1 Rapport från Mål-2 projektet Nationellt center för odling av fisk i sötvatten: Faktorer som påverkar kläckningsresultat hos odlad röding 1 1 2 Henrik Jeuthe, 1Jan Nilsson, 2Torleif Andersson & 1Eva Brännäs Institutionen för Vilt, Fisk och Miljö Vattenbrukscentrum Norr AB 840 64 Kälarne 2 Inledning Vattenbrukscentrum Norr i Kälarne (VBCN) (tidigare Fiskeriverkets försökstation) har sedan rödingavelsprogrammets start i mitten av 1980-talet utgjort centrum för avelsarbetet. Ett problem som avelsprogrammet har brottats med, och andra som odlar röding, är den otillfredsställande överlevnaden för befruktad rom. Laxfiskar i odling visar oftast en mycket hög överlevnad för rommen (> 90 %) men röding utgör ett undantag då många kläckerier har resultat som vida understiger vad som uppnås för andra arter. Kälarnestationen har ett typiskt år en överlevnad på rödingrommen på ca 40%. En betydelsefull konsekvens av detta är att en större mängd avelsfisk måste hållas jämfört med som skulle vara fallet om resultaten motsvarade vad som erhålls för öring eller regnbåge, detta i sin tur medför högre kostnader och utrymmeskrav. Det påverkar även avelsprogrammet negativt genom att vissa utvalda avelsfiskar inte producerar avkomma i tillräcklig mängd och genom att utfallet av specifika befruktningar blir oförutsägbart. Det finns därför goda skäl att försöka förbättra kläckningsresultaten för röding. För att nå dit är det av vikt att förstå vilka faktorer som är av vikt för resultaten. Det är väl känt att röding är känslig för höga temperaturer. Arten är den sötvattensfisk som är mest anpassad för ett liv i kalla vatten och på senare tid har dess status i många europeiska sjöar försämrats, sannolikt som en följd av klimatförändringar (Jeppesen et al 2012). Dess trivseltemperatur är 11 ˚C och den kan tillväxa vid en så låg temperatur som 0.3 ˚C (Brännäs & Wiklund, 1992). Förhöjd temperatur under äggens utveckling innan lekperioden, även i form av korta episoder, har påvisats kunna medföra minskad fertilitet och äggöverlevnad hos lax (King et al. 2003; 2007). I synnerhet tycks förstagångslekare vara känsliga för höga temperaturer. Temperatur påverkar även tiden för ägglossning hos rödingen (Gillet 1991; Jobling et al 1995). Även andra faktorer som till exempel äggstorlek och honans ålder förväntas kunna ha effekt på överlevnadsresultaten. Denna undersökning har haft som mål att utvärdera effekterna på äggöverlevnad av biologiska och icke-biologiska faktorer med hjälp av dataserier som erhållits från Kälarnestationen. Denna rapport baseras på en vetenskaplig artikel publicerad i Aquaculture, se Jeuthe et al 2013. Material och metoder 3 Insamlat data innefattar daglig vattentemperatur, rödinghonors ålder vid lek, tidpunkt och temperatur för befruktning, genomsnittlig äggstorlek, daglig inkubationstemperatur och andel ögonpunktade ägg per hona. Insamlingen inkluderade alla honor ur avelsprogrammet för röding under åren 2000-2011 (540 st). Därigenom har datasamlingen kommit att representera tre generationer ur avelsprogrammet. Ett antal honor användes i aveln under flera år och genom individmärkning med PIT-märken kunde förändringar i reproduktiv framgång för dessa honor följas över tid. Överlevnad definierades som andelen ägg som uppnått ögonpunktstadiet, som infaller ca 220 graddagar efter befruktning. Erfarenhetsmässigt är det känt att den mesta dödligheten sker innan detta stadium. Vid den statistiska behandlingen av olika variabler användes EFA-analys (exploratory factor analysis) i SPSS som grupperade variablerna i färre faktorer. Denna analys identifierade fyra faktorer som sedan med logistisk regression analyserades separat med avseende på effekter på äggöverlevnad. Separata variablers effekt analyserades med logistisk regression med R 2.15.0. Tabell 1. Årliga medelvärden ± standardavvikelse för variabler inkluderade i studien. N avser antal äggrupper (summa n = 540). År N Ögonp ägg Honålder Befr datum Befr temp Inkub temp Äggdiam Temp juni Temp juli Temp aug Temp sep Temp okt Temp nov Dagar>15°C 2000 42 0.36±0.24 4 22-Oct 9.2±0.3 6.0±0.4 4.4±0.2 10.8 15.3 15.7 12.7 10.1 5.1 46 2004 61 0.09±0.15 3 23-Oct 6.8±0.6 5.9±0.1 4.1±0.2 11.9 15.6 17.3 12.9 8.1 3.5 47 2005 128 0.29±0.25 4 29-Oct 6.4±1.1 4.5±0.6 4.3±0.2 11.2 16.0 15.8 12.5 8.4 4.4 52 2006 33 0.34±0.27 5 9-Nov 3.0±1.3 4.0 4.3±0.2 12.4 17.2 18.3 14.5 9.6 2.5 76 2007 21 0.65±0.22 6 23-Oct 6.1±0.3 4.0 4.5±0.2 13.6 16.1 16.7 11.1 7.2 2.7 61 2008 190 0.31±0.26 3+7 27-Oct 5.7±1.1 4.4±0.1 4.1±0.3 13.1 16.3 16.0 12.1 7.3 2.8 52 2009 11 0.50±0.26 8 22-Oct 5.3±0.2 5.2 4.5±0.3 11.5 15.4 16.1 13.2 6.4 3.1 55 2010 1 0.67 5 15-Oct 7.6 4.3 4.39 11.1 17.0 16.6 12.5 7.2 2.6 54 2011 53 0.63±0.22 6 26-Oct 6.4±0.5 3.9±0.4 4.6±0.2 11.3 13.6 13.7 12.3 8.4 4.5 1 4 Resultat Mellan åren 200-2011 inkuberades ägg från 540 rödinghonor vid Kälarnestationen. Av dessa var överlevnaden noll i 106 fall, motsvarande 20 %. Den genomsnittliga överlevnaden var 33 % ± 28 % eller, om man utesluter de med total dödlighet, 42 % ± 25 %. Tabell 1 visar årliga medelvärden för alla studerade variabler. Resultat från logistisk regression med var och en av de 12 variablerna presenteras i Tabell 2. En analys (EFA) av de 12 variablerna resulterade i 4 faktorer som tillsammans förklarade 86 % av variationen (Figur 1). Nedan utvärderas dessa faktorer separat. Figur 1. Diagram med variabler som bidrog till att förklara andelen ögonpunktade ägg hos röding vid Kälarnestationen perioden 2000 till 2011 (n = 536). Mittdelen visar resultatet från EFA med Varimaxrotation, med fyra latenta faktorer som förklarar 86 % av den totala variationen. Se text nedan för en uttolkning av resultatet. 5 Tabell 2. Resultat av logistisk regressionsmodell med var och en av de indikatorer som inkluderades i EFA och proportionen ögonpunktade ägg i äggrupper, värden i parantes från modell med ålder som co-variabel (n=536 for inkubationstemperatur, n=540 övriga indikatorer). Dagar > 15°C Juni temp Juli temp Aug temp Sep temp Okt temp Nov temp Befr datum Befr temp Inkub temp Honålder Äggdiameter z p Signifikans -3.509 (-1.673) -0.176 -3.556 (-1.206) -4.206 (-2.558) -2.060 (-2.428) -0.120 0.933 -0.316 -0.201 -3.618 (-2.078) 5.905 6.328 (3.543) <0.001 (0.0943) 0.86 <0.001 (0.228) <0.001 (0.0105 0.039 (0.0152) 0.91 0.35 0.75 0.84 <0.001 (0.0377) <0.001 <0.001 (<0.001) *** (n.s) n.s *** (n.s) *** (*) * (*) n.s n.s n.s n.s *** (*) *** *** (***) Faktor 1: sommartemperaturer Faktor 1 inkluderade temperatur i juli och augusti, antal dagar med mer än 15 ˚C vattentemperatur samt temperatur i november. Tillsammans förklarade dessa variabler 37.5 % av variationen i äggöverlevnad. De tre första variablerna var negativt korrelerade med överlevnad medan novembertemperaturen visade ett positivt samband. Mellan åren 20002010 så varierade antalet dagar med mer än 15 ˚C per år mellan 46 och 86. Under 2011, efter att en ny vattenintagsledning installerats, steg temperaturen till 15 C˚ endast under 1 dag. Detta år (2011) erhölls också ett av de bästa överlevnadsresultaten och framförallt förekom inga riktigt dåliga överlevnader, minst 10% överlevde i alla grupper. Extrapolering av resultaten indikerar att ytterligare förbättringar kan erhållas vid ännu lägre temperatur. Av de enskilda variablerna var sambanden starkast för augustitemperaturen medan temperaturen i november hade det svagaste sambandet. Faktor 2: hösttemperaturer EFA faktor nr 2 inkluderade variablerna juni temperatur och temperatur i septembernovember och förklarade 21.7 % av variationen i äggöverlevnad. Enligt EFA analysen är 6 alltså denna effekt en annan än och oberoende av den som erhölls för faktor 1. Hög temperatur i juni och låg under hösten var associerade med högre överlevnad. Faktor 3: befruktning och inkubering Faktor 3 inkluderade datum för befruktning, temperatur denna dag samt genomsnittlig inkubationstemperatur från befruktning till ögonpunktstadiet. Av variationen i äggdödlighet förklarades 17.3 % av denna faktor. Emellertid var inte effekten av denna faktor statistiskt säkerställd. Faktor 4: äggstorlek och honans ålder Ett positivt och signifikant samband fanns mellan faktor 4 som inkluderade äggstorlek och honans ålder med en förklaringsgrad på 9.8%. Mellan äggstorlek och överlevnad fanns ett positivt samband i storleksintervallet 4-5mm men för mindre ägg fanns inget sådant samband. Äggstorleken ökade med honans ålder upp till 6 år men sedan avstannade ökningen. Överlevnad och honålder visade samma positiva samband som äggstorlek, d.v.s. upp till 6 års ålder ökade överlevnaden men sedan klingade ökningen av. Inom åldersgrupper ökade Figur 2. Relationer baserade på 540 äggrupper åren 2000-2011. Vänster: andel ögonpunktade ägg i relation till honans ålder, mitten: genomsnittlig äggdiameter i relation till honans ålder, höger: andel ögonpunktade ägg i relation till äggens diameter. överlevnaden med äggstorlek, något som även gällde för honor 6 år och äldre. Det tycks alltså finnas en åldersoberoende positiv effekt av äggstorlek. Flerårsstudier av honor 7 Nio honor följdes under 4 år och 6 av dessa följdes ytterligare 1 år. Äggstorlek och andel ögonpunktade ägg ökade i genomsnitt med ålder men för enskilda honor kunde resultaten fluktuera så att en hona som lyckades väl ett år kunde få ett sämre utfall nästa. Figur 3. Relationer från flerårslekande rödinghonor följda under en femårsperiod. Vänster: andel ögonpunktade ägg i relation till honans ålder, mitten: genomsnittlig äggdiameter i relation till honans ålder, höger: andel ögonpunktade ägg i relation till äggens diameter. Det fanns bland honorna ett starkt positivt samband mellan äggstorlek och andel överlevande (ögonpunktade) ägg. Tabell 3. Logistisk regressionsmodell avseende relationen mellan äggstorlek och proportionen ögonpunktade ägg för olika åldersgrupper av honor. age n intercept ± s.d. coef. ± s.d. z p all 540 -10.50 ± 1.56 2.29 ± 0.36 6.33 <0.001 3 231 -1.59 ± 3.33 0.10 ± 0.82 0.12 0.91 4 170 -10.71 ± 3.89 2.29 ± 0.90 2.56 0.011 5 34 -18.82 ± 9.73 4.17 ± 2.22 1.88 0.060 6-8 74 -8.00 ± 4.20 1.84 ± 0.92 2.01 0.045 8 Diskussion Detta arbete visar att temperaturen under sommaren före lek är en avgörande faktor för befruktade rödingäggs överlevnad. Hög temperatur resulterar i färre överlevande, sannolikt som en följd av temperaturstress under äggutvecklingen. Det är troligt att en sänkning av vattentemperaturen under sommaren före lek kommer att minska stressen under den känsliga perioden. Den temperatursänkning som redan erhållits genom installation av en ny vattenledning till Kälarnestationen visar på viss förbättring. Ytterligare sänkning av temperaturen, förslagsvis till maximalt 12 ˚C, rekommenderas. Hösttemperaturen var även den relaterad till reproduktionsframgång men enligt den statistiska analysen var denna effekt en annan än den som involverade sommartemperaturer. Detta indikerar att temperaturstress under olika perioder påverkar genom olika mekanismer. Temperaturen vid befruktning visade inget samband med äggöverlevnad. Lekperioden i Kälarne omfattar 6-7 veckor och dess längd medför att honor utsätts för omfattande hantering då de regelbundet tas ur vattnet för att undersökas med avseende på mognad. Hanteringsstress kan alltså motverka en positiv effekt av sjunkande temperatur under hösten. Det finns anledning att vidta åtgärder för att korta ned lekperioden och få honorna mer synkroniserade. Användning av hormoner eller manipulering av dygnslängd är möjliga åtgärder för att korta lekperioden. Det fanns ett starkt samband mellan äggstorlek och äggöverlevnad och mellan honans ålder och äggöverlevnad. Det fanns även ett negativt samband mellan äggstorlek och augustitemperatur som tyder på att temperaturstress kan förstärka samband mellan överlevnad och äggstorlek respektive ålder. När det gäller att göra prognoser beträffande produktion av yngel bör man därför ta hänsyn till effekten av honors ålder på kläckningsresultatet. Litteraturreferenser Brännäs, E. and B. S. Wiklund (1992). Low temperature growth potential of Arctic charr and rainbow trout. Nordic journal of freshwater research. Drottningholm 67: 77-81. Gillet, C., 1991. Egg production in an Arctic charr (Salvelinus alpinus L.) brood stock: effects of temperature on the timing of spawning and the quality of eggs. Aquatic Living Resources. 4, 109-116. 9 Jeppesen, E., T. Mehner, et al. (2012). Impacts of climate warming on the long-term dynamics of key fish species in 24 European lakes. Hydrobiologia 694: 1-39. Jeuthe, Henrik, Brännäs, Eva and J Nilsson 2013. Effects of egg size, maternal age and temperature on egg viability of farmed Arctic charr, Aquaculture , doi: 10.1016/j.aquaculture.2013.05.034 Jobling, M., H. Johnsen, et al. (1995). "Effect of temperature on reproductive development in Arctic charr, Salvelinus alpinus (L.)." Journal of Thermal Biology 20(1-2): 157-165. King, H., N. Pankhurst, et al. (2007). Reproductive sensitivity to elevated water temperatures in female Atlantic salmon is heightened at certain stages of vitellogenesis. Journal of Fish Biology 70(1): 190-205. King, H. R., N. W. Pankhurst, et al. (2003). Effect of elevated summer temperatures on gonadal steroid production, vitellogenesis and egg quality in female Atlantic salmon. Journal of Fish Biology 63(1): 153-167.