En akvakultursimulator för regnbågslax (Oncorhynchus mykiss) baserad på en fiskstim‑beteendemodell och en dynamisk energibudget

Varför simulering av fiskodlingar spelar roll

När en större del av världens skaldjur kommer från odlingar snarare än öppet hav ställs fiskodlare inför en enkel men kostsam fråga: hur mycket ska de mata sina fiskar varje dag? Foder är den största enskilda kostnaden i akvakultur, men att testa olika matningsscheman i verkliga bassänger är långsamt och dyrt. Denna studie presenterar en datorbaserad simulator för odling av regnbågslax som syftar till att besvara sådana frågor på skärmen först, vilket hjälper odlare att finjustera matningsstrategier, minska spill och odla fisk mer effektivt.

Från havspennor till smarta landbaserade tankar

Traditionell fiskodling till havs stöter på begränsningar: skyddade kustområden är redan trånga och omätt foder och avföring kan skada omkringliggande vatten. Landbaserade tankar undviker många av dessa problem och erbjuder stabilare vattenförhållanden, men de är dyra att bygga och driva, och foder kan stå för omkring 60 % av de totala kostnaderna. Eftersom vinsten hänger direkt på hur snabbt fiskarna ökar i vikt av fodret söker man ”smart akvakultur” – sensorer, kameror och simuleringar – som kan förutsäga tillväxt under olika förhållanden utan långa experiment i verkligheten.

Lära en dator hur fisk beter sig

Forskarlaget byggde sin simulator i två huvuddelar. Den första delen fokuserar på beteende: hur fiskar simmar i stim och rusar mot pellets när foder sprids i tanken. För att efterlikna stimning lånar modellen idéer från datoranimation, där ”virtuella fåglar” eller så kallade boids följer enkla regler – håll avstånd, följ gruppen och undvik väggar. I denna studie reagerar varje lax i den virtuella tanken på närliggande fiskar, tankgränser och sjunkande pellets. Programmet beräknar var varje fisk rör sig varje bråkdel av en sekund och räknar hur många pellets varje individ stöter på, vilket omvandlas till fiskens dagliga foderintag.

Följa energin när fisken växer

Den andra delen av simulatorn spår vad som händer med fodret inne i varje fisk. Här använde teamet ett ramverk kallat dynamisk energibudget, som beskriver hur djur använder energi för underhåll och tillväxt. Enkelt uttryckt frågar modellen: av den energi som tas in med fodret, hur mycket används bara för att hålla fisken vid liv, och hur mycket kan investeras i att bli större? Genom att stega igenom simulerade dagar förutspår programmet varje fisks kroppsvikt och längd över tid. Sambandet mellan längd och vikt kalibrerades med mätningar från verkliga regnbågslaxar, så att de virtuella fiskarna följer realistiska storleksrelationer under tillväxten.

Sätta den virtuella tanken på prov

För att kontrollera om simulatorn speglar verkligheten genomförde teamet ett 203 dagar långt uppfödningsförsök med hundratals unga regnbågslaxar i en cirkulär tank. Vattentemperaturen hölls konstant och fiskarna matades generöst medan forskarna registrerade hur mycket foder som konsumerades varje dag, tillsammans med regelbundna mätningar av fiskstorlek. De spelade sedan upp samma matningshistorik i simulatorn, med samma tankstorlek och antal fiskar, och jämförde datorns prognoser med den faktiska tillväxten. I början stämde virtuella och verkliga fiskar väl överens både i vikt och längd, och foderkonversionen – mängden foder som krävs för att vinna en enhet vikt – var nästan identisk. Över längre perioder tenderade dock simulatorn att överskatta kroppsvikten och visade större variation mellan individer än den verkliga tanken.

Utforska olika matningsplaner

När den väl var validerad, om än inte perfekt, blev simulatorn en sandlåda för ”tänk om”-frågor. Forskarna testade scenarier där det dagliga foderet minskades till 70 % eller ökades till 130 % av försöksnivån. Som väntat ledde mer foder till större fiskar vid dag 200. Men effektiviteten i foderanvändningen – foderkonversionskvoten – förändrades med både tid och matningsnivå. I det tidigaste skedet gav en måttlig matningsnivå bäst utnyttjande av fodret, medan ett något högre matningsläge i senare skeden faktiskt gav bättre effektivitet. Dessa mönster tyder på att den mest ekonomiska matningsplanen inte är fast, utan bör anpassas efter fiskstorlek och tillväxtstadium, något som är betydligt enklare att pröva i silico än i en verklig anläggning.

Vad detta betyder för framtidens fiskodling

För icke‑specialister är budskapet att teamet har skapat en virtuell fiskfarm där individuella laxar simmar, konkurrerar om mat och växer på realistiska sätt. Medan modellen fortfarande behöver förfinas – exempelvis att ta hänsyn till trängsel effekter och syrgashalter – återger den redan tidig tillväxt väl och kan förutsäga hur olika matningsstrategier kan utvecklas över månader. Verktyg som detta kan hjälpa akvakulturchefer att minska foderspill, planera skördar och upprätthålla mer enhetliga fiskstorlekar, samtidigt som miljöpåverkan minskar. Med tiden skulle liknande simulatorer kunna anpassas till andra odlade arter och bli en nyckelkomponent i smartare, mer hållbar produktion av skaldjur.

Citering: Takahashi, Y., Yoshida, T., Yamazaki, Y. et al. An aquaculture simulator for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) based on a fish schooling behavioral model and a dynamic energy budget. Sci Rep 16, 7706 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39028-y

Nyckelord: akvakulturssimulering, regnbågslax, fiskmatare, tillväxtmodellering, fiskodlingsteknologi