{"id":6408,"date":"2026-04-01T08:32:20","date_gmt":"2026-04-01T08:32:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/devi-hermsen1\/"},"modified":"2026-04-01T08:32:28","modified_gmt":"2026-04-01T08:32:28","slug":"devi-hermsen1","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/devi-hermsen1\/","title":{"rendered":"Devi Hermsen1"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":6409,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-6408","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Nutritious Ponds","samenvatting":"Tegenwoordig is het begrijpen en voorspellen van de impact van antropogene klimaatverandering veroorzaakt door de uitstoot van broeikasgassen (stijgende temperaturen en verzuring van oceanen) en de exploitatie van natuurlijke hulpbronnen (overexploitatie en afvalproductie) op de dynamiek van ecosystemen een belangrijk punt. Met de wereldbevolking die nog steeds toeneemt, is er een vraag om meer voedsel te produceren, wat botst met de wens om de afvalproductie en de ecologische voetafdruk te verminderen en het gebruik van beperkte hulpbronnen te verlagen. Aquacultuur heeft het potentieel om de productie te verhogen door intensivering, maar om dit te doen staat de sector voor grote uitdagingen op het gebied van duurzaamheid. Twee belangrijke kwesties die duurzame intensivering belemmeren zijn afvalresten in het water van vijverteelten en het gebruik van uit de vangstvisserij afkomstig vismeel en visolie in aquacultuurdi\u00ebten als bron van hoog onverzadigde omega-3 vetzuren (HUFA).\n\nDit proefschrift onderzocht het potentieel van de ontwikkeling van het \"nutritious pond concept\" (voedzame vijverconcept). In een dergelijk productiesysteem wordt de garnalen- (of vis-) productie ecologischer gemaakt met behoud van de huidige hoge productieniveaus. In voedzame vijvers moet de focus verschuiven van het voeren van de garnalen naar het voeden van de hele vijver. Door deze benadering te gebruiken, ontwikkelt zich een goed uitgebalanceerd voedselweb dat extra natuurlijk voedsel levert dat energie, eiwitten en HUFA bevat die door de kweeksoort kunnen worden gebruikt. Dit voedselweb wordt gestimuleerd door zorgvuldig geformuleerd vijvervoer. Het voedselweb levert aanvullende voedingsstoffen die de novo in de vijver worden geproduceerd, en fungeert tegelijkertijd als een natuurlijk biofilter dat de omzetsnelheid van voedingsstoffen, van afval naar natuurlijk voedsel, effici\u00ebnter maakt terwijl de afvalproductie wordt verminderd.\n\nDit proefschrift was gericht op het verkrijgen van inzicht in de werkelijke bijdrage van HUFA en eiwitten door primaire productie aan de productie van witpootgarnalen (Litopenaeus vannamei) in mesocosms. Er werd verondersteld dat garnalenvoer gedeeltelijk zou kunnen worden vervangen door goedkopere meststoffen zonder de productieniveaus in gevaar te brengen, waarbij verschoven werd van directe naar indirecte garnalenvoeding terwijl de invoerratio tussen koolstof en stikstof (C:N) vergelijkbaar bleef. Er werd verondersteld dat garnalen HUFA en eiwitten rechtstreeks uit het voedselweb halen, waardoor de toevoegingsniveaus van vismeel en visolie in het dieet verlaagd konden worden. In navolging van de ecologische literatuur werd verondersteld dat door het verlagen van de totale fosforinvoer in de vijver, natuurlijk voedsel meer HUFA zou bevatten. Er werd gedacht dat als gevolg van de gewijzigde stoichiometrie van de invoer (verhoogde C:P), de structuur en de voedingswaarde van het voedselweb gewijzigd zouden kunnen worden, wat er mogelijk toe zou leiden dat garnalen meer natuurlijk voedsel zouden eten. Alle experimenten werden uitgevoerd in mesocosms, die tropische semi-intensieve garnalenvijvers nabootsen die primaire productie mogelijk maken.\n\nIn hoofdstuk 2 werd de bijdrage van HUFA uit visolie en vismeel uit het dieet en het natuurlijke voedselweb aan de garnalenproductie bepaald. Vetzuurmassa-balansen werden berekend om onderscheid te maken tussen HUFA-bijdrage op basis van het geformuleerde dieet en op basis van primaire productie. De afwezigheid van zowel visolie als vismeel in het geformuleerde dieet verminderde de garnalenproductie in mesocosms niet. Garnalen die di\u00ebten kregen zonder visolie en vismeel bevatten echter slechts de helft van de HUFA vergeleken met de controlegarnalen. In beide dieetbehandelingsgroepen werden grote kwantitatieve verliezen in het dieet waargenomen van de voorlopers ALA en LA, die werden gebruikt als energiebron in plaats van voor HUFA-synthese. Hoewel er in de controlegroep ook verliezen werden waargenomen voor EPA en DHA, was er een opmerkelijke winst voor deze componenten in garnalen die di\u00ebten kregen die vrij waren van visolie en vismeel. Garnalen verkregen ten minste 32% van hun EPA- en 6% van hun DHA-gehalte uit het op algen gebaseerde voedselweb. Deze bevindingen suggereerden sterk dat het natuurlijke voedselweb van de vijver (primaire productie) HUFA produceerde die de garnalenproductie kan ondersteunen, maar dit vereiste verder onderzoek.\n\nIn hoofdstuk 3 werd de in situ geproduceerde HUFA gekwantificeerd per compartiment van het voedselweb. Seston bleek het hoogste HUFA-gehalte in de mesocosm te bevatten, terwijl biofloc domineerde in termen van biomassa. De totale HUFA-productie in de mesocosms was een toename van meer dan 600% vergeleken met de minimale HUFA-input in de tanks die HUFA-defici\u00ebnte di\u00ebten kregen, wat wijst op de novo in situ productie. Het grootste deel van de geformuleerde voerinvoer resulteerde in accumulatie van organische stof biomassa anders dan garnalen, aangezien garnalen slechts 12% van de invoer van organische stof vasthielden. Dit toonde aan dat het systeem als geheel vrij effici\u00ebnt is in het omzetten van voedingsstoffen in verschillende compartimenten van het voedselweb, maar de garnalenproductie alleen is vrij ineffici\u00ebnt. Bij de oogst van garnalen wordt slechts 25 \u2013 27% van het totale HUFA-gehalte van de mesocosm uit het systeem verwijderd. De meerderheid van de voedingsstoffen, inclusief de novo geproduceerde HUFA, bleef in het voedselweb. Dit legde een grote uitdaging bloot om manieren te vinden om die voedingsstoffen op een effici\u00ebntere manier uit het systeem terug te winnen.\n\nDeze uitdaging werd versterkt door de resultaten in hoofdstuk 4, dat zich richtte op stikstof (eiwit), waaruit bleek dat grote hoeveelheden van het totale stikstofgehalte van de mesocosm gevonden konden worden in andere compartimenten van het voedselweb dan garnalen. Het verlagen van de voer:meststof-ratio van de mesocosm-invoer door 50% van het geformuleerde voer te vervangen door koolstof- en stikstofmeststoffen, wat een vermindering van de invoer van ruw eiwit met de helft betekent, leidde tot een toename van 48% van de eiwitbijdrage van het voedselweb aan het eiwitgehalte van de garnalen. De totale bijdrage van natuurlijk voedseleiwit werd geschat op 74%. De voederconversieratio was lager dan 1,0 in alle behandelingen en nam af bij een afnemende voer:meststof-ratio tot 0,48. De stikstof-naar-eiwit conversiefactor van gevlokte materie in de waterkolom werd bepaald en bleek 7,31 te zijn, hoger dan verwacht. Het schatten van het eiwitgehalte van het voedselweb met behulp van deze factor toonde aan dat een vergelijkbaar equivalent aan eiwit als in garnalen geaccumuleerd was in biofloc en perifyton gecombineerd, dat ongebruikt in het systeem achterbleef na de oogst van de garnalen. Het vinden van manieren om dit eiwit (stikstof) in het voedselweb beter te gebruiken, zou het mogelijk maken om het gehalte aan ruw eiwit in het geformuleerde dieet te verlagen. Het verlagen van de fosforinvoer in het systeem met 50% had geen effect op het HUFA-gehalte van het voedselweb en verhoogde de fosforretentie van garnalen van 16 tot 34%.\n\nHet vervangen van tot 50% van de voerinvoer door koolhydraten en anorganische stikstof die rechtstreeks toegankelijk waren voor de microbiota van de vijver, resulteerde in hoofdstuk 5 niet in verschillen in de verdeling van voedingsstoffen en C:N:P-ratio's in compartimenten van het voedselweb, inclusief garnalen.\n\nDe bijdrage van natuurlijk voedsel aan de garnalenproductie nam aanzienlijk toe bij een lager voedingsniveau en een hogere toevoeging van koolhydraten en anorganische stikstof, maar alleen als het systeem binnen de maximale draagkracht bleef. Het berekenen van massabalansen van fosfor onthulde dat na een met meer dan 30% verminderde systeemfosforinvoer, de fosforstromen in het voedselweb veranderden. Als gevolg hiervan stroomde fosfor van detritus naar perifyton met een zodanige snelheid dat fosforuitputting zou zijn opgetreden binnen \u00e9\u00e9n garnalenproductiecyclus. Dit betekende dat bij het ontwikkelen van een voedzaam vijverdieet waarbij een deel van het voer wordt vervangen door koolstof- en stikstofmeststof, fosfor ook moet worden toegevoegd om uitputting te voorkomen, maar een vermindering van de totale fosforinvoer tot 20% is mogelijk.\n\nTen slotte vatte hoofdstuk 6 de uitkomsten van dit proefschrift samen door de resultaten in een bredere context te plaatsen. De uitkomsten en aanbevelingen naar aanleiding van dit proefschrift kunnen bijdragen aan de manier waarop we kijken naar aquacultuur in relatie tot duurzaamheid en beperkte hulpbronnen, klimaatverandering, nutri\u00ebntenstromen, de voedingswaarde van aquacultuurproducten en de ecologie van aquacultuur. Met een nog steeds groeiende wereldbevolking is er behoefte om onze huidige voedselproductiesystemen te veranderen in de richting van circulaire productiesystemen. Klimaatverandering gaat de aquacultuurproductie be\u00efnvloeden en kan een extra uitdaging vormen voor de verdere ontwikkeling van het concept van de voedzame vijver, met name wat betreft de novo HUFA-productie in de vijver. Niettemin vormt het concept van de voedzame vijver een cruciale stap in de richting van een duurzamere aquacultuur, onafhankelijk van de vangstvisserij.","summary":"These days understanding and predicting the impact of anthropogenic climate change caused by greenhouse gas emissions (rising temperatures and acidification of oceans), and exploitation of natural resources (overexploitation and waste production) on ecosystem dynamics is a major issue. With the world population still increasing, there is a demand to produce more food, which impinges with the wish to reduce waste output and carbon footprint and lower the use of limited resources. Aquaculture has the potential to increase production by intensification, but to do so, the sector is facing major sustainability challenges. Two major issues hindering sustainable intensification are waste residues in pond culture water, and the use of capture fisheries derived fishmeal and fish oil in aquaculture diets as source of highly unsaturated omega-3 fatty acids (HUFA). \n\nThis thesis explored the potential of developing the \u201cnutritious pond concept\u201d. In such a production system, shrimp (or fish) production is made more ecological while maintaining current high production levels. In nutritious ponds, the focus should shift from feeding the shrimp, to feeding the whole pond. Using this approach, a well-balanced food web develops that provides additional natural food containing energy, protein and HUFA to be used by the culture species. This food web is stimulated by carefully formulated pond feed. The food web will provide supplementary nutrients produced de novo in the pond, and in the same time acts as a natural biofilter making nutrient turnover rates, from waste into natural food, more efficient while reducing waste output. \n\nThis thesis aimed to provide insight in the actual contribution of HUFA and protein by primary production to whiteleg shrimp (Litopenaeus vannamei) production in mesocosms. It was hypothesized that shrimp feed could be partly replaced by cheaper fertilizers without compromising on production levels, shifting from direct to indirect shrimp feeding while keeping the input ratio between carbon and nitrogen (C:N) similar. It was hypothesized that shrimp acquire HUFA and protein directly from the food web, enabling to lower dietary inclusion levels of fishmeal and fish oil. Following ecology literature, it was hypothesized that by lowering the total phosphorous input to the pond, natural food would contain more HUFA. It was thought that as a result of the altered stoichiometry of the input (increased C:P), the food web structure and nutritional content could be altered, possibly leading to shrimp eating more natural food. All experiments were carried out in mesocosms, mimicking tropical semi-intensive shrimp ponds allowing primary production. \n\nIn chapter 2, the contribution of HUFA from dietary fish oil and fishmeal, and the natural food web on shrimp production was determined. Fatty acid mass balances were computed to distinguish between formulated diet-based and primary production-based HUFA contribution. Absence of both fish oil and fishmeal in the formulated diet did not reduce shrimp production in mesocosms. However, shrimp fed diets lacking fish oil and fishmeal contained only half of the HUFA compared to control shrimp. In both dietary treatment groups, large dietary quantitative losses of the precursors ALA and LA were observed that were being used as energy source instead of HUFA synthesis. Whereas losses were also observed for EPA and DHA in the control group, there was a remarkable gain for these components in shrimp fed diets free of fish oil and fishmeal. Shrimp acquired at least 32 % of their EPA and 6 % of their DHA content from the algal-based food web. These findings strongly suggested that the pond\u2019s natural food web (primary production) produced HUFA that can support shrimp production, but this required further research.\n\nIn chapter 3, the in situ produced HUFA was quantified per food web compartment. Seston was found to contain the highest HUFA content in the mesocosm, while biofloc dominated in terms of biomass. The total HUFA production in the mesocosms was a more than 600 % increase compared to the minimal HUFA-input in the tanks receiving HUFA-deficient diets, pinpointing de novo in situ production. Most of the formulated feed input resulted in organic matter biomass accumulation other than shrimp, as shrimp only retained 12 % of the organic matter input. This showed that the system as a whole is quite efficient in converting nutrient input into different food web compartment, but shrimp production alone is quite inefficient. With shrimp harvesting, only 25 \u2013 27 % of the total mesocosm HUFA content is removed from the system. The majority of the nutrients, including de novo produced HUFA, remained in the food web. This exposed a major challenge on finding ways to reclaim those nutrients from the system in a more efficient way.\n\nThis challenge was reinforced by the outcomes in chapter 4, focussing on nitrogen (protein), showing large amounts of the total mesocosm N content could be found in food web compartments other than shrimp. Lowering the feed:fertilizer ratio of the mesocosm input by replacing 50 % of the formulated feed with carbon and nitrogen fertilizers, thus meaning reducing crude protein input by half, lead to a 48 % increase of food web protein contribution to shrimp protein content. Total natural food protein contribution was estimated at 74 %. Feed conversion ratio was below 1.0 in all treatments and decreased with decreasing feed:fertilizer ratio down to 0.48. The nitrogen-to-protein conversion factor of flocculated matter in the water column was determined and found to be 7.31, higher than expected. Estimating food web protein contents using this factor, showed that a similar equivalent of protein as in shrimp, was accumulated in biofloc and periphyton combined, that remained unused in the system after shrimp harvest. Finding ways to better use this protein (nitrogen) in the food web, would allow for reducing crude protein content in the formulated diet. Lowering phosphorous input to the system with 50 %, had no effect on HUFA content of the food web and increased shrimp phosphorous retention from 16 to 34 %. \n\nReplacing up to 50 % of the feed input with carbohydrate and inorganic nitrogen that was directly accessible to the pond\u2019s microbiota, did not result in differences in nutrient distribution and C:N:P ratios in food web compartments including shrimp in chapter 5. \n\nNatural food contribution to shrimp production increased significantly with reducing feeding level and increasing carbohydrate and inorganic nitrogen supplementation, but only if the system was within maximum carrying capacity. Computing mass balances of phosphorous revealed that following a > 30 % reduced system phosphorous input, flows of phosphorous in the food web changed. As a result, phosphorous from detritus flowed into periphyton in such rate that phosphorous depletion would have occurred within one shrimp production cycle. This meant that when developing a nutritious pond diet where part of the feed is replaced with carbon and nitrogen fertilizer, phosphorous should be added too to prevent depletion, but reducing total phosphorous input up to 20 % is possible. \n\nFinally, chapter 6 synthesized the outcomes from this thesis by placing results into a broader context. The outcomes and recommendations following this thesis may contribute to the way we look at aquaculture in relation to sustainability and limited resources, climate change, nutrient flows, nutritional value of aquaculture products, and aquaculture ecology. With a still increasing world population there is need to change our current food production systems towards circular production systems. Climate change is going to affect aquaculture production and can be an extra challenge in order to further develop the nutritious pond concept, especially concerning de novo HUFA production in de pond. Nevertheless, the nutritious pond concept forms a crucial step towards a more sustainable aquaculture, independent of capture fisheries.","auteur":"Devi Hermsen1","auteur_slug":"devi-hermsen1","publicatiedatum":"21 april 2020","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/devihermsen1?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/cc4dd572-3350-4e73-9443-30d1bb86a1cf\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604010828","isbn":"978-94-6395-297-2","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":6410,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/6408","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6408"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/6408\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6411,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/6408\/revisions\/6411"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/6409"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6408"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=6408"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}