Merikutuisen harjuksen (Thymallus thymallus) Merenkurkun poikastuotantoalueiden GIS-mallin todentaminen ja tarkistus

InterregIIIA-hankkeen ”Merenkurkun harjuksen poikastuotantoalueet” raportti

Richard Hudd¹⁾, Johnny Berglund²⁾ ja Johan Ahlqvist¹⁾

¹⁾ Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos, Merenkurkun kalantutkimusasema, Korsholmanpuistikko 16, 65100 Vaasa

²⁾ Länsstyrelsen i Västerbotten, Naturskyddsfunktionen, SE-901 86 Umeå

                  
                   Valokuva: Lauri Urho

Johdanto

Hankkeelle ” Merenkurkun harjuksen poikastuotantoalueet” myönnettiin rahallista tukea vuosille 2006 - 2007 Interreg IIIA Merenkurkku-Mittskandia ohjelmasta ja kansallista tukea Pohjanmaan T&E-keskuksesta sekä Västerbottenin läänin lääninhallituksesta. Hankkeen tavoitteena oli todentaa ja tarkistaa maantieteellinen GIS-malli, joka laadittiin aiemmassa Interreg hankkeessa nimeltä Merenkurkun harjus (Alanärä et al. 2006, Hudd et al. 2006). Mallin tarkoituksena oli näyttää missä merikutuisen harjuksen potentiaaliset kutualueet sijaitsevat. Malli perustuu muuttujiin kuten alttiustaso, matalikkojen esiintyminen ja lämpötilaolosuhteet (kuva 1). Kaukokartoitustietoa Landsat ja Quickbird satelliittikuvista sekä laskettuja maantieteellisiä ympäristötietoja linkitettiin harjuspoikasten ”esiintyy/ei esiinny” – tietoon tuhannessa tarkkailupaikassa Merenkurkussa. Malli sovelettiin näytteenottopaikkojen ominaisuuksien kanssa koko Merenkurkun alueelle satelliittikartoille GIS-ohjelman avulla (Geographic Information System).

 

Kuva 1. Merenkurkun merikutuisen harjuksen potentiaalisten poikastuotantoalueiden GIS-mallin kaavio.

Merenkurkun harjus - hankkeessa ei ehditty todentaa esille tuotua GIS-mallia, koska harjuksen poikasia havaittiin vasta hankkeen loppuvaiheissa. Lisäksi harjuksen poikasia havaittiin rajatulla alueella, minkä takia on olemassa vaara että paikalliset tekijät olisivat vaikuttaneet liian paljon mallin tulokseen. Verifiointi katsottiin välttämättömäksi siksi, että merikutuisen harjuksen suojeluarvo on lisääntynyt kun on pystytty todistamaan että merikutuinen harjus on oikeasti olemassa. Myös se että poikastuotantoalueet on voitu kartoittaa ja kuvailla, lisää verifioimisen tarvetta. Lisäksi Merenkurkun harjus hankkeessa näytettiin kuinka harjuskannat ovat romahtaneet Pohjanlahdella. IUCN:n (International Union for Conservation of Nature) asteikon mukaan voidaan todeta että merikutuinen harjus on kriittisesti uhattu. Kriteerit niin pienentyneestä levinneisyydestä kuin pienentyneestä kannan koosta täyttyvät. Seuraava askel IUCN:n asteikon mukaan on ”sukupuuttoon kuollut”.

Tämän hankkeen raportointi tapahtuu ensisijassa uuden internetsivuston kautta, www.harrleken.nu.  Internetsivuston ajatus on, että kuka tahansa voi käydä sivustolla ja ottaa selvää onko oma ranta potentiaalinen poikastuotantoalue merikutuiselle harjukselle. Tällä tavalla sivuston vierailija saa tutustua mitenkä tämän tyyppinen malli tehdään, sekä oppia enemmän harjuksen biologiasta. Näin useampi ihminen voi hyödyntää tuloksia.  Pohjanlahden merikutuinen harjus on sen verran ainutlaatuinen ja arvokas, että se ansaitsee laajan yleisen kiinnostuksen. Alla oleva teksti on huomattavasti lyhennetty versio substansiraportista.

Aineisto ja menetelmät


Yleistä

Todentamis- ja tarkastustyöhön sisältyi uusia maastokäyntejä sekä lukuisia mallin uudelleen ajoja. Näytteenotto maastossa perustui stratifiointiin, missä lämpötilaolosuhteet ja alttiustaso, fetch, olivat perustana. Näytteenoton suunnittelussa otettiin myös syvyys ja rantatyyppi huomioon, koska nämä olivat myös tärkeitä tekijöitä harjuksen poikasten esiintyvyyden kannalta. Tarkempia yksityiskohtia siitä kuinka stratifiointi laadittiin suhteessa laskettuihin muuttujiin: Hudd et al. (2006). Näytteenoton stratifiointi tehdään etukäteen siksi, että haluttujen tekijöiden tutkiminen koko laajuudessaan helpottuisi. Stratifioinnin ansioista harvinaisetkin aluetyypit otetaan huomioon näytteenotossa. Muutoin on olemassa suuri vaara että semmoisilla alueilla ei käydä ollenkaan. Ennen maantieteellistä mallintamista on tärkeää, että kaikki epätyypillisten ja optimaalisten alueiden välillä olevat alueet tutkitaan, että pystytään määrittämään mihinkä raja ”huonojen” ja ”hyvien” alueiden välillä tulee oikein vetää. Näytteenotto tehostuu myös ajankäyttöä ja kustannuksia ajatellen kun stratifiointi tehdään etukäteen.

Näytteenotto tehtiin vuonna 2006 Snöanin saaristossa ja sitä ympäröivällä mannermaalla. Vuonna 2007 näytteenotot laajennettiin sopiviin habitaatteihin Perämeren etelä- ja pohjoisosiin (kuva 2, taulukko 1). Näytteenottoja toistettiin ja täydennettiin Valassaarilla ja Holmögaddissa niin, että näytteenotot kattoivat myös hyvin poikkeavat tai puuttuvat aluetyypit. Näytteenoton laajuus perustui tilastollisiin arvioihin, jotka tehtiin kun malli oli ajettu vuoden 2006 tuloksilla sekä vuosien 2004 – 2006 yhdistetyillä tuloksilla. Siten, kun oli tehty uudistettuja mallin ajoja, voitiin täydentää ja hienosäätää maastonäytteenotto-ohjelmaa. Erityisesti eri fetchien kattavuutta täydennettiin. Kesällä 2007 käytiin Holmögaddissa usealla eri alueella jossa oli intermediäärinen fetch.
 

Tunnettuja poikastuotantoalueita Holmögaddissa käytettiin vertailuna varmistuaksemme siitä, että mahdolliset poikasten puuttumiset uusilla alueilla ei johtunut vuosivaihteluista. Oletimme siis että harjuksen poikaset olivat jokavuotinen ilmiö parhaimmilla alueilla Holmögaddissa.

 

Kuva 2. Punaiset ympyrät esittävät niitä alueita Perämerellä, joista harjuksen poikasia etsittiin Merenkurkun harjus – hankkeessa. Oliivinvihreät ympyrät esittävät lisäalueita 2006/2007. Holmögadd ja Valassaaret, missä työtä toistettiin ja täydennettiin, ovat sinisellä.


Taulukko 1. Yhteenveto näytteenottojen määrästä Merenkurkussa ja Perämeren pohjoisosissa vuosina 2006 - 2007. 

Pintaveden lämpötila ja alttiustaso

Pintaveden lämpötila laskettiin Landsat 7 kuvista (päivämääristä 9.5 2002 ja 9.7 2001) joiden lämpöraidan resoluutio on 60 m (NASA:n ohjeet http://www.gsfc.nasa.gov). Laskelmat tuotiin GIS:iin kerroksina. Alttiustaso (fetch) laskettiin Ekebom et al. (2002) ja Finlaysonin (2004) mukaan jokaiselle pikselille 32:a eri suunnasta, joista suurinta arvoa käytettiin. Laskutoimitukset suoritettiin ER-mapperin lisäohjelmalla (lähdekoodi Kallergis (2001)). Fetchin laskelmissa spatiaali resoluutio oli 15 m. Fetch: katso luku 1.2.5.2 Hudd et al. (2006). GIS työt tehtiin ER-mapperissa, joka on GIS ohjelma rasteri analyyseille.

Näytteenottoja eri rantatyypeillä

Suunnitellessamme tiedonkeruuta maastossa oletimme, että riittävä tilastollinen voimakkuus tulosten arvioinnissa olisi saatavissa sopeutetulla näytteenottojen määrällä. Sopeutimme näytteenottojen määrää voidaksemme kattaa suuria alueita sinä aikana kun harjuspoikasten oletettiin olevan oikeassa kehitysvaiheessa. Aiempien vuosien tulosten perusteella pystyimme olettamaan että harjuspoikasten positiivisten havaintojen – jos me ylipäänsä havaitsemme harjuksen poikasia - odotusarvo voisi olla 30 %. Tällä odotusarvolla harjuspoikasten todennäköisten havaintojen määrä ei noussut mainittavasti noin 10 näytteenoton jälkeen. Hyvissä olosuhteissa nopean tarkkailumetodin ansiosta voitiin muutamia tarkkailuja lisätä varmuuden vuoksi. Vuoden 2006 näytteenoton suunnitelmassa ehdotettiin siksi 5-50 näytteenottoa per rantatyyppi ja pohjatyyppi (taulukko 2).

           Kivinen ranta:

            Kallioinen ranta:

             Lohkareinen ranta:

              Hiekkainen/Sorainen ranta:

              Pehmeät pohjat:

Koska monet habitaatit, esim. virtaava makea vesi ja pehmeät savirannat fladoissa ja poukamissa, voitiin sulkea pois Merenkurkun harjus - hankkeen tulosten perusteella, sijoitettiin näytteenotot ainoastaan kasvittomille rannoille. Vuodesta 2007 lähtien myös kallioiset rannat suljettiin pois, jolloin tutkittiin ainoastaan hiekkaisia, kivisiä ja lohkareisia rantoja Merenkurkussa. Näytteenottosuunnitelmaa käytettiin vuonna 2006 sekä Holmögaddissa että Snöanin saaristossa, ja vuonna 2007 sitä sovellettiin myös pohjoisella Perämerellä.
 

Ajankohta näytteenottojen aloittamiselle

Voidaksemme laskea koska näytteenotot maastossa alkaisivat, oletimme kutemisen alkavan 3ºC:ssa tai 5ºC:ssa (Gönzi 1989). Kuoriutumisen oletettiin tapahtuvan 110 - 170 (korkeintaan 209) päiväastetta kutemisen jälkeen (Penaz 1975). Otimme huomioon myös mahdollisen ajanjakson ”ylösryömimiselle” kutusubstraatista, joka Bardonnet & Gaudin (1989) mukaan tapahtuu 270 - 330 vuorokausiastetta hedelmöitymisen jälkeen. Kutemisen ajankohta sekä tarvittavat päiväasteet laskettiin kevään ja alkukesän veden lämpötilan mittauksista, joita tehtiin Valassaarten merivartioston laiturilta. Valassaarten laiturilta otettujen mittausten katsottiin olevan vuorokauden keskilämpötiloja, huolimatta siitä mihin aikaan vuorokaudesta mittaukset tehtiin (kuva 3). Niille päiville joilta lämpötila mittaukset puuttuivat, arvioitiin lämpötila täyttämällä arvo viereisten päivien arvojen mukaan lineaarisesti. Näytteenotot Holmögaddissa tunnetuilla poikasten kasvualueilla aloitettiin vuonna 2006 26 kesäkuuta ja vuonna 2007 19 kesäkuuta. Muilla alueilla käytiin samaan aikaan tai hieman myöhemmin (taulukko 1). Näin ollen Holmögaddin tunnettuja poikastuotantoalueita käytettiin myös viitteinä, voidaksemme arvioida oliko aloitusajankohta oikea.


 

Kuva 3. Valassaarten merivartioston laiturilta otettujen alkukesän lämpötilojen vertailu vuosina 2004 – 2007. Tässä kuvassa ainoastaan toukokuu, kun kudun pitäisi olla jo ohi, jos oletetaan että se tapahtuu 3ºC:ssa tai 5ºC:ssa, ja että se jatkuu korkeintaan 10 ºC.

Lämpötila Valassaarilla toukokuussa 2004 – 2007
Lämpötila (Temperatur)
Päivämäärä (Datum)

Tulokset ja niiden tarkastelu

Huolimatta laajasta näytteenottojen täydentämisestä ja tutkimusalueiden laajentamisesta Merenkurkussa ja Perämerellä, vastakuoriutuneita harjuksen poikasia havaittiin vuosina 2006 ja 2007 ainoastaan Holmögaddissa. Poikasia havaittiin Holmögaddissa samoilla alueilla kuin aiempina vuosina Merenkurkun harjus - hankkeessa (kuva 4). Toisin kuin aiemmissa löydöissä, havaittiin poikasia myös pienellä, 15 – 20 m leveällä, hiekkarannalla, joka oli läheisessä yhteydessä pääasialliseen esiintymisalueeseen. Isommalla hiekkarannalla, aiemmin mainittujen kutualueiden läheisyydessä ja vain 150 m etäisyydellä pienestä hiekkarannasta, ei havaittu lainkaan harjuksen poikasia vuosina 2004 – 2005 eikä myöskään vuosina 2006 - 2007. Tämä viittaa siihen että harjus ei normaalitapauksessa esiinny hiekkarannoilla (Leskelä et al. 1991). Harjuksen poikasia ei ole havaittu hiekkarannoilla merikutuisen siian ympäristötarkkailuohjelmien yhteydessä Merenkurkussa.
 

Toinen ero Merenkurkun harjus - hankkeen havaintoihin oli että harjuksen poikasia havaittiin vuosina 2006 – 2007 myös lohkareisilla rannoilla, jotka olivat läheisessä yhteydessä pääasiallisiin esiintymisalueisiin. Niissä tapauksissa joissa harjuksen poikasia havaittiin lohkareisilla rannoilla, oli syvyys 1 m saakka. Näissä tapauksissa harjuksen poikaset pysyttelivät aivan kivilohkareiden vieressä tai vain jonkin desimetrin päässä lohkareista. Muuten harjuksen poikaset esiintyivät melkein yksinomaan kivisillä rannoilla ja matalammassa vedessä kuin 40 cm.

Kuva 4. Kaaviomainen kuva näytteenottopaikoista Holmögaddissa. Näytteenottopaikat on jaettu niiden koordinaattien mukaan 0,2 – 2 m tarkkuudella. Rantaviiva on poistettu kuvataksemme ainoastaan positiivisten havaintojen alueita (rasti) tai harjuksen poikasten puuttumista (tyhjä ympyrä). Alueella, joka on rajattu pisteellisellä viivalla, on suurin osa havainnoista tehty, ja aluetta voidaan pitää ”säänöllisempänä” harjuspoikastuotantoalueena.

Kun on kyse alttiustasosta, tavattiin harjuksia alueilla missä on iso fetch sekä alueilla missä on pieni fetch, eli salmissa. Huolimatta toistuvista ja intensifioiduista näytteenotoista alueilla, joilla meidän olosuhteisiin nähden on keskitason fetch, ei näillä alueilla löydetty lainkaan harjuksen poikasia. Yhteistä salmille, joilla on pieni fetch, ja merenkäynnille alttiilla rannoilla missä tavattiin harjuksen poikasia, on että molemmat ilmenevät kylminä. Tämä tukee olettamusta että lämpötila on tärkeä ja selittävä tekijä harjuksen poikasten esiintyvyydessä.
 

Malli, joka piti verifioida, voidaan ilmaista seuraavasti:

Harjuksen poikasten esiintyvyys on riippuvainen isosta fetchistä, matalasta vedestä ja veden on oltava ympäröivää vettä kylmempää, sekä siitä että rannan on oltava kivinen.

Kaikesta huolimatta harjuksen poikasia on jo niin vähän, ja esiintymisfrekvenssi niin matala, että ei ole tarpeeksi tilastollista voimakuutta voidaksemme arvioida onko malli Merenkurkun harjus – hankkeesta pätevä vai ei. Näin ollen verifiointi epäonnistui johtuen siitä, että merikutuinen harjus on todennäköisesti jo melkein kadonnut.
 

”Johdonmukaisimmilla” harjuksen poikastuotantoalueilla harjuksen poikasten frekvenssi pienentyi niinä vuosina, 2005 – 2007, kun tarkkailuja toistettiin samalla menetelmällä (kuva 5). Sama trendi luonnehtii koko tutkimusaluetta.
 

Kuva 5. Harjuksen poikasten havaintojen frekvenssi kuva 4:ssä olevan rajatun alueen sisällä. Tähän kaavaan on otettu mukaan ainoastaan kivisillä rannoilla tehdyt havainnot. Kivisten rantojen on katsottu olevan optimaalisin habitaatti harjuksen poikasille niiden aikaisimpien kehitysvaiheiden aikana. N tarkoittaa kokonaismäärää havaintoja joita on tehty kivisillä rannoilla osa-alueella.

Kirjallisuus

Alanärä, A., Hudd, R., Nilsson, J. Ljunggren, L., & Lax, H-G. 2006. Slutrapport Projekt Kvarkenharr. Vattenbruksinstutionen Rapport 55. Umeå.17 sid. http://publikationer.slu.se/Filer/Rapport55-SlutrapportprojektKvarkenharr.pdf

Bardonett, A. & Gaudin, P. 1989. Diel pattern of emergence in grayling (Thymallus thymallus Linnaeus, 1758). Can. J. Zool. 68: 465-469.

Ekebom, J., Laihonen, P. & Suominen, T. 2002. Measuring Fetch and Estimating Wave Exposure in Coastal Areas. Littoral 2002: 155 - 160.

Finlaysson, D. 2004. Weighted Mean Significant Wave Height Rasters for Hood Canal, WA.

Gönzi, A.P. 1989. A study of physical parameters at the spawning sites of European grayling (Thymallus thymallus L.). Regulated Rivers: Research & Management 12: 155- 169.

Hudd, R., Ahlqvist, J., Jensen, H., Urho, L., Jonsson, P. & Blom, A. 2006. Lek- och yngelproduktionsområden för havslekande harr i Kvarken. Sveriges Lantbruksuniversitet Vattenbruksinstutionen. Rapport 53. Umeå. 57 sidor. http://www.harrleken.nu/Rapporter/Rapport53-Lek-ochyngelproduktionsomrdenfrhavslekandeharriKvarken.pdf

Kallergis, I. 2001. Processing Satellite Images-Oasis Project. Report-Presentation of this stage. Democritus University of Thrace. 18 pp.

Leskelä, A., Hudd, R., Lehtonen, H., Huhmarniemi, A. & Sandström, O. 1991. Habitats of whitefish (Coregonus lavaretus (L.) s.l.) larvae in the Gulf of Bothnia. Aqua Fennica 21, 2:145 - 151.

Penaz, M. 1975. Early development of the grayling Thymallus thymallus (Linnaeus, 1758). Acta Sc. Nat. Brno 9(11):1-35.
 

Kotisivut

NASA. Landsat 7 Science Data Users Handbook - chapter 11 - Data Products http://ltpwww.gsfc.nasa.gov/IAS/handbook/handbook_htmls/chapter11/chapter11.html 2006-03-16
http://www.iucn.org/
 

Kiitokset
Länsi-Suomen Merivartiosto, Valasaaret 
Jakob Kjellman, WSP-environmental
Annica Karlsson, Norrbottenin lääninhallitus