Sporing og identifikasjon av fisk ved hjelp av geokjemiske sporelementer i skjell

Transkript

1 Tema 1 Sporing og identifikasjon av fisk ved hjelp av geokjemiske sporelementer i skjell Tema 2 Reetablering og styrking av lokale laksestammer etter Gyro- bekjempelse Vidar Moen Prosjektleder Seksjon for Miljø- og smittetiltak

2 Tema 1 Sporing og identifikasjon av fisk ved hjelp av geokjemiske sporelementer i skjell Arbeidet med utvikling og uttesting av metodikk for sporing og identifikasjon ved hjelp av sporelementer gjennomføres i samarbeid med forsker Belinda Flem ved NGU i Trondheim Aktiviteten finansieres av VESO og NFR. NFR bidrar gjennom bevilgninger til Traces - programmet

3 Hvorfor studere sporelementer i skjell Nedbørfeltets geologi ofte bestemmende for geokjemisk sammensetning i vannforekomst Den kvantitative sammensetning av sporelement som til en hver tid inkorporeres i skjell og otolitter avspeiler sammensetningen i vannmiljøet Sammensetningen av sporelementer forblir uendret og står ikke i metabolsk likevekt med fiskens øvrige organer Skjell og otolitter vokser i takt med fisken. Den kontinuerlige avleiringen av sporelementer i skjell og otolitter gjør at de gjerne kalles fiskens ferdsskrivere Det nyttes gjerne uttrykk som elemental fingerprinting, som relateres til fiskens lokale miljø og habitat.

4 Hva mener vi med sporelementer? I våre studier har vi nyttet 16 ulike metaller og deres isotoper Alkalisk metall (Gr.1) Alkaliske jordmetaller (Gr.2 Overgangsmetaller (Gr.3-12) Svake metaller (Gr.13-16) Lanthanoider Actinoider } sjeldne jordelementer (Gr. 3)

5 Sporing og identifikasjon ved analyse av sporelementer i skjell Fortrinn ved metoden Ingen merking Raskt, sikkert og enkelt prøvetak Skjellprøver fra levende og død fisk Ingen dyreetiske betenkninger knyttet til metoden Ingen forringelse av kjøttkvalitet Ingen påvirkning av fiskens atferd Muliggjør gjentak av prøver Knytter individet til lokalt habitat Umulig å forfalske Kostnader per analyse ved NGU: kr

6 Litt om vekstformer i skjell Elvevekst Vintersone i sjø Vintersone i elv God tilvekst første sommer i sjø Skleritt A-A

7 Litt om vekstformer i skjell Aragonitt og kalsitt Protein-såle

8 Presmolt laks merket ved injeksjon av merkestoff i bukhulen. Bilde tatt 30 dager etter merking

9 Bilde tatt 181 dager etter merking I gj.snitt ble det dannet en skleritt per 11 dager

10 Identifikasjon av fire bestander av laks ved analyse av sporelement i skjell ved Laser Ablation-ICP-MS Belinda Flem (NGU), Vidar Moen (VI) and Andreas Grimstvedt (NGU), Applied Spectroscopy, vol 59, no 2, 2005 Prøveuttak fra siste del av presmolt-fasen

11 Analyse av sporelement i skjell fra fire bestander.. PCA-analyse Isotoper 7 Li - Litium 55 Mn - Mangan 88 Sr - Strontium 138 Ba - Barium 208 Pb - Bly 238 U - Uran 24 Mg - Magnesium 52 Cr - Krom 56 Fe - Jern 66 Zn - Sink PC Bremanger Gaula Mossa Sørfold PC1 To dimensjonal plotting av de to første komponentene (PC1 og PC2) Resultat: Den kvantitative sammensetningen av sporelementer i presmolt-delen av skjell var signifikant forskjellig i de fire bestandene

12 Stabilitet i elementprofil i presmolt delen av skjell etter flytting til sjømerd Isotoper 7 La - Lantan 55 Mn - Mangan 88 Ce - Cesium 138 Nd - Neodym 208 Pb - Bly 238 U - Uran 24 Mg - Magnesium 52 Cr - Krom 56 Fe - Jern 66 Zn - Sink Utelatte isotoper 88 Sr - Strontium 138 Ba - Barium Bilde av et ablert skjell. Prøve i skjell av voksen fisk

13 Stabilitet i elementprofil i presmolt. Resultat: Ingen kvantitative endringer av sporelementer Konsentrasjonen av Strontium ( 88 Sr) og Barium ( 138 Ba) endret seg etter flytting til sjøvann Undersøkelser har vist at konsentrasjonen av Barium ( 138 Ba) påvirkes av Strontium ( 88 Sr) og salinitet (de Vries, M. C. et al. i Geochimica et Cosmochimica Acta. aug. 2005) PC PC 1 Ferskvann Sjøvann Ingen signifikant endring i kvantitativ sammensetning av sporelementer etter flytting og påvekst i sjømerd

14 TRACES - et 3-årig NFR program, Målsetning: Utvikle metodikk for identifikasjon og sporing av oppdrettslaks ved bruk av naturlige karakterer: Geokjemiske sporelementer Fettsyre-profiler DNA-profiler Forskningsmiljøene: HI Havforskningsinstituttet VI Veterinærinstituttet VESO SINTEF LFI - Universitetet i Bergen Danmarks Fiskeundersøkelser NVH - Norges Veterinærhøyskole NGU - Norges geologiske undersøkelser Rådgivende Biologer Hardanger fiskehelsenettverk NINA - Norsk institutt for naturforskning Prosjektkoordinator er Øystein Skaala, HI

15 TRACES.. WP-4 Trace element analysis Vidar Moen, VI og Belinda Flem, NGU Sentrale spørsmål i første fase av prosjektet: Analysemetodens oppløselighet og stabilitet Reproduserbarhet ved gjentatt prøvetak Metodikk: Bruk av Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry forkortet kalt LA-ICP-MS Fiskemateriale: Stedegen laksestamme produsert ved Genbanken på Bjerka i Nordland. Gruppemerket på rognstadiet og utsatt i Ranelva som smolt vår 2005 Gjenfanget i laksetrappa i Reinforsen sommer - høst 2006

16 TRACES -WP 4 fase 1 Undersøkelse avanalysemetodens oppløselighet A1: Variasjon innen en skleritt innen ett skjell Kvantitative analyser av 18 ulike isotoper av sporelement i skjell Kjemisk tegn, atomnr. Min (mmol/mol) Max Ba Barium, 56 0,0188 0,234 Ce Cerium, 58 0, La Lanthan 1), 57 0, Li Litium, 3 0,023 0,013 0,012 0,602 A2: Variasjon langs ei linje fra sentrum og ut til kanten av skjellet A3: Variasjon mellom skjell innen ett individ og mellom individer prøveuttak med fast relativ avstand fra skjellkant Mn Mangan, 25 0,0596 Nd Neodym 1), 60 0 Pb Bly, 82 0,00123 Pr Praseodym 1), 59 0 Sm Samarium 1), 62 0, Sr++ Strontium, 38 0,00972 Sr - Strontium, 38 1,99 U Uran, 92 0, Ca 42 Kalsium, 20 0,261 Cr Krom, 24 0, Fe Jern, 26 0,00271 Mg Magnesium, 12 0,316 Sr Strontium, 38 0,125 Zn Sink, 30 0, ,933 0, ,115 0,0032 0, ,038 4,86 0, ,393 0,0048 0,101 0,676 0,433 0,0396 1) Lanthanider

17 A-1 Variasjon innen og mellom tilgrensende skleritter innen et skjell Klassifisering av laserskudd mht posisjon i forhold til en skleritt Ind.nr Ind.nr

18 A-1 Sammenligning av klassifiserte data Resultater: Sammensetningen av sporelementer varierte en del mellom skleritter. Prøver gitt ulik klassifisering mht avvik i størrelsesorden 1-3 skleritter hadde ulik sammensetning av sporlementer.

19 A-1 Variasjon innen data gitt klassifisering 1 og 2 Resultater: Ingen signifikante forskjeller i kvantitativ sammensetning av sporelementer for klassifiserte data (1 og 2) fra ulike individer Wilks' Lambda Test of Function(s) 1 through 5 2 through 5 3 through 5 4 through 5 5 Wilks' Lambda Chi-square df Sig.,065 87,373 90,559,196 52,192 68,922,421 27,656 48,992,687 12,021 30,999,862 4,752 14,989

20 A-1 Variasjon mellom individer med bruk av data gitt klassifisering 1 størst innbyrdes likhet Wilks' Lambda Utvalgsgruppe 1,00 Test of Function(s) 1 through 7 2 through 7 3 through 7 4 through 7 5 through 7 6 through 7 7 Wilks' Lambda Chi-square df Sig., ,702 77,000, ,265 60,000, ,204 45,000,033 69,736 32,000,143 39,881 21,008,314 23,740 12,022,664 8,396 5,136 H o forkastes. Individene har signifikant forskjellig diskriminant-funksjons-score Utvalgsgruppe 1,00 Original Count % Fisknr Classification Results a a. For split file Utvalgsgruppe=1,00, 100,0% of original grouped cases correctly classified. Predicted Group Membership Total ,0,0,0,0,0,0,0,0 100,0,0 100,0,0,0,0,0,0,0 100,0,0,0 100,0,0,0,0,0,0 100,0,0,0,0 100,0,0,0,0,0 100,0,0,0,0,0 100,0,0,0,0 100,0,0,0,0,0,0 100,0,0,0 100,0,0,0,0,0,0,0 100,0,0 100,0,0,0,0,0,0,0,0 100,0 100,0

21 A-2 Variasjon langs ei linje fra sentrum og ut til kanten av et skjell 20 smoltutvandring Ett skjell fra 8 ulike individer. Fra hvert skjell ble det tatt ut 10 prøver langs ei linje fra sentrum og ut til kanten av skjellet. Prøvene gitt nummer

22 A-2 Variasjon langs ei linje fra sentrum og ut til kanten av skjell Original Count % Prøvenr Classification Results a Predicted Group Membership Total ,5,0 12,5,0,0,0,0,0,0,0 100,0,0 88,9 11,1,0,0,0,0,0,0,0 100,0,0,0 87,5 12,5,0,0,0,0,0,0 100,0,0,0 12,5 75,0,0 12,5,0,0,0,0 100,0,0,0,0,0 50,0,0 12,5 25,0 12,5,0 100,0,0,0,0,0,0 62,5,0 25,0,0 12,5 100,0,0,0,0,0,0 12,5 50,0 12,5 25,0,0 100,0,0,0,0,0,0 12,5,0 62,5 25,0,0 100,0,0,0,0,0,0,0,0 25,0 50,0 25,0 100,0,0,0,0,0,0,0,0,0 37,5 62,5 100,0 a. 67,9% of original grouped cases correctly classified. Resultater: Størst variasjon i prøvetak fra presmolt-delen av skjellet og minst i sjø-delen av skjellet Variasjonen mellom prøvetak viste størst forskjell i ferskvannsfasen og avtagende forskjell i sjø-fasen

23 A-2 Likheter og forskjeller i sporelementer fra sentrum og ut til kanten av skjellet Wilks' Lambda Test of Function(s) 1 through 9 2 through 9 3 through 9 4 through 9 5 through 9 6 through 9 7 through 9 8 through 9 9 Wilks' Lambda Chi-square df Sig., , ,000, , ,000, , ,419,349 69,508 90,946,530 41,948 70,997,710 22, ,000,854 10, ,000,945 3, ,000,986, ,000

24 A-2 Ba/Sr ratio langs en linje fra sentrum og ut til kanten av skjellet Ba/Sr-ratio, gj.snitt ± std, N=8 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Prøve nr Ba/Sr-ratio langs et transekt fra sentrum og ut til kanten av skjellet

25 A-3 Variasjon mellom skjell innen et individ - prøveuttak med fast relativ avstand fra skjellkant Skjell diameter x 0,111

26 A-3 Variasjon mellom skjell innen et individ Sammenligning av data fra skjell 1-7 fra individ nr 193 Ingen signifikant forskjell mellom den enkelte gruppes gj.snitt for variablene listet opp nedenfor (test: univariat ANOVA). Det ble ikke funnet signifikante forskjeller ved undersøkelse av de øvrige 8 individene Tests of Equality of Group Means Ce(LR)/Ca(LR) La(LR)/Ca(LR) Li(LR)/Ca(LR) Mn(LR)/Ca(LR) Nd(LR)/Ca(LR) Pb(LR)/Ca(LR) Pr(LR)/Ca(LR) Sm(LR)/Ca(LR) U(LR)/Ca(LR) Ca42(MR)/Ca44(MR) Cr(MR)/Ca(MR) Fe(MR)/Ca(MR) Mg(MR)/Ca(MR) Zn(MR)/Ca(MR) Wilks' Lambda F df1 df2 Sig.,548 2, ,166,903, ,833,819, ,640,870, ,757,912, ,855,437 3, ,072,940, ,913,765, ,519,476 2, ,099,968, ,965,931, ,895,895, ,815,859, ,732,897, ,821

27 A-3 Variasjon mellom individ Sammenligning av data fra enkeltindivid Original Count % Fisknr a. 81,9% of original grouped cases correctly classified. Wilks' Lambda Classification Results a Predicted Group Membership Total ,3,0,0,0,0,0 33,3 8,3,0 100,0,0 88,9 11,1,0,0,0,0,0,0 100,0,0 8,3 91,7,0,0,0,0,0,0 100,0,0,0,0 91,7,0,0 8,3,0,0 100,0,0,0,0,0 100,0,0,0,0,0 100,0,0 8,3 16,7,0,0 66,7,0 8,3,0 100,0,0,0,0 7,7,0,0 84,6,0 7,7 100,0,0 8,3 8,3,0,0,0,0 83,3,0 100,0,0,0,0,0,0,0 11,1,0 88,9 100,0 Resultat: Test of Function(s) 1 through 6 2 through 6 3 through 6 4 through 6 5 through 6 6 Wilks' Lambda Chi-square df Sig., ,626 48,000, ,848 35,000,480 62,836 24,000,685 32,369 15,006,862 12,733 8,121,952 4,248 3,236 Signifikante forskjeller i elementprofil mellom ulike individer

28 Sammendrag av resultater Oppløselighet Variasjonen innen en skleritt mindre enn variasjon mellom skleritter Variasjonen innen en skleritt var lav. Det ble heller ikke funnet signifikante forskjeller mellom prøver fra ulike skjell fra samme individ Variasjonen mellom individer innen en kohort viste signifikant forskjellig Sammensetningen av sporelementer i skjell til individer fra ulike lokaliteter viste signifikante forskjeller

29 Faglige utfordringer Dokumentere årsaker til variasjon Fastsette nødvendig presisjon. Tilpasning av statistisk verktøy inngå samarbeid med statistikere innen feltet Utarbeide metodikk for posisjonering av prøvetak i skjell Posisjonering av prøvetak ut fra et gitt antall skleritter fiksert lengdemål Teste posisjoneringssystem basert på gjenkjenning av strukturer i bilder i dette tilfelle strukturer i skjell Storskala test av metoden Sammenligne prøver fra settefiskanlegg i Hardangerfjordregionen og prøver fra rømt oppdrettslaks fra den samme regionen

30 Potensielle bruksområde for elementanalyser? Identifisere gradvise endringer i miljøparametere: Temperaturendringer Forsuring Forurensning Identifisere rester av vaksinering og medisinbruk i oppdrett Påvise tidligere gjennomlevd sykdom hos fisk

31 Tema 2 Reetablering og styrking av lokale laksestammer etter Gyro- bekjempelse Arbeidet med reetablering og styrking av laksestammer etter bekjempelse av G.salaris L. gjennomføres i samarbeid med ulike aktører: - Regulanter - Grunneierlag - Lokale fiskeforeninger - Kommuner - Fylkesmannens miljøvernavdelinger - Direktoratet for naturforvaltning (DN) VI sin aktivitet finansieres gjennom prosjektmidler fra DN (Steinkjerelvene og Lærdalselva) og Statkraft (Ranelva og Røssåga)

32 Noen sentrale oppgaver i slike prosjekt Oppfølging av produksjonsrogn i genbanken Logge og om nødvendig styre utviklingen av rogna i forhold til naturlig utvikling i vassdraget Badmerking av øyerogn muliggjør evaluering av tilslag på alle stadier fra yngel til voksen fisk Koordinere og gjennomføre utplanting av rogn og utsett av yngel Vurdere klekkesuksess Vurdere tetthet av ungfisk Vurdere innslag av utsatt fisk i materialene Evaluere den praktiske gjennomføringen av tiltaket Evaluere biologiske effekter av tiltaket Oppfyllelse av måltall for kultiveringsarbeidet Dokumentere bestandstetthet og relatere den til bestandsmål I den grad det er ønskelig, evaluere innslaget av utsatt fisk i sportsfiskefangstene

33 Praktisk reetablering og styrking av lokale laksestammer Ranelva Plan for utplanting og utsett med prognoser frem til 2010 Stadium/år Smolt årig settefisk Rogn Sum

34 Lærdalselva Plan og prognoser for utplanting og utsett i Lærdalselva frem til 2010 Stadium/år Yngel Smolt Rogn Sum

35 Lærdals-materiale til utplanting vår 2007 Estimert rognmengde for levering og foreløpig plan for temperaturstyring av rogna frem mot et estimert utleggingstidspunkt i tidsrommet april Strykedato # liter # / liter # rognkorn Flytting til grunnvann Flytting til kaldvann Sum

36 Aktivitetsplan for levering og utplanting av rogn i Lærdalselva i tidsrommet april Tidsrom Sjokking og sortering Bademerking Sortering Desinfisering, pakking, utkjøring og utplanting X X X X

37 Arbeidsoppgaver i Genbanken - Logging og styring av rognutvikling - Badmerking - Sortering - Pakking i rognbokser - Desinfeksjon - Pakking i rognkasser for transport til lokalt vassdrag

38 Whitlock Vibert boks (pat.) Standardiserer volumet 2-3 dl/boks ( rognkorn/boks) Slamfelle

39 Desinfeksjon, pakking og transport Transport av rognmaterialer fra Genbanken på Haukvik i Sør-Trøndelag til Steinkjer-vassdragene

40

41 Utplanting av øyerogn Graving av grop ved vanndyp på opp til 50 cm - utlufting av substrat WV-boksen med merkebånd settes ned og holdes på plass under nedgraving Overdekke glattes ut for å hindre turbulens og forflytting av overdekke ved forhøyet vannføring

42

43

44 Utsett av plommesekkyngel Sikre godt utviklet yngel - svømmedyktig - pigmentering

45 Lokale temperaturregimer og effekter for utvikling av laksrogn utplantet i vassdrag Eksempel fra Ranelva vår 2006 Temp. ± 95% CI Temp klekkeri Temp klekkeri Nat. temp i Ranaelva 2006 Gyting Est. klekking Utplanting Dato (måned) Estimert swim-up

46 Vurdering av klekkesuksess Eksempel fra Ranelva 2006 Lokalitet # bokser utlagt # Estimert øyerogn klekkesuksess utlagt % Std N Estimert # overlevende til swim-up 1 - Reinforsen Trolldalen Djuplastien/ Skuggheia Jamtlia Samlet

47 Vurdering av klekkesuksess Vurdering av klekkesuksess i Bya i Steinkjer

48

49 Vurdering av klekkesuksess

50 Tetthet pr 100 kvm + 95% CI (nat. log.) Astridhølen Ved utløp Rølla Limrisenget Leirhølen Fergemann øvre Fergemann nedre Vuddu øvre Vuddu nedre Speiderhuset Sperra 0,1 0,1 Ovenfor Renseanl. Estimert tetthet (gjennomsnitt + 95% CI) av 0+ (en-somring) og 1+ (to-somring) fordelt på stasjoner. Høsten Det ble nyttet Zippins metode for estimat av tetthet.

51 Dokumentere tetthet, lengdefordeling og innslag av merket og utsatt fisk Ogna 50 umerket 40 merket Antall individer Bya Steinkjerelva Figga Lengdegrupper (mm) Lengdefordeling og innslaget av merket umerket laks innsamlet ved el-fiske på faste stasjoner i Ogna (seks stasjoner), Bya (to stasjoner), Steinkjerelva (en stasjon) og Figga (to stasjoner) to år etter gyro-bekjempelse avsluttet (høst 2004).

52 Spørsmål?