Virtuell postmolt

Med føremål å estimere belastninga vill atlantisk laks (Salmo salar) opplever grunna påslag av lakselus (Lepeophtheirus salmonis) frå oppdrettanlegg i løpet av utvandringa som postsmolt, har Havforskingsinstituttet utvikla ein vandringsmodell som føl virtuelle postsmolt (VPS) frå elv til hav. Vandringsmodellen er kopla til den berekna konsentrasjonen for smittsame lakselus (kopepodittar). Modellen gjev ei individuell vurdering av påvirkninga for alle lakseførande elver i Norge med gytande biomasse over 10 kg. Totalt 1000 VPS for kvar elv er sluppen i elveposisjon over eit tidsrom då laksen starter vandringa si mot havet. Berekningane føl VPS i vandringa frå elv, ut fjordane og ut i havet til dei har oppnådd ein posisjon 10 km frå land. For å sikre at modellestimata er i tråd med røynda, er modellen kalibrert til å treffe observert lusenivå på villfisk kvar det føreligg slike obserasjonar.

1.1 - Antatt tidsrom for vandring

Tida når post-smolten starter vandringa frå elv mot hav kan variere mellom elver, og år, og er ikkje fullt kartlagt. Sidan konsentrasjonen av lakselus som regel auker med aukande temperatur utover våren, vil postsmolten som går tidleg vanlegvis få mindre lus enn dei som starter vandringa seinare. Tidspunktet for når postsmolten går frå elva vil difor være med på å påverke kor mykje lus fisken får på seg, og dermed også den estimerte dødelegheita. I det estimerte lusepåslaget i denne rapporten er det antatt at like mange fisk starter vandringa ut mot havet kvar dag i eit 40-dagers tidsrom gjeve i (Nilsen m.fl., 2017, Appendiks 1). For å ta høgde for usikkerheit i utvandringsforløp har me også køyrt modellen for utvandring 10 dagar tidligare og 10 dagar seinare enn det mest sannsynlige tidsrommet gjeve i Appendiks 1 Nilsen m.fl., 2017.

1.2 - Modellert sjøvandring

Villfisk si vandting mot havet kan være variabel og ulik mellom individer. Vandringsmodellen simulerer ei forenkla vandring, basert på forhåndsbestemte kriterier i tråd med tideligare observasjoner. Vandringsruta til modellfisken er implementert ved å nytte ein fjord-indeks s om er eit mål på sjøavstanden til ope hav. Modelgriddet frå NorKyst-800 med 800m x 800 m horisontal oppløysing er nytta som utgangspunkt. Alle gridceller utan landpunkt innan 25x25 gridceller sentrert om cella (utan land innan 10 km) er definert som ope hav og har fått fjord-indeks null. Sjøcellenes verdi er så definert rekursivt ved å gje dei verdien til definert nabocelle pluss ein. Dette gjer ein indeks for alle sjøpunkt, med aukande verdi innover i fjordane. Som et eksempel er fjord-indeksen for Hardangerfjorden og simulert vandringsruter for elvene Etne og Opo vist i Figur 1 (frå Johnsen m.fl., akseptert til publisering 2020) .

Figur1: Fjord-indeks (til venstre) og smulert utvandringsrute for fisk frå elvene Etne (midt) og Opo (høgre). Figurer frå Johnsen m.fl. (akseptert til publisering 2020).

Vandringa til den virtuelle postsmolten starter i gridcella nærast elveutløpet. Rørsla herifrå er stokastisk, men med bias mot ope hav. Meir spesifikt; det er fem gongar større sannsyn for at fisken beveger seg mot ein lågare fjord-indeks (mot havet) enn at den går mot ei anna nabocelle. Det er lagt inn ei sperre for at den ikkje skal gå tilbake til cella den kom i frå. Tidssteget for å flytte den virtuelle postsmolten i modellen er på ein time, noko som gjer ein maksimal fart på 22 cm s ^-1 (0.8 km t ^-1 ). På grunn av det stokastiske elementet med tilfeldig bevegelse mellom gridcellene, blir effektiv fart i retning mot havet noko lågare: 13,2 –19,8 cm s ^-1 . Observasjonar på symjehastigheit varierer, med gjennomsnitt på ca 14-24 cm s ^-1 (Thorstad m.fl.. 2004, Finstad m.fl. 2005, Økland m.fl., 2006, Davidsen m.fl. 2009, Plantalech Mantel-la m.fl. 2009).

Postsmoltens utvandringsruter er i røynda eit resultat av ei rekke miljøvariablar (Thorstad m.fl. 2012). Den virtuelle vandringsmodellen er ein forenkla modell der postsmolten sym kortaste veg mot havet, med noko variasjon, men utan å ta høgde for saltinnhald, temperatur eller straum. Lengre vandringsruter og lengre opphald i fjordane kan gje auka eksponering for lakselus, slik at det estimerte lusepåslaget representerer påslag ved minimumseksponering. Modellparameteriseringa der fisken vel kortaste rute kan føre til at utvandringsrutene ikkje er korrekte for alle elver, alle år, spesielt der det finnes fleire naturlige val. Vidareutvikling av modellen vil skje i løpet av dei neste åra, for å oppnå størst mogleg grad av realisme i symjehastegheit og -retning.

I resultata presentert i denne rapporten er det endelige estimerte påslaget når den virtuelle postsmolten har nådd havet (10 km frå næraste landpunkt i modellen). Modellen ser bort frå eventuell vidare vandring langs kysten, noko som kunne gjeve høgare dødelegheit.

1.3 - Kalibrert lusepåslag

I modellen er mengda lus som set seg på smolten modellert med ei negativ binomial sannsynsfordeling. Forventa tal på lus per fisk er proporsjonal med påslagsraten, lusekonsentrasjonen og utvandringstida, men sannsynsfordelinga tek omsyn til at det er variasjon i smitterisiko mellom ulike fisk. For å kalibrere påslagsraten og variasjon i påslag mellom fisk, har me nytta observerte antal lus på fisk frå tråltrekk gjort i 2015 - 2019. Fisken vart analysert genetisk for å kartlegge opphavselv, og kvar einskild observert fisk vart kopla til ei gruppe virtuelle postsmolt som har gått frå same opphavselv i same tidsrom. Vidare vart det nytta eit GLMM regresjonsskjema på dette datasettet for å finne påslagsrate og varians. Det vart vist ein signifikant (p<0.01) samanheng mellom observert og modellert lusepåslag (Johnsen m.fl., akseptert til publisering 2020). Grunna utvikling av metoden, er den modellerte påslagsraten noko endra frå tideligare år. Dette medfører noko endringar i modellresultat frå tideligare års estimat.

1.4 - Frå lusepåslag til estimert dødelegheit

Når den virtuelle fisken har nådd havet er dødelegheita av fisken grunna lakselus berekna for kvar elv. Basert på sannsynet for overleving ved ulik infeksjonsklasse (Taranger m.fl. 2015) og antakelsen at all modellfisk er 20 g (Rikardsen m.fl. 2004) har me rekna dødelegheit for fisken (Tabell 1). Det er i enkelte studier observert dødelegheit på lakselus frå det smittsame kopepodittstadiet til dei mest skadelige stadia (pre-adult og adult). Resultata her er sprikande og varierer frå 0 – 50% (Stien m.fl. 2005, Wagner m.fl. 2008, Dalvin m.fl., 2020). Me har antatt at 60 % av dei påslagne lakselusa overlever, og har estimert dødelegheit i følgje Tabell 1.

I resultata som føl er den estimerte dødelegheita baser på det berekna lusepåslaget når fisken har nådd havet presentert elv for elv. Gjennomsnittleg dødelegheit er berekna for kvart område, både med og utan vekting av elvas potensielle smoltproduksjon (Nilsen m.fl., 2017, Appendiks 1).

For alle områda er den estimerte dødelegheita i 2020 vist i tabell og i kart. Den estimerte dødelegheita presentert i kart og tabellar er klassifisert i lav (<10%), moderat (10%-30%) og høg (>30%).

Resultatet for dei tidsforskyvne utvandringane er gjevne for å syne eventuell effekt av tidleg og sein utvandring.

Basert på modellresultata er det gjort ei vurdering av klassifiseringa for heile området. Med grunn i variasjon i den estimerte dødelegheita mellom elver i området, mellom utvandringstidspunkt og vekta/uvekta gjennomsnitt er usikkerheten til klassifiseringa av heile området vurdert. Dersom den gjennomsnittlege dødelegheita for elvene i eit område ligg på grensa mellom to kategoriar påverkar også det vurderinga av usikkerhet.

2.1 - Produksjonsområde 1: Svenskegrensen til Jæren

Den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita, både uvekta og vekta etter elvas potensielle smoltproduksjon var under 1% samlege år i perioden 2012 – 2020.

Den estimerte dødelegheita er lav i heile området, og varierte i 2020 frå 0 - 2% mellom elvene. Lusepresset er noko forhøga frå området rundt Flekkefjord og nordover.

Den estimerte dødelegheita for heile området er vurdert som lav i 2020. Grunna den lave variasjonen i modellresultat mellom elver og tidsforløp for utvandring er usikkerheten vurdert som liten.

2.2 - Produksjonsområde 2: Ryfylke

Den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita for normal utvandring, varierer mellom 2 og 32 % i perioden 2012 – 2020. Gjennomsnittet som er vekta etter elvenes potensielle smoltproduksjon er lågare enn det uvekta snittet. Dette syner at det estimerte lusepåverkninga er lågare for Figgjo nær havet enn for elver med lengre utvandringsruter, og at den potensielle smoltproduksjonen er stor i Figgjo.

Den estimerte dødelegheita varierte i 2020 frå 1 – 47% mellom elvene. Med unntak av Figgjo som har kort vandringsrute til havet, er samtlige elver vurdert til å ha moderat eller høg dødelighet.

Den estimerte dødelegheita for heile området vurderast som høg i 2020. Den estimerte dødeligheten varierer mellom år, men har auka sidan 2012 – 2014. Grunna variasjonen i modellresultat mellom år og elver samt ulike klassifisering av vekta/uvekta gjennomsnittleg påverknad er usikkerheten vurdert som middels.

2.3 - Produksjonsområde 3: Karmøy til Sotra

Den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita for normal utvandring, varierer mellom 25 og 54 % i perioden 2012 – 2020. Gjennomsnittet som er vekta etter elvenes potensielle smoltproduksjon er lågare enn det uvekta snittet. Bakgrunnen for dette er at det estimerte lusepåverkninga er lågare for elver nær havet enn for elver med lengre utvandringsruter, og at den potensielle smoltproduksjonen er større i elvene som har kort vandringsrute.

Den estimerte dødelegheita varierte i 2020 frå 27 – 47% mellom elvene. Med unntak av Oselva kvar den estimerte dødelegheita var moderat (27 %) ver den estimerte dødelegheita høg (>30%) for samtlige elver.

Den estimerte dødelegheita for heile området vurderast som høg i 2020. Den estimerte dødelegheita varierer mellom år, og det har vore noko betring i åra 2018-2020 i førehald til i perioden 2014-2017. Usikkerheita er vurdert som liten då den estimerte dødelegheita er høg for størsteparten av elvene og dette har vore tilfelle over mange år. Dette vert ytterlegare underbygd då klassifiseringa av elver og vekta/uvekta gjennomsnittleg påverknad sjeldan vert endra for tidleg eller seint utvandringsforløp.

2.4 - Produksjonsområde 4: Nordhordland til Stadt

Den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita, både uvekta og vekta etter elvas potensielle smoltproduksjon varierte mellom 7 -39% i perioden 2012 – 2020. Det var liten forskjell på uvekta og vekta gjennomsnittleg estimert dødelegheit. Med unntak av 2013 er gjennomsnittleg estimert dødelegheit kategorisert som moderat (10-30%) eller høgt (>30%) i perioden 2012-2020.

Den estimerte dødelegheita varierte i 2020 frå 1-43% mellom elvene. Den estimerte dødelegheita er høgare for elvene i sør, og særleg i indre elver, enn for elvene lenger nord. Den estimerte dødelegheita er lav (>10%) kun for Ervikelva som har kort avstand til havet.

Den estimerte dødelegheita for heile området vurderast som moderat i 2020. Grunna stor variabilitet mellom elver innad i området (mange elver er klassifisert med høg estimert dødelegheit) og mellom utvandringsforløp (tidleg/normal/sein utvandring) er usikkerheita vurdert som middels.

2.5 - Produksjonsområde 5: Stadt til Hustadvika

Den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita, både uvekta og vekta etter elvas potensielle smoltproduksjon varierte mellom 5-33 % i perioden 2012 – 2020.

Den estimerte dødelegheita varierte i 2020 frå 1-40% mellom elvene. Det er i stor grad elvene i indre del av Storfjorden som har høg påverkning. Elvene lengst sør og lengst nord i produksjonsområdet er klassifisert med lav påverknad i 2020.

Den estimerte dødelegheita for heile området vurderast som moderat for 2020. Grunna den store variabiliteten mellom elvene i området er usikkerheita vurdert som middels. Sidan 2012 er det berre i 2013 den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita var lav. Vedvarande påverknad over fleire år bygger under vurderinga om at området er moderat påverka av lakselus.

2.6 - Produksjonsområde 6: Nordmøre til Sør-Trøndelag

Den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita, både uvekta og vekta etter elvas potensielle smoltproduksjon varierte mellom 5-20 i perioden 2012 – 2020.

Den estimerte dødelegheita varierte i 2020 frå 1-33% mellom elvene. Den estimerte dødelegheita er moderat til høg for elvene innafor Hitra og inne i Trondheimsfjorden. Storparten av den estimerte smitten på fisken frå Trondheimsfjorden skjer nord for Hitra, utafor området definert som nasjonal laksefjord.

Den estimerte dødelegheita for heile området vurderast som moderat for 2020. Grunna den store variabiliteten mellom elvene i området er usikkerheita vurdert som middels. Sidan 2012 er det berre i 2013 den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita var lav. Vedvarande påverknad over fleire år bygger under vurderinga om at området er moderat påverka av lakselus.

2.6.1 - Tillegg for produksjonsområde 6: sensitivitets-test for lengde på utvandringsruter

Den estimerte dødelegheita er avhengig av dei antatte vandringsrutene til fisken, når fisken går og kor lenge ein føl fisken. Då desse parameterane ikkje er fullt kartlagt eller forstått vil ikkje ein modell kunne gjenskape akkurat det som den fakstiske fisken opplever. Fordelen med modelltilnærminga er at ein får eit nøytralt mål på antatt påverknad, kvar ein har gjort like antakelser for alle elver som er uavhengig av fangstrater, håndtering osv. Vidare har modellen den fordel at ein kan vurdere konsekvensar av ulike antakelser.

I smoltmodellen føl vi modellfisken til den når eit punkt utan land innan ein radius på 10 km. I produksjonsområde 6 ser vi at grensa for kor langt vi føl fisken ut ifrå kysten vil påverke den estimerte påverkninga av lakselus. Grunna forhøga tetthet av lakselus lenger ut frå kysten vil fisken sannsynlegvis oppleve påslag av lus frå oppdrettanlegg også lenger ute i havet. Lakselus frå anlegga som ligg ute på kysten i produksjonsområde 6 spes med straumen nordover og relativt langt ut i havet nord for Frøya og Hitra. Dette påverker den estimerte påvirkinga for fisken som vandrer ut frå Trondheimsfjorden. Grunna usikkerheit i vandringsruter langs med kysten er vandringsrutene til modellfisken antatt lik som for dei andre elvene. For å illustrere kva effekt lengre vandringsruter kan ha for fisk frå Trondheimsfjorden har me kjørt vandringsmodellen med kort, normal og lang vandringsrute for modellfisk frå Gaula (figur 8). Gaula var valt då dette er elva med høgast potensiell smoltproduksjon i området. Då det er lite lus inne i Trondheimsfjorden er det antatt at resultatet for Gaula er representativt for alle elvene i Trondheimsfjorden.

Estimert dødelegheit er av interesse for å illustrere modellsensitivitet, men då observasjonane av lus på trålt fisk er gjort i, eller relativt nært, utløpet av Trondheimsfjorden gir dette også informasjon om kva ein kan forvente av lusepåslag på villfisken i området utafor trål-området. Det er antatt at den korte vandringsrute representerer det som vert fanga opp i observasjoner på den trålte fisken.

Figur 8: Antatte vandringsruter for 1000 virtuell postsmolt frå Gaula. Kort rute til venstre, normal rute (lik parameterisering som kjørt for alle elver) i midten, og lang vandringsrute til venstre.

2.7 - Produksjonsområde 7: Nord-Trøndelag med Bindal

Den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita, både uvekta og vekta etter elvas potensielle smoltproduksjon varierte mellom 1-18% i perioden 2012 – 2020. Namsen, som har den største potensielle smoltproduksjonen i området, påverker resultatet for vekta gjennomsnittlig påverknad og hadde 4% dødelegheit i 2020.

I 2020 varierte den estimerte dødelegheita frå 1 til 36% mellom elvene. 14 av 22 elver vart klassifisert med lav estimert dødelegheit i 2020.

Variabilitet mellom elvene i tillegg til ulik klassifisering av området som heilhet, avhengig av tidsrom for utvandring, og eventuell vekting etter potensiell smoltproduksjon gjør at usikkerheten blir vurdert som stor.

2.8 - Produksjonsområde 8: Helgeland til Bodø

Den gjennomsnittlege estimerte dødelegheita, både uvekta og vekta etter elvas potensielle smoltproduksjon varierte mellom 2-15% i perioden 2012 – 2020.

I 2020 varierte den estimerte dødelegheita frå 1 til 19% mellom elvene. 10 av 30 elver er klassifisert med moderat estimert dødelegheit. Desse elvene er i hovudsak lokalisert rundt Mosjøen. Den estimerte dødelegheita for elvene lenger sør og nord i området er lav.

Den estimerte dødelegheita for heile området vurderast som lav. Grunna variabilitet mellom elvene, med estimert dødelighet opptil 19% for enkeltelver gjer at usikkerheita er vurdert som middels.