From the river to the open sea - a critical life phase of young Atlantic salmon migrating from the Simojoki river

Abstract

Long-term monitoring data collected from wild smolts of Atlantic salmon (Salmo salar) in the Simojoki river, northern Finland, were used in studying the relationships between the smolt size and age, smolt and postsmolt migration, environmental conditions and postsmolt survival. The onset of the smolt run was significantly dependent on the rising water temperature and decreasing discharge of the river in the spring. The mean length of smolts migrating early in the season was commonly higher and the mean age always older than among smolts migrating later. Many of the smolts migrating early in the season and almost all smolts migrating later had started their new growth in spring in the river before their sea entry.

Among postsmolts, the time required for emigration from the estuary was dependent on the sea surface temperature (SST) off the river, being significantly shorter in years with warm than cold sea temperatures. After leaving the estuary, the postsmolts migrated southwards along the eastern coast of the northern Gulf of Bothnia, the geographical distribution of the tag recoveries coinciding with the warm thermal zone in spring in the coastal area. After arriving in the southern Gulf of Bothnia in late summer the postsmolts mostly migrated near the western coast, reaching the Baltic Main Basin in late autumn.

Until the early 1990s there was only a weak positive association between smolt length and postsmolt survival. However, following a subsequent decrease in the mean smolt size, a significant positive dependence was observed between smolt size and the reported recapture rate of tagged salmon. The differences in recapture rates between smolts tagged during the first and second half of the annual migration season were insignificant, indicating that the seasonal variation in smolt size and age seem to be too small to affect survival.

Among the climatic factors examined, the summer SST in the Gulf of Bothnia was most clearly related to the survival of the wild postsmolts. Postsmolt survival appeared to be highest in years when the SST in June in the Bothnian Bay varied between 9 and 12 ºC. In addition, the survival of wild postsmolts showed a significant positive dependence on the SST in July in the Bothnian Sea, but not on the abundance of the prey fish (0+ herring, Clupea harengus and sprat, Sprattus sprattus) in the Bothnian Sea and in the Baltic Main Basin. The results suggest, that if the incidence of extreme weather conditions were to increase due to climatic changes, it would probably reduce the postsmolt survival of wild salmon populations. For improving the performance of hatchery-reared smolts, it could be useful to examine opportunities to produce smolts that are in their smolt traits and abilities more similar to the wild smolts described in this thesis.

Simojoen lohikannan pitkäaikaisseurannassa vaelluspoikasista eli smolteista kerättyä aineistoa käytettiin lohen (Salmo salar) villien smolttien koon ja iän, ympäristöolojen, saaliseläinten runsauden ja smolttien mereentulovuoden aikaisen eli ns. postsmolttivaiheen eloonjäännin välisten suhteiden tutkimiseksi. Smolttivaelluksen ajoittuminen keväällä riippui jokiveden lämpötilan noususta yli 10 ºC:een ja joen virtaaman vähenemisestä. Vaelluskauden alkupuoliskolla smoltit olivat yleensä keskimäärin pitempiä ja aina keskimäärin vanhempia kuin myöhemmin vaeltavat. Monet vaelluskauden alkupuolella vaeltaneet smoltit ja lähes kaikki vaelluskauden loppupuolella vaeltaneet olivat alkaneet kasvunsa keväällä joessa jo ennen mereen tuloaan.

Postsmolttien tarvitsema aika jokisuulta poistumiseen riippui pintaveden lämpötilasta meressä; se oli merkitsevästi lyhyempi keväinä, jolloin merivesi oli lämmintä kuin jos se oli kylmää. Jokisuulta lähdettyään postsmoltit vaelsivat etelään Perämeren itärannikkoa pitkin, jolloin merkkipalautusten maantieteellinen jakautuminen vastasi lämpimän veden vyöhykkeen keväistä esiintymistä rannikolla. Saavuttuaan loppukesällä Selkämerelle postsmoltit vaelsivat enimmäkseen länsirannikon läheisyydessä ja saapuivat Itämeren pääaltaalle myöhään syksyllä.

1990-luvun alkupuoliskolle saakka villien smolttien pituuden ja postsmolttien eloonjäännin välillä oli vain heikko positiivinen yhteys. Sen jälkeen kuitenkin smolttikoko pieneni, jolloin havaittiin merkitsevä positiivinen riippuvuus smolttikoon ja lohien merkkipalautusprosentin välillä; suurten smolttien eloonjäänti oli parempi kuin pienten. Merkkipalauksissa ei ollut merkitseviä eroja vuotuisen smolttivaelluksen alku- ja loppupuoliskolla merkittyjen smolttien välillä.

Tutkituista ilmastollisista tekijöistä Pohjanlahden pintaveden lämpötilalla kesällä oli selvimmin vaikutusta villien postsmolttien eloonjääntiin. Postsmolttien eloonjäänti oli paras vuosina, jolloin pintaveden lämpötila vaihteli kesäkuussa Perämerellä välillä 9 – 12 ºC. Lisäksi villien postsmolttien eloonjäännillä oli merkitsevä positiivinen riippuvuus pintaveden lämpötilasta heinäkuussa Selkämerellä. Sen sijaan eloonjäänti ei riippunut merkitsevästi saaliskalojen (0+ silakka ja kilohaili) runsaudesta Selkämerellä ja Itämeren pääaltaalla. Tulokset osoittavat, että jos poikkeuksellisen kylmien ja lämpimien keväiden esiintyminen lisääntyy ilmastonmuutoksen seurauksena, se voi heikentää Itämeren villien lohikantojen säilymismahdollisuuksia. Viljeltyjen smolttien eloonjäänti voisi parantua, jos ne saataisiin ominaisuuksiltaan enemmän villien smolttien kaltaisiksi.