Modellering af snæbelynglens migration - SNÆBEL-PROJEKTET

snaebel.dk

Modellering af snæbelynglens migration - SNÆBEL-PROJEKTET

Modellering af snæbelynglens migration

For snæblens yngel i de sønderjyske vandløb er de første måneder

efter klækning kritiske for deres overlevelse. Deres begrænsede evne

til at bevæge sig er afgørende for, om de undgår at drive med strømmen

og ud i Vadehavet, hvor de ikke tåler den høje saltholdighed.

Her anvender vi en individbaseret model til at evaluere snæbellarvernes

migration gennem et projekteret oversvømmelsesområde.

Flemming Thorbjørn hansen

Per sand rosshaug

Ciarán murray

mads madsen

lene KrisTensen

bo møller

Reetablering af vådområder er et varmt emne

i disse år. Store projekter rundt omkring i

Danmark har været med til at skabe og genskabe

nogle flotte og vigtige naturområder

i forbindelse med vandløb, søer og fjorde.

Reetablering og forvaltning af vådområder

har siden Vandmiljøplan 2 i stort omfang

fokuseret på tilbageholdelse af nitrat for at

mindske udledningen af kvælstof til de indre

danske farvande og fjordområder. Anvendelsen

af dynamiske matematiske modeller

har i den forbindelse spillet en vigtig rolle

som beslutningsstøtteværktøj. I syd og sønderjyske

vandløbssystemer projekteres netop

nu reetablering af vådområder med et helt

andet formål – at sikre opvækstområder for

den truede fiskeart, snæblen og dens yngel.

I denne artikel beskriver vi, hvordan man

også kan anvende dynamiske modeller til

at beskrive, hvordan vådområder kan reetableres,

således at vådområdernes egnethed

som opvækstområde for snæblens fiskeyngel

optimeres.

Baggrund

Snæblen er en af EU’s mest truede fiskearter.

Den findes i dag stort set kun i den danske

del af Vadehavet. Bestanden anslås i dag,

ifølge www.snaebel.dk, til i alt ca. 7000. Som

andre laksefisk gyder den i ferskvand, og de

Figur1. Projektområdet syd for Tønder by (grøn linje markerer projektområdet, og rød linje markerer nyt

digetracé). Blå linje viser forløbet af den nuværende inddigede vandløbskanal, og blå/hvid linje viser forslag til

genslyngning af vandløbskanalen.

sidste tilbageværende gydeområder findes

i de syd­ og sønderjyske vandløbssystemer.

Derfor har bla. EU’s Life Fond støttet Snæbelprojektet

med 60 millioner kr. Snæbelprojektet

sigter på at sikre bedre muligheder for

snæblen i forbindelse med naturgenopretning

i 4 større vandløbssystemer: Varde Å, Sneum

Å, Ribe Å og Vidå.

Snæblen gyder i november­december måned,

og æggene klækkes efterfølgende i januar­februar

måned. Nyklækkede larver kan

ikke overleve saltholdigheden i Vadehavet.

Først ved en længde på 30­40 mm i april­maj

måned ændres ynglens fysiologi, således at de

kan overleve i saltvand.

En forudsætning for snæblens overlevelse

er derfor, at den nyklækkede yngel ikke skyl­

les direkte ud i Vadehavet, men føres til områder

med stillestående vand, der således kan

fungere som vækstområder de første måneder.

I den forbindelse spiller Rudbøl Sø og

den 240 ha store Magisterkogen i Vidås nedre

løb en vigtig rolle.

Det er antagelsen, at jo flere vådområder

der kan etableres i Vidåsystemet, jo større er

sandsynligheden for, at fiskelarverne forbliver

i den nedre del af Tøndermarsken og dermed

overlever de første kritiske perioder efter

klækning. Netop afvandingen af vådområder

og søer samt ind­digningen af Vidå langs

mange af de nedre stræk, siden midten af

1800 tallet, er formentlig en af årsagerne til

snæblens tilbagegang.

15. årgang nr. 1, februar 2008 • 23


Snæbelynglens migration

Figur 2. De to løsningsforslag til reetablering af Nørresø og Hestholm. Øverst løsningsforslag A, hvor der

etableres et nyt slynget forløb af Vidå gennem projektområdet. Nederst løsningsforslag B, hvor det oprindelige

forløb af Vidå bevares, men hvor det nordlige dige flyttes. Udsnit viser det anvendte beregningsnet i

detaljen. Farver indikerer forskellige bundniveauer, laveste med rødt og højeste med blåviolet.

Projektforslagene

Et af naturgenopretningsprojekterne i Vidå

omfatter genetablering af et 80 ha stort vådområde

i området omkring Hestholm og

Nørresø ved Tønder. Skov­ og Naturstyrelsen

stillede i 2007 to skitseforslag, – løsningsforslag

A, der omfatter en tilbagetrækning af det

eksisterende nordlige dige og etablering af

et snoet å­forløb gennem den vestlige del af

Nørresø til erstatning for det eksisterende

løb, se Fig. 1. Et andet forslag, løsningsforslag

B, omfatter bevarelse af det eksisterende løb

alene kombineret med tilbagetrækning af

det eksisterende norddige. Begge forslag vil

betyde, at projektområdet oversvømmes i

kortere eller længere perioder i forbindelse

med høj vandføring og/eller i perioder med

stuvning.

For at vurdere, hvilke af de 2 forslag der vil

forventes at fungere bedst som opvækstområde

for snæbelynglen, blev det besluttet at

opstille en model, der kan beskrive, i hvor høj

grad snæbellarverne tilbageholdes i projektområdet

i de to projektforslag /1/. Et af evalueringskriterierne

var f.eks. at sammenligne aldersfordelingen

af fiskelarver, som forlader

projektområdet nedstrøms i løbet af den kritiske

del af opvækstperioden.

Model

Til simulering af snæbellarvernes ”tilbageholdelse”

i projektområdet anvendtes modelsystemet

MIKE 21 FM ­ ECO Lab. MIKE 21

24 • Vand & Jord

FM er en 2­dimensional hydraulisk model

med et fleksibelt beregningsnet. Modellen er

dybdeintegreret og beregner derfor en middelstrømhastighed

i hvert beregningspunkt.

Hvert beregningspunkt repræsenterer et fast

areal med et vandvolumen varierende afhængigt

af vandstanden.

ECO Lab er en åben ligningsløser, som kan

anvendes til at beskrive økologiske og vandkemiske

processer. ECO Lab har traditionelt

været anvendt til at regne på gennemsnitskoncentrationer

af f.eks. ilt, nitrat, chl.a eller fytoplankton,

indenfor hvert beregningspunkt i

en hydraulisk model. En helt nyudviklet funktion

i ECO Lab giver mulighed for at simulere

individer.

Individbaseret modellering (også forkortet

IBM) har været kendt i mange år, og anvendes

indenfor mange forskellige fagområder:

f.eks. økologi, økonomi og trafikplanlægning.

Styrken ved IBM er, at man kan simulere

hvert individs nøjagtige position og bevægelse,

hvordan hvert enkelt individ opfører sig

i forhold til omgivelserne lige nu og her, men

også i forhold til den erfaring hvert individ får

over tid. Når man kombinerer IBM med mere

traditionelle hydrauliske modeller og vandkvalitetsmodeller,

kan man opstille regler og

ligninger for, hvordan individerne skal agere i

forhold til f.eks. varierende vandhastigheder,

vanddybder, og varierende vandkvaliteter så

som temperatur, iltforhold og fødetilgængelighed

osv.

Ved hjælp af IBM har man mulighed for at

simulere f.eks. fiskelarvernes bevægelse og

adfærd i et vandløbssystem som funktion af

ikke blot strømningsretningen og hastigheden

i form af passiv transport, men også som

funktion af fiskelarvernes egen bevægelsesadfærd.

Modelopstilling og beregningsnet er vist i

Fig.2. Beregningsperioden går fra 1. februar til

1. juli. 1985 blev udvalgt som et gennemsnitsår

med en vandføring svarende til gennemsnittet

for perioden 1960 – 2006 for det største

opland i Vidå­ systemet, Grønå. Vandstand

og vandføring ved op­ og nedstrøms rande

blev etableret på baggrund af MIKE 11 beregninger.

Snæbellarvers adfærd

For at simulere snæbellarvernes bevægelsesadfærd

i Hestholm og Nørresø blev der opstillet

en række antagelser, se boks 1, baseret

på viden om snæbellarvernes biologi i tæt

dialog med projektets følgegruppe bestående

af relevante fagpersoner (se sidst i artiklen).

En oversigt over regelsæt fremgår af Fig. 3.

Antallet af klækkede larver blev valgt som

tilstrækkeligt til at kunne repræsentere snæbellarvernes

overordnede bevægelsesmønster

i de to løsningsforslag.

Områder med strømlæ og vegetation i de

oversvømmede arealer antoges at være direkte

korrelerede til vanddybden, således at

de områder, hvor vanddybden var lavest, blev

tolket som områder, hvor vegetationens betydning

var størst.

Regler og ligninger for snæbellarvernes

vækst og svømmehastighed (bevægelse og

retning) blev opstillet i ECO Lab, og snæbellarvernes

bevægelse blev beregnet som summen

af 2 vektorer for henholdsvis snæbellarvernes

egenbevægelse og strømmens

hastighed.

MIKE 21 FM er en dybdeintegreret model.

Dvs. at den beregnede strømningshastighed

er en gennemsnitsværdi for hele vandsøjlen.

Alt andet lige vil hastigheden være mindre

ved bunden, hvor snæblen formodentlig vil

søge ned. I modellen er den beregnede

strømhastighed derfor reduceret væsentligt i

forbindelse med udregningen af snæbellarvernes

resulterende (netto)bevægelse og

retning.

For at introducere en vis grad af tilfældig

variation i bevægelsesmønstret indgik der to

tilfældighedskomponenter: Én i relation til

snæbellarvernes svømmevektor, hvor bevægelsesretningen

blev pålagt en normalfordelt

tilfældig variation, og én i relation til strømmens

hastighedsvektor, hvor en dispersionsvektor

på 1% af strømhastigheden i en helt


tilfældig retning blev adderet til strømningsvektoren.

Dispersionsvektoren repræsenterer

strømninger på en skala, der er mindre en beregningsnettets.

Resultater

Statistiske analyser af modelresultaterne fra

den hydrauliske modelberegning af de to skitseforslag

viser, at løsningsforslag A, hvor der

genetableres et slynget forløb af Vidå gennem

projektområdet, giver et større sammenhængende

område med stillestående vand. Af

Fig. 4 ses også tydeligt, at strømhastigheden i

hovedløbet i den nedre del af projektområdet

er væsentligt reduceret i løsningsforslag A

sammenlignet med den øvre del af projektområdet.

I løsningsforslag B forbliver strømhastigheden

forholdsvis høj i hovedløbet

gennem hele projektområdet. Store sammenhængende

områder med stillestående

vand og en generelt lavere strømhastighed i

projektområdets er en forudsætning for, at

snæbellarverne potentielt kan opholde sig i

længere tid i projektområdet i den kritiske

vækstperiode.

Resultaterne for simuleringen af snæbellarvernes

bevægelsesadfærd fremgår af Fig. 5,

6, og 7. I Fig. 5 ses et eksempel på en enkelt

virtuel snæbellarve og dens rute fra det tidspunkt,

hvor den føres med strømmen ind i

projektområde og efter et længere ophold i

de oversvømmede arealer, fortsætter videre

nedstrøms. Hvert simuleret individ har sin

helt egen rute, som er et resultat af de regelsæt,

der er beskrevet i Fig. 3 og de forhold,

der gør sig gældende på det tidspunkt, hvor

den enkelte larve føres ind i projektområdet.

Tilsammen udgør de 1000 individers bevægelsesforløb

et overordnet mønster, og det er

muligt at sammenligne de to projektforslag. I

Fig. 6 er angivet størrelsen (længden) af snæbellarverne,

når de forlader projektområdet

nedstrøms. Dette er et indirekte mål for, i

hvor høj grad projektområdet tilbageholder

snæbellarverne i den kritiske vækstfase. Størrelsesfordelingen

af snæbellarver, der forlader

projektområdet, viser, at en betydelig del af

larverne i løsningsforslag A opholder sig i længere

tid i projektområdet, end det er tilfældet

for larverne i løsningsforslag B. Dette fremgår

også af Fig. 7. Samtlige larver i løsningsforslag

B er døde eller flyttet nedstrøms projektområdet

allerede i starten af april, mens dette

først er tilfældet i starten af juni for løsningsforslag

A.

Diskussion

Modelsimuleringen af snæbellarvernes bevægelsesadfærd,

som vi her har præsenteret, er

ikke kalibreret eller valideret til målinger eller

observationer af snæbellarvernes faktiske adfærd.

Dette sætter naturligvis en begrænsning

for modelresultaternes gyldighed. Modellen

er derfor alene opstillet og afviklet som et

redskab til at evaluere vores eksisterende

viden om snæbellarvernes adfærdsbiologi på

baggrund af to helt konkrete projektforslag.

Selvom den kalibrerede hydrauliske model

viste, at en genslyngning af Vidå gennem projektområdet,

alt andet lige, vil resultere i

mere reducerede strømhastighedsforhold

sammenlignet med det alternative projektfor­

Snæbelynglens migration

Figur 3. Regler og ligninger anvendt til beskrivelse af snæbellarvernes bevægelsesadfærd. Regler og ligninger

evalueres for hvert individ for hvert tidsskridt i modellen.

slag, kunne vi ikke alene på den baggrund

slutte, at snæbellarverne ville opholde sig i

projektområdet i markant længere tid. Vores

viden om snæbellarvernes adfærd var ikke

nok i sig selv til at drage en sådan konklusion.

Kombinationen af en individbaseret model og

en kalibreret hydraulisk model gjorde det

muligt at skabe en indsigt i, om de adfærdsbiologiske

regler, vi havde opstillet for bevægelse,

rent faktisk også vil resultere i markante

forskelle mellem de to projektforslag.

De adfærdsbiologiske faktorer anvendt her

15. årgang nr. 1, februar 2008 • 25


Snæbelynglens migration

Figur 4. Resultater fra den hydrauliske model. Farveskala angiver gennemsnitlig strømhastighed for et givet

tidspunkt. Øverst løsningsforslag A og nederst løsningsforslag B. Venstre side = nedstrøms.

Figur 5. Resultat (~snapshot) fra snæbellarvesimuleringen. Rød cirkel repræsenterer, hvor en enkelt snæbellarve

opholder sig den 27-3-1985. Hvid linje angiver det spor, larven følger gennem hele simuleringsperioden.

Udsnit viser i detaljen et område, hvor denne virtuelle larve opholder sig i en længere periode. Baggrundsfarver

angiver dybdeforholdene den 27-03-1985.

Boks 1:

- Larver klækkes over en 14-dages periode

- Klækningen antages normalt fordelt over denne 14-dages periode

- Der simuleres et samlet antal klækkede larver på 1000

- Larvernes længde er en eksponentiel funktion af alder

- Larvernes maksimale svømmehastighed er en funktion af længde

- Larvernes risiko for død er 5% per dag initialt

- Larvernes risiko for død reduceres med alderen

- Larven søger så vidt muligt mod områder med strømlæ og vegetation

- Larven søger vanddybder på mindst 35 cm

- Larver længere end 5 cm søger nedstrøms.

26 • Vand & Jord

er meget forsimplede, og forhold som flokdynamik,

prædation og mange andre er ikke

medtaget. Mere komplekse modeller for

fiskelarvers (eller andre akvatiske organismers)

adfærd, bevægelse og f.eks. fysiologiske

variable, vil man relativt nemt kunne opstille i

ECO Lab. IBM modellen kan kombineres med

modeller for hydraulik og traditionelle økologiske

modeller for f.eks. ilt, temperatur, forskellige

fødeemner, og miljøfremmede stoffer.

Dette giver helt nye muligheder for

systematisk at belyse økologiske sammenhænge

og afprøve teorier og hypoteser i et

virtuelt miljø.

Følgegruppen

Projektets følgegruppe bestod, udover forfatterne

Bo Møller, Lene Kristensen og Mads

Madsen, af Peter Clausager Rasmussen, Peter

Lauesen, Hans Ole Hansen (SNS) og Jan

Steinbring (SNS).

Referencer

/1/ Mads Madsen, Ciarán Murray, ” Modellering af de

hydrauliske konsekvenser samt snæbellarveopvæk­

stbetingelserne ved gennemførelse af snæbelprojekt

i Hestholm og Nørresø”, Skov­ og Naturstyrelsen

­ Lindet Statsskovdistrikt, Landsdelscenter Sydjylland.

Uarbejdet af DHI. 2007

Flemming Thorbjørn hansen, Cand.Scient., DHI, Afdeling

for Miljø og Økologi, speciale i økologisk modellering.

Email:fth@dhigroup.com

Per sand rosshaug, Ingeniør, DHI, Afdeling for Software­

Produkter, produktansvarlig. Email: psr@dhigroup.com

mads n. madsen, Hydraulisk Ingeniør, DHI, Afdeling for

Miljø og Økologi, speciale i hydraulisk modellering. Email:

mm@dhigroup.com

Ciarán murray, Cand.Scient., DHI, Afdeling for Miljø og

Økologi, speciale i hydraulisk og økologisk modellering.

E­mail: cmu@dhigroup.com

lene KrisTensen, Civilingeniør, Skov­ og Naturstyrelsen,

speciale i naturgenopretning og vandløbshydraulik. Email:

lekri@sns.dk

bo møller, Cand. Scient., Tønder kommune, speciale i

naturgenopretning og hydrologi. E­mail: ebm@mail.

tele.dk


Snæbelynglens migration

Figur 6. Størrelsen (længden) af snæbellarverne,

når de forlader projektområdet nedstrøms. Figurerne

angiver antallet af snæbellarver for hver størrelseskategori.

Figur 7. Akkumulerede værdier for simuleringsperioden

(1/2/85 – 1/7/85) af antallet af klækkede

snæbellarver, antallet af døde snæbellarver samt

antallet af larver, der flyttes nedstrøms fra projektområdet.

15. årgang nr. 1, februar 2008 • 27

More magazines by this user
Similar magazines