Fisch und Temperatur Leiden unsere Fische bald unter Hitzestress? - Tagung Cercl'eau 13. Juni 2013, La Neuveville - Cercl'eau
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Fisch und Temperatur
Leiden unsere Fische bald unter Hitzestress?
Tagung Cercl’eau 13. Juni 2013, La Neuveville
WFN – Wasser Fisch Natur
Arthur Kirchhofer
Martina Breitenstein
Fischbild © Bernard Büttiker
Inhalt - Welche Rolle spielt die Temperatur im Leben des Fisches? - Welche Faktoren limitieren den Lebensraum des Fisches ? - fischbiologische Zonierung der Fliessgewässer - fischbiologische Grundlagen für das MSK-Modul Temperatur - Auswirkungen der Klimaerwärmung
Grundlagen poikilotherme (wechselwarme) Organismen Körpertemperatur ca. 0.1 – 1 °C über der Umgebungstemperatur Temperaturgilden nach Magnuson et al. 1979: Warmwasserarten mit bevorzugten Sommertemperaturen von 27 – 31 °C (z.B. Karpfen, Wels) Cool water species, Sommertemperaturen 21 – 25 °C (z.B. Egli, Schleie) Kaltwasserarten, Sommertemperaturen 11 – 15 °C (z.B. Bachforelle, Äsche) Arten arktischer Gewässer, Sommertemperaturen < 10°C Temperaturtoleranz: Stenotherme Arten mit geringer Toleranz (z.B. Bachforelle) Eurytherme Arten mit grosser Toleranz (z.B. Karausche)
Bedeutung der Temperatur für den Fisch
Natürliche Einflussfaktoren
Grossräumig (Klima)
Lufttemperatur Entwicklung
Niederschlag/Verdunstung (Ontogenese) Wachstum
Ein-/Abstrahlung
Indirekte Fortpflanzung
Kleinräumig
Wasserherkunft (Oberfläche, Grundwasser)
Wirkungen:
Höhenlage Krankheiten
Sauerstoff-
Exposition Konzentration
Wasserführung
toxische Stoffe
Gewässermorphologie
Beschattung Parasiten, Stoffwechsel
Krankheitserreger Immunsystem
Direkte Wirkung
J F M A M J J A S O N D
Anthropogene Einflussfaktoren
Strategie
Expositionsdauer
Temperaturdifferenz
Temperaturbereich
Wärmeeinleitung/-entnahme
Prozesskühlung, Heizzwecke
Wassereinleitung
Abwasser, Regenwasser,
turbiniertes Wasser, Schwall-Sunk,
Wasserentnahme Anpassung
Wasserkraft, Trink-/Brauchwasser, Vermeidung
(Evolution)
landw. Bewässerung, (Ausweichen)
Verhaltens-
Wasserspeicherung änderung
Stau, Speichersee, HW-Rückhalt
Bauliche Veränderungen
Gewässerkorrektion, Verbauung, Kolmation
Eindolung, Entfernung Ufervegetation
Temperatur im Lebenszyklus
°C
°C
°C
Eientwicklung
Reproduktion Brütlinge
(Dottersacklarven)
°C
Migration
°C Juvenile
Adulte
°C
Präferenztemperatur
Überleben möglich
Tödlicher Temperaturbereich
Beispiel Bachforelle
ganzer
Lebenszyklus
Eier
Larven I
Larven II
Juvenile
Subadulte
Adulte
0 10 20 30
Temperatur (°C)
Optimaler und tolerierter Bereich
Limitierende Faktoren im Lebensraum
Biozönotische Regionen
Gefälle = Strömung
Temperatur
Klimaerwärmung und Wassertemperatur
Jahresmittelwerte
Schädler, M. 2008: Die Temperatur schweizerischer Fliessgewässer. BAFU
Reaktion terrestrischer Organismen
Höhenstufen/Durchschn.temp.
Ausweichen gegen oben
nival >3500 / -6.4°
subnival 2500-3500 / -4.7°
alpin 1500-2000 / 2.4°
subalpin 1000-1500 / 4.7°
montan 500-1000 / 6.0°
collin 0-500 / 8.7°
Reaktion aquatischer Organismen
Ausweichen gegen oben ist
nur in geringem Mass möglich
Kryal
Krenal
Epirhitral
Metarhithral
Hyporhithral
Epipotamal
MetapotamalBiozönotische Regionen und Temperatur
(MSK Modul Temperatur)
Natürliche Referenzstellen mit Temperaturdaten = SOLL
Müller, V. 2011: Erarbeitung eines anthropogen unbeeinflussten, typischen Jahresgangs
der Wassertemperatur nach biozönotischen Regionen. Masterarbeit ETHZBeurteilung der Temperaturverhältnisse
(MSK Modul Temperatur)
Beispiel: Mentue (VD) – Hyporhithral-kollin – Äschenregion, Vergleich IST - SOLL
2010
25
25 2011
20
20
[°C]
Temperatur [°C]
Adulte/Subadulte
Temperatur
15
15
10
10
Eier
Laich
55
00
00 30
30 60
60 90
90 120
120 150
150 180
180 210
210 240
240 270
270 300
300 330
330 360
360Temperaturdifferenz T (MSK Modul Temperatur) Kurzzeitige Temperaturdifferenzen können negative Auswirkungen auf den Fisch haben: - Bei T >5 °C werden Hitzeschockproteine gebildet um die thermische Toleranz zu erhöhen - Effekt ist abhängig von Dauer der Akklimatisierungsphase Bei der Beurteilung der Auswirkungen von Schwall-Sunk ist T ein massgeblicher Indikator (vgl. MSK-Temp) Bei Wärmeeinleitungen muss T mitbeurteilt werden In der Fischzucht und bei Fischbesatz wird auf eine möglichst geringe Temperaturdifferenz und eine möglichst lange Anpassungsdauer geachtet
Beispiel Kühlwassereinleitung Im Rahmen einer Erweiterung des PSI (SwissFEL) sollen max. 95 l/s zusätzliches Kühlwasser mit Temp. Max. 30 °C in die Aare bei Würenlingen (Hyporhithral/Äschenregion) eingeleitet werden. • Temperaturdaten Aare-Stilli müssen aus Aare, Reuss und Limmat konstruiert werden • Beurteilung mit MSK-Temp nur summarisch möglich:
Beispiel Kühlwassereinleitung
Detailbeurteilung 4 ausgewählte Jahre nach Jahreszeiten und Biologie der Äsche
Frühling:
dT < 0.01 °C
Vorverschiebung
Äschenlaich und
beschleunigte
Entwicklung der
Äscheneier
unwahrscheinlichBeispiel Kühlwassereinleitung
Sommer:
dT < 0.005 °C
Letaltemp. Äsche
wird nicht erreicht
Gesamtfazit:
• Die Einleitung hat
nur unwesentliche
Auswirkungen
• Die Äsche wird nicht
beeinträchtigt
• Bei Aaretemperatur
24.9 °C muss die
Anlage abgeschaltet
werdenOb wohl «Fischgotte» Pascale Bruderer beim Einsatz junger Strömer am Limmatspitz
2010 auch an die Temperaturakklimatisation gedacht hat ? (Bild: SFV)Fisch und Temperatur
Beispiele verschiedene Arten
Tagung Cercl’eau 13. Juni 2013, La Neuveville
WFN – Wasser Fisch Natur
Arthur Kirchhofer
Martina Breitenstein
Fischbilder © Michel RoggoInhalt Artspezifische Reaktionen auf Temperaturänderungen: Bachforelle - Lebensraumverlust durch klimabedingte Erwärmung Nase - leidet durch anthropogen bedingte Abkühlung Äsche – Verschwindet aus einzelnen Gewässern Wels – ein Profiteur der Klimaerwärmung?
Bachforelle und Nase – 2 Looser?
Fortpflanzung normal
Stress
Eientwicklung letal
Adulter Fisch
0 10 20 30
Temperatur (°C)
Fortpflanzung
Eientwicklung
Adulter Fisch
0 10 20 30
Temperatur (°C)Lebensraum der Bachforelle
Verbreitung der Bachforelle mit der Klimaerwärmung - Modellstudie Notter&Staub 2009
+ 5 °C
+ 1 °CDie Nase in der Petite Sarine
Laichplatz Hauterive: 1990 (>1’000 Nasen),
2000 (ca. 200), 2008/09 (0)Temperatur der Petite Sarine
18
2008 2009
16
14
12 Temperaturverlauf
température [°C]
10 oben (Rossens) und unten
8 (Hauterive) in der Petite
6
Sarine
4
Rossens
2
Hauterive
0
Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt
6
4
Erwärmung (Abkühlung)
dT H-R [°C]
2
0
Rossens bis Hauterive auf
-2 rund 10 km
-4
Tagesamplitude:
Var. journalière [°C]
4
Hauterive >> Rossens
2
Restwasserdotierung
0
Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt am Fuss der StaumauerTemperaturansprüche Nase
14
Rossens 2008
13 Hauterive
temp.min.oeufs
12
déclenchement frai
11
température [°C]
10
9
8
7
>10 °C 6
5
4
1.Apr 8.Apr 15.Apr 22.Apr 29.Apr 6.Mai 13.Mai 20.Mai 27.Mai
14
2009
13
12
11
10
9
8
7.5 °C 7
6
5
4
1.Apr 8.Apr 15.Apr 22.Apr 29.Apr 6.Mai 13.Mai 20.Mai 27.Mai
Temperatur ist ein wichtiger Faktor für das Aussterben der Nase in der Petite SarineDie Äsche – ein Looser?
Fortpflanzung
Eientwicklung
Adulter Fisch
0 10 20 30
Temperatur (°C)Äsche in der Broye
Keine Anhaltspunkte
für Äschensterben
Hari & Güttinger 2004: Fischnetz TP01-08
Mittelwerte biologisch nicht genügend aussagekräftig
Bachforelle hier nicht aussagekräftig (Äschen-/Barbenregion)Äsche in der Broye
30
Tagesmaxima geben ein
anderes Bild:
25
• 7 / 10 Jahre T>26 °C
Tagesmaximum [°C]
20
• 2009/10 nur einzelne
Äschen
15 2001 • Keine Fortpflanzung
2002
2003
2004
10
2005
2006
2007
5 2008
2009
2010
0
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
Daten: BAFU La Broye Payerne 2001 - 2010Der Wels – ein Winner?
Fortpflanzung
Eientwicklung
Adulter Fisch
0 10 20 30
Temperatur (°C)Wels in der Aare
800
Aare BiS - Gr.BE/AG
700 Zihlkanal
Bielersee
600
Fang [Stück/Jahr]
500
400
300
200
100
0
1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011
2002/03 + 3-4 Jahre bis 1.
Fortpflanzung mit 40 – 70 cm Länge,
mit 20 Jahren ca. 2 m Länge!Schlussbetrachtung Fische = sensible Indikatoren für Temperaturveränderungen Aufgrund beschränkter Ausweichmöglichkeiten nur geringe Anpassung an Klimaerwärmung möglich Veränderungen des Artenspektrums und der Abundanzen sind zu erwarten: Kaltwasserarten ↓ Warmwasserarten Diese sind bei der Bewirtschaftung der Fischbestände zu berücksichtigen Bei Eingriffen in die thermischen Verhältnisse der Gewässer sind die artspezifischen Ansprüche der Fische in Detailanalysen zu berücksichtigen
Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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