In teleosts, elevated temperature during embryogenesis can act on germline cell development, which in turn plays a role for sexual fate. In Nile tilapia, a species with high-temperature-induced masculinization, little is known about the effects of increased temperature on gonadal development in non-masculinized females. The aim of the present work was to investigate persistent effects on the germline of genetically female (XX) Nile tilapia reared at normal (28 ° C) or elevated temperature (36°C) during the critical time of gonadal sex differentiation at 10 to 20 days post fertilization. Nonsex-reversed females were compared to control females to determine persistent effects of temperature on subsequent ovarian development using histological approaches. Germline stem cells were identified using the germline marker Vasa in combination with the proliferation marker PCNA. Vasa- and PCNA-positive germline stem cells were found in ovaries of both high-temperature-treated and control females. In both groups, ovarian germline stem cells were located at the germinal epithelium of the ovigerous lamellae. Although no detrimental effects of high temperature on gonadal development in female Nile tilapia were observed, implications on the reproductive fitness caused by elevated temperature need to be investigated in greater depth.

Zur Sicherung der Fischbestände muss die Aquakultur ihren Beitrag zur Weltfischversorgung weiter steigern. Solange jedoch die Fischfutter Produktion stark von der Gewinnung von Fischmehl abhängig ist, bestehen für die Aquakultur natürliche Begrenzungen und die Gefahr der Überfischung der Fischbestände bleibt erhalten. Wenn das Wachstumspotenzial der Aquakultur ausgeschöpft werden soll, müssen beträchtliche Mengen von Nährstoffeinträgen in Form von vollständigen Aquakultur-Mischfuttermitteln auf einer nachhaltigen Basis verfügbar sein. Aufgrund des gestiegenen Preises von kommerziellem Fischfutter sind Kleinproduzenten nicht in der Lage dieses zu erwerben. Daher ist es notwendig, ihnen alternatives Fischfutter zur Verfügung zu stellen. Wasserpflanzen können eine bedeutende Nahrungsquelle für herbivore- und omnivore Fische sein. Dennoch ist die Nutzung dieser Pflanzen als Zusatz für Fischfutter durch eine Reihe antinutritiver Substanzen, welche das normale Fischwachstum negativ beeinträchtigen, begrenzt. Unterschiedliche Behandlungen der Pflanzen können den Anteil an antinutritiven Substanzen reduzieren. Das Ziel dieser Dissertation war es, das nutritive Potential von Wasserpflanzen zu bestimmen. Die Wirkung der Behandlungen wie Sonnentrocknung oder Fermentierung zu bewerten und den Effekt ihrer Nutzung als Fischfutter auf das Wachstum von kultivierten Fischen zu erfassen. Dazu wurden Rationen mit einem geringen Gehalt an Fischmehl (3%) und bis zu 25% der Wasserpflanzen an die Fischspezies P. brachypomus und O. niloticus verfüttert. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen dass, eine ausschließlich auf aquatischen Makrophyten basierende Fütterung nicht empfehlenswert ist. Indem sie jedoch mit anderen lokal verfügbaren Agrar-Nebenerzeugnissen oder sogar mit kommerziellen Futtermitteln kombiniert werden, könnten die Futterkosten erheblich reduziert werden und bäuerlichen Kleinbetrieben eine Möglichkeit zum Wettbewerb auf den lokalen Märkten eröffnen. / It is commonly known that aquaculture needs to increase further its net contribution to the total world fish supplies. However, at present almost all farming operations, based on the use of fish feed, are highly dependent on available fishery resources for the production of fish meal, becoming a reducing activity rather than an activity suppling fishery resources. If the aquaculture growth potential is to be maintained, then considerable quantities of nutrient inputs in the form of aquafeeds will have to be available on a sustainable basis. On a long-term the small producers will be unable to depend on commercial aquafeeds based traditionally on fish meal, due to its increased price. Small-scale farmers need an alternative fish feed wherever possible based on the use of non-food grade locally feed resources, which is available in rural areas, is low-cost and is suitable for the proper growth and maintenance of native fish. Aquatic plants are considered important nutritional sources for herbivorous-omnivorous fish. However, the use of plant-derived materials as fish feed ingredient is limited by the presence of wide variety of antinutrients that affect the normal fish growth negatively; so that plants should be processed to reduce the effects of these compounds. Considering these aspects, this study assessed the nutritional potential of aquatic plants available in rural Colombia treated by sun drying and by fermentation and the effect of their use as fish feed on the growth performance of common cultured tropical fish (Piaractus brachypomus and Oreochromis niloticus) fed low fishmeal diets (3%) and until 25% of aquatic plants. The results of this study showed that a feeding exclusively based on aquatic plants is not recommendable; but to combine them with other locally available by-products of agriculture or even with commercial diets might considerably reduce feeding cost and provide to the small-scale farmers the opportunity to compete in local markets.

Durch die Nutzung des fischfutterbedingten Nährstoffeintrags für die kombinierte Produktion von Fischen und Pflanzen können Aquaponiksysteme eine nachhaltige Erweiterung von Kreislaufanlagen der Aquakultur (RAS) darstellen. Herkömmliche Aquakulturfutter zielen jedoch auf Fischproduktion mit geringer Umweltbelastung ab und sind somit nicht für die Aquaponik optimiert. Daher weist RAS-Wasser häufig Mängel im Profil gelöster anorganischer Pflanzennährstoffe auf. So war es Ziel dieser Arbeit, die Auswirkungen unterschiedlicher Proteinquellen auf die Nährstoffdynamik in RAS durch Fütterungsversuche mit Afrikanischem Raubwels und Nil-Tilapia zu untersuchen, bei denen Wachstum, gelöste anorganische Nährstoffkonzentrationen im RAS-Wasser und die Ausscheidung von Nährstoffen über den Kot verfolgt wurden. Der Fokus lag auf nachhaltigen alternativen Proteinquellen zu marinem Fischmehl und terrestrischen Pflanzenproteinen: Larvenmehl der Schwarzen Soldatenfliege (BSFM), Welsschlachtabfallmehl (CM), Geflügelschlachtabfallmehl (PM) und Geflügelblutmehl (PBM). Experimentalfutter, die phosphorreiches PM und CM enthielten, förderten erhöhte Ausscheidung von löslichem reaktivem Phosphor, erzeugten die besten gelösten N:P-Verhältnisse im RAS-Wasser verglichen mit einer Hydroponik-Nährlösung und ermöglichten in Kombination mit PBM besseres Wachstum beim Wels als ein vergleichbares kommerzielles Futter. In Futtern basierend auf einer einzigen Proteinquelle führte PM bei Wels und insbesondere bei Tilapia zu ähnlichem Wachstum verglichen mit marinem Fischmehl, wohingegen BSFM und PBM bei beiden Arten Wachstumsleistung beeinträchtigte. Meta-Analysen aller Versuche legen nahe, dass höherer Phosphor-, Kalium- und Magnesiumgehalt im Futter erhöhte Ausscheidung dieser Elemente in gelöster Form bedingt, was sie zu Zielnährstoffen in Aquaponikfuttern macht, während die Optimierung des Protein zu Energie-Verhältnisses im Futter die gelösten N:P- und N:K-Verhältnisse im RAS-Wasser verbessern kann. / By using the nutrient input from fish feeds for the combined production of fish and plants, aquaponic systems can be a sustainable extension of recirculating aquaculture systems (RAS). However, conventional aquaculture feeds are optimized for fish production and reduced environmental impact rather than aquaponics. Hence, RAS water is often characterized by deficiencies regarding its dissolved inorganic plant nutrient profile. Therefore, this thesis aimed to explore the effect of purposeful dietary protein choice on nutrient dynamics in RAS through four systematic feeding trials involving African catfish and Nile tilapia in which growth performance, dissolved inorganic nutrient concentrations in RAS water and solid fecal nutrient excretion were tracked. Focus was on sustainable alternative protein sources to marine fish meal and terrestrial plant proteins: black soldier fly larvae meal (BSFM), catfish by-product meal (CM), poultry by-product meal (PM) and poultry blood meal (PBM). Experimental diets including phosphorus-rich PM and CM supported increased excretion of soluble reactive phosphorus, produced the most favorable dissolved N:P ratios in RAS water when compared to a renowned hydroponic nutrient solution, and, combined with PBM, enabled better growth performance in African catfish than a comparable commercial diet. In single protein source diets, PM produced similar growth performance in African catfish and particularly Nile tilapia versus marine fish meal, whereas BSFM and PBM impaired growth performance in both species. Meta-analyses covering all trials suggest that higher dietary phosphorus, potassium and magnesium content leads to their increased excretion in dissolved form, making them target nutrients for aquaponic feed formulation, while the optimization of the dietary protein to energy ratio can further improve dissolved N:P and N:K ratios in RAS water.