les fréquences d'alimentation optimales, le taux de sevrage et l'utilisation de produits d'enrichissement pour la production d'esturgeons.

Avec la mise en place de ce système de distribution automatique de la nourriture au sein de notre technologie, nous souhaitions améliorer considérablement la qualité et la quantité des esturgeons aux stades de larves et de juvéniles pour des coûts beaucoup plus faibles, et nous souhaitions également augmenter la durabilité de notre production de juvéniles.

Objectifs du projet :

Ce projet contribue au développement de l'esturgeon noir et de l'esturgeon à museau court au Canada et de l'industrie aquacole canadienne en général en favorisant la diversification, la croissance et ainsi la durabilité.

Par l'élaboration de ce système de distribution automatique de la nourriture, nous offrirons à d'autres fermes piscicoles dédiées aux esturgeons ou à d'autres espèces de poissons de l'adopter. Cela pourrait avoir une forte incidence sur la production durable de poissons en aquaculture grâce à une meilleure productivité, à une réduction des coûts de production et à une augmentation de la production de juvéniles de grande qualité.

Méthodologie

La méthodologie suivante a été appliquée afin d'atteindre chaque objectif :

Modifier et installer le système de distribution automatique de microdiète

Objectif : Modification et installation du système de distribution automatique de microdiète afin de distribuer également de la nourriture vivante, des microdiètes et des traitements prophylactiques aux esturgeons aux stades de larves et de juvéniles.

Méthodologie :

Mise à l'essai de l'efficience du système automatique en le comparant à la distribution manuelle de nourriture

Pour commencer la partie expérimentale, une expérience préliminaire a été menée sur le taux d'ingestion de larves nauplius d'Artemia par les esturgeons noirs et à museau court au stade de larves, de la manière suivante :

Objectif : Mettre à l'essai l'efficience du système automatique en le comparant aux méthodes de distribution manuelle de la nourriture et des traitements.

Méthodologie :

Optimiser les paramètres d'alimentation et de traitement

Objectif : Déterminer les paramètres optimaux (fréquence, quantités, enrichissement de la nourriture vivante) pour la distribution automatique de nourriture vivante, de microdiètes et de traitements prophylactiques.

Méthodologie :

Déterminer le ratio d'alimentation optimal pour des juvéniles d'1 à 5 g

Comparer les traitements prophylactiques administrés à la main et automatiquement

Objectif : Comparaison de l'administration manuelle et automatique des traitements prophylactiques au sel aux jeunes esturgeons à museau court de l'année.

Méthodologie :

Modifier et installer le système de distribution automatique de microdiète

Dès que le projet a commencé, nous avons commandé les modifications à apporter au système de distribution automatique de microdiète australien afin d'y intégrer le contrôle des pompes péristaltiques pour la distribution de diètes liquides et de traitements. Sagiv Kolkovski, ph. D., Principal Research Scientist (chercheur principal), Marine Aquaculture (aquaculture marine), du ministère des Pêches d'Australie-Occidentale (producteur de l'équipement de distribution automatique de la nourriture en Australie), s'est rendu dans nos locaux après l'installation des systèmes afin de nous aider à démarrer le système et à résoudre les problèmes éventuels pendant l'utilisation du système.

Les deux systèmes originaux de distribution automatique de microdiète avec commandes sur écran tactile ont été modifiés afin de commander chacun des 18 distributeurs de nourriture sèche à l'aide de 6 commandes distinctes pour les pompes péristaltiques. L'installation a été effectuée entre le 25 juin et le 10 juillet 2011. Dans cette même période, nous avons installé les distributeurs de nourriture sèche, ainsi que le système de distribution des diètes liquides et des traitements sur les systèmes pour larves et juvéniles conçus de sorte que les diètes ou les traitements qui se trouvent sur la ligne des 3/16 po soient emportés automatiquement par l'eau qui tombe par gravité des réservoirs de tête; de cette façon, les artémies ne restent pas dans les lignes entre les distributions de nourriture, car si elles meurent en raison de la faible quantité d'oxygène, cela créerait un risque bactérien.

Nous avons conçu et construit deux systèmes d'écloserie d'artémies (2 unités x 6 cônes d'éclosion) qui sont modulaires, faciles à utiliser et à nettoyer, et dans lesquels la récolte se fait facilement. Avant de commencer les expériences, nous avons testé les fonctions de chaque distributeur de nourriture ou pompe péristaltique, mesuré la quantité de nourriture distribuée par événement ou par minute respectivement et préparé les systèmes pour la phase expérimentale.

Mise à l'essai de l'efficience du système automatique en le comparant à la distribution manuelle de nourriture

Dans l'expérience préliminaire conçue pour établir les taux cibles d'alimentation en artémies pour les larves, nous avons déterminé qu'à chaque stade de développement, le taux d'ingestion augmentait lorsque les densités de proies augmentaient. On a constaté une grande variation dans les taux d'ingestion par les larves au même stade de développement pendant les deux premières semaines pour les esturgeons noirs et à museau court. Pendant les deux premières semaines, 40 artémies/100 ml semblaient être une quantité de nourriture suffisante; toutefois, cette quantité semblait insuffisante pour les stades de développement ultérieurs. En conclusion, nous avons décidé de nourrir à satiété, soit une quantité d'au moins 40 artémies/100 ml.

Bien qu'aucune différence significative dans la longueur standard n'ait été remarquée pendant l'expérience, les larves et les juvéniles sous traitement automatique avaient une longueur standard plus élevée à la fin de l'essai. Le taux de survie n'était pas nettement différent pendant les quatre premières semaines; toutefois, il était considérablement plus élevé dans le cadre du traitement automatique pendant les deux dernières semaines de l'essai.

Pour l'esturgeon noir, le taux de survie moyen était beaucoup plus élevé dans le cas de la distribution automatique de la nourriture : 74 % contre 60 % pour la distribution manuelle à la fin de l'expérience. En ce qui concerne la croissance, bien que cela ne soit pas significatif, on a constaté à la fin de l'expérience que les juvéniles sous traitement automatique étaient plus gros que ceux sous traitement manuel (25 mm pour le traitement automatique contre 21 mm pour le traitement manuel). Les conclusions de cette expérience ont été soumises comme brève communication dans le Journal of Applied Ichthyology en janvier 2013.

Optimiser les paramètres d'alimentation et de traitement

La fréquence optimale d'alimentation en artémies pour les larves d'esturgeons était d'une minute toutes les 10 minutes et cela n'est possible qu'à l'aide d'un système de distribution automatique comme celui développé dans le cadre de ce projet. Il permet de maintenir une concentration en artémies pratiquement constante au cours de la journée et de la nuit; les larves d'esturgeon peuvent ainsi se nourrir à satiété, ce qui maximise leur croissance.

Le ratio optimal d'alimentation pour les juvéniles (1 à 5 g) était de 5 % du poids vif. Cela correspond aux résultats présentés dans la documentation pour des esturgeons de poids semblables. Pour les esturgeons de 0,5 à 2 g, le ratio d'alimentation moyen de 46 % du poids sec du poids vif des poissons d'élevage était plus élevé que pour d'autres traitements à la fin de l'expérience. Toutefois, cette expérience devrait être réitérée, puisque nous n'avons pas constaté de différence significative entre les traitements.

L'enrichissement des artémies grâce au produit Ori-Green de Skretting pendant 4 à 6 semaines n'était pas considérablement différent, mais nous referons l'expérience à une température plus élevée, car nous pensons que l'enrichissement n'a pas été effectué correctement, raison pour laquelle les résultats ne sont pas concluants.

Comparer les traitements prophylactiques administrés à la main et automatiquement

Les résultats n'étaient pas très différents, probablement en raison des écoulements laminaires d'eau salée qui ne se mélange pas suffisamment avec l'eau douce dans la configuration actuelle des bassins. Nous referons des expériences en utilisant un système de diffusion d'air qui mélangera mieux l'eau salée dans le système. D'après les résultats préliminaires, nous avons observé que nous pourrions probablement réduire de moitié la concentration de sel, tout en maintenant la même efficience des traitements prophylactiques.

Communications

Les résultats de ce projet ont été publiés dans :

Une présentation sera également effectuée au 7e symposium international sur l'esturgeon à Nanaimo (Colombie-Britannique) en juillet 2013 – "Comparison of continuous and discontinuous feeding regimens on the growth and survival of larval and early juvenile Atlantic sturgeon (Acipenser oxyrhynchus) under hatchery conditions” (comparaison des effets des régimes d'alimentation continu et discontinu sur la croissance et la survie de l'esturgeon noir [(Acipenser oxyrhynchus] aux stades de larves et de juvéniles dans les conditions d'une écloserie), Paymon Roustaian, Cornel Ceapa, Domika Clarke et Joel Chase.

Conclusion

En conclusion, nous sommes très heureux de l'installation et du fonctionnement du système d'alimentation créé récemment. Nous estimons qu'il s'agit du système d'alimentation le plus avancé et le plus complexe pour les larves et les juvéniles offert sur le marché mondial! Ce système d'alimentation a augmenté la productivité de nos techniciens et réduit l'utilisation de nourriture, le gaspillage de nourriture, etc.

La documentation est assez limitée sur l'élevage d'esturgeons noirs aux stades de larves et de juvéniles. Selon le meilleur de nos connaissances, il s'agit du premier rapport comparant la distribution continue de nourriture vivante à l'aide d'un système de distribution automatique de la nourriture à la distribution manuelle discontinue dans la culture de larves d'esturgeon noir sur le plan de la croissance et de la survie dans une activité commerciale d'écloserie. Les taux de survie et de croissance considérablement plus élevés dans le cas du traitement automatique pendant les deux dernières semaines de cette étude indiquent l'importance de la présence continue de nourriture pour les larves et les juvéniles. Le seul autre travail sur le régime alimentaire en matière de croissance et de survie des esturgeons noirs au stade de larves après résorption du sac vitellin a été mené par Mohler et al. (2000); cette étude indiquait un taux de survie de plus de 90 % à la suite d'un essai de 26 jours pendant lequel les larves avaient été nourries continuellement de larves nauplius d'Artemia. Toutefois, aucune comparaison n'a été effectuée avec l'alimentation manuelle discontinue dans ces travaux. Ce taux de survie plus élevé pourrait être dû à la durée plus courte de l'essai (26 jours), ainsi qu'aux différences de température et de stock. Les études sur la nutrition des larves et des juvéniles d'autres esturgeons indiquent également l'efficacité de l'alimentation continue au début de la vie de l'esturgeon (Ware et al., 2006).

Nous avons optimisé la plupart des paramètres technologiques pour l'élevage des esturgeons noirs et à museau court aux stades de larves et de juvéniles (taux d'alimentation, fréquences d'alimentation, etc.), mais des expériences seront menées sur une base continue afin d'adapter ces paramètres aux différents âges des poissons et aux températures.

Ce projet fournit la première comparaison entre l'alimentation continue et discontinue au cours des premiers stades biologiques de l'esturgeon noir dans l'environnement d'une écloserie commerciale, et appuie la notion de l'importance de l'alimentation continue des esturgeons noirs aux stades de larves et de juvéniles. D'autres améliorations du système automatique relatives au taux et à la fréquence d'alimentation pourront perfectionner encore davantage le résultat de la production de semence dans la culture de larves d'esturgeon dans des conditions pratiques d'écloserie.

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