miun.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Time series analysis of climate-related factors and their impact on a red-listed noble crayfish population in northern Sweden
Mid Sweden University, Faculty of Science, Technology and Media, Department of applied science and design.
Mid Sweden University, Faculty of Science, Technology and Media, Department of applied science and design.ORCID iD: 0000-0003-1894-6059
2012 (English)In: Freshwater Biology, ISSN 0046-5070, E-ISSN 1365-2427, Vol. 57, no 5, 1031-1041 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

1. Global climate change is predicted to raise water temperatures and alter flow regimes in northern river systems. Climate-related factors might have profound impacts on survival, reproduction and distribution of freshwater species such as red-listed noble crayfish (Astacus astacus) in its northern limit of distribution.2. In this study, noble crayfish capture data over 27 years from the River Ljungan, Sweden, were examined. Time series of catch per unit effort (CPUE) were analysed in relation to the North Atlantic Oscillation (NAO) index, regional weather factors and water flow. CPUE was assumed to reflect differences in population size. Two models were constructed to explore the relative impact of different climate factors and density dependence on variability of catch sizes.3. The most parsimonious model for CPUE time series, explaining 72% of the variance in CPUE, included density-dependent population dynamics of the crayfish and climate or weather factors. The specific effect from density dependence in the model was 37%, while climate/weather factors contributed with 35% of the variation. The most important climate/weather factors are variations in NAO index and water flow. Temperature did not improve the model fit to capture data.4. The best model was evaluated using independent data sets that gave correlations between model predictions and data ranging from 0.44 to 0.53. The density dependence shows a time lag of 1 year, while climate variables show time lags from 2 to 6 years in relation to CPUE, indicating effects on different cohorts of the crayfish population.5. Both density dependence and climatic factors play a significant role in population fluctuations of noble crayfish. A 6-year time lag for NAO index is puzzling but indicates that some as yet unidentified factors related to NAO might act on the juvenile stages of the population. Water flow shows a 2-year lag to the CPUE, and high flow in the river may affect adult survival. The reasons for fluctuation of crayfish catches in response to climate need to be identified, and fishing quotas should consider the different cohort sizes because of variation in environment. Reintroduction programmes for crayfish need to consider effects of climate change when designing management strategies.

Place, publisher, year, edition, pages
Wiley-Blackwell, 2012. Vol. 57, no 5, 1031-1041 p.
Keyword [en]
catch per unit effort, crayfish, north Atlantic oscillation index, time series, water flow
National Category
Ecology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:miun:diva-16144DOI: 10.1111/j.1365-2427.2012.02764.xISI: 000302397300012Scopus ID: 2-s2.0-84859431789OAI: oai:DiVA.org:miun-16144DiVA: diva2:524154
Available from: 2012-04-28 Created: 2012-04-28 Last updated: 2015-07-01Bibliographically approved
In thesis
1. Noble Crayfish (Astacus astacus) in a Changing World: Implications for Management
Open this publication in new window or tab >>Noble Crayfish (Astacus astacus) in a Changing World: Implications for Management
2012 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

The noble crayfish (Astacus astacus) is critically endangered in Sweden. This is mainly due to the crayfish plague (Aphanomyces astaci), a lethal disease that, among other things, can be spread through the stocking of fish from contaminated water or contaminated fishing gear. The largest single propagation path is the illegal introduction of infected signal crayfish (Pacifastacus leniusculus). A conservation measure for crayfish is to re-introduce it to where it has a chance to survive, though a sustainable, locally regulated fishing can also serve as an indirect protection for the species. When the local inhabitants are allowed to keep their fishing culture and when fishing is acceptable, the incentive for illegal stocking of signal crayfish is low. However, it is important to avoid overfishing because the recovery, especially in the northern regions, can take several years. Therefore, it is important to know how crayfish respond long-term to fishing and environmental factors.

Crayfish populations became extinct in the River Ljungan for unknown reasons in 1999. The water flow of the river has been used for activities such as fishing, timber transport and hydroelectric power since the 1500s, and the noble crayfish has been part of the fauna since the last century. The River Ljungan was known as one of Sweden's best fishing areas for crayfish and fishing became an important part of the local tradition. When the crayfish populations became extinct, a reintroduction program was a natural step, and crayfish are nowadays re-established in the river.

From 1963 to 1990 the Swedish Board of Fisheries collected data from crayfish fishing in the River Ljungan to determine the economic damage to fishery owners caused by the construction of a power plant. After each season the fishermen reported the catch. In this thesis, the data was used to investigate which factors influence the long-term size of the crayfish catch and how the crayfish catches were affected by the power plant building. After re-introduction of the crayfish to the River Ljungan, the local fishermen monitored the population development in a simple, standardized way. To examine the validity of their measurements and to investigate the body growth of the individuals, a capture-recapture technique with a permanent marking of the crayfish was used.

The crayfish catches were primarily impacted by the previous years' catch size, and a large catch the previous year resulted in a reduced catch the following year. A mild winter climate (NAO-index > -0.7) six years before the catch implied a large catch, whereas a high water flow during the autumn or spring (>95m3s-1) two years before the catch, implied a poor catch. Major habitat changes in the form of greatly reduced water flow (~90%) were negative for crayfish catches. The standardized method of fishing used by the local fishermen to monitor the development of the crayfish population was precise enough to detect population trends and this method can therefore be recommended to monitor future re-introductions of crayfish. Although the River Ljungan is located at the northern edge of the species' range, noble crayfish in the river presently have a body growth rate that is close to the maximum measured for crayfish (8 mm/moult for females and 10 mm/moult for males).

Based on the results, the most important advice for sustainable fisheries in Ljungan and other northern rivers is to:

  • Monitor the population trends, NAO-index and water flow in May and October. 
  • Use the results from the monitoring to determine the number of allowed fishing days and traps.
  • Collect data about the catch size and efforts from legal fishing and use it to evaluate the sustainability of the fishing.
  • Enhance the buildup of the harvestable cohort by

-saving reproductive females

-introduce a size limit of 10 cm

-provide proper shelters for the non-harvestable cohort.

Abstract [sv]

Flodkräftan (Astacus astacus) är akut hotad i Sverige främst på grund av kräftpest (Aphanomyces astaci). Kräftpest är en dödlig sjukdom som bland annat kan spridas vid fiskutsättningar från smittade vatten eller med smittade fiskeredskap. Den enskilt största spridningsvägen är illegala introduktioner av smittade signalkräftor (Pacifastacus leniusculus). En bevarandeåtgärd för flodkräfta är att återintroducera den till lokaler där den har chans att överleva, men ett hållbart fiske med lokal styrning kan också fungera som ett indirekt skydd för arten. När lokalbefolkning tillåts att behålla sin fiskekultur och fisket är bra, blir incitamentet för illegal inplantering av signalkräfta lågt. Men det är viktigt att undvika överfiske då återhämtning, speciellt i nordlig miljö kan ta åtskilliga år. Därför är det betydelsefullt att veta hur flodkräftan svarar på fiske och omgivningsfaktorer i det långa loppet.

Flodkräftbeståndet dog, av okänd anledning, ut i Ljungan 1999. I Ljungans flöde har det fiskats, flottats timmer och utvunnits vattenkraft etc. sedan 1600-talet och under det senaste århundradet har flodkräftan varit en del av Ljungans fauna. På sin tid var det en av Sveriges bästa lokaler för flodkräfta. Kräftfisket blev en viktig del av den lokala traditionen, så när kräftbeståndet dog ut var återintroduktion en självklarhet och flodkräftan har åter sin hemvist i älven.

Under perioden 1963 till och med 1990 samlade Fiskeriverket in data från kräftfisket i Ljungan för att fastställa den ekonomiska skadan som fiskerättsägarna åsamkats i samband med ett kraftverksbygge. Efter varje säsong fick fiskarna rapportera hur fisket gått. I den här avhandlingen, har det materialet använts för att undersöka vilka faktorer som påverkar kräftfångstens storlek på lång sikt och hur kräftfångsterna påverkades av kraftverksutbyggnaden. Efter återintroduktionen av flodkräfta till Ljungan mättes beståndsutvecklingen på ett enkelt, men standardiserat sätt av de lokala fiskevårdsområdena. För att undersöka validiteten av deras mätningar och hur kräftornas individuella utveckling fortskred, användes fångst- och återfångstteknik, med permanent märkning av kräftorna.

Kräftfångsternas storlek påverkades främst av tidigare års fångststorlek; en stor fångst föregående år innebar minskad fångst följande år. Ett milt vinterklimat (NAO-index > -0.7) sex år före fångst innebar bättre fångster, medan höga vattenflöden höst och vår (>95m3s-1) två år före fångsttillfället innebar sämre fångst. Större habitatförändringar i form av kraftigt reducerade vattenflöden (~90%) var negativt för kräftfångsterna. Den standardiserade metoden som fiskevårdsområdena använt för att mäta beståndsutvecklingen var tillräckligt precis för att påvisa populationsutvecklingen och kan därför rekommenderas också för uppföljning av andra återintroduktioner av flodkräfta. Trots att Ljungan ligger i norra kanten av flodkräftans utbredningsområde har flodkräftorna i Ljungan för närvarande en kroppstillväxt som är nära den maximala som uppmätts för flodkräfta (8 mm/ömsning för honor och 10 mm/ömsning för hannar).

Utifrån resultaten är de viktigaste råden för ett hållbart fiske i Ljungan och andra nordliga vattendrag att:

  • Övervaka kräftstammens utveckling, NAO-index samt vattenflöde i maj och oktober. 
  • Använda resultaten från övervakningen för att bestämma antalet tillåtna fiskedagar och burar.
  • Samla in data om fångststorlek och hur många burnätter som faktiskt gjordes under säsongen. Använda data för att utvärdera fiskets hållbarhet.
  • Stärka uppbyggnaden av den fångstbara storleken genom att

-spara reproduktiva honor

-införa en storleksgräns på 10 cm

-tillse att det finns gömslen för kräftor av icke-fångstbar storlek.

Place, publisher, year, edition, pages
Sundsvall: Mid Sweden University, 2012. 40 p.
Series
Mid Sweden University doctoral thesis, ISSN 1652-893X ; 126
Keyword
Noble crayfish (Astacus astacus), CPUE, climate change, water regulation, body growth, reintroduction, sustainable fishing, monitoring.
National Category
Natural Sciences Ecology
Identifiers
urn:nbn:se:miun:diva-16313 (URN)978-91-87103-17-9 (ISBN)
Public defence
2012-05-25, Mittuniversitetet, sal L 111, Holmgatan 10, Sundsvall, 10:15 (Swedish)
Opponent
Supervisors
Available from: 2012-05-28 Created: 2012-05-28 Last updated: 2015-07-01Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Other links

Publisher's full textScopus

Search in DiVA

By author/editor
Zimmerman, Jenny K. M.Palo, R Thomas
By organisation
Department of applied science and design
In the same journal
Freshwater Biology
Ecology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

Altmetric score

Total: 184 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf