Effekt av elvebreddskiler på tetthet og størrelse til ørret i Vallaråi, Seljord i Telemark

Abstract

Habitatforbedrende tiltak brukes i økende grad for å avbøte negative effekter av vassdragsreguleringer. Slike tiltak sikter ofte på å øke strukturell kompleksitet i elvehabitater, for derved å øke tetthet (og ev. størrelse) av laksefisk. Til tross for til dels omfattende bruk av habitatforbedrende tiltak, er faktiske effekter på fisk sjeldent dokumentert, i rom og over lang nok tid. Undersøkelsesdesign som evner å skille mellom restaureringseffekter og naturlig bakgrunnsvariasjon er krevende. Vallaråi i Seljord, Telemark, er et sterkt modifisert elveleie (SMVF) på 1,4 km fra undervann Sundsbarm kraftverk nedstrøms til innløp i Seljordsvatnet. Øvre del av elva (0,7 km) nedstrøms kraftverket er svært ensartet pga. kanalisering i forbindelse med reguleringen (1969-1970), og effektkjøring av kraftverket i senere år medfører betydelig variasjon i vannføringer og vanntemperaturer over døgnet og året. Elveleiet på nedre halvdel er i hovedsak som før regulering. Omlegging og utbedring av E134 (1985), har imidlertid medført at deler av østlig elvebredd (ca. 300 m på øvre resp. nedre del) består av skuddstein. Ørret og storørret fra Seljordsvatnet bruker Vallaråi som viktig gyte- og oppvekstområde. Elva har også en lokal bestand av ørret. Andre naturlige fiskearter er bekkeniøye og trepigga stingsild. Ørekyte er innført, sannsynligvis på 1970-tallet.

For å undersøke konsekvenser av reguleringsinngrepene ble det gjennomført fiskebiologiske undersøkelser (bl.a. elektrofiske og bestandsestimeringer på syv stasjoner, hver 50 m lang, areal 150- 250 m2) i Vallaråi i årene 2008-2010. Stasjonene ble valgt (stratifisert) etter habitattype og geografiske plassering langs elva. Basert på resultatene fra denne undersøkelsene ble det senere utformet forslag til habitatforbedrende tiltak som ble gjennomført i 2012. Hovedtiltaket er et pilotprosjekt hvor det er bygd tre motstrøms kiler langs og inn i den vestlige elvebredden på kanalisert strekning. En lav, grovsteinet bune ute i elva leder vannstrømmen inn i hver kile. Elvebreddskilene er konstruert som brådype for å unngå at fisk strander, og samtidig skape gode habitater for større ørret rekrutter (større dyp, grovere substrat), og derved øke tetthet av særlig større rekrutter. For å undersøke effekter av disse kilene, ble foreliggende prosjekt gjennomført med elektrofiske og bestandsestimeringer fra 2014 til 2017 på de samme stasjoner som ved tidligere undersøkelse, samt to nye stasjoner.

Kilene ble bygd i den øvre, kanaliserte delen av Vallaråi, og stasjonene på denne strekningen (stasjon 4, 5 og 6) var enten direkte (stasjon 5) eller potensielt indirekte (pga. relativt kort avstand til tiltak, st. 4 og 6) berørt av tiltakene. Den nedre ‘naturlige’ delen av elva var uberørt (stasjon 1, 2 og 3) og fungerte som kontrollstrekning. Alle tre elvebreddskiler ble bygd på del av kanalisert strekning som er svært ensartet (ca. 225 m). Én kile ble lagt på stasjon 5 som fungerte som behandlet stasjon. To kiler til ble etablert på samme habitat på samme strekning, én kile 40 m oppstrøms (ny stasjon 5b), og én kile 85 m nedstrøms (ny stasjon 5c). Kilene er hver ca. 10 m lange, slik at på stasjon 5, 5b og 5c fungerte også stasjonens del direkte oppstrøms resp. nedstrøms kilene som intern kontroll ettersom habitatet er så ensartet (BACI; før-etter kontroll-behandlet design, med replikater i rom og tid).

Ørret er den dominerende arten i Vallaråi, og det ble fanget mer ørret i de tre årene etter tiltak (81 %), enn i de tre årene før (73 %) på de samme stasjoner. Det er også betydelig med ørekyte i elva, men det ble fanget mindre ørekyte i årene etter restaureringen (13 %), enn i årene før (24 %). Både bekkeniøye og stingsild forekom før og etter restaureringen, men i lite antall. Det var betydelig variasjon i fisketettheter mellom stasjonene og mellom år, og uavhengig av tiltak. Dette skyldes i første rekke elvas varierende habitat mellom stasjonene, sammen med varierende rekruttering fra år til år. Ulike feltforhold (vannføring og vanntemperatur) kan også bidra til variasjon, selv om det ble planlagt elektrofisket på samme tid og vannføring hvert år. Totalt varierte tettheter av ørret i Vallaråi fra 0-150 individer mellom stasjoner og år, med et totalt årlig gjennomsnitt (over alle stasjoner) på 37 ørret/100 m2 (±SD 28,9).

Fra før til etter restaurering økte den årlige totale tettheten av 0+ ørret (mindre enn 7 cm) på hele den undersøkte strekningen fra 25 ind./100 m2 (±SD 28,7) til 29 ind./100 m2 (±SD 27,5). For 1+ og eldre ørret økte den totale tettheten fra 19 ind./100 m2 (±SD 12,8) til 28 ind./100 m2 (±SD 18,9). Tettheter av ørret økte særlig på den restaurerte, øvre strekningen i elva, og særlig for eldre, større rekrutter. Fra før til etter restaurering økte tetthet av 0+ ørret i den øvre delen av elva (behandlet strekning) fra 18 ind./100 m2 (±SD 14,8) til 30 ind./100 m2 (±SD 34,3). Tetthet av 1+ og eldre ørret på øvre del økte fra 17 ind./100 m2 (±SD 13,4) til 35 ind./100 m2 (±SD 18,0). På den nedre delen av elva (kontroll strekning) var det mindre forskjeller eller en nedgang, med gjennomsnittlig tetthet av sommergammel ørret (0+) og eldre ørretunger (>0+) før restaurering 36 ±SD40,5 resp. 22±SD12,7 ind./100 m2 , og etter restaurering 29 ±SD9,5 resp. 15,1±SD14,4 ind./100 m2. Videre ble det på øvre og nedre del av elva fanget flere større ørretrekrutter (>1+) i årene etter restaurering, sammenlignet med årene før. Restaureringstiltak er derfor ikke alene den eneste årsaken til flere større ørret rekrutter. Det ble likevel fanget klart flere større ørret (>1+) på den restaurerte strekningen, sammenlignet med kontrollstrekningen, noe som indikerer at habitattiltakene hadde en effekt utover den naturlige bakgrunns variasjonen. Undersøkelsene viser i tillegg en særlig stor økning både i tetthet og størrelse til ørret som en direkte følge av tiltak i form av kiler. På kontrollstasjon 5 økte tettheter av 1+ og eldre ørret fra 7 ind./100 m2 (±SD 6,6) før restaurering, til 31 ind./100 m2 (±SD 19,1) etter restaurering. Eldre ørretrekrutter (>1+) var også større på hele stasjonen samlet i årene etter restaurering (118,3 mm ±SD 37,4), sammenlignet med årene før (80,9 mm ±SD 11,8). Det var høyere tettheter og større ørret i to av tre kiler, sammenlignet med direkte tilstøtende strekninger der elvebredden ikke var restaurert.

Disse resultatene indikerer at kilene favoriserer ørret og skaper gode oppholdsplasser for spesielt eldre ørretrekrutter (>1+). Ettersom tetthet av ørret økte på den restaurerte strekningen i Vallaråi (spesielt i tilknytning kilene), kan det antyde at habitattiltakene også øker rekrutteringen, sannsynligvis via redusert strandingstap ved effektkjøring i tillegg til bedre habitat. Fiskebiologiske undersøkelser bør fortsette for å dokumentere effekter av restaureringstiltakene over lengre tid, fordi det kan ta mer enn fem-seks år å registrere varige effekter av habitatendringer på fiskepopulasjoner, særlig i systemer med mye naturlig bakgrunnsvariasjon.

Habitat improvement measures are increasingly used to mitigate negative effects of hydropower developments. Such measures often aim to increase structural complexity in river habitats, and thereby increase the density (and possibly size) of salmonid fish. Despite the in places rather extensive use of habitat improvement measures, the actual effects on fish are rarely documented, in space and across sufficiently long time. To establish study designs which are capable of distinguishing between restoration effects and natural background variation is challenging. The 1,4 km long Vallaråi R. in Seljord, Telemark, south-central Norway, is a heavily modified river (SMVF) from the outlet from the Sundsbarm hydropower station and downstream to Seljordsvatn Lake. The upper part of the river (0.7 km) downstream of the power plant outlet is very uniform because of channelization in connection with the original river regulation (1969-1970). Hydropeaking power plant operations generate substantial variation in downstream water flows and water temperatures on a daily and annual basis. The river bed in the lower river (0.7 km) is near the pre-regulation condition. However, work on the alongside highway E134 (1985) resulted in part of the eastern river bank (approximately 300 m, from the upper to the lower river) consisting of rip-rap. Brown trout, including large piscivorous specimens, from Seljordsvatn L. use Vallaråi R. as important spawning and recruitment grounds. The river also has a local population of brown trout. Other naturally occurring species are European Brook lamprey and Three-spined stickleback. The European minnow is introduced, probably in the 1970 's.

To investigate the consequences of hydropower related disturbance annual fish surveys (e.g. electrofishing and population abundance estimates at seven stations, each 50 m long, areas 150-250 m2) were implemented in the Vallaråi R. 2008-2010. Stations were selected (stratified) according to habitat type and geographic location along the river. Based on the results from this survey, habitat improvements were designed and proposed. These were carried out in 2012, mainly a pilot project with a new improvement structure design; three upstream wedges were constructed along and into the western river bank on the upstream uniform, channelized reach. A low, boulder stream deflector directs water flow into each wedge. The river bank wedges are designed with near-vertical walls providing depths so as to avoid fish stranding and simultaneously creating suitable habitats for larger trout recruits (greater depths, more coarse substrate), and thereby increase the density of larger recruits in particular. To document the effects of these wedges, the present project replicated electrofishing and population estimates, providing corresponding post-improvement data from 2014 to 2017, on the same stations as in the previous 2008-2010 survey, as well as for two new stations.

The wedges were built in the upper, uniform, channelized part of the Vallaråi such that the stations on this reach (stations 4, 5 and 6) were either directly (station 5) or indirectly (short distance; st. 4 and 6) affected by the habitat improvements. There were no improvements in the lower ‘natural’ river (station 1, 2 and 3) which served as controls. The three wedges target a very uniform, short reach (about 225 m). One wedge was built in the middle of station 5 which served as treated station. Two additional wedges were established in the same habitat at the same reach, one wedge 40 m upstream (new station 5b), and one wedge 85 m downstream (new station 5c). Each wedge is about 10 m long, such that at station 5, 5b and 5c the within-station reaches immediately upstream resp. downstream the wedge served as an additional internal station control, since the habitat is so uniform (BACI; before-after control-treated design, with replication in space and time).

Brown trout is the dominant fish species in Vallaråi R., and with a slight increase in the three years after restoration (81%), compared to the three years before (73%), at the same stations. There is also a significant number of minnows in the river, but fewer in the years after the restoration (13%), compared to the years before (24%). Brook lamprey and stickleback were few both before and after restoration. Variation in fish densities between the stations and between years was substantial, and regardless of the measures. Among-station variation is primarily because of the different habitats across stations, along with varying recruitment from year to year. Varying field conditions (water flow and water temperature) may also contribute to the variation, although electrofishing was scheduled at the same time and water flow each year. In total, densities of brown trout varied from 0-150 individuals among stations and years, with total annual mean at 37 trout/100 m2 (± SD 28.9).

From before to after the restoration, annual total density of 0 + trout (less than 7 cm) increased slightly from 25 ind./100 m2 (± SD 28.7) to 29 ind./100 m2 (± SD 29.5). For 1+ and older trout total density increased from 19 ind./100 m2 (± SD 12.8) to 28 ind./100 m2 (±SD 18.9). Densities of trout increased especially in the restored, upper reach of the river, and in particular for older, larger recruits. From before to after the restoration, upper river density of 0+ trout increased from 18 ind./100 m2 (±SD 14.8) to 30 ind./100 m2 (±SD 34.3). The density of 1 + and older trout increased from 17 ind./100 m2 (±SD 134) to 35 ind./100 m2 (±SD 18.0). In the lower river (‘control’ section) a minor difference or a decline was documented, with average densities of summer old (0 +) and older trout recruits (> 0+) before restoration at 36 ±SD 40.5 resp. 22 ±SD 12.7 ind./100 m2 , and after restoration 29 ±SD 9 .5 resp. 15.1 ±SD 13.4 ind./100 m2. Substantially larger 1+ or older trout were caught both in the upper and lower part of the river in the years after restoration, as compared to the years before. Habita improvement is therefore not the only factor causing larger trout recruits after restoration. However, the documented increase in recruit length was much larger in the restored reach, compared to the downstream control reach, indicating a major effect of the habitat measures beyond the natural background variation. Furthermore, the investigations document a particularly conspicuous increase in older trout recruit densities and lengths directly associated with the wedges. On the control station 5, densities of 1+ and older trout increased from 7 ind./100 m2 (±SD 6.6) before restoration, to 31 ind./100 m2 (±SD 19.1) after restoration. Older trout recruits (> 1+) were also overall much larger at the station in the years after restoration (118.3 mm ±SD 37.4), compared to the years before (80.9 mm ±SD 11.8). More and larger trout were documented for two of three wedges, when compared with directly adjacent reaches not restored, but within the same station.

These results indicate that riverbank wedges favours brown trout recruits and create suitable habitat for especially older trout recruits (> 1+). Since densities of brown trout increased in the restored reach of the Vallaråi , and in particular in direct association with the wedges, it suggests that these habitat measures also increase recruitment, probably via reduced stranding loss by hydropeaking and improved recruitment habitat. Biological surveys should continue to document the effects of these restoration measures across a longer time series, because it may, in the face of substantial background variation, take more than six to eight years to document the lasting effects of habitat alterations on fish populations.