Kauhajoen vesistön taimenkantojen geneettinen rakenne ja hoitosuositus

Kauhajoen vesistöstä, joka sijaitsee Kyrönjoen vesistöalueen latvoilla, kerättiin vuosina 2011‒2013 taimenen kudosnäytteitä DNA-analyysiä varten sähkökalastamalla pääuoman, sivujokien ja purojen eli luomien koskialueilta. Näytteistä analysoitiin 16 DNA:n mikrosatelliittilokuksen muuntelu. Yhteensä löydettiin 183 erilaista geenimuotoa, eniten niitä oli Ikkelänjoen pääuoman näytteissä (147 kpl). Näytteiden kokonaisalleelirikkaus vaihteli varsin paljon, välillä 54,1 – 107,1, ja oli keskimäärin 77,3. Korkea alleelirikkaus oli Ikkelänjoen pääuoman ja Sotkanluoman lisäksi myös Päntäneenjoen alaosan näytteissä. Pitkällä aikavälillä suositeltava vähintään 50 kutuparin populaatiokoko oli yksittäisistä kohteista Ikkelänjoen pääuoman sekä Päntäneenjoen ala- ja yläosan alueilla. Samoin sekä Ikkelänjoen että Päntäneenjoen näytteissä geneettisesti teholliset koot olivat tätä lukua suuremmat. Niistä löytyi myös suojeltavalle yksikölle suositeltava yli 50 perheen koko, mutta Hyypänjoen ja Kauhajoen alaosan pienissä puroissa perhemäärät olivat sitä alhaisempia. Kohonnutta sukulaisuutta todettiin Päntäneenjoen Pajuluoman näytteissä. Kun eri koskialueilta kerätyt näytteet testausten jälkeen yhdistettiin perinnöllisen samankaltaisuuden perusteella, niin jäljelle jäivät yhdeksän eri koskialueen näytteet, joiden perinnöllistä erilai-suutta kuvaavat Fst-arvot erosivat tilastollisesti merkitsevästi toisistaan. Kauhajoen vesistön taimenet ryhmiteltiin kuuluvaksi neljään pääryhmään: I) Kyttäluoma-Lohiluoma (Kauhajoen alaosan purot), II) Ikkelänjoki, III) Päntäneenjoki ja IV) Hyypänjoki. Näistä ryhmistä Kauhajoen alaosan purot Kyttäluoma ja Lohiluoma muodostivat oman pienen erillisen ryhmänsä. Ikkelänjoen pääuoman ja Sotkanluoman taimenet ryhmittyivät samaan sukupuun päähaaraan mutta muodostavat kumpikin oman haaransa. Päntäneenjoen taimenpopulaatiot sijoittuivat sukupuussa lähelle toisiaan, mutta muodostivat vähemmän yhtenäisen ryhmän kuin muiden jokihaarojen taimenet. Päntäneenjoen alaosa ja yläosa ryhmittyivät lähelle toisiaan, mutta muodostivat kumpikin oman haaransa. Hieman löyhemmin sukupuuhun sijoittui haara, johon kuuluvat Pajuluoman ja Mustaisluoman taimenet. Kauhajoen latvoilla Hyypänjoen taimenpopulaatiot muodostivat sukupuussa oman päähaaransa, joka jakautui Rajaluoman-Katikanluoman ja Rauhaluoman haaroihin. Geneettisen analyysin perusteella erillisenä säily-tettäviä hoitoyksiköitä olivat 1) Kauhajoen alaosan purojen, 2) Ikkelänjoen, 3) Päntäneenjoen ja 4) Hyypänjoen populaatiot. Istutusten aiheuttamaa vieraan kannan geneettistä vaikutusta havaittiin eniten Ikkelänjoen pääuomassa. Geneettisen monimuotoisuuden määrä on säilynyt Kauhajoen vesistön taimenpopulaatioissa korkeana ja on samaa luokkaa kuin sen naapurivesistössä Isojoessa. Taimenkantojen hoidon tavoitteena tulee olla vesistön geneettisesti erilaistuneiden taimenpopulaatioiden säilyttäminen omassa elinympäristössään elinvoimaisina ja itsensä ylläpitävinä. Hoidon keskeisiä tehtäviä ovat taimenen elinympäristöstä huolehtiminen ja kalastuksen järjestely kestävän käytön mukaisella tavalla. Vesistön alueelle ei tulisi sallia istutuksia vierailla taimenkannoilla, mutta hoitoyksikön sisällä voidaan tarvittaessa tehdä siirtoistutuksia lähipuroista taimenettomiin puroihin.201

Vuoksen vesistön ja Mäntyharjun reitin taimenkantojen geneettinen kartoitus

Vuoksen vesistön ns. vaeltavan järvitaimenen emokalastojen viljelyssä ja istukastuotannossa on käytetty pitkään Heinäveden reitiltä, Pielisjoesta sekä Lieksanjoesta saatujen taimenten yhdistettyä kantaa. Näiltä kutupyyntialueilta kerättiin taimenen evänäytteitä DNA-analyysiä varten vuosien 1999-2013 välisenä aikana. Lisäksi vuosien 2000-2002 aikana kerättiin kudosnäytteitä sähkökalastamalla Lieksanjoesta ja sen sivujoista ja vuosien 2011-2013 aikana Heinäveden reitin koskialueilta ja Ala-Koitajoesta jokipoikasvaiheen taimenista. Vertailuaineisto kerättiin sähkökalastamalla Mäntyharjun reitin koskialueiden taimenista (2011-2013). Kaikkiaan 935 taimenen näytteestä analysoitiin 16 DNA:n mikrosatelliittilokuksen muuntelu. Vaeltavan taimenen populaatioiden välillä ei ollut kovin suuria eroja perinnöllisessä monimuotoisuudessa. Yksittäisten populaatioiden keskimääräinen geneettinen diversiteetti vaihteli välillä 54 -72 % ja se oli alhaisempi pienillä, paikallisilla populaatioilla. Samoin geenimuotorikkaus oli keskimääräistä pienempi pienissä populaatioissa kuten Mäntyharjun reitillä Läsäkosken ja Puuskankosken näytteissä ja Lieksanjoen vesistössä pienten sivujokien, Saarijoen ja Hanhi- ja Ulkkajoen, näytteissä. Geenimuotorikkaus oli runsainta Heinäveden reitin taimenilla. Pienissä populaatioissa yksilöiden keskinäinen sukulaisuus oli suurempaa, ja niissä esiintyi myös enemmän täyssisaria kuin muissa populaatioissa. Pitkällä aikavälillä suositeltava vähintään 50 kutuparin arvioitu populaatiokoko ylittyi yksittäisistä näytteistä vain Kerman- ja Pilpankoskien poikasnäytteissä, mutta myös vesistöreiteittäin yhdistetyissä näytteissä. Populaatioiden välinen perinnöllinen erilaistuminen, jota mitattiin Fst-arvoilla sekä perinnöllisillä etäisyyksillä, osoitti melko suurta vaihtelua eri populaatioiden välillä, mutta hieman yllättäen Pielisjoen ja Lieksanjoen emotaimenet olivat samanlaisia. Erittäin suuria eroja havaittiin Lieksanjoen Hanhi- Ulkkajoen ja kaikkien muiden näytteiden välillä, mikä viittaa selkeään isolaatioon ja pieneen paikalliseen populaatioon. Vaeltavien taimenkantojen sukulaisuutta kuvaava sukupuu jakautui kolmeen päähaaraan, jotka muodostuivat Mäntyharjun reitin, Heinäveden reitin ja Lieksanjoen-Pielisjoen populaatioista. Vaikka Vuoksen alueen taimenten perinnölliset erot olivat selvästi Mäntyharjun reitin populaatioita pienempiä, olivat erot tilastollisesti merkitseviä. Tehtyjen geneettisten analyysien perusteella Vuoksen alueen taimenkantojen hoidossa olisi siirryttävä yhdistetyn kannan sijasta kahden erillisen vaeltavan taimenkannan hoitoon. Toinen on Heinäveden reitin taimen ja toinen yhdistetty Lieksanjoen-Pielisjoen taimen. Taimenten emokalastojen perustamiskäytäntöjä on myös muutettava. Pelkästä kututaimenten pyynnistä on siirryttävä myös jokipoikasten pyyntiin ja siirtoon emokalakasvatukseen, koska niissä voidaan viljelyparveen saada enemmän perinnöllistä monimuotoisuutta kuin yhden kutupyyntikauden aikana saatavien vähälukuisten emotaimenten avulla. Vuoksen vesistön erittäin uhanalaisten vaeltavien taimenkantojen säilyttäminen luontaisessa ympäristössään, elinkelpoisena ja itsensä ylläpitävinä on ehdottomasti hoidon tärkein tavoite. Vaeltavien taimenten hoidon onnistuminen edellyttää kuitenkin myös kokonaisvaltaisen hoito-ohjelman laatimista ja toteuttamista. Viljelykantojen eriyttäminen vaatii tuekseen johdonmukaisen istutusten linjauksen sekä monipuoliset luontaisten kantojen tukitoimenpiteet.201

Taimenen perinnöllinen erilaistuminen ja hoidon järjestäminen Isojoen vesistössä

Lapväärtin-Isojoen vesistön (jatkossa Isojoen vesistö) pääuoman, sivujokien ja purojen eli luomien koskialueilta kerättiin sähkökalastamalla taimenen kudosnäytteitä DNA-analyysiä varten vuosina 2002–2013, pääosa kuitenkin vuosina 2011 ja 2012. Tämän lisäksi näytteitä saatiin Vanhankylän ja Laukaan kalanviljelylaitosten Isojoen meritaimenen emokalaparvien jälkeläisistä. Yhteensä analysoitiin näytteet 1 218 taimenesta. Näytteistä analysoitiin 16 DNA:n mikrosatelliittilokuksen muuntelu. Populaatioiden sisäisen monimuotoisuuden määrää arvioitiin mm. havaittujen geenimuotojen eli alleelien määrän avulla. Yhteensä löydettiin 198 erilaista alleelia, eniten niitä oli Laukaan kalanviljelylaitoksen ja Tuimalankoskien näytteissä (145 kpl). Näytteiden kokonaisalleelirikkaus vaihteli välillä 42,9–99,8 ja oli keskimäärin 78,3. Korkea alleelirikkaus oli Laukaan, Isojoen pääuoman koskien, Heikkilänjoen Risukosken ja Pajuluoman alaosan näytteissä. Selvästi keskiarvon alapuolelle jäivät Idbäckenin, Kortesluoman, Kortesnevanojan, Näätäluoman, Lohiluoman ja Hanhiojan näytteet. Pitkällä aikavälillä suositeltava vähintään 50 kutuparin populaatiokoko oli yksittäisistä koskista vain Tuimalankosken ja Kärkiluoman näytteissä. Kaikkien vesistön päähaarojen geneettisesti teholliset koot olivat kuitenkin tätä lukua suurempia. Suojeltavalle yksikölle suositeltava yli 50 perheen koko löytyi samoin joen kaikilta osa-alueilta paitsi Idbäckenin, Hanhiojan ja Pajuluoman latvan alueelta. Lievästi kohonnutta sukulaisuutta todettiin Pajuluoman latvoilla, Kortesnevanojan, Kortesluoman, Näätäluoman ja Idbäckenin näytteissä. Kun samoilta koskialueilta kerätyt näytteet testausten jälkeen yhdistettiin perinnöllisen samankaltaisuuden perusteella, jäljelle jäi 21 eri koskialueiden näytettä sekä 2 viljelyperäistä näytettä, joiden perinnöllistä erilaisuutta mittaavat Fst-arvot erosivat tilastollisesti merkitsevästi toisistaan. Näistä osa oli kuitenkin edelleen keskenään hyvin samankaltaisia, kuten viljelykantojen näytteet keskenään sekä Tuimalankoskien ja Vanhankylänkoskien näytteet. Myös Karijoen ja Metsäjoen näytteiden kesken oli merkittävää samankaltaisuutta samoin kuin Lohiluoman ja Riitaluoman näytteiden välillä. Isojoen vesistön taimenet ryhmiteltiin kuuluvaksi neljään pääryhmään: 1) Isojoen pääuoma, 2) Karijoki, 3) Heikkilänjoki ja 4) Isojoen latvat. Isojoen pääuoma edustaa vaeltavaa taimenta ja molemmat viljelykannat ryhmittyvät myös tähän pääryhmään. Laukaan näytteet sijoittuvat hyvin lähelle Tuimalankosken näytteitä ja Vanhankylän kalanviljelylaitoksen näytteet lähelle Vanhankylänkoskien näytteitä. Myös Risukosken ja Pajuluoman alaosan näytteet ryhmittyvät tähän haaraan. Karijoen, Heikkilänjoen alueen ja Isojoen yläosan näytteet muodostavat kukin oman tiiviin ja geneettisesti selkeän ryhmänsä. Tuohiluoma, Pajuluoman latva sekä Hanhioja ja Idbäcken ovat välittäviä muotoja pääryhmien populaatioiden välillä. Geneettisen analyysin perusteella erillisenä säilytettäviä hoitoyksiköitä ovat 1) Isojoen päähaa-ran vaeltava taimen sekä 2) Karijoen, 3) Heikkilänjoen yläosan ja 4) Isojoen latvojen populaatiot. Taimenkantojen hoidon kannalta pienet populaatiot Idbäcken, Hanhioja ja Pajuluoman latva edellyttävät erillistä tarkastelua. Isojoen vesistöalueelle laadittiin taimenen hoitosuositus. Hoidon tavoitteena on vesistön geneettisesti erilaistuneiden taimenpopulaatioden säilyttäminen omassa elinympäristössään elinvoimaisina ja itse itsensä ylläpitävinä. Hoidon keskeisiä tehtäviä ovat taimenten elinympäristöstä huolehtiminen, vaellusmahdollisuuksien turvaaminen sekä kalastuksen järjestely meressä ja joessa täysimääräisen poikastuoton mahdollistavalla tavalla. Meritaimenen luontaisen poikastuotannon elvyttämisessä voidaan käyttää tuki-istutuksia väliaikaisesti, mutta tuotannon vakiinnuttua niitä tulisi tehdä vain tutkimustarkoituksiin.201

Siuntionjoen taimenkannan nykytila, geneettinen rakenne ja alkuperä sekä hoitosuositus

201

Wild Estonian and Russian sea trout (Salmo trutta) in Finnish coastal sea trout catches : results of genetic mixed-stock analysis

Peer reviewe

Restored river habitat provides a natural spawning area for a critically endangered landlocked Atlantic salmon population

Supplementing endangered fish populations with captive bred individuals is a common practice in conservation management. The aim of supplementary releases from hatchery broodstocks is to maintain the viability of populations by maintaining their genetic diversity. Landlocked Lake Saimaa salmon (Salmo salar m. sebago) has been critically endangered for the past half-century. As a result of anthropogenic disturbance, especially construction of hydroelectric power plants, the Lake Saimaa salmon has become completely dependent on hatchery broodstock. Recently, habitat restoration has been done in one of the former spawning rivers with the aim of creating a new natural spawning ground for the critically endangered population. Hatchery fish releases have also been revised so that in addition to juveniles, adult fish from the hatchery and from the wild have been released into the restored river. We assessed here if a restored river stretch can be used as a natural spawning ground and juvenile production area with the aim of improving genetic diversity of the critically endangered Lake Saimaa salmon. By constructing a pedigree of the released adults, and juveniles sampled from the restored river, we found that the majority of the released adults had produced offspring in the river. We also found that wild-caught spawners that were released into the restored river had much higher reproductive success than hatchery-reared parents that were released into the restored river at the same time. We found no significant differences in genetic diversity between the parent and offspring generations. Meanwhile, relatedness among different groups of adults and juveniles varied a lot. For example, while the hatchery-reared females were on average half-siblings, wild-caught females showed no significant relatedness. This highlights the importance of using pedigree information in planning the conservation and management of endangered populations, especially when artificial propagation is involved.Peer reviewe