The effects of environmental factors on mortality and complex gill disease in Scottish farmed Atlantic salmon (Salmo salar L.) using a time series analysis

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária

Environmental factors influence the productivity of the salmon aquaculture industry in Scotland. Variation of environmental parameters has been associated with increasing mortalities and economic losses to the producers. Additionally, Complex Gill Disease (CGD) is emerging as a significant challenge for the salmon industry, and it is believed that its influence is dependent on the environmental conditions at farms before outbreaks. Using salmon mortality data reported monthly as an outcome and satellite environmental data (temperature, salinity, and phytoplankton) as the explanatory variables, the first part of this study included a linear mixed model with a time series analysis to investigate the association between these variables. The modelling results showed a positive significant association between temperature and salmon mortality. The second part of the study included data from eight salmon farms and comprised of histopathological and gross gill scoring, RT-PCR analysis for the four most commonly associated pathogens to CGD (Neoparamoeba perurans, Candidatus Branchiomonas cysticola, Salmon Gill Poxvirus (SGPV) and Desmozoon lepeophtherii), amongst others. Histopathological gill scores were used to develop a case definition for CGD and use the presence of disease in the fish as outcome. The prevalence of CGD was 10% in the study population. Farm data and satellite environmental data (temperature, salinity, phytoplankton, chlorophyll, dissolved oxygen (DO), and rainfall) were used as explanatory variables to a generalized linear mixed model with a time series analysis to investigate their association with the development of CGD. Significant interactions between RT-PCR results of Ca. B. cysticola and DO and between results of N. perurans and rainfall were described in this study. These interactions, together with gross gill scores and chlorophyll were significantly associated with the appearance of CGD cases in the salmon. Results on the study conducted demonstrated that, in fact, environmental factors have an impact on salmon mortalities and gill health. Environmental factors should, therefore, be monitored and control measures should be employed to reduce losses and the development of disease related to environmental conditions in salmon farms.

RESUMO - Os efeitos de fatores ambientais na mortalidade e doença complexa das guelras na produção de salmões do Atlântico (Salmo salar L.) da Escócia, utilizando uma análise de séries temporais - A produtividade da indústria de salmão de aquacultura na Escócia é influenciada por fatores ambientais. A variação de parâmetros ambientais tem sido associada a um aumento na mortalidade de salmões e a perdas económicas para os produtores. Além disso, a Doença Complexa das Guelras (CGD) tem surgido como um desafio significativo para a indústria de salmão, e crê-se que a sua influência esteja relacionada com as condições ambientais nas explorações antes do aparecimento de surtos. Utilizando dados de mortalidade de salmões reportados mensalmente como variável dependente e dados ambientais de satélite (temperatura, salinidade e fitoplâncton) como variáveis explicativas, a primeira parte do estudo incluiu um modelo misto linear com uma análise de séries temporais para investigar a associação entre estas variáveis. Os resultados demonstraram uma associação significativa positiva entre a temperatura e a mortalidade. A segunda parte do estudo incluiu dados de oito explorações de salmão, consistindo em scores de avaliação macroscópica e histopatológica das guelras, RT-PCR de quatro agentes patogénicos comumente associados a CGD (Neoparamoeba perurans, Candidatus Branchiomonas cysticola, Poxvirus das guelras dos salmões (SGPV) e Desmozoon lepeophtherii), entre outros. Os scores histopatológicos foram usados para desenvolver uma definição de caso para CGD e usar a presença de doença como variável dependente. A prevalência de CGD na população em estudo foi de 10%. Os dados das explorações e dados ambientais de satélite (temperatura, salinidade, fitoplâncton, clorofila, oxigénio dissolvido (DO) e precipitação) foram utilizados como variáveis explicativas num modelo generalizado linear misto com uma análise de séries temporais para investigar a sua associação com o desenvolvimento de CGD. Neste estudo foram descritas duas interações significativas entre resultados de RT-PCR de Ca. B. cysticola e DO e N. perurans e precipitação. Estas interações, juntamente com scores de avaliação macroscópica e clorofila demonstraram estar significativamente associados ao aparecimento de casos de CGD nos salmões. Os resultados deste estudo demonstraram que, de facto, os fatores ambientais têm impacto na mortalidade e na saúde das guelras de salmões. Estes fatores devem então ser monitorizados e devem ser aplicadas medidas de controlo de forma a reduzir perdas e desenvolvimento de doença relacionadas com fatores ambientais nas explorações de salmão.

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