Modellering av gjellealuminium. Aluminiumspåslag på gjellene til laksesmolt og betydningen dette kan ha for utvandringen

Abstract

Diserud, O.H., Kroglund, F., Teien, H.-C., Tjomsland, T. & Økland, F. 2012 Modellering av gjellealuminium. Aluminiumspåslag på gjellene til laksesmolt og betydningen dette kan ha for utvandringen – NINA Rapport 773. 41 s. Etter kalking av Storelva i Holt har utvandringen av smolt vært betydelig, mens fangstene av laks i elva fortsatte å være lave (Kroglund mfl. 2011c). I 2005 ble det observert smolt i dårlig form og uten fluktatferd i brakkvann. Det har også vært påvist omfattende akkumulering av aluminium på gjellene hos laksesmolt i brakkvannsonen (2003, 2005 og 2006) i dette systemet. Til sammen har dette reist spørsmålet om akkumulering av gjellealuminium hos utvandrende smolt medfører redusert overlevelse, eller upresis tilbakevandring til vassdraget. For å studere effekter av aluminium på smoltadferd ble vill laksesmolt fra elva merket med akustiske merker, og bevegelsene og overlevelsen fulgt fra elvemunningen og ut i havet i 2007 og 2008. I 2007, da vannføringen i elva var lav, nådde 18 % av smolten ut i kyststrømmen, mens 33 % av smolten nådde ut i 2008 i en periode med høy vannføring, og dermed lav salinitet, i de indre delene av estuariet. Videre ble vandringshastigheten kraftig redusert begge år i de områdene av estuariet med salinitet under 10 promille, samtidig som hastigheten økte raskt etter at smolten kom ut i områder med saltere vann. Undersøkelser av mobilisering av bioreaktivt aluminium har vist at høye nivå av gjellealuminium akkumuleres når saliniteten er mellom 1 og 10 promille. Sammenhengen mellom akkumulering av Al på gjellene og salinitet er godt dokumentert i forsøk og gjennom kjemiske analyser i vassdraget (Teien mfl. 2006; 2009; Kroglund mfl. 2011a-g). Ved å sammenstille informasjonen om smoltens vandringer og mobiliseringen av bioreaktivt aluminium i de ulike delene av estuariet har vi kunnet modellere mengden av gjellealuminium hos utvandrende smolt. I fjordsystemet utenfor Storelva i Holt er endringen i saltnivå fra elv til hav rask i år med liten vannføring, mens brakkvannet dekker større områder når vannføringen er stor. Modellen viste at laksesmolt fort kan nå nivåer av gjellealuminium som ligger høyt over de nivåer som betraktes som sikre, både i år med lite og mye vann i elva. Videre ser det ut som vandringsviljen hos smolten svekkes svært raskt når smolten ankommer områder med dårlig vannkvalitet, det vil si områder med høy mobilisering av bioreaktivt aluminium. Vandringen avtar også før vi forventer at akkumuleringen på gjellene har nådd problematiske nivå, men når laksesmolten først stopper opp i slike områder nås forventede skadelige nivå av gjellealuminium raskt. Både i 2007 og 2008 vandret mer smolt ut gjennom fjordsystemet tidlig på sesongen under forhold som var relativt gunstig med tanke på akkumulering av aluminium på gjellene. Resultatene styrker vår hypotese om at akkumulering av gjellealuminium hos utvandrende smolt i Storelva i Holt kan nå nivåer som er langt over det vi betrakter som biologisk sikre. Det er sannsynlig at dette alene, eller sammen med andre faktorer, er årsaken til den lave tilbakevandringen av voksenlaks til elva. Den utviklede modellen, basert på kunnskap om smoltutvandring og forholdene i et gitt fjordsystem, vil kunne benyttes til å predikere om vi kan forvente skadelige nivåer av gjellealuminium på laksesmolt. Atlantisk laks (Salmo salar), generalisert additiv modell, gjellealuminium, estuarine blandsoner, salinitet, smoltutvandring, Storelva i Holt - Aust-Agder, telemetri, Atlantic salmon (Salmo salar), generalized additive model, gill aluminium, estuary mixing zones, salinity, smolt migration, Storelva, telemetry

Diserud, O.H., Kroglund, F., Teien, H.-C., Tjomsland, T. & Økland, F. 2012. Modeling of gill aluminum: Deposition of aluminum on salmon smolt gills and the potential influence on migration. – NINA Report 773. 41 pp. After liming of the river Storelva in Holt was initiated, the number of outmigrating smolt has been substantial while the salmon catches have continued to be small (Kroglund et al. 2011c). In 2005, smolt in bad condition and without escape behavior were observed in brackish water. Comprehensive accumulation of aluminum on the gills of salmon smolt has been shown in the brackish zone of this fjord system (2003, 2005 and 2006). Together, this has raised the question whether accumulation of aluminum on the gills of migrating salmon smolt results in reduced survival or imprecise return migration back to this river. In order to study effects of aluminum on smolt behavior, wild salmon smolt from the river were tagged with acoustic tags, and their movements and survival traced from the river mouth out to sea (2007 and 2008). In 2007, when the river discharge was low, 18% of the smolt reached the coastal currents, whereas in 2008 33% of the smolt came out to sea during a period with high discharge, and thereby low salinity in the inner parts of the estuary. The migratory speed was both years strongly reduced in the parts of the estuary with salinity below 10, whereas the speed increased rapidly after the smolt reached water with higher salinity. Studies of mobilization of bio-reactive aluminum have shown that high levels of aluminum are accumulated on the gills when salinity is between 1 and 10 ppt. The relationship between accumulation of aluminum on gills and salinity is well documented in experiments and through chemical analysis in the watercourse (Teien et al. 2006; 2009; Kroglund et al. 2011a-g). By combining information on smolt migration and the mobilization of bio-reactive aluminum in the different parts of the estuary, we have been able to model the amount of gill aluminum during migration. In the fjord system off Storelva in Holt, change in salinity from river to ocean is rapid in years with low discharge, whereas the brackish zone covers larger areas when discharge is high. Our model show that salmon smolt quickly reach levels of gill aluminum high above those considered safe, both in years with low and high discharge. Further, it seems like the smolts’ willingness to migrate is rapidly reduced when they reach areas with poor water quality, i.e. areas with high mobilization of bio-reactive aluminum. The migration often stops before we expect the accumulation on the gills to have reached problematic levels, but when the salmon smolt remains in these areas harmful levels of gill aluminum is quickly obtained. Both in 2007 and 2008 more smolt migrated out through the fjord system early in the season, when conditions were more favorable with respect to aluminum accumulation on the gills. These results strengthen our hypothesis that accumulation of aluminum on the gills of migratory smolt from River Storelva in Holt can reach levels that are well above those considered safe. It is likely that this alone, or together with other factors, is the cause of the low return rate of spawners to the river. The developed model, based on knowledge on smolt migration and the conditions in a given fjord system, can be used to predict whether harmful levels of gill aluminum on salmon smolt can be expected.