Tracking smolts in Huntington River, a tributary to Winooski River.

The accepted version of the scientific article “Downstream migration and multiple dam passage by Atlantic salmon smolts” by Daniel Nyqvist (Kau), Stephen McCormick (USGS), Larry Greenberg (Kau), William Ardren (US Fish and Wildlife), Eva Bergman (Kau), Olle Calles (Kau), and Theodore Castro-Santos (USGS) is available online at North American Journal of Fisheries Management. The paper presents a study on downstream migration and dam passage of landlocked Atlantic salmon smolts in the River Winooski, a tributary to Lake Champlain.

In the abstract the authors write: “The purpose of this study was to investigate behavior and survival of radio-tagged wild- and hatchery-reared landlocked Atlantic salmon smolts as they migrated past three hydropower dams equipped with fish bypass solutions in the Winooski River, Vermont, USA. Among hatchery-released smolts, those released early were more likely to initiate migration and did so after less delay than those released late. Once migration was initiated, however, the late-released hatchery smolts migrated at greater speeds. Throughout the river system hatchery released fish performed similarly to wild fish. Dam passage rates varied between the three dams and was highest at the dam where unusually high spill levels occurred throughout the study period. Of the 50 fish that did migrate downstream, only 10% managed to reach the lake. Migration success was low despite the presence of bypass solutions, underscoring the need for evaluations of remedial measures; simply constructing a fishway is not synonymous with providing fish passage.”

Access the paper here or contact the authors.

Last Friday, I, Daniel Nyqvist, successfully defended my PhD-thesis “Atlantic salmon in regulated rivers – Migration, dam passage, and fish behavior” at Karlstad University. Scott Hinch (University of British Columbia, Canada) was opponent and Eva Thorstad (NINA, Norway), Kim Aarestrup (DTU AQUA, Denmark) and Hans Lundqvist (Swedish University of Agriculture) constituted the grading committee (betygskommitté). The short abstract of the thesis reads:

“Hydropower dams block migration routes, thereby posing a threat to migratory fish species. Fishways and other fish passage solutions may aid fish to pass hydropower dams. A functional fish passage solution, however, must ensure safe and timely passage for a substantial portion of the migrating fish. In this thesis, I focus on downstream passage and evaluate the behavior and survival of migrating Atlantic salmon in relation to dams in systems with (1) no fish passage solutions (2) simple passage solutions (3) best available passage solutions. In addition, I studied the survival and behavior of post-spawners and hatchery-released smolts.

A large portion of the spawners survived spawning and initiated downstream migration. For hatchery-reared smolts, early release was associated with faster initiation of migration and higher survival compared to late release. Multiple dam passage resulted in high mortality, and high spill levels were linked to high survival and short delay for downstream migrating salmon. For smolts, dam passage, even with simple passage solutions, was associated with substantial delay and mortality. Rapid passage of a large portion of the migrating adult salmon was achieved using best available passage solutions.”

The frame of the thesis is available here. Already published papers included in the thesis are Post-Spawning Survival and Downstream Passage of Landlocked Atlantic Salmon (Salmo salar) in a Regulated River: Is There Potential for Repeat Spawning? (in River Research and Applications) and Migratory delay leads to reduced passage success of Atlantic salmon smolts at a hydroelectric dam (in Ecology of Freshwater Fish). For full access to the thesis, contact daniel.nyqvist@kau.se.

Radiotagged migrating brown trout.

Next week, Daniel Nyqvist, PhD-student at Karlstad University, will defend his (my…) thesis “Atlantic salmon in regulated rivers: migration, dam passage, and fish behavior”. The defense will take place on Friday, December 9th, at 10:15 in room 9C 203 on Karlstad University. The abstract and the frame of the thesis are available online here.

Scott Hinch (University of British Columbia, Canada) is the opponent and Eva Thorstad (NINA, Norway), Kim Aarestrup (DTU AQUA, Denmark) and Hans Lundqvist (Swedish University of Agriculture) constitute the grading committee (betygskommitté). The visiting researchers will give seminars at Karlstad University on Thursday, December 8th. The seminars start at 14:15 in room 5F322:

Scott Hinch: Using telemetry in adaptive management experiments at fish passage facilities

Eva Thorstad: New results on downstream migration of eel and salmon past power stations in Germany

Hans Lundqvist: Wild Baltic stocks of Atlantic salmon in northern Sweden: Where are we and where are we going in Umeälven?

Kim Aarestrup has yet to disclose the title of his seminar.

Everyone is welcome to attend both the PhD-defense and the seminars.

The hydroelectric dam in the study. Turbine intakes and bypass entrances to the left, open spill gates to the right. Photo from Google Maps.

The paper “Migratory delay leads to reduced passage success of Atlantic salmon smolts at a hydroelectric dam” by Daniel Nyqvist (Kau), Larry Greenberg (Kau), Elsa Goerig (INRS, Quebec) , Olle Calles (Kau) , Eva Bergman (Kau), William Ardren (US Fish and Wildlife), and Theodore Castro-Santos (USGS) was recently published in the journal Ecology of Freshwater Fish. The paper presents a study on the behavior of landlocked Atlantic salmon smolts in the Winooski River in Vermont, USA.

In the abstract the authors write:“Passage of hydropower dams is associated with mortality, delay, increased energy expenditure and migratory failure for migrating fish and the need for remedial measures for both upstream and downstream migration is widely recognized. A functional fish passage must ensure safe and timely passage routes that a substantial portion of migrating fish will use. Passage solutions must address not only the number or percentage of fish that successfully pass a barrier, but also the time it takes to pass. Here we used radio telemetry to study the functionality of a fish bypass for downstream-migrating wild-caught and hatchery-released Atlantic salmon smolts. We used time to event analysis to model the influence of fish characteristics and environmental variables on the rates of a series of events associated with dam passage. Among the modeled events were approach rate to the bypass entry zone, retention rates in both the forebay and the entry zone and passage rates. Despite repeated attempts, only 65% of the tagged fish present in the forebay passed the dam. Fish passed via the bypass (33%), via spill (18%) and, via turbines (15%). Discharge was positively related to approach, passage, and retention rates. We did not detect any differences between wild and hatchery fish. Even though individual fish visited the forebay and the entry zone on multiple occasions, most fish passed during the first exposures to these zones. This study underscores the importance of timeliness to passage success and the usefulness of time to event analysis for understanding factors governing passage performance.”

Read the abstract and access the paper here. If you don’t have access to the journal’s content, email any of the authors.

I det senaste numret av Älvräddarnas tidning Älvräddaren skriver jag och Olle Calles om en del av vår forskning kring vattenkraft, fiskvägar och vandrande lax. Artikeln inleds med att  “Under de senaste hundra åren har utbyggnaden av vattenkraften blockerat många älvar vilket utrotat eller kraftigt minskat många fiskbestånd. Vattenkraften är idag mycket viktig för Sveriges ekonomi och står för ungefär hälften av landets elproduktion. Det enskilda vattenkraftverkets bidrag till den totala energiförsörjningen är dock väldigt skiftande. De tvåhundra största kraftverken står för över 90% av elproduktionen medan de minsta 1500 kraftverken bara producerar 1% av vattenkraftens elproduktion. Detta öppnar för skilda fiskpassagelösningar på olika platser. Genom att riva ut mindre betydelsefulla kraftverksdammar kan många vattendrag öppnas upp för vandrande fisk. Samtidigt kommer dock behovet av att utnyttja älvarna för elproduktion vara fortsatt högt under överskådlig framtid. Men livskraftiga bestånd av vandrande fiskar och vattenkraft behöver inte utesluta varandra. Med genomgripande fiskpassageåtgärder kan en stor andel fisk på kort tid passera vattenkraftverken i både uppströms och nedströms riktning. Det visar vår forskning från Karlstads Universitet.”.

Artikeln har titeln  Tillbaka till framtiden – lax och vattenkraft i samma vattendrag? och behandlar vandrande lax och vattenkraft i Klarälven, Winooski River och Ätran. Den går att läsa i sin helhet i online-versionen av tidningen här.

För ungefär ett år sedan assisterade jag vid utsättning av laxyngel i Huntington River, ett biflöde till Winooski River, i Vermont, USA. Yngelutsättningen är en av flera ansträgningar som görs för att få tillbaka ett vilt bestånd av Atlantlax i älven. Laxen utrotades under sent 1800-tal som som ett resultat av dammbyggen, habitatförstöringar och fiske. Man tror att det historiska laxbeståndet migrerade via Lake Champlain och Saint Lawrencefloden ut till födosöksområden i Atlanten. På grund av vandringshinder på vägen till havet är restaureringen fokuserad på en landlåst lax-population i Lake Champlain. Förutom yngel sätts en hel del smolt ut i älven, fisken som sätts ut kommer genetiskt sett från Maine.

Tre kraftverk skiljer yngelutsättningsplatsen, och potentiella lekområden i samma biflöde, från sjön. Passage-problemet är en del av restaureringsarbetet. En fisklift vid kraftverket närmast sjön kombineras med transport av uppströmsvandrande lekfisk (havsnejonögon anses invasiva och avlivas) medan by-passes är installerade vid alla tre kraftverk för nedströmsmigrerande fisk. Under förra våren studerade vi smoltens nedströmsmigration i systemet och sammanställer för närvarande resultaten från denna studie.

Lax-yngel transporterades från odlingen till Hunington-River. Ett team sammankallat av Vermont Fish and Wildlife Department och bestående av ett dussintal personer – biologer, frivillga och praktikanter – delade sen upp sig längs biflödet för att sprida ut fisken.

Yngel i en hink.

En närmare titt på ynglen i hinken.

Hinken, ynglen och älven.

En biolog sprider ut yngel i älven.

Vårens fältstudie av smoltvandringen i Winooski River, Vermont, USA närmar sig sitt slut. Vi har märkt 81 smolt, vild fångade och odlade, och sedan följt dem på deras vandring mot Lake Champlain. De vilda smolten (utsatta som yngel) har vi fångat med en screw-trap i Huntington River, ett biflöde till Winooski River. Men vi har inte bara fångat lax-smolt i fällan utan även en del andra fiskar som vandrar upp från huvudflödet till biflödet för att leka. Under början av maj fångade vi många White suckers (Catostomus commersonii). Dessa följdes sedan av några dagar med Fallfish (Luxilus cornutus) och Common shiner (Luxilus cornutus). Alla intressanta fiskar som egentligen hade varit värda sin egen studie!

Common shiner (Luxilus cornutus).

Fallfish (Luxilus cornutus)

White sucker (Catostomus commersonii). Fisken på bilden är betydligt mindre än de flesta White suckers vi fångade, kanske en tidigt könsmogen hane?

Vi har nu märkt över hälften av laxsmolten i projektet för att undersöka nedströmsvandringen hos landlocked lax i Winooski River, Vermont, USA. Vi märker både vilda (eller egentligen “fry-stocked” –  alltså utsatta på uppväxtplatser i älven som yngel) och odlade smolt. De vilda fiskarna fångas i en screw-trap i Huntington River, ett biflöde till Winooski River. Smolten förses med radiosändare, tillåts återhämta sig och släpps ut alldeles nedströms fällan. De odlade smolten förs direkt från odlingen till floden, märks, återhämtar sig och släpps sedan ut på samma plats som de vilda fiskarna. Vi följer sedan de märka fiskarna med hjälp av stationära loggrar under deras nedströmsvandring. Vi planerar att även pejla fisken från kanot och båt på olika sträckor av floden.

De vilda smolten (fry-stocked) fångas i en screw-trap i Huntington River.

Ett mindre snitt görs på buksida av en odlad fisk. I Winooski-systemt klipper de en bukfena på de odlade fiskarna som släpps ut i älven som smolt.

Sändarens antenn förs ut genom ett separat utgångshål innan sändaren placeras i fisken.

Snittet sys igen med ett stygn. Under operationen förses den sövda och bedövade fisken med ett konstant vattenflöde över gälarna (slang i fiskens mun).

Efter operationen återmämtar sig fisken först i en behållare på land och sedan i en bur direkt i vattendraget.

Jag har tidigare berättat om ett projekt för att undersöka nedströmsvandringen hos lax smolt i Winooski River, Vermont, USA med hjälp av radiotelemetri.

För att övervaka de radiomärkta fiskarnas rörelser har vi antenner och loggrar utplacerade längs älven och runt kraftverken. Dessa tar emot och registerar radiosignaler som fiskens radiomärke sänder ut. Vid första kraftverket som smolten möter på sin nedströmsvandring har vi totalt 7 loggrar kopplade till 12 antenner (både vanliga antenner i luften och nedsänkta undervattensantenner). Målet är att se fiskens vägval och uppehållstider/delays vid olika delar av dammen. Vid de två övriga kraftverken som skiljer uppväxtområdena från sjön nöjer vi oss med att kolla på ankomst, passage-tid och överlevnad – och har alltså antenner-loggrar uppströms och nedströms kraftverken. Ytterliggare logger-stationer är utplacerade högre upp i systemet och vid älvens mynning.

Vi använder loggrar som läser av flera frekvenser samtidigt och radiomärken som sänder ut en programmerad kod. Detta gör att vi, i bästa fall, kan registrera en närvarande radiomärkt fisks position (i form av signalstyrka) var tredje sekund. För att få en bättre uppfattning om relationen mellan signalstyrka och position, samt för att testa systemet, har vi fört runt ett radio-märke på olika platser i älven och registrerat signalstyrkor.. Vi har också utforskat störningsmiljön för att, om möjligt, undvika att programmera radiomärkena med koder som ändå flyger runt i luften. Mycket fixande och trixande har det varit men nu känns systemet relativt stabilt och vi är redo för fiskarnas ankomst.

Förra veckan togs smoltfällan i drift och vi har redan märkt de första fiskarna. Mer om detta i en annan blogg-post…

Ted Castro-Santos kastar ett radiomärke uppströms gallret framför turbin-intaget. Öppningen till en by-pass för nedströmsvandrande laxfisk anas vid gallret (som över vattnet är en vägg) och ytspill syns i bakgrunden.

Elsa Goerig, doktorand vid Institut national de la recherche scientifique Centre – Eau Terre Environnement, Quebec, klockar och tar positionsangivelser med hjälpsam övervakning från Bob från Greeen Mountain Power.

Lite rörigt kan det te sig i logger-boxen. Mottagare (loggrar), antennsladdar, sladdar för signalförstärkare (som vi använder när antennsladden mellan antenn och logger är så lång att vi annars riskerar att förlora signlaler), batteri och elkablar,

Och till sist en radiomärkt smolt med antennen släpandes under kroppen.

Under våren kommer vi undersöka nedströmsvandring av landlocked lax i Winooski River, Vermont, USA. Vi ska under maj månad radiomärka smolt och följa deras migrationshastighet, vägval och överlevnad förbi de tre nedersta kraftverken i systemet. Det är dessa tre kraftverk som skiljer tillgängliga (via fisklift och transport) lekplatser från sjön, Lake Champlain. Det finns by-passes installerade vid kraftverken men kunskap om deras funktion saknas. Efter årets smoltvandring vet vi förhoppningsvis mer!

Detta är ett delprojekt där U.S. Fish and Wildlife Service, the Conte Anadromous Fish Research Center i Turners Falls och the Vermont Fish and Wildlife Department deltar. Det är en del av ett större projekt där målet är att återfå ett livskraftigt vilt bestånd av Atlantlax lax i Winooski River och Lake Champlain.

Hittills har vi varit upptagna med att installera och testa antenner och loggrar. Mer följer…