Knowledge gained from evaluating 16 Norwegian stocking programs for Atlantic salmon (Salmo salar)

Abstract

Hagen, I.J. & Karlsson, S. 2023. Knowledge gained from evaluating 16 Norwegian stocking programs for Atlantic salmon (Salmo salar). NINA Report 2347. Norwegian Institute for Nature Research. The Norwegian Institute for Nature Research (NINA) and collaborators have evaluated the effects of stocking in 16 supplementation programs for Atlantic salmon in Norway. Of these, eight release eyed eggs or alevins, four release smolts and four release smolts as well as earlier life history stages such as parr, eyed eggs and alevins. Using molecular genetic methods, we have analyzed a total of 67 cohorts in the 16 stocking programs and genotyped around 6000 individuals in addition to the broodfish. For 39 cohorts the data was suitable to estimate the effective number of broodfish. The outcomes of these studies indicate: 1. Norwegian stocking programs typically use around 20 – 30 broodfish each brood year. 2. In 20 of the analyzed cohorts, a Ryman-Laikre effect was observed and in 17 of these cohorts, the effect was substantial. This means that the number of broodfish used has not been balanced against the proportion stocked fish and the number of wild breeders in the population. Particularly when smolts have been released, the proportion stocked fish has been too large considering the number wild spawners and the effective number of broodfish. 3. A severe Ryman-Laikre effect - as observed in some of the stocking programs - is expected to lead to reduced genetic variation over time, thus compromising the population’s ability to adapt to environmental changes. In three stocking programs with severe Ryman-Laikre effect, the data allowed temporal comparisons and showed that the effective population size indeed had been reduced over time. 4. In stocking programs releasing smolts, the proportion stocked fish for 15 out of 21 analyzed cohorts was over 40% (found in five stocking programs) and around 80% (found in three stocking programs) for five of these cohorts. 5. Out of nine stocking programs where the size of the broodfish was compared to the population average, the broodfish was found to be significantly larger in seven stocking programs. This means that large individuals are often chosen as broodfish. As such, the broodstock generally do not represent the donor population. This practice introduces an artificial selection and may disrupt local genetic adaptation. 6. For some stocking programs where eyed eggs and alevins have been released, there was a low proportion stocked fish observed. For 11 cohorts, the proportion stocked fish was 5% or less (observed in seven stocking programs) and for two cohorts in two different stocking programs, no stocked individuals were observed. When none or few stocked individuals were observed, the removal of broodfish from the spawning population may have led to fewer juveniles being produced than if the broodfish were allowed to spawn naturally. 7. Molecular genetic tools have proven useful in avoiding some of the negative impacts of stocking: The mandatory broodfish control program is important to avoid amplification of domesticated genotypes (farmed salmon) in hatcheries. Some stocking programs have implemented analyses of relatedness between broodfish to avoid crossing closely related individuals. From genetic profiling of broodfish, all stocked fish can be traced to parental pairs to evaluate and improve stocking practice.

Hagen, I.J. & Karlsson, S. 2023. Knowledge gained from evaluating 16 Norwegian stocking programs for Atlantic salmon. NINA Rapport 2347. Norsk institutt for naturforskning. Norsk institutt for naturforskning (NINA) og samarbeidspartnere har evaluert kultivering i 16 laksebestander i Norge. Det settes ut øyerogn eller yngel i åtte av disse bestandene, i fire bestander settes det ut smolt, og i fire bestander settes det ut både smolt og yngre stadier som øyerogn, yngel eller parr. Til sammen har vi studert 67 årsklasser ved hjelp av molekylærgenetiske metoder. Totalt har vi genotypet rundt 6000 individer i tillegg til stamfisken. For 39 årsklasser var det mulig å beregne effektivt antall stamfisk. Følgene punkter har utkrystallisert seg: 1. I norske kultiveringsprogram benyttes rundt 20 – 30 stamfisk per gyteår. 2. I 20 av de analyserte årsklassene ble det observert Ryman-Laikre effekt, og i 17 av disse årsklassene var effekten betydelig. Dette betyr at antallet stamfisk ikke har vært balansert mot andelen utsatt fisk og størrelsen på den ville gytebestanden. Særlig der det har vært utsettinger av smolt har andelen utsatt fisk i mange tilfeller vært for høy i forhold til den ville gytebestanden og det effektive antallet stamfisk. 3. En sterk Ryman-Laikre effekt forventes å medføre redusert effektiv bestandsstørrelse over tid, hvilket vil redusere bestandens evne til å tilpasse seg miljøforandringer. I tre kultiveringsprogram med sterk Ryman-Laikre effekt var det mulig å gjøre sammenlikninger med prøver samlet inn i forskjellige tidsperioder. Disse analysene viste at effektiv bestandsstørrelse har blitt redusert over tid. 4. I kultiveringsprogram der det settes ut smolt, har andelen kultivert fisk for 15 av 21 analyserte årsklasser vært over 40 % (observert i fem kultiveringsprogram) og rundt 80 % for fem av disse årsklassene (observert i tre kultiveringsprogram). Flere internasjonale fagfellevurderte publikasjoner viser at individer utsatt som smolt har lavere reproduktiv suksess enn naturlig produserte individer. Smoltutsettinger har derfor potensiale for sterk negativ påvirk-ning i og med at dette kan medføre høy andel kultivert fisk med dårligere tilpasset fenotype. 5. For ni kultiveringsprogram ble stamfiskens størrelse sammenlignet med gjennomsnittet i bestanden. I sju av disse kultiveringsprogrammene var stamfisken signifikant større enn gjennomsnittet i elvebestanden. Dette betyr at store individer er oftere brukt som stamfisk og stamfisken representerer ikke størrelsesfordelingen i gytebestandene. Denne praksisen introduserer kunstig seleksjon og kan forstyrre lokal genetisk tilpasning. 6. For noen kultiveringsprogram der øyerogn og yngel settes ut ble det observert ingen kultivert fisk eller en svært lav andel kultivert fisk. For 11 årsklasser var andel utsatt fisk 5 % eller mindre og for to av disse årsklassene ble det ikke observert kultivert fisk. For årsklasser der ingen eller få kultiverte individer ble observert kan uttak av stamfisk ha medført færre avkom i elven enn om stamfisken fikk gyte naturlig. 7. Molekylærgenetiske metoder er viktige for å unngå noen av de negative effektene av kultivering. Stamlakskontrollen er viktig for å unngå at individer med oppdrettsopphav oppformeres i anlegg. Enkelte kultiveringsprogram har innført slektskapsanalyser innen stamfisken for å unngå å krysse nært beslektede individer. At stamfisken er genotypet betyr at all utsatt fisk kan spores tilbake til deres stamfiskforeldre slik at kultiveringen kan evalueres og forbedres i henhold til evalueringen.