Resultatredovisning Bakgrund till projektet för projektet Minskad övergödning och förbättrat fiske Sture Hansson & Tomas Didrikas Systemekologiska institutionen Stockholms universitet 106 91 Stockholm Tfn. 08/16 42 48, 0708/140599 Fax 08/15 84 17 Sture.Hansson@ecology.su.se Sammanfattning I denna rapport analyseras möjligheten att drastiskt reducera mängden djurplanktonätande fisk i Himmerfjärden genom att öka mängden gös i området. En sådan förändring av den pelagiala näringsväven (s.k. biomanipulation) kan resultera i minskade mängder växtplankton, eftersom mängderna djurplankton och deras konsumtion av växtplankton kan förväntas öka. För att erhålla önskad mängd behövs årliga utsättningar av 290.000 årsungar under tre år i rad (total kostnad inkl. moms. 2,7 milj. kr). Fångsterna från utsättningen beräknas bli 190 ton gös, med ett konsumentvärde på 19 milj. kr (100:-/kg inkl. moms). Om denna typ av utsättningar ger önskade resultat och utsättningarna görs långsiktigt och kontinuerligt skulle det räcka med 130.000 sättfiskar per år sättfiskar per år (400.000:- per år, inkl. moms, genererar konsumentvärde 2,8 milj. kr). Bakgrund Stora investeringar har gjorts för att minska problemen med övergödningen i Stockholms läns kustvatten. Ett exempel på detta är Himmerfjärden i södra delen av länet, där vi har ett av Sveriges modernaste reningsverk med höggradig rening av både fosfor och kväve. Som ett resultat av detta reningsverk är vattenkvalitén i Himmerfjärden och kringliggande områden betydligt bättre än den annars skulle varit. Fortfarande visar dock siktdjup och andra parametrar att fjärden är påtagligt eutrofierad jämfört med situationen för 40 år sedan 1. Mycket av denna påverkan orsakas av tillflöden av näringsämnen från andra källor än reningsverket. Att uppnå ytterligare förbättringar av vattenkvalitén i denna fjärd är därför svårt och kräver åtgärder mot de diffusa källorna och ytterligare insatser i reningsverket. Dessa åtgärder kan vara svåra och förenade med betydande kostnader, varför alternativa och kompletterande ekologiska åtgärder kan vara motiverade. Från åtskilliga vetenskapliga studier och praktisk miljövård, vet vi att förändringar i ekosystemens struktur kan få stora effekter på vattenkvalitén. Om mängden rovfisk reduceras kraftigt, resulterar detta i minskad predation på små djurplanktonätande arter av fisk varvid dessa kan öka i mängd. Som en konsekvens av denna ökning, intensifieras predationstrycket på djurplankton och mängden av dessa minskar. Effekten fortplantas sedan i näringskedjan. Med minskad mängd djurplankton reduceras betningstrycket på växtplankton, varvid dessa kan öka och orsaka försämringar i siktdjup och andra parametrar som förknippas med vattenkvalité. 1 Larsson U. and Hansson S. (1993) Analys av vattenkemiska data från Himmerfjärden perioden 1965-1991. Opublicerad rapport.

Följden av dessa förändringar i ekosystemet är alltså att vattenkvalitén förändras på likartat sätt som vid övergödning. Genom att agera så att mängden rovfisk ökar, kan förloppet drivas i motsatt riktning ökad mängd rovfisk kan reducera tätheten av småfisk, vilket gör att djurplankton kan öka och dessa kan beta ner växtplankton varvid vattnet blir klarare. Detta änvänds praktiskt för att förbättra förhållandena i vatten som upplevs som eutrofierade s.k. biomanipulation. Utsättningar av rovfisk görs för att reducera mängden småfisk och därmed predationstrycket på djurplankton. Mängden djurplankton ökar och vattnet blir klarare eftersom dessa betar ned växtplankton. I detta projekt har vi använt befintliga data från Himmerfjärden, i kombination med matematiska modeller, för att utreda hur stora utsättningar av gös som skulle behöva göras för att minska mängden djurplanktonätande fisk i sådan omfattning att detta drastiskt skulle kunna reducera predationstrycket på djurplankton. Den dominerande djurplanktonätande fisken i Himmerfjärden är strömming och i viss utsträckning skarpsill, även om också nors kan utgöra ett betydande inslag. Mängden av dessa fiskar är så stor att det är rimligt att anta att de genom predation kan reglera förekomsten av djurplankton 2. Dynamiken i djurplankton under året styrker detta 3 : Biomassan av djurplankton i Himmerfjärden ökar snabbt under sen vår och försommar, när mängden fisk är relativt liten. När fiskmängden sedan ökar drastiskt under högsommaren, avstannar ökningen i djurplankton. Under sensommaren sker en drastisk minskning av djurplankton, trots att det finns gott om föda och vattentemperaturen är gynnsam. Samtidigt finns rikligt med små djurplanktonätande fiskar (främst årsungar av strömming). En rimlig tolkning av ovan presenterade data är att djurplankton kan öka på våren och i början av sommaren, eftersom predationstrycket då är litet samtidigt som vattnet blir varmare. Senare på sommaren hinner fisken ikapp och utövar ett starkt predationstryck på djurplanktonen, varvid deras ökning avstannar och förbyts i en mycket snabb minskning. Om predationstrycket från fisk varit mindre, är det rimligt att anta att mängden djurplankton skulle kunna öka snabbare, till högre täthet och att 2 Hansson S, Larsson U. and Johansson S. (1990) Selective predation by herring and mysids, and zooplankton community structure in a Baltic Sea coastal area. Journal of Plankton Research 12, 1099-1116; Rudstam L.G, Hansson S, Johansson S. and Larsson U. (1992) Dynamics of planktivory in a coastal area of the northern Baltic Sea. Marine Ecology Progress Series 80, 159-173. 3 Djurplanktons biomassa från Johansson S. (1992) Regulating factors for coastal zooplankton community structure in the northern Baltic proper. PhD thesis. Dept. of Zoology, Stockholm Univ, Stockholm. Fiskdata från Axenrot T. and Hansson S. (2004) Seasonal dynamics in pelagic fish abundance in a Baltic Sea coastal area. Estuarine, Coastal and Shelf Science 60, 541-547.

de skulle finnas kvar under en längre period. Ett sådant ökat bestånd av djurplankton skulle konsumera mer föda än dagens bestånd och detta skulle kunna resultera i ett klarare vatten under högsommar-höst. I denna rapport hänvisas huvudsakligen till egna studier, eftersom dessa har direkt relevans. I de citerade orginaluppsatserna finns hänvisningar till de vetenskapliga grunderna för de gjorda antagandena och referenser till andra relevanta studier. Material och metoder Gösen i Himmerfjärden Gösen i detta område har tidigare varit föremål för ett antal studier och utsättningar av märkta, odlade årsungar. Syftet har varit att utvärdera utsättningarnas lönsamhet och möjligheten att öka beståndet. Resultaten visar att sådana utsättningar kan ge god, eller mycket god, ekonomisk avkastning 4. De tillväxt- och dietdata som ligger till grund för analyserna i denna rapport, kommer från fiskar fångade i Himmerfjärden 5. Gösens föda domineras av strömming/skarpsill (ofta svåra att särskilja när de är starkt nedbrutna) men även arter som nors och sandstubb/lerstubb är vanliga. Fiskar som huvudsakligen förekommer i littoralzonen, som abborre och mört, utgör endast en liten av födan 6. Kräftdjur utgör en betydande andel av födan hos små gösar. I denna studie har fisk i födan delats upp i clupider (=strömming och skarpsill) och annan fisk. Utgående från dietens artsammansättning antas all konsumerad fisk utgöras av pelagiala, djurplanktonätande arter. 100% Diet hos gös av olika storlek kräftdjur strömming/skarpsill annan fisk Diet hos gös av olika ålder 80% 60% 40% 20% 0% 5-10 cm 10-15 cm 15-20 cm 20-25 cm 25-30 cm 30-35 cm 35-40 cm 40-45 cm > 45 cm årsunge 15 okt. - 31 dec År 1 År 2 År 3 År 4 År 5 År 6 År 7 År 8 År 9 År 10 4 Hansson S, Arrhenius F. and Nellbring S. (1997) Benefits from fish stocking - experiences from stocking young-of-the-year pikeperch, Stizostedion lucioperca L. to a bay in the Baltic Sea. Fisheries Research 32, 123-132. 5 Hansson S, Arrhenius F. and Nellbring S. (1997) Diet and growth of pikeperch (Stizostedion lucioperca L) in a Baltic Sea area. Fisheries Research 31, 163-167. 6 Sand- och lerstubb förknippas ofta med grunda bottnar, men merparten av beståndet förekommer på större djup och nattetid simmar de ofta uppe i vattenmassan (Ehrenberg S.Z, Hansson S. and Elmgren R. (2005) Sublittoral abundance and food consumption of Baltic gobies. J Fish Biol 67, 1083-1093).

Tillväxten hos gös i Himmerfjärden är god fram till 3-4 års ålder och avtar sedan påtagligt. Eftersom födotillgången i Himmerfjärden är god beror detta sannolikt inte på födobrist, utan en troligare förklaring är att fisket i området är intensivt och att de snabbt växande individerna effektivt avlägsnas från beståndet. En annan orsak kan vara att de analyserade fiskarna kommer från nätfiske med redskap som har maskstorlekar anpassade till minimimåttet (40 cm). För fisk äldre än 5-6 år ger detta en övervikt i fångsterna av långsamt växande individer. 70 60 50 längd i cm 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ålder i år De antaganden om tillväxt som använts i beräkningarna av gösens födokonsumtion sammanfattas i tabellen nedan. Leken antas ske den 15 maj och då förlorar fisken 10% av vikten 7 vikt i gram lek under Ålder från till året 0, Oct 15 -> Dec. 31 5 7 nej 1, Jan 1 -> Dec. 31 7 66 nej 2, Jan 1 -> Dec. 31 66 203 nej 3, Jan 1 -> Dec. 31 203 373 nej 4, Jan 1 -> Dec. 31 373 539 nej 5, Jan 1 -> Dec. 31 539 684 ja 6, Jan 1 -> Dec. 31 684 802 ja 7, Jan 1 -> Dec. 31 802 894 ja 8, Jan 1 -> Dec. 31 894 963 ja 9, Jan 1 -> Dec. 31 963 1013 ja 10, Jan 1 -> Dec. 31 1013 1051 ja För att beräkna gösens födokonsumtion, baserat på deras tillväxt och födosammansättning, har en bioenergetisk modell använts 8, som anpassats för att spegla gösens fysiologi 9. Energitätheten i gös antogs vara 1100 cal./gram och för kräftdjur, strömming/skarpsill och annan fisk 1000, 1200 och 1100 cal./g 7. För dessa analyser krävs även information om den temperatur vid vilken fisken uppehåller sig 7 Hansson S, Arrhenius F. and Nellbring S. (1997) Food web interactions in a Baltic Sea coastal area. In Forage Fishes in Marine Ecosystems. Proceedings of the International Symposium on the Role of Forage Fish in Marine Ecosystems. Alaska Sea Grant Program report: 97-01. University of Alaska Fairbanks, Fairbanks. pp 281-291. 8 Hanson P.C, Johnson T.B, Schindler D.E. and Kitchell J.F. (1997) Fish bioenergetics 3.0. WISCU-T- 97-001. University of Wisconsin Sea Grant Institute, Madison, WI. 9 Salonen S, Helminen H. and Sarvala J. (1996) Feasibility of controlling coarse fish populations through pikeperch (Stizostedion lucioperca) stocking in Lake Koylionjarvi, SW Finland. Ann Zool Fenn 33, 451-457.

under året, och för detta har medeltemperaturen 1976-2004 på 5 m djup i Himmerfjärden använts 10 : 20 15 10 5 0 Vattentemperatur på 5 m djup 01-jan 20-feb 11-apr 31-maj 20-jul 08-sep 28-okt 17-dec Utgående från beräkningar för en enskild gös, kan av födokonsumtionen hos populationen av gös erhållan om dödligheten är känd. Beräkningar av denna genomfördes i samband med den utsättning av märkt gös som gjordes den 15 oktober 1991. Baserat på dessa resultat 11 och andra publicerade data för gösens dödlighet 12 har vi i denna rapport antagit följande dödligheter för utsatt gös: dödlighet per år per dag 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.0018 0.0016 0.0014 0.0012 0.001 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0 1jan dödlighet enligt N T =N 0 e -(F+M) T där N är antal levande fiskar vid tiderna 0 resp. T. F och M är fiske- resp. naturlig dödlighet. naturlig dödlighet 15 okt. sätts gösen ut hög naturlig dödlighet hos små fiskar efter drygt 2 år börjar gösen fångas fiskedödlighet fullt fisketryck, gösen 40 cm fiskedödligheten ökar när gösen växer 1jan 1jan 1jan 1jan 1jan 1jan 1jan gösens ålder 0 1 2 3 4 5 6 7 10 Ulf Larsson, Systemekologiska institutionen, opublicerade data 11 Hansson S., Arrhenius F. and Nellbring S. (1997) Benefits from fish stocking - experiences from stocking young-of-the-year pikeperch, Stizostedion lucioperca L. to a bay in the Baltic Sea. Fisheries Research 32, 123-132. 12 Hansson S., Arrhenius F. and Nellbring S. (1997) Food web interactions in a Baltic Sea coastal area. In Forage Fishes in Marine Ecosystems. Proceedings of the International Symposium on the Role of Forage Fish in Marine Ecosystems. Alaska Sea Grant Program report: 97-01. University of Alaska Fairbanks, Fairbanks. pp 281-291.

Förekomsten av pelagial djurplanktonätande fisk Den kraftiga årsdynamiken i fiskmängden i Himmerfjärden, med en sensommar-topp som genereras av årsungar av strömming, illustreras inledningsvis i denna rapport. Varje sensommar sedan 1985 har den pelagial fisken i området kvantifierats med vetenskapligt ekolod 13. Baserat på dessa studier har vi nu beräknat biomassan av pelagial bytesfisk som lämpar sig för gös (fiskar <16 cm, ekostyrka <-43dB 14 ). 20 18 16 14 Biomassa pelagial fisk <16 cm, beräknad från ekolodningar medelvärde 6.8 gram/m 2 gram/m 2 12 10 8 6 4 2 0 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Att från dessa data erhålla ett estimat av produktionen av pelagial småfisk är svårt, eftersom en del av produktionen konsumerats av rovfiskar medan andra småfiskar kan ha simmat ut ur fjärden (fisk kan också ha simmat in till det aktuella området). Ovan visade biomassor, som erhållits på sensommaren när biomassan är som högst, utgör emellertid ett mått på den produktion som inte konsumerats av rovfisk. En biomanipulation i Himmerfjärden kan därför syfta till att öka beståndet av gös till en sådan nivå att denna produktion konsumeras. Resultat Om en biomanipulation skall göras i Himmerfjärden, är det lämpligt att utsättningen av gös sprids över några år. Erfarenheter från tidigare år kan på så sätt användas vid kommande års utsättningar. Det är vidare olyckligt att göra utsättingen vid endast ett tillfälle, eftersom sjukdomar, exeptionellt dålig vinteröverlevnad eller liknande engångshändelser då kan spoliera satsningen. Det kan vidare vara svårt att införskaffa så mycket sätt-fisk som kan behövas om utsättningen görs vid ett enda tillfälle. Av den anledningen har vi i analysen antagit att utsättningen under tre år i rad och med samma antal sättfiskar varje år. Himmerfjärdens yta är ung 30km 2, och den produktion av småfisk som skall konsumeras av gösen är omk. 7g/m 2. Detta ger att 210 ton bytesfisk skall konsumeras årligen. De bioenergetiska analyserna visar att detta kan uppnås genom att 290.000 gösungar sätts ut årligen under 3 år. Det önskade predationstrycket kommer då att erhållas under åren 4 och 5 efter den första utsättningen. 13 Hansson S. (1993) Variation in Hydroacoustic Abundance of Pelagic Fish. Fisheries Research 16, 203-222; Axenrot T. and Hansson S. (2003) Predicting herring recruitment from young-of-the-year densities, spawning stock biomass, and climate. Limnology and Oceanography 48, 1716-1720. 14 Didrikas T. and Hansson S. (2004) In situ target strength of the Baltic Sea herring and sprat. ICES Journal of Marine Science 61, 378-382.

mängd föda som utsatt gös konsumerar (ton) 250 200 150 100 50 0 Annan fisk Strömming/skaprsill Kräftdjur 'År 0' är första året med utsättningar År 0 År 1 År 2 År 3 År 4 År 5 År 6 År 7 År 8 År 9 År 10 År 11 År 12 Den totala kostnaden för denna sättfisk kan beräknas till 2,7 milj kr (2.50:-/st + moms). Den genererade fångsten skulle bli 190 ton gös, och om saluvärdet för konsumenten är 100:-/kg motsvarar detta 19 milj kr. Utfallet av utsättningarna skulle kunna förbättras om minimimåttet för gös ökades, då detta rimligen också skulle minska fångsterna av gös under 40 cm. Ifall gösen börjar fångas ett år senare och också blir fullt rekryterad till fisket ett år senare, skulle detta minska behovet av sättfisk till 230.000 per år. De nu föreslagna utsättningarna måste vara stora, för att tillräcklig predationstryck skall kunna byggas upp på kort tid. Om utsättningarna görs långsiktigt och kontinuerligt, och med nuvarande fiskedödlighet, skulle det räcka med 130.000 sättfiskar per år (400.000:- per år, inkl. moms), vilka skulle generera fångster på 28 ton och värdet 2,8 milj kr. Dessa ekonomiskt positiva resultat styrker de analyser som tidigare utförts 15 baserat på andra data (återfångster av utsatt fisk). Förutom att utsättningar som dessa kan ge förbättrat fiske, är syftet att de skall leda till ekologiska förändringar som resulterar i att klarare vatten i Himmerfjärden. Om sådana förändringar erhålls, skall de ses som ett komplement till den höggradiga reningen av avloppsvatten som sker i Himmerfjärdens reningsverk och till ev. åtgärder som görs mot diffusa närsalttillskott i fjärdens avrinningsområde. Den årliga kostnaden för reningsverket är omk. 90 milj. per år 16. Eftersom reningsverket redan är mycket effektivt, blir marginalkostnaderna för ytterligare rening betydande och mot de bakgrunden kan biomanipulation vara ett kostnadseffektivt verktyg för att ytterligare förbättra vattenkvalitén i recipienten Mot ett storskaligt försök med gösutsättningar kan hävdas att man inte skall manipulera med naturen och att det kan leda till genetisk påverkan på göspopulationen i Himmerfjärden. Dessa argument är emellertid svaga. Det aktuella området är redan påtagligt manipulerat dels genom eutrofiering och dels genom det intensiva fisket i området. Utsättningar som de här föreslagna syftar till att minska eutrofieringens effekter, samtidigt som gösbeståndet återuppbyggs på en mer 15 Hansson S, Arrhenius F. and Nellbring S. (1997) Benefits from fish stocking - experiences from stocking young-of-the-year pikeperch, Stizostedion lucioperca L. to a bay in the Baltic Sea. Fisheries Research 32, 123-132. 16 SYVAB, Årsredovisning 2004

naturlig nivå än det har idag. Vi har tidigare visat 17 att ett ofiskat gösbetsånd i Himmerfjärden skulle förväntas ha en årlig konsumtion på 200-400 ton, alltså det som skulle uppnås vid en biomanipulation. Utsättningar av gös i Himmerfjärden har pågått i ungeför ett halvt sekel, varför det inte är något genetiskt jungfruligt beståndet som kommer att drabbas av en utsättning. Det är däremot angeläget att en stor utsättning som denna studeras ur ett genetiskt perspektiv, eftersom framgångar i detta projekt kan förväntas leda till önskemål om liknande biomanipulationer i andra områden. Eftersom mer jungfruliga bestånd då kan påverkas, är det angeläget att kunskap finns om, och hur, sådana utsättningar kan göras på ett försvarbart sätt. 17 Hansson S, Arrhenius F. and Nellbring S. (1997) Food web interactions in a Baltic Sea coastal area. In Forage Fishes in Marine Ecosystems. Proceedings of the International Symposium on the Role of Forage Fish in Marine Ecosystems. Alaska Sea Grant Program report: 97-01. University of Alaska Fairbanks, Fairbanks. pp 281-291.