Verifiering och justering av GIS-modell för den havslekande harrens (Thymallus thymallus) yngelproduktionsområden i Kvarken

Richard Hudd1) Johnny Berglund2) och Johan Ahlqvist1)

1)Vilt- och fiskeriforskningsinstitutet, Kvarkens fiskforskningsstation, Korsholmsesplanaden 16, 65100 Vasa

2) Länsstyrelsen Västerbottens län, Naturskyddsfunktionen, Länsstyrelsen i Västerbotten, 901 86 Umeå

                  
                   Foto: Lauri Urho

Substansrapport för InterregIIIA-projektet Kvarkenharrens yngelproduktionsområden (IKM3.4-13-06)

Inledning

Projektet ”Kvarkenharrens yngelproduktionsområden” beviljades stöd från Interreg IIIA Kvarken-Mittskandia programmet samt nationellt stöd från Österbottens Te-central och Länsstyrelsen i Västerbottens län för åren 2006 och 2007. Målet med projektet var att verifiera och justera den geografiska modell i GIS, som utarbetats under ett tidigare Interregprojekt kallat Kvarkenharr (Alanärä et al. 2006, Hudd et al. 2006). Syftet med modellen var att peka ut potentiella yngelproduktionsområden för havslekande harr. Modellen bygger på variabler som exponeringsgrad, förekomst av grundområden och temperaturförhållanden (figur 1). Fjärrkarterat data från Landsat och Quickbird satellitbilder och beräknade geografiska omgivningsdata länkades till "förekommer/förekommer inte"- data för harryngel på ett tusental observationsplatser i Kvarken. Modellen applicerades över hela Kvarken med provtagningsplatsernas egenskaper på satellitkartor i GIS-programm (Geographic Information System).

 

Inom projektet Kvarkenharr hann man inte verifiera den framtagna GIS-modellen eftersom harryngel observerades först i slutet av projekttiden. Därtill observerades harryngel på ett begränsat område, vilket medför en risk för att lokala faktorer i alltför hög grad påverkat resultatet av modellen. Verifiering ansågs nödvändig också eftersom den havslekande harrens skyddsvärde ökat då man faktiskt kunnat påvisa att det faktiskt finns en havslekande harr och att dess yngelproduktionsområden kunnat kartläggas och beskrivas. Dessutom visade man i Kvarkenharr projektet hur harrbbestånden kraschat i Bottniska viken. Enligt IUCN:s (International Union for Conservation of Nature) gradering kan man säga att den havslekande harren är kritiskt hotad. Kriterierna för såväl minskat utbredningsområde som minskad beståndstorlek fylls. Nästa steg i IUCNs gradering är "utrotad".

Rapporteringen från detta projekt sker i första hand genom den nyproducerade hemsidan www.harrleken.nu. Tanken bakom hemsidan är att vem som helst skall kunna gå in och undersöka om den egna stranden är ett potentiellt yngelproduktionsområde för havslekande harr. På detta sätt invigs webb-besökaren i hur denna typ av modell byggs upp samt lär sig mer om harrens biologiska krav. Fler människor kan på detta sätt ta del av resultaten. Den havslekande harren i Bottniska viken är så pass unik och värdefull att den förtjänar ett brett allmänt intresse. Föreliggande text utgör en starkt nerbantad substansrapportering.

Material och metoder


Allmänt

I verifierings- och justeringsarbetet ingick såväl nya fältprovtagningar som upprepade körningar av modellen. Provtagningen i fält byggdes upp på en stratifiering där temperaturförhållanden och exponeringsgrad, uttryckt som fetch utgjorde bas. I provtagningsupplägget beaktades också djup och strandtyp, eftersom dessa även var viktiga för förekomsten av yngel. För närmare detaljer om hur vi byggde upp stratifieringen i förhållande till de beräknade ingångsvariablerna se: Hudd et al. (2006). Stratifiering av provtagningen görs på förhand för att underlätta att de variabler man avser studera undersöks över hela sin vidd. Genom stratifieringen garanteras att sällsynt förekommande områdestyper beaktas i provtagningen. Risken för att sådana blir obesökta är annars stor. Inför den geografiska modelleringen är det viktigt att allt från otypiska områden till optimala områden studeras för att kunna bedöma var gränserna mellan ”goda och dåliga” områden skall dras. Fältarbetet effektiveras också både i tid och också kostnad om stratifiering görs på förhand.


Provtagningen genomfördes i Snöanskärgården och fastlandet däromkring år 2006. År 2007 utökades undersökningarna till lämpliga habitat i södra Bottenviken och också till norra Bottenviken (figur 2, tabell 1). I Valsörarna och Holmögadd upprepades och kompletterades provtagningarna så att speciellt avvikande eller saknade områdestyper täcktes i provtagningen. Provtagningens omfattning baserades på statistiska bedömningar, som gjordes efter att modellen upprepats med resultaten från 2006 och 2004-2006 tillsammans. Finjustering och komplettering av fältprovtagningsprogrammet kunde då göras efter förnyade körningar av modellen. Speciellt kompletterades täckningen av olika fetch. Fler områden med intermediär fetch besöktes sommaren 2007 vid Holmögadd.

De kända yngelproduktionsområdena på Holmögadd användes också som referens för att säkerställa att eventuell avsaknad av yngel i de nya områdena inte berodde på mellanårsvariationer. Vi utgick således från att harryngel var årligen återkommande på de bästa ställena på Holmögadd.

 

Figur 2. Områden i Bottniska viken där harryngel sökts i projektet Kvarkenharr (röda ringar) och tilläggsområdena 2006/2007 (olivgröna ringar). Med blått Holmögadd och Valsörarna där arbetena upprepades och kompletterades 2006 och 2007.


Tabell 1. Sammanställning över antalet provtagningar i Kvarken och norra Bottenviken 2006 och 2007.

Ytvattentemperatur och exponeringsgrad

Ytvattnets temperatur beräknades från Landsat 7 scener från 9.5.2002 och 9.7.2001 vars upplösning på värmebandet är 60 m (NASA: s instruktioner http://www.gsfc.nasa.gov) och beräkningarna infördes som skikt i GIS. Exponeringsgraden (fetch) enligt Ekebom et al. 2002 och Finlayson 2004 beräknades för varje pixel från 32 riktnigar av vilka max värdet användes. Räkneoperationerna utfördes i ett tilläggsprogram för ER-mapper (källkoden från Kallergis (2001)). Fetchen beräknades med en spatial upplösning på 15 m. För fetch, se kapitel 1.2.5.2. i Hudd et al. (2006). GIS arbetet utfördes i ER-mapper, som är ett GIS program för rasteranalys.

Provtagningsansträngning på olika strandtyper

Vid planeringen av datainsamlingen i fält antog vi att tillräcklig statistisk styrka i bedömningen av resultaten skulle kunna uppnås genom ett anpassat antal provtagningar. Vi anpassade antalet provtagningar för att kunna täcka in stora områden inom den tid harrynglen förväntades vara i rätt utvecklingsfas. På basen av de tidigare årens resultat kunde vi anta att förväntningsvärden för positiva iakttagelser av harryngel – om vi överhuvudtaget observerar yngel - kunde vara 30 %. Med detta väntevärde ökade sannolikheten för att observera yngel inte nämnvärt efter omkring 10 provtagningar. Tack vare att observationsmetoden under goda förhållanden är snabb kunde ett antal observationer tilläggas för säkerhets skull. I provtagningupplägget för 2006 föreslogs därför mellan 5 och 50 provtagningar per strandtyp och bottendjup (tabell 2).

Stenstrand:

 Klippstrand:

 Blockstrand:

 Sand/Grusstrand:

 Mjukbottnar:

Eftersom ett flertal habitat t.ex. tillrinnande sötvatten och mjuka lerstränder i flador och vikar, kunde uteslutas redan på basen av resultaten från projektet Kvarkenharr förlades provtagningarna slutligen enbart till vegetationsfria stränder. Från och med 2007 uteslöts också klippstränder varvid enbart sand, sten och blockstränder studerades i Kvarken. Provtagningsupplägget användes år 2006 både i Holmögadd och i Snöanskärgården, och anpassades år 2007 också för områdena i Norra Bottenviken.


Tidpunkt för inledande av provtagningar

För beräkning av när provtagningarna i fält skulle starta antogs leken börja vid 3ºC eller 5ºC (Gönzi 1989). Kläckningen antogs ske mellan 110 – 170 (max. 209) dygnsgrader efter leken (Penaz 1975). Vi beaktade också en eventuell period för ”uppkrypning” ur leksubstratet som Bardonnet & Gaudin (1989) anser ske 270 – 330 dygnsgrader efter befruktningen. Tidpunkt för lek och de erforderliga dygnsgraderna beräknades utifrån mätningar av vårens och försommarens vattentemperaturer vid bryggan vid sjöbevakningsstationen på Valsörarna. Mätningarna vid Valsörarnas brygga ansågs som dygnsmedeltemperatur oberoende när på dygnet de mättes (figur 3). De dagar, från vilka temperaturmätningar saknades, uppskattades genom att linjärt fylla i värdet mellan angränsande dagar. År 2006 inleddes provtagningarna på Holmögadd den 26 juni och år 2007 den 19 juni på kända yngeluppväxtplatser. De övriga områdena besöktes samtidigt eller något senare (tabell 1). De kända yngelproduktionsområdena på Holmögadd användes således också som referens för att kunna bedöma om starttidpunkten var den rätta.

 

Figur 3. Jämförelse av temperaturen vid Valsörarnas sjöbevakningsstation på försommaren åren 2004-2007. I denna bild enbart maj då leken torde ha skett om man antar att den sker vid 3ºC eller 5ºC och att den pågår till högst 10ºC (Gönzi 1989).

Resultat och diskussion

Trots den omfattande kompletteringen av provtagningar och utvidgande av undersökningsområden i Kvarken och Bottenviken observerades nykläckta harryngel under 2006 och 2007 enbart vid Holmögadd. Ynglen observerades vid Holmögadd på samma områden som tidigare år under projektet Kvarkenharr (figur 4). Till skilland från de tidigare fynden observerades endel yngel också på en liten, 15 - 20 m bred, sandstrand i nära anslutning till huvudförekomstområdet. På en större sandstrand i närheten av tidigare angivna lekplatser och bara ca 150 m från den lilla sandstranden observerades inga harryngel vare sig 2004, 2005 eller åren 2006 och 2007. Detta tyder på att harren i normalfallet inte förekommer på sandstränder (Leskelä et al. 1991). Harryngel har för övrigt aldrig påträffats på sandstränder i miljöövervakningsprogram för havslekande sik i Kvarken.

En annan skillnad till observationer i projektet Kvarkenharr var att harryngel både år 2006 och 2007 observerades på en del blockstränder i nära anslutning till de huvudsakliga fyndplatserna. I de fall harryngel observerades på blockstränder var djupet upp till ca 1 m. I dessa fall uppehöll sig de observerade ynglen alldeles fast i eller bara någon decimeter från stenblocken. I övrigt förekom harrynglen nästan uteslutande på stenstränder och grundare än 40 cm.

Figur 4. Schematisk bild av provtagningsplatserna på Holmögadd fördelade enligt koordinaterna på provtagningsplatsen med 0,2 – 2 m. noggrannhet. Alla landkonturer borttagna för att enbart illustrera platser för positiv observation (kryss) eller avsaknad av harryngel (öppen ring). I området, som avgränsas med prickad linje har de flesta observationerna gjorts och området kan anses, som det mest ”konsekventa” harryngelproduktionsområdet.


När det gäller exponeringen påträffades harryngel både i områden med stor fetch och i områden med liten fetch dvs. i sund. Trots upprepade och intensifierade provtagningar i områden med i våra förhållanden intermediär fetch hittades inga harryngel. Gemensamt för sunden, med låg fetch och de exponerade stränderna, där vi hittat harryngel, är att de båda framträder som kalla. Detta stöder antagandet om att temperaturen är en viktig och förklarande faktor för förekomsten av harryngel.

Modellen som skulle verifieras kan uttryckas så här:
Förekomsten av harryngel är beroende av stor fetch, grunt vatten och vattnet skall vara kallare än omgivande vatten samt med villkoret att stranden är en stenstrand.
Dock finns det redan så få harryngel och förekomstfrekvensen är så låga att det inte finns statistisk styrka för att bedöma om modellen från projektet Kvarkenharr är giltig eller ej. Verifieringen misslyckades således på grund av att den havslekande harren förmodligen redan nästan försvunnit.

I det mest ”konsekventa” harryngelproduktionsområdet minskade frekvensen harryngel under de år 2005 -2007 som observationer upprepats med samma metodik (figur 5). Samma trend karakteriserar hela undersökningsområdet.
 

   
Figur 5.  Frekvensen av observationer med harryngel inom det i figur 4 avgränsade området. I denna graf ingår enbart observationer gjorda på stenstränder, som vi ansett vara det optimala habitatet för harryngel i de tidigaste yngelutvecklingsfaserna. N är totala antalet observationer på stenstrand i delområdet

Litteratur

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.
 

Hemsidor

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/
 

Tack till

Bottniska vikens sjöbevakning
Jakob Kjellman, WSP-environmental
Annica Karlsson, Länsstyrelsen i Norrbotten