Kauttuankosken virtausolosuhteiden ja fluviaaligeomorfologian vaikutukset taimenen elinolosuhteisiin

Abstract

Virtavesiympäristöissä vallitsevat olosuhteet ovat moniulotteinen kokonaisuus, jossa virtauskäyttäytyminen sekä uoman geometria ovat jatkuvassa muutoksessa ja vuorovaikutuksessa keskenään. Virtavesien ekosysteemeille luonteenomaista on veden liike sekä siihen sidoksissa oleva alueellinen heterogeenisyys. Kaikilla eliölajeilla on elinympäristönsä olosuhteisiin liittyviä vaatimuksia, jotka määrittelevät niiden levinneisyyttä. Taimenen (Salmo trutta) eri kehitysvaiheille sopivaa elinympäristöä rajaavat erityisesti virtausnopeus, vesisyvyys, raekoko sekä lämpötila.

Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin Eurajoessa sijaitsevan Kauttuankosken fluviaaligeomorfologista nykytilaa. Erityinen huomio keskitettiin Kauttuankosken alueella elävän ja lisääntyvän taimenen elinolosuhteisiin ja selviytymiseen tutkimusalueella. Aineistonkeruumenetelminä tutkimuksessa käytettiin akustista virtaamaprofiilimittausta, pohjanäytteenottoa sekä vedenalaisen lämpötilan jatkuvaa mittausta. Lisäksi hyödynnettiin takymetrimittaukseen ja lentokonelaserkeilaukseen perustuvaa yhdistettyä digitaalista korkeusmallia. Geometria- ja virtaama-aineistoa sekä tietoa pohjan substraattikoostumuksesta käytettiin rakennettaessa hydraulista mallia, jolla mallinnettiin neljä erilaista virtaamaskenaariota.

Mittausten pohjalta tarkasteltiin lämpötilan alueellista, vuodenaikaista ja virtaamaan sidoksissa olevaa vaihtelua verraten tuloksia taimenen elinympäristövaatimuksiin. Mallin tulosten ja pohjasedimentin raekokoa kuvaavan aineiston pohjalta luotiin pohjamateriaalin kulutus- ja kasautumisalueita kuvaavat karttatasot. Lisäksi mallinnuksen avulla tuotettuja virtausnopeus- ja syvyystietoja sekä raekokoa kuvaavaa aineistoa hyödyntäen mallinnettiin taimenen kutemiselle sekä eri kokoluokille elinympäristön suhteellista soveltuvuutta kuvaavat mallit.

Kauttuankoskelta paikannettiin taimenen eri ikäluokille soveltuvia elinympäristöjä. Helteillä ja matalan virtaaman aikaan alueelliset erot lämpötilassa olivat voimakkaimmillaan. Tutkimusalueella nuorimmat taimenen ikäluokat kärsivät lämpötilan noususta sekä korkeista virtaamista johtuvasta soveltuvuuden heikkenemisestä eniten. Virtaaman muuttuessa isokokoiset kalat taas voivat löytää sopivia elinympäristöjä tutkimusalueen eri osista. Korkeat virtaamat saattavat kuluttaa pois taimenen elinympäristöksi soveltuvaa raekokoa laajoilla alueilla, kun taas matalissa virtaamissa hienosedimenttiä kertyy pienelle alueelle. Ilmastonmuutoksen myötä vuodenaikaisesti lisääntyvä tulviminen saattaa hankaloittaa taimenen kutemista ja mädin kehittymistä.

Fluvial systems are characterized by constant change and the interaction between flow dynamics and stream geometry. Continuous flow of water and spatial heterogeneity define the fluvial ecosystems. Unique habitat requirements control the distribution of each species. In the context of this study, main factors governing the habitat of brown trout (Salmo trutta) are flow velocity, water column depth, particle size and temperature.

This study surveyed the current fluvial geomorphologic situation of Kauttuankoski aiming the focus on brown trout habitat requirements and survival. Data was collected using acoustic discharge measurements, sediment sampling and continuous water temperature logging. A digital terrain model based on total station measurements and airborne laser scanning was created and used in building a 2D hydraulic model. The hydraulic conditions in Kauttuankoski were simulated in four discharge scenarios.

The temperature data was used to study spatial, seasonal and discharge-bound patterns which then were compared with the habitat requirements of brown trout. Results of the hydraulic modelling were used to create maps portraying the erosion and deposition of particles and to create a habitat model based on velocity, depth and particle size.

Suitable environments for different life-stages of brown trout were detected from the study area. The biggest spatial differences in temperature were detected during summer and low discharge periods. In the study area’s conditions juvenile fish were found to be the most vulnerable to high temperatures and strong discharge. Instead, big fish are able to find suitable spots around the area as the discharge changes. Strong discharges might erode suitable sediments for brown trout around the study area as fine sediment deposition from low discharge only occurs on a small area. Irregular flooding due to climate change might risk the success of spawning and the survival of the spawn during winter.