Badania ichtiofauny jako podstawa racjonalnej gospodarki rybackiej

Badania ichtiofauny jako podstawa racjonalnej gospodarki rybackiej

BARTOSZ ŁOZOWSKI, EUGENIUSZ MAŁKOWSKI, ANDRZEJ WOŹNICA, PIOTR ŁASZCZYCA,
ROBERT KOPROWSKI, ZYGMUNT WRÓBEL, ANDRZEJ PASIERBIŃSKI, PAWEŁ MIGULA
Uniwersytet Śląski w Katowicach
ROBERT GWIAZDA
Instytut Ochrony Przyrody PAN w Krakowie
ŁUKASZ PSZCZELIŃSKI, ANDRZEJ SIUDY
Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów SA
Badania ichtiofauny
jako podstawa racjonalnej gospodarki rybackiej
i zarządzania zbiornikiem zaporowym
na przykładzie zbiornika goczałkowickiego
W artykule podjęto próbę odpowiedzi na
pytanie dlaczego w zbiorniku zaporowym
konieczna jest racjonalna gospodarka rybacka. Wskazano, że główną rolę w zapewnieniu równowagi w ekosystemie takiego
zbiornika pełnią ryby, oraz podkreślono
ich rolę w utrzymaniu dobrej jakości wody
w akwenie. W artykule omówiono narzędzia
wspomagające gospodarkę rybacką oraz
wady i zalety różnych sposobów oceny stanu ichtiofauny w zbiornikach. Przedstawiono również innowacyjny sposób szacowania ilości ryb za pomocą analizy obrazów
sonarowych opracowanej w ramach Projektu ZiZOZap.
Z
biornik goczałkowicki (ZG) jest
przykładem wielofunkcyjnego zbiornika zaporowego. Pełni on funkcję przeciwpowodziową, jest źródłem wody do
spożycia, prowadzona jest na nim gospodarka rybacka, wykorzystywany
jest również do celów związanych z rekreacją i ochroną przyrody. Gospodarka rybacka w zbiornikach, oprócz znaczenia ekonomicznego, ma także duże
znaczenie w utrzymaniu jakości wód,
przez regulację produkcji biomasy na
poszczególnych poziomach troficznych
ekosystemu wodnego.
308
Główną rolę w zapewnieniu równowagi w ekosystemie zbiornika pełnią
ryby. Po napełnieniu zbiornika ich liczebność jest niska, a struktura gatunkowa odpowiada strukturze w wodach
dopływów. W pierwszych trzech latach
od napełnienia dochodzi do gwałtownego wzrostu liczebności ryb drapieżnych, co jest spowodowane zalaniem
łąk, lasów, wiklin i łęgów. Stwarza to dobre warunki do tarła, m.in. dla szczupaka i okonia. W kolejnych latach te miejsca tarlisk zanikają wskutek obumierania i gnicia, co powoduje zmniejszenie
efektywności tarła i zmniejszenie populacji drapieżników.
W trakcie dalszej eksploatacji zbiornika powstają właściwe zespoły populacji ryb i ustalają się ich liczebności.
Towarzyszy temu zmniejszenie różnorodności gatunkowej, zanik gatunków
rzecznych, których miejsce zajmują
ryby spokojnego żeru – z dominacją
leszcza (Abramis brama) i płoci (Rutilus rutilus) [4, 9]. W związku z tym gospodarka rybacka służąca uzyskaniu
i utrzymaniu odpowiedniej struktury troficznej ekosystemu zbiornika powinna
być oparta na naukowo udokumentowanych podstawach.
■ Dlaczego w zbiorniku zaporowym
konieczna jest racjonalna gospodarka rybacka?
Racjonalna gospodarka rybacka
w wodach zbiorników zaporowych
może przyczyniać się do poprawy
stanu troficznego wody. Odłowy ryb
usuwają część biomasy, co powoduje zmniejszenie puli pierwiastków biogennych w zbiorniku [9]. Z kolei duża
liczebność ryb z rodziny karpiowatych
(Cyprynidae), na przykład leszcza (Abramis brama), krąpia (Abramis bjoerkna), karasia (Carassius carassius), płoci (Rutilus rutilus), może przyczynić się
do nadmiernego rozwoju fitoplanktonu
tworzącego zakwit. Przyczyną tego jest
wyżeranie przez ryby wymienionych
gatunków zooplanktonu, będącego
głównym czynnikiem ograniczającym
rozwój fitoplanktonu i możliwość zakwitu [4]. Konieczne jest więc ograniczanie
liczebności ryb karpiowatych. Można
to uzyskać przez zarybianie gatunkami ryb drapieżnych, kontrolę obszarów
roślinności szuwarowej i zanurzonej
w celu ochrony tarlisk ryb drapieżnych
oraz selektywny odłów ryb spokojnego
żeru [4]. Taką świadomą, poprzedzoną analizami ekologicznymi, ingerencję
Gospodarka Wodna nr 8/2014
FOTO M. GRUCKA
FOTO M. GRUCKA
Fot. 1. Analiza populacji ryb za pomocą tzw. zestawów nordyckich
w środowisko określamy jako biomanipulację.
Główną metodą ograniczania liczebności ryb planktonożernych jest zarybianie gatunkami ryb drapieżnych,
np. sandaczem (Sander lucioperca),
szczupakiem (Esox lucius), węgorzem
(Anguilla anguilla) lub sumem (Silurus
glanis). Przynosi to spodziewane efekty jedynie przy kompleksowo prowadzonej gospodarce rybackiej i kontroli odłowów wędkarskich. Przykładem
niepowodzenia może być zbiornik maltański w Poznaniu, gdzie intensywne
zarybianie szczupakiem i sandaczem
nie ograniczyło populacji płoci i leszcza
wskutek nieuporządkowania odłowów
i migracji ryb z cieków zasilających
zbiornik [1].
■ Narzędzia wspomagające gospo-
darkę rybacką w zbiorniku zaporowym
Systematyczne selektywne odłowy
są ważne w utrzymaniu i kontroli składu gatunkowego ryb w zbiorniku, jeśli
prowadzi się je zgodnie z uwarunkowaniami ekologicznymi, a nie doraźnym
zyskiem finansowym. Konieczny jest
kompromis między aspektem ekonomicznym i ekologicznym – połowy cennych handlowo ryb drapieżnych „finansują” mniej opłacalne połowy ryb, takich jak leszcz lub płoć.
Istotny udział w usuwaniu ryb karpiowatych ze zbiornika mają wędkarze. W przypadku ZG mają oni zezwolenie na nieograniczony odłów leszcza, krąpia, płoci, karasia oraz jazia.
Dla ryb drapieżnych, takich jak sandacz, szczupak, węgorz, wprowadzono
okresy i wymiary ochronne oraz limity
dziennego połowu. Zwiększa to szanse utrzymania odpowiednich proporcji
Gospodarka Wodna nr 8/2014
Fot. 2. Skanowanie z użyciem sonaru zainstalowanego na łodzi badawczej Projektu ZiZOZap
w liczebnościach między wymienionymi gatunkami ryb.
W pokarmie ptaków rybożernych żerujących na ZG często występują płocie i inne gatunki ryb karpiowatych. Pod
tym względem pełnią one pozytywną
rolę w utrzymywaniu dobrej jakości
wody w zbiornikach zaporowych.
Oprócz zarybiania zbiornika podchowanym, jednorocznym narybkiem
(palczakami) szczupaka i sandacza
zwiększenie populacji tych gatunków
ryb można uzyskać przez zapewnienie im dobrych warunków tarła. Uzyskane w warunkach naturalnych potomstwo jest lepiej dostosowane do
życia w danym zbiorniku i sprawniej
ogranicza populacje ryb karpiowatych.
W celu zapewnienia dobrych warunków dla tarła szczupaka, dzięki sprzyjającym warunkom hydrologicznym
na ZG w kwietniu 2013 r., utrzymano
podwyższony poziom piętrzenia. Dłuższy okres zalania nadbrzeżnych łąk,
będących miejscem tarła szczupaka,
skompensował efekt opóźnienia tarła, spowodowanego niekorzystnymi
warunkami meteorologicznymi. Obserwacje potwierdziły dużą ilość ikry
szczupaka, co świadczyło o udanym
tarle i przyczyniło się do późniejszego
wzrostu populacji tego gatunku. Zintegrowana gospodarka rybacka, polegająca m.in. na współpracy między rybakami a zarządzającym zaporą, pozwoliła na zwiększenie populacji gatunku
drapieżnego.
Badania w Projekcie ZiZOZap wykazały, że na skład gatunkowy ichtiofauny zbiornika może wpływać hodowla
ryb w jego zlewni. Dowodzą tego odłowy tołpygi pstrej (Aristichthys nobilis),
amura białego (Ctenopharyngodon
idella) [3] oraz wiosłonosów (Polyodon
spathula), którymi nigdy zbiornika nie
zarybiano. Niebezpieczne dla rodzimej fauny są inwazyjne gatunki obce,
które mogą wypierać gatunki rodzime
i zmieniać funkcjonowanie ekosystemu. W latach 80. i w pierwszej połowie
lat 90. ubiegłego wieku w odłowach rybackich występował rodzimy karaś pospolity (Carassius carasius). Począwszy od 1997 r. obserwuje się gwałtowny wzrost ilości odławianego karasia
srebrzystego (Carassius gibelio), będącego inwazyjnym gatunkiem obcym.
Obecnie wędkarze poławiają wyłącznie osobniki karasia srebrzystego, co
może wskazywać na zanik karasia pospolitego. Analizy odłowów prowadzonych przez należące do Górnośląskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów SA
gospodarstwo rybackie w Łące wskazują, że pojawienie się karasia srebrzystego w wodach ZG musiało być związane z powodzią 1997 r. i z ucieczką
osobników tego gatunku ze stawów
hodowlanych położonych w zlewni
zbiornika. Wskazuje to na zagrożenia
dla narybku ryb drapieżnych, wynikające z hodowli gatunków potencjalnie
inwazyjnych, takich jak karaś srebrzysty, amur biały lub tołpyga pstra, łatwo
adaptujących i rozmnażających się
w wodach naszych zbiorników.
Dla gospodarki rybackiej korzystne jest również występowanie zbiorowisk szuwarowych, zwłaszcza trzciny pospolitej (Phrgamites australis),
wzdłuż brzegów zbiorników zaporowych. Zbiorowiska te są miejscami
tarłowymi i dają schronienie narybkowi oraz zooplanktonowi. Dodatkowo stanowią bufor oddzielający wody
zbiornika od wód spływu powierzchniowego i wydłużają czas retencji
pierwiastków biogennych.
309
Fot. 3. Mapa zagęszczenia biomasy ryb w zbiorniku goczałkowickim wykonana na podstawie pomiarów sonarowych z użyciem autorskiego programu do szacowania biomasy ryb
w trakcie wstępnych analiz
■ Sposoby oceny stanu ichtiofauny
Podstawowym problemem w prowadzeniu racjonalnej gospodarki rybackiej w zbiornikach zaporowych jest
trudność uzyskania pełnej informacji
o liczebności i strukturze wiekowej populacji ryb w danym akwenie. W stawach hodowlanych, gdzie zarybianie
stanowi jedyne źródło ryb, oszacowanie biomasy jest możliwe dzięki odpowiednim algorytmom. W jeziorach lub
zbiornikach zaporowych staje się to
zadaniem znacznie trudniejszym.
Niekontrolowanymi czynnikami wpływającymi na ilość i strukturę gatunkową ryb są: reotaksja powodująca przemieszczanie się ryb z wodami dopływów
lub odpływów do zbiornika, kłusownictwo, pojawianie się ryb pochodzących
ze stawów hodowlanych, których wody
dopływają do zbiornika i „ucieczka” ryb
ze zbiornika w okresie wezbrań i powodzi, wraz z wodą przelewającą się przez
przelewy burzowe.
Jedną z metod oceny liczebności ryb
są odłowy włokowe. Analiza składu zaciągu pozwala na oszacowanie struktury populacji i liczebności odłowionych
ryb. Scharakteryzowanie zarybienia
zbiornika wymaga jednak wykonania
licznych zaciągów, co destrukcyjnie
wpływa na populacje wszystkich ryb
w zbiorniku. Uzyskuje się także dużą
biomasę martwych ryb (w tym cennych
gatunków), która wymaga kosztownego unieszkodliwiania. Metoda odłowów
włokiem wpływa również negatywnie
na pozostałe elementy ekosystemu, co
jest niewskazane na obszarach cennych przyrodniczo.
310
Do oszacowania struktury gatunkowej ichtiofauny oraz struktury populacji
poszczególnych gatunków stosowane
są elektroodłowy (electrofishing) wykorzystujące pulsacyjny prąd stały, wywołujący galwanotaktyczną reakcję anodową ryb. Metoda ta, prawidłowo wykonana, jest przyżyciowa i bezpieczna
dla ryb. Oszacowanie wielkości populacji na podstawie elektroodłowów może
być ułatwione dzięki dedykowanemu
oprogramowaniu komputerowemu dostępnemu w Internecie, np. na stronie
www.MicroFish.org. Elektroodłowy budzą jednak kontrowersje, ponieważ,
przy niewłaściwych parametrach prądu
i czasu ekspozycji, mogą powodować
uszkodzenia kręgosłupa i śmierć ryb
[8]. Metoda ta jest najczęściej stosowana w rzekach lub w przybrzeżnych strefach jezior. Nie jest polecana na dużych
zbiornikach wodnych ze względu na ich
głębokość.
Powszechnie stosowaną metodą
analizy populacji ryb jest użycie tzw.
zestawów nordyckich (NORDIC Nets).
Wykonane nimi odłowy pozwalają
określić skład gatunkowy oraz liczebność i biomasę populacji ryb [7]. W zależności od powierzchni i głębokości
zbiornika metoda ta wymaga postawienia od 8 do 64 zestawów sieci składających się z 12 rodzajów wontonów
o długości 30 m (fot. 1). Z powodu pracochłonności i czasochłonności jest to
praktycznie niewykonalne na dużych
jeziorach, gdzie konieczne byłoby postawienie kilkudziesięciu wontonów
w stosunkowo krótkim czasie. Istotnymi wadami tej metody jest także odła-
wianie ryb poniżej wymiaru ochronnego (oczka siatki od 5 do 55 mm) oraz
trudność w zachowaniu odłowionych
ryb przy życiu. Podczas wyjmowania z wontonu ryby zahaczają o sieć
wieczkami skrzelowymi lub płetwami,
co często powoduje poważne uszkodzenia ciała. Wykonywanie szczegółowych, czasochłonnych pomiarów
złowionych osobników powoduje, iż
procedura najczęściej kończy się ich
śmiercią. Stąd, podobnie jak w przypadku odłowów włokowych, dochodzą
koszty unieszkodliwiania biomasy wyłowionych ryb.
Zasobność łowisk może być szacowana metodą „połowów na jednostkę
nakładów” (CPUE – catch per unit effort) na podstawie zmian wydajności
powtarzanych połowów. Metoda wykorzystuje prawo malejących przychodów: w przedziale czasu, w którym nie
następuje odtworzenie populacji; każdy kolejny zaciąg obniża jej liczebność,
co powoduje postępujące zmniejszenie liczby odławianych osobników na
jednostkę nakładu. Malejąca skuteczność połowów pozwala oszacować
wielkość populacji [2]. Wynik obrazuje
jedynie biomasę ryb o wielkości łownej. W celu uzyskania wiarygodnego
wyniku konieczne jest też oszacowanie połowów dokonywanych przez
wędkarzy, żerowania ptaków i odłowów nielegalnych. Metoda wymaga
szczegółowej dokumentacji wielkości połowów i poniesionych nakładów
technicznych (np. zmiany wydajności
floty mogą znacznie wpłynąć na uzyskane szacunki) [6]. Próba oszacowania tą metodą biomasy ryb łownych
w ZG daje bardzo duży rozrzut wyników, zależnie od przyjętych założeń
– od ok. 150 t do ok. 450 t ryb.
Niska efektywność dostępnych narzędzi monitoringu biomasy ichtiofauny
spowodowała, że w Projekcie ZiZOZap
podjęto próbę zaprojektowania metody
eliminującej wady metod stosowanych
obecnie. Jest to szczególnie istotne
w świetle Ramowej Dyrektywy Wodnej określającej konieczność wzmożonego monitoringu zbiorników wodnych,
z uwzględnieniem elementów biologicznych, takich jak np. roślinność wodna lub ryby. Metoda ta wykorzystuje do
oceny liczebności ryb zarejestrowane
obrazy pochodzące z sonaru. Istotnymi
cechami rozwiązania jest nieinwazyjność (ryby nie są odławiane), względnie niski koszt prowadzenia pomiarów
oraz możliwość szybkiego uzyskiwania
Gospodarka Wodna nr 8/2014
wyników. Obrazy sonarowe opracowuje stworzone w ramach Projektu ZiZOZap oprogramowanie analityczne, automatyzujące procedurę szacowania
liczby ryb.
Metody oceny ilościowej z wykorzystaniem sonarów od wielu lat znajdują zastosowanie w rybołówstwie oceanicznym i na większych akwenach
śródlądowych. Najczęściej używa się
ich do śledzenia przemieszczających
się dużych ławic ryb w rybołówstwie
morskim, a także migracji ryb na tarliska. Współczesne sonary dają możliwość rejestracji echa dna i ryb w wielu
pasmach (np. 200 kHz i 43 kHz) i jednoczesnego satelitarnego śledzenia
trajektorii i pozycji geograficznej wg
współrzędnych GPS (Global Positioning System). Nowatorskie rozwiązanie wypracowane w Projekcie ZiZOZap, polegające na użyciu zdalnie
sterowanej łodzi wyposażonej w system sonarowy z odpowiednim oprogramowaniem, umożliwia tanie i szybkie oszacowanie biomasy ryb w zbiorniku. W przypadku badań prowadzonych na głębszych akwenach możliwe
jest rejestrowanie wyników na sonarach zainstalowanych na jednostkach
pływających, takich jak kutry rybackie, łodzie pasażerskie lub badawcze
(fot. 2). Opisywana metoda jest dobrym uzupełnieniem, ale nie zamiennikiem metod tradycyjnych, ze względu na to, że nie pozwala na uzyskanie
informacji o strukturze gatunkowej ryb
w akwenie.
Działanie systemu oraz sposób szacowania liczebności ryb w zbiornikach
wodnych zweryfikowano eksperymentalnie. Uzyskane wyniki cechowały się
stosunkowo małym błędem, który we
wszystkich analizowanych przypadkach nie przekraczał ±8% [5]. Dodatkowo wykonywane pomiary umożliwiły zobrazowanie lokalnych zmian
zagęszczenia ryb w zbiorniku (współrzędne GPS) oraz głębokości, na jakiej
zostały zarejestrowane. Informacje te
mogą zostać wykorzystane do mapowania skupisk ryb w akwenie, śledze-
nia sezonowych migracji, czy prowadzenia skutecznych odłowów ryb przez
gospodarstwo rybackie (fot. 3). Wstępne oszacowania opisywaną metodą
wykazały obecność w ZG ok. 125 t biomasy ryb. „System oraz sposób szacowania liczebności ryb w zbiornikach
wodnych” jest przedmiotem zgłoszenia
patentowego wynalazku w Urzędzie
Patentowym RP.
LITERATURA
1. W. ANDRZEJEWSKI, J. SZLAKOWSKI,
J. MASTYŃSKI, J. MAZURKIEWICZ,
M. GODLEWSKA, 2010. Fish biomass and
species composition in the Malta Reservoir,
Poland. Journal of Water and Land Development 14: 67.
2. G. COPPOLA, 1998. A surplus production
model with a nonlinear catch-effort relationship. Marine Resource Economics 13: 37–50.
3. P. EPLER, A. KUBOSZEK, E. ŁUSZCZEK-TROJNAR, M. SOCHA, E. DRĄG-KOZAK,
2005. The ichthyofauna of the Goczałkowice dam resrevoir in southern Poland in the
1986-2001 period. Archives of Polish Fisheries 13: 267.
4. Z. KAJAK, 2001. Hydrobiologia-Limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych. PWN,
Warszawa.
5. R. KOPROWSKI, Z. WRÓBEL, A. KLESZCZ,
S. WILCZYŃSKI, A. WOŹNICA, B. ŁOZOWSKI, M. PILARCZYK, J. KARCZEWSKI, P.
MIGULA, 2013. Mobile sailing robot for automatic estimation of fish density and monitoring water quality. BioMedical Engineering
OnLine 12: 60.
6. M. MAUNDER, 2008. Interpreting catch per
unit effort data to assess the status of individual stocks and communities. ICES Journal
of Marine Science 63(8): 1373–1385.
7. G.E. MORGAN, E. SNUCINS, 2005. Manual of instructions and provincial biodiversity
benchmark values NORDIC Index Netting.
Ministry of Natural Resources, Ontario.
8. K. PRZYBYLSKA, K.M. ŻOŁNIEROWICZ,
M. URBAŃSKA, J. MAZURKIEWICZ, W.
ANDRZEJEWSKI, 2013. Metody monitoringu dzikich populacji ryb rzek i jezior krajobrazu leśnego. Studia i Materiały Centrum
Edukacji Przyrodniczo-Leśnej w Rogowie
R. 15. 36(3): 310–316.
9. K. STARMACH, S. WRÓBEL, K. PASTERNAK, 1976. Hydrobiologia. PWN,
Warszawa.
Prace zrealizowano w ramach projektu Zintegrowany system wspomagający zarządzaniem i ochroną zbiornika zaporowego
sfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego
w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na podstawie umowy POIG 01.01.02-24-078/09
Gospodarka Wodna nr 8/2014
Informacje dla Autorów
Redakcja przyjmuje do publikacji tylko prace oryginalne, nie publikowane wcześniej w innych czasopismach ani materiałach konferencji (kongresów, sympozjów),
chyba że publikacja jest zamawiana przez redakcję. Artykuł przekazany do redakcji nie może być
wcześniej opublikowany w całości
lub części w innym czasopiśmie,
ani równocześnie przekazany do
opublikowania w nim. Fakt nadesłania pracy do redakcji uważa się
za jednoznaczny z oświadczeniem
Autora, że warunek ten jest spełniony.
Przed publikacją Autorzy
otrzymują do podpisania umowę z Wydawnictwem SIGMANOT Sp. z o.o.: o przeniesieniu
praw autorskich na wyłączność
wydawcy, umowę licencyjną
lub umowę o dzieło – do wyboru Autora. Ewentualną rezygnację z honorarium Autor powinien
przesłać w formie oświadczenia
(z numerem NIP, PESEL i adresem).
Autorzy materiałów nadsyłanych
do publikacji w czasopiśmie są odpowiedzialni za przestrzeganie
prawa autorskiego – zarówno treść
pracy, jak i wykorzystywane w niej
ilustracje czy zestawienia powinny stanowić własny dorobek Autora lub muszą być opisane zgodnie
z zasadami cytowania, z powołaniem się na źródło cytatu.
Z chwilą otrzymania artykułu
przez redakcję następuje przeniesienie praw autorskich na
Wydawcę, który ma odtąd prawo
do korzystania z utworu, rozporządzania nim i zwielokrotniania
dowolną techniką, w tym elektroniczną oraz rozpowszechniania dowolnymi kanałami dystrybucyjnymi.
Redakcja nie zwraca materiałów
nie zamówionych oraz zastrzega
sobie prawo redagowania i skracania tekstów i do dokonywania
streszczeń. Redakcja nie odpowiada za treść materiałów reklamowych.
311