Responses in fish and macroinvertebrates to channelization and restoration in two Arctic rivers

Abstract

The two rivers Salangselva and Kvernmoelva in Troms county, were both channelized and erosion secured during the 1980s. This stimulated agricultural activity in adjacent properties in the following years. In parallel, a decline in fish stocks, number and diversity of birds, and the total area with important floodplain forest habitat, were observed in and around the channelized and erosion secured stretch of Salangselva in the Bones area. Restoration measures aiming to mitigate these adverse effects were implemented at Bones during the years 2005-2008, while ecological monitoring ceased in 2009. This is the first study in eight years, investigating juvenile brown trout (Salmo trutta) density and benthic macroinvertebrate diversity in the Bones area of the river Salangselva. No previous surveys have been conducted in Kvernmoelva, following the channelization. To replicate previously used methodology at Bones as closely as possible, electrofishing and kick-sampling were the means of sampling resident juvenile brown trout and benthic macroinvertebrates respectively – in both rivers. Registration of environmental variables were conducted at all sampling stations for use in statistical analysis.

The aims of this study were to evaluate the restoration measures’ effect on juvenile brown trout density and benthic macroinvertebrate diversity in the Bones area, and assess whether or not the restoration project is a success. In Kvernmoelva, the effects of channelization were investigated through the analysis of juvenile brown trout density and benthic macroinvertebrate diversity. The effect of registered environmental variables in Kvernmoelva were investigated through statistical analysis.

The restoration measures at Bones have not been functioning according to the objectives, thus the goals of the restoration project have not yet been met. There are plans to do corrective maintenance and improvements in the years following 2017. A high rate of sedimentation in the primary meander Storøra and the tributary Budalsfaret needs to be adressed. Accumulation of sand, gravel and cobble were also found to be problematic around inlets and outlets. Densities of juvenile brown trout at Bones remain largely unchanged in 2017 compared to 2003-2009. With benthic macroinvertebrates as bio-indicators, no improvement of ecological condition in the reopened – and previously sampled tributary Budalsfaret was found. Densities of juvenile brown trout, and the diversity of benthic macroinvertebrates were too low to conduct a meaningful analysis of the effect of environmental variables in the area. To my knowledge, 2017 is the first year where environmental variables have been registered at the sampling stations in the Bones area.

In Kvernmoelva, there was a clear trend that 1+ and >1+ brown trout age classes preferred the naturally meandering stretch of the river over the channelized stretch, while the density of 0+ brown trout were higher in the shallower and faster flowing channelized stretch. Statistical analysis indicate that depth is the single most important variable explaining the difference in distribution of 0+ and older juvenile brown trout in Kvernmoelva. This supports the importance of physical heterogeneity in the form of pool-riffle sequences in juvenile brown trout habitat. No significant difference in benthic macroinvertebrate diversity was found between the two stretches of Kvernmoelva in this study.

The study area at Bones is highly exposed to spring floods from the two primary tributaries Budalselva and Stordalselva, as well as from several smaller tributaries. The sediment load in the area requires a certain minimum flow to avoid silt settling in the reopened meanders and tributary Budalsfaret. A detailed monitoring program needs to be implemented to evaluate the recovery processes according to specific objectives and realistic goals.

De to elvene Salangselva og Kvernmoelva i Troms, ble begge kanalisert og erosjonssikret på 80-tallet. Dette slo positivt ut for jorbruksaktiviteten på tilstøtende eiendommer i årene som fulgte. Parallelt ble det observert en negativ utvikling i fiskebestand, fugleliv og arealer med rik flommarksskog i og ved Salangselva ved Bones. Et omfattende restaureringsprosjekt med målsetting om å motvirke disse negative effektene ble gjennomført ved Bones i årene 2005-2008, men all økologisk overvåking opphørte i 2009. Dette er det første studiet på åtte år som undersøker tetthet av juvenil brunørret (Salmo trutta) og diversitet av bentiske makroinvertebrater i dette området. I Kvernmoelva er ingen lignende studier gjennomført etter kanaliseringen på 80-tallet. El-fiske og sparkeprøver («kicksampling») var metodene som ble brukt for innsamling av data, for å kopiere tidligere brukt metodikk ved Bones. Restaureringstiltakene har ikke fungert som planlagt, og det foreligger en plan for vedlikehold og utbedring av de fysiske tiltakene i årene som kommer. Problematikken med høy sedimentasjonsrate i sideelven Budalsfaret og meanderen Storøra må tas tak i. Akkumulering av sand, grus og noe større stein viste seg også å være problematisk ved flere inntak fra hovedkanalen. Tetthet av juvenil brunørret ved Bones er nærmest uforandret i 2017, sammenliknet med perioden 2003-2009. Med bentiske makroinvertebrater som bio-indikator, ble ingen forbedring i økologisk status påvist i Budalsfaret. Tettheten av juvenil brunørret, og diversiteten av bentiske makroinvertebrater var for lav til å gjennomføre en grundig analyse av effekten av miljøvariabler i området. Såvidt meg bekjent, er 2017 det første året hvor miljøvariabler er registrert i forbindelse med stasjonene samplet i Bones-området. I Kvernmoelva var det en tydelig trend at årsklassene 1+ og >1+ av brunørret foretrakk naturlige meandere fremfor den kanaliserte delen av elva. Årsklassen 0+ derimot, viste høyest tetthet i den kanaliserte delen. Noe som indikerer viktigheten av fysisk heterogenitet i form av pool-riffle sekvenser i habitatet til juvenil brunørret. Ingen signifikante forskjeller i diversitet av bentiske makroinvertebrater ble påvist mellom de to strekningene av Kvernmoelva. Studieområdet ved Bones i Salangselva er svært utsatt for vårflom både fra Budalselva, Stordalselva, og flere mindre sideelver. Sedimentlasten i området krever en viss minimumsvannføring og erosjonssikring for å unngå sedimentering av silt i åpnede meandere og i sideelven Budalsfaret. En detaljert plan for overvåking må implementeres, for å evaluere restaureringsprosessen i henhold til spesifikke målsettinger og realistiske økologiske mål.