Kutupopulaation ominaisuudet

Kutupopulaation ominaisuudet auttavat ymmärtämään kannan vaihtelun syitä

Kutupopulaation ominaisuudet ilmentävät eri tavoin niitä olosuhteita joissa kalat ovat eläneet kutua edeltävänä syönnös- ja kasvukautena. Sekä ympäristötekijät, kalakannan koko ja sitä muovaava kalastus voivat vaikuttaa populaation rakenteellisiin ominaisuuksiin, lisääntymiseen ja lisääntymismenestykseen. Lisääntymisalueilla ja lisääntymisaikana toteutettu kalakannan seuranta voi siten tuottaa tietoa esimerkiksi ympäristömuutosten vaikutuksista kalakantaan ja auttaa ymmärtämään kannan vaihtelun syitä. Edellytyksenä kuitenkin on, että havaintoaineistot ovat tarpeeksi pitkältä aikajaksolta, aineisto edustaa seurattavaa populaatiota ja että se on kerätty ja käsitelty samalla tavoin eri aikoina.

Silakkaprojektin tutkimusaineiston ytimen muodostavat neljän vuosikymmenen aikana kerätyt aikasarjat. Seurantajakson aikana Saaristomerellä lisääntyvän silakan ominaisuudet ovat muuttuneet merkittävästi. Aineiston avulla on mahdollista selvittää muutosten syitä sekä tehdä ennusteita silakkakannan tulevaisuudesta suhteessa ympäristössä tapahtuvaan vaihteluun.

Silakoita rivissä tarjottimella — Rysänäytteistä kerätyt kalat käsitellään kaikki samalla tavalla. Kaloista määritetään mm. pituus, paino, ikä, sukukypsyys ja sukurauhasten kokonaispaino. Kuva: Johannes Sahlsten

Silakat pienempiä kuin ennen

Yksi merkittävimmistä havaituista muutoksista aineistossamme on silakoiden keskipituuden pieneneminen kasvun hidastumisen kautta. Sama ilmiö on myös todettu muualla Itämerellä kuten pääaltaalla muiden tutkimusten toimesta. Esimerkiksi vuonna 1984, jolloin ensimmäiset kalanäytteet kerättiin Airistolta, oli kutupopulaation keskipituus lähes 21 cm, kun taas esimerkiksi vuonna 2000 se oli enää n. 16-17 cm (Kuva 1). Muutos on ollut samansuuntainen sekä naarailla että koirailla.

Saaristomerellä lisääntyvän silakkakannan pituus-, ikä- ja painotiedot vuosina 1984-2001 — Kuva 1. Airiston kutupopulaation keski-ikä, -paino ja -pituus vuosina 1984-2001. Kutukala oli vuosituhannen alussa pituudeltaan 20 % lyhyempää ja painoltaan noin 40 % pienempää kuin 1980-luvun puolivälissä.

Sama muutos näkyy myös ikäluokittain tarkateltuna (Kuva 2). Esimerkiksi vuonna 1984 nelivuotiaan silakkanaaraan pituus oli keskimäärin 19.3 cm ja paino 48 g (n=42), kun taas vuonna 2001 naaraiden keskipituus oli enää 15.7 cm ja paino 23 g (n=69).

Muutos on yhteydessä erityisesti Itämeren suolapitoisuuden alenemiseen, mikä vaikuttaa kalojen kasvuun niin suorasti esimerkiksi nestetasapainon säätelyn (osmoregulaation) kautta kuin epäsuorasti mm. ravinnon laadun ja saatavuuden kautta. Kasvun hidastuminen voi myös liittyä silakkakannassa tapahtuneisiin hormonaalisiin ja geneettisiin muutoksiin, mutta aihe vaatii lisätutkimusta.

Silakan pituus suhteessa ikään eri vuosina — Kuva 2. Silakan pituuskasvu eri vuosina 2-vuotiaista eteenpäin.

Kalojen elinikä pidentynyt

Saaristomerelle saapuvat kutuaallot ja -parvet koostuvat eri ikäisistä kaloista, joista nuorimmat ovat noin kaksi vuotiaita ja vanhimmat nykyisin jopa 20 vuotta vanhoja. Keskimäärin Airistolla kutevat kalat ovat kuitenkin 3-7 vuotiaita.

Kuva 4. Airiston kutupopulaation ikäjakauma (%) vuosina 1984 ja 2014.

Seurantajakson aikana populaation keski-iässä ei ole tapahtunut suuria muutoksia (Kuva 4), mutta 1990-luvun lopun jälkeen yli 10 vuotiaiden yksilöiden määrä on aineistossa selkeästi kasvanut. Tulos viittaa siihen, että kalojen elinikä on pidentynyt, mutta havaintoon voi olla myös muita syitä. Kasvun hidastumisen myötä silakan iänmääritys on nykyisin myös vaikeampaa kuin ennen etenkin vanhemmissa ikäluokissa, mikä voi tuoda tuloksiin luonnollisesti jonkin verran epävarmuutta. Epävarmuustekijät huomioon ottaenkin tulokset viittaavat kuitenkin yhtenäisesti siihen, että muutossuunta on todellinen.

Silakan ikä määritetään kalan päässä sijaitseviin kuuloluihin eli otoliitteihin muodostuvista vuosirenkaista. Kuvassa eri yksilöiden kuuloluita lasilevylle kiinnitettynä. Kalojen iänmääritys otoliiteista vaatii paljon käsityötä ja harjaantumista.

Silakan halkaistu ja värjätty otoliitti, jossa nähtävillä vuosirenkaat.

Kasvunopeus yhteydessä elossasäilymiseen?

Aineistostamme havaittu iäkkäiden (yli 10-vuotiaiden kalojen) määrän lisääntyminen viittaa silakoiden eliniän pitenemiseen. Pitkäikäisten silakoiden määrän kasvu ilmentää ensisijaisesti kuolleisuuden pienenemistä populaatiossa. Tähän viittaa esimerkiksi eteläiseltä Itämereltä (Rügenilta) ja Saaristomereltä kerättyjen kalojen v. 1997 tehty vertailu joka osoitti, että silakoilla kasvunopeus on käänteisessä suhteessa kalojen elossasäilymiseen (engl. survival). Kalat, jotka elävät korkeassa suolapitoisuudessa (15-20 PSU) kasvavat nopeasti, mutta niiden elinikä on lyhyt. Hidasta kasvua sen sijaan seuraa eliniän piteneminen. Kasvunopeuden säätelyn kautta kalojen parantunut elossa säilyminen voi siten kytkeytyä Itämeren suolapitoisuuteen ja siinä tapahtuneisiin muutoksiin.

Silakoiden ikää tutkitaan mm. niiden päässä sijaitsevien otoliittien eli kuuloluiden avulla. Kuvassa kolmen eri kalan otoliitit lasilevylle kiinnitettynä. Kuva: Katja Mäkinen.

Kalastuksella ei näytä olleen vaikutusta yllä mainittuihin muutoksiin, sillä esimerkiksi Selkämeren silakkasaalis oli 1990-luvun lopulla huomattavasti suurempi kuin 1980-luvulla, jolloin vanhoja kaloja esiintyi näytteissä vähän.

Poikasvaiheen kuolleisuutta on projektissa tutkittu v. 1988-1998, mutta tällöin varhaisvaiheen kuolleisuuden todettiin olevan vakaa Airiston ja Kustavin lisääntymisalueilla. Koska näillä alueilla oletettavasti pääosa kaloista saapuu Selkämereltä, on mahdollista että Selkämerellä tuolloin nähty rekrytoinnin kasvu oli seurausta juuri tästä ilmiöstä.

Kalojen rasvan määrän ja laadun muutokset

Lisääntyvien naaraiden lihasten ja mädin rasvapitoisuutta on seurattu Airistolla vuodesta 1988 lähtien osana kutupopulaation vakioseurantaa. Määritykset on tehty pääasiassa toukokuussa kutevista kaloista, koska nämä edustavat populaation sitä osaa joka lisääntyy pääasiassa edellisenä vuotena hankitun vararavinnon turvin ja on siten riippuvainen mm. silakan hyödyntämien ravintoeliöiden määristä ja laadusta sekä silakkapopulaation tiheydestä, johon puolestaan kalastus vaikuttaa. Tämän lisäksi 2010-luvulla olemme tutkineet myös lihaksen ja mädin rasvahappokoostumusta.

Kalojen rasvapitoisuutta ja rasvojen laatua kannattaa seurata, koska niillä voi olla merkittävääkin vaikutusta lisääntymismenestykseen ja syntyvän vuosiluokan kokoon. Rasvat ovat myös ihmisen kannalta tärkeitä lukuisten terveysvaikutustensa vuoksi. Myös säätelymekanismien tunteminen kannattaa, sillä ne voivat antaa mahdollisuuden käyttää esimerkiksi kalastusta kalakantaa hoitavana toimenpiteenä.

Ekosysteemin kannalta merkittävä muutos on silakkakannassa havaittu kunnon ja rasvapitoisuuden pienentyminen (Kuva 3). Muutokset ovat yhteydessä erityisesti meriveden makeutumiseen sekä myös lämpenemiseen, jotka vaikuttavat kalan energiaresursseihin suoraan mm. sisäisen kulutuksen kautta. Muutokset rasvapitoisuudessa ja kunnossa voivat johtua myös ravinnon saatavuuteen ja laatuun liittyvistä syistä. Silakan ravinnosta Selkämerellä on kuitenkin puutteellisesti tietoa saatavilla ja aihe vaatii lisätutkimusta. Kysymys on mm. kalastuksen säätelyn kannalta olennainen.

Kuva 3. Esimerkki kutupopulaatiossa tapahtuneista muutoksista. Kuvassa kalan kuntokerroin, lihaksen rasvapitoisuus (%) ja 4-vuotiaan silakkanaaraan tuottamien mätimunien lukumäärä v. 1985-2016.

Tutkimustuloksemme viittaavat siihen, että Saaristomerellä silakat sisältävät nykyisin enemmän ihmisterveydellekin hyödyllisiä omega-3 rasvahappoja kuten EPA:a (eikosapentaeenihappo) ja DHA:ta (dokosaheksaeenihappo) kuin 1980-luvulla. Samanlainen muutos näkyy myös silakan mädissä. Ilmiön laajuus ja syyt vaativat vielä lisätutkimusta, mutta ilmiö voi liittyä rasvojen määrän vähentymisen lisäksi myös ravinnon laadun muutoksiin. Suomen ympäristökeskuksen keräämät ympäristöseurannat viittaavat esimerkiksi siihen, että Saaristomerellä kutevien silakoiden pääasiallisella talvehtimis- ja syönnösalueella Selkämerellä on viime vuosikymmeninä runsastunut Limnocalanus macrurus -niminen hankajalkainen, joka tutkimustemme mukaan sisältää paitsi paljon energiaa myös suuren määrän EPA:a ja DHA:ta. Hankajalkainen näyttää olevan erityisesti keväisin silakoiden suosima saalislaji.

Uudet ilmiöt silakkakannassa

Vuonna 2014 aloimme havaita Airistolta pyydetyissä silakoissa väkäkärsämatoja (Acanthocephala), joita ei silakoissamme ole yleisenä havaittu entuudestaan. Itä-Suomen yliopiston kanssa yhteistyössä tehdyt DNA-analyysit osoittivat matojen kuuluvan pääosin kahteen Corynosoma-suvun loislajiin, C. semerme ja C. strumosum, joista C. semerme oli yleisin (>90% havainnoista). Lisäksi löytyi yksi lajin C. magdaleni edustaja.

Silakasta löydettyjä väkäkärsämatoja petrimaljalla. Kuva: Johannes Sahlsten.

Vuosina 2014-2017 toteutetussa tutkimuksessa väkäkärsämatoja löydettiin sekä Saaristomereltä (20%) että Selkämereltä (<14%) kalastetuista silakoista. Vuodenajalla ei ollut vaikutusta esiintymiseen vaan loisia esiintyi läpi vuoden. Loisia havaittiin esiintyvän erityisesti suurissa silakoissa (>17 cm), mitä voi selittää niiden käyttämä ravinto sekä loisten kertyminen vanhempiin silakoihin.

Tutkimus myös osoitti, että harmaahylkeiden lisäksi myös merimetsot toimivat pääisäntänä Corynosoma-loisille Saaristo- ja Selkämerellä. Kaikista tutkituista merimetsoista 26 % kantoi väkäkärsämatoja. Väkäkärsämatoinfektioiden yleistyminen selittyykin todennäköisesti suurimmalta osin näiden pääisäntien yleistymisellä.

Väkäkärsämadot esiintyvät silakoiden suolistossa ja ne eivät aiheuta ihmisille vaaraa tai estä silakoiden hyödyntämistä elintarvikkeena. Tästä huolimatta ilmiöstä voi koitua haitallisia vaikutuksia elinkeinotaloudelle. Jatkotutkimuksiin olisikin tärkeää ottaa mukaan myös muita kalalajeja ja laajentaa tutkimusaluetta myös Saaristo- ja Selkämeren ulkopuolelle.

Muita uusia ilmiöitä ovat olleet silakan sukurauhasten rakenteessa esiintyvät poikkeamat, joita esiintyy etenkin koirailla. Koiraiden maitipussit voivat olla vaikeasti epämuodostuneita ja osittain tuhoutuneitakin. Ilmiön taustalla on todennäköisesti jokin kalan hormonaaliseen säätelyjärjestelmään liittyvä häiriö, mutta sen aiheuttajaa ei toistaiseksi ole pystytty osoittamaan.

Kuvassa vasemmalla epämuodostunut maitipussi ja oikealla normaali maitipussi.

Valikoituja aiheeseen liittyviä tutkimuksia ja raportteja

Rajasilta, M., Mäkinen, K., Ruuskanen, S. Hänninen, J., Laine, P. (2021) Long-term data reveal the associations of the egg quality with abiotic factors and female traits in the Baltic herring under variable environmental conditions. Frontiers in Marine Science; Marine Fisheries, Aquaculture and Living Resources. https://doi.org/10.3389/fmars.2021.698480.
Rajasilta, M., Hänninen, J., Laaksonen, L., Laine, P., Suomela, J. P., Vuorinen, I., & Mäkinen, K. (2018). Influence of environmental conditions, population density, and prey type on the lipid content in Baltic herring (Clupea harengus membras) from the northern Baltic Sea. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, (999), 1-10.
Mäkinen, K., Elfving, M., Hänninen, J., Laaksonen, L., Rajasilta, M., Vuorinen, I., & Suomela, J. P. (2017). Fatty acid composition and lipid content in the copepod Limnocalanus macrurus during summer in the southern Bothnian Sea. Helgoland Marine Research, 71(1), 11.
Johannes Sahlsten & Jari Hänninen (2020): “Silakan loismatojen esiintyminen, isäntälajit ja vaikutus Saaristomeren elinkeinokalatalouteen”. Projektiraportti [Hankenumero: 93977].
Rajasilta, M., Hänninen, J., Laaksonen, L., Laine, P., Suomela, J. P., Vuorinen, I., & Mäkinen, K. (2018). Influence of environmental conditions, population density, and prey type on the lipid content in Baltic herring (Clupea harengus membras) from the northern Baltic Sea. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, (999), 1-10.
Rajasilta, M., Elfving, M., Hänninen, J., Laine, P., Vuorinen, I., & Paranko, J. (2016). Morphological abnormalities in gonads of the Baltic herring (Clupea harengus membras): Description of types and prevalence in the northern Baltic Sea. Ambio, 45(2), 205-214.
Rajasilta, M., Eklund, J., Hänninen, J., Vuorinen, I., & Laine, P. (2015). Female Baltic herring Clupea harengus allocate resources from growth to reproduction in poor feeding conditions. Journal of Fish Biology, 86(2), 575-591.
Rajasilta, M., Hänninen, J., & Vuorinen, I. (2014). Decreasing salinity improves the feeding conditions of the Baltic herring (Clupea harengus membras) during spring in the Bothnian Sea, northern Baltic. ICES Journal of Marine Science, 71(5), 1148-1152.
Rajasilta, M. & Aneer, G. (Eds.) (2006): Herring spawning and spawning grounds in the northern Baltic Sea: present knowledge and recommendations for regular monitoring. Study report, Nordic Council of Ministers. 65 p.
Laine, P. & Rajasilta, M. 1998. Changes in the reproductive properties of Baltic herring females during the spawning season. – Fisheries Research 36: 67-73.

>>Lisätietoa muista julkaisuistamme