University of Oulu

Ecological impacts of in-stream restoration in salmonid rivers : the role of enhanced structural complexity

Saved in:
Author: Koljonen, Saija
Organizations: University of Oulu, Faculty of Science, Department of Biology
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 0.6 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789514295690
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2011
Publish Date: 2011-11-01
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Faculty of Science of the University of Oulu for public defence in lecture hall Kem1 (Ylistö), University of Jyväskylä, on 11 November 2011, at 12 noon
Tutor: Professor Timo Muotka
Docent Aki Mäki-Petäys
Docent Ari Huusko
Reviewer: Professor Eva Brännas
Associate Professor Morten Lauge Pedersen
Description:

Abstract

Despite the great amount of in-stream restorations conducted in the past decades there is still a disturbing lack of knowledge about the outcome of these measures. The overall goal of this study was to assess the effect of enhanced streambed heterogeneity on the ecology of stream salmonids and stream retention efficiency. Substratum heterogeneity is often considered as one of the most important limiting factors for organisms living in running waters.

Winter ecology of rivers has not been broadly studied regardless of the general belief that wintertime conditions strongly influence the survival and population size of stream salmonids. In an experimental study, the paucity of wintertime habitat in simplified channels caused temporary mass loss in age-0 trout. In late spring, channelized stream trout performed catch-up growth with potentially negative effects on long-term fitness. A management implication of this study is that increasing cover availability by in-stream restoration structures may enhance the long term success of juvenile salmonids although the short term effects were minor.

Densities of salmon parr in the River Kiiminkijoki showed no response to streambed restoration. Suitable habitat area for salmon parr increased after restoration under summer conditions. However, restoration-induced benefits to winter habitats were marginal, with one study reach indicating even negative values. Most of the areas with good habitat values were located along river margins, indicating that restoration measures had only limited impact on the mid-sections of the river channel.

Dredging of small streams may have caused depletion of allochthonous organic matter due to the reduction of retentive structures. In a leaf release experiment, moss cover enhanced retentiveness as well as did various restoration structures (boulders, large wood). Only a very high amount of wood clearly enhanced retention capacity. This underlines the importance of wood as an effective retention structure in headwater streams.

This study indicates that habitat complexity as such may be less important than life-stage specific habitat requirements of fish (e.g. cover for overwintering salmonids). Importantly, restoration may only be successful if the measures used target the limiting factor(s) of the ecosystem or the species; for salmonids, habitat complexity does not seem to be this factor.


Tiivistelmä

Uiton jälkeisten kunnostustoimenpiteiden määrä Suomessa on ollut huomattava, mutta vaikutusten arviointi, pelkästään kalastonkin kannalta, on jäänyt vähäiselle huomiolle. Tässä työssä selvitettiin kunnostusten merkitystä lohen ja taimenen poikasvaiheille, huomioiden etenkin pohjan rakenteellisen monimuotoisuuden vaikutus. Työssä selvitettiin myös kunnostusten vaikutuksia lehtikarikkeen pidätyskykyyn, joka on erityisesti latvapurojen ekosysteemien tärkeimpiä perustoimintoja.

Lohikalojen talviekologinen tutkimus on viime aikoihin saakka ollut vähäistä, vaikka talviolosuhteiden uskotaan rajoittavan pohjoisten virtavesien eliöstön elinmahdollisuuksia. Kokeellisessa työssä rännimäisissä uomissa talvehtiminen aiheutti taimenenpoikasille tilapäisen painon alenemisen ja nopean kompensaatiokasvun loppukeväällä. Kompensaatiokasvu voi vaikuttaa negatiivisesti koko kalan eliniän, joten kunnostusten tuoma hyöty sopivien suojapaikkojen lisääntymisenä voi edesauttaa lohikalojen pitkäaikaista menestymistä.

Kiiminkijoella lohenpoikasten tiheydet eivät muuttuneet kunnostuksen myötä ja vuosien välinen vaihtelu oli kuuden vuoden seurantajaksolla huomattavan suurta. Elinympäristömallinnuksen perusteella soveltuvan elinympäristön lisäys ei ollut merkittävää, koska etenkin talviaikaisten alueiden puute jäi huomattavaksi. Suurin osa soveltuvasta elinympäristöstä sijaitsi joen reuna-alueilla, joten kunnostusvaikutus joen keskiosaan jäi odotettua pienemmäksi.

Uittoperkaus on voinut johtaa latvavesien ekosysteemien köyhtymiseen maalta tulevan orgaanisen aineksen pidättymiskyvyn vähentyessä. Kokeellisen työn perusteella kuitenkin nykypäivän tilanne vuosikymmeniä uiton loppumisen jälkeen osoittautui lähes yhtä pidättäväksi kuin nykyisin käytetyt kunnostusrakenteet (kivi tai puu). Kunnostusrakenteeseen tulisi lisätä huomattava määrä puuta, jotta lehtikarike pidättyisi korkeallakin virtaamatasolla.

Tulosten perusteella elinympäristöjen muuttaminen monimuotoisemmiksi ei takaa kunnostustoimien onnistumista, sillä etenkin kalapopulaatioita rajoittavat yleensä useat tekijät. Jos kuitenkin elinympäristö on populaatiota rajoittava resurssi ja sitä pystytään lisäämään (kuten talviaikaiset suojapaikat), voidaan kunnostuksella saada näkyviä tuloksia. On ilmeistä, että kunnostustoimien tulisi olla nykyistä kattavampia ja paremmin suunnattuja rajoittaviin tekijöihin, jotta tulokset näkyisivät.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. A, Scientiae rerum naturalium
ISSN: 0355-3191
ISSN-E: 1796-220X
ISSN-L: 0355-3191
ISBN: 978-951-42-9569-0
ISBN Print: 978-951-42-9568-3
Issue: 580
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.