Ein Crashkurs in drei Teilen zur Bewirtschaftung von
Ein Crashkurs (in drei Teilen) zur Bewirtschaftung von Prof. Dr. Robert Arlinghaus, Daniel Hühn & Andrew Mc. Fall Angelgewässern Abteilung Biologie und Ökologie der Fische, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), Berlin FG Binnenfischerei-Management, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät, Humboldt-Universität zu Berlin Kontakt: arlinghaus@igb-berlin. de
Drei Seminarschwerpunkte 1. Einführung in die allgemeine Fischbestandskunde 2. Aspekte erfolgreicher Fischbesatzmaßnahmen 3. Planungsgrundlagen für die Hege und den Besatz von Fischbeständen
Drei Seminarschwerpunkte 1. Einführung in die allgemeine Fischbestandskunde 2. Aspekte erfolgreicher Fischbesatzmaßnahmen 3. Planungsgrundlagen für die Hege und den Besatz von Fischbeständen
Drei Seminarschwerpunkte 1. Einführung in die allgemeine Fischbestandskunde a. Grundlagen des Fischpopulationswachstums b. Konzept des nachhaltigen Dauerertrags c. Verfahren zur Abschätzung nachhaltiger Erträge 2. Aspekte erfolgreicher Fischbesatzmaßnahmen 3. Planungsgrundlagen für die Hege und den Besatz von Fischbeständen
Drei Seminarschwerpunkte 1. Einführung in die allgemeine Fischbestandskunde a. Grundlagen des Fischpopulationswachstums b. Konzept des nachhaltigen Dauerertrags c. Verfahren zur Abschätzung nachhaltiger Erträge 2. Aspekte erfolgreicher Fischbesatzmaßnahmen 3. Planungsgrundlagen für die Hege und den Besatz von Fischbeständen
Stufe in Nahrungskette Grundlage der Fischproduktion 1. Raubfische 2. Beutefische 1 kg Friedfische 10 kg 3. Zooplankton, Bodentiere, Bakterien 4. Phytoplankton, Makrophyten Nährstoffe, Licht, CO 2 Gewässerspezifische Tragekapazität 100 kg 1000 kg
Bestandsbiomasse Wachstum einer Population, z. B. wenn sie sich in einem neuen Gewässer etabliert Zeitverlauf (Jahre)
Beispiel Kormoran (Kohl 2005, ÖKF)
Bestandsbiomasse Wachstum einer Population, z. B. wenn sie sich in einem neuen Gewässer etabliert Kann eine Population unendlich wachsen? Wie sollte die Kurve aussehen, um realistischer auszusehen? Zeitverlauf (Jahre)
Wachstum von Fischpopulationen Geburtenrate = Sterblichkeitsrate Bestandsgröße Ressourcenbegrenzung Ressourcenüberschuss Größtes Populationswachstum Zeitverlauf
Wachstum von Fischpopulationen Geburtenrate = Sterblichkeitsrate Tragekapazität A Bestandsgröße Ressourcenbegrenzung Ressourcenüberschuss Natürliche Schwankungen Größtes Populationswachstum Zeitverlauf
Wachstum von Fischpopulationen Geburtenrate = Sterblichkeitsrate Natürliche Schwankungen Tragekapazität A Ressourcenbegrenzung Bestandsgröße Tragekapazität B Ressourcenüberschuss Größtes Populationswachstum Geburtenrate > Sterblichkeitsrate Zeitverlauf
Wachstum von Fischpopulationen Geburtenrate = Sterblichkeitsrate Natürliche Schwankungen Tragekapazität A Ressourcenbegrenzung Bestandsgröße Tragekapazität B Ressourcenüberschuss Größtes Populationswachstum Geburtenrate > Sterblichkeitsrate Zeitverlauf Gewässer mit geringer Fruchtbarkeit, fehlende Unterstände u. ä.
Geschätzte Laicheranzahl Jahr Langangen et al. (2011) Anzahl Nachkommen Geschätze Hechtanzahl Beispiele heimischer Raubfische Jahr Gröger et al. (2007)
Bestandsschwankungen heimischer Fische Bestandsschwankungen Zander Amerik. Flussbarsch (Europ. ) Flussbarsch Sonnenbarsch Forellenbarsch Hecht Amerik. Zander Seesaibling Weißfische Amerik. Seesaibling Van Kooten et al. (2010) Schlupfgröße (mm)
Wesentliche biologische Prozesse in unbefischten Beständen • Wachstum • Reproduktion • Natürliche Sterblichkeit Wachstum Reproduktion Ohne Fischerei Fischbestand Natürliche Sterblichkeit
Wesentliche biologische Prozesse in befischten Beständen • Wachstum • Reproduktion • Natürliche Sterblichkeit • Fischereiliche Sterblichkeit Wachstum Reproduktion Mit Fischerei Fischbestand Natürliche Sterblichkeit Fischereiliche Sterblichkeit
Populationsdynamik - Reproduktion Fischereiliche Sterblichkeit Reproduktion Wachstum Bestandsgröße Natürliche Sterblichkeit
Fruchtbarkeit (Eizahl) Länge-Fruchtbarkeits-Beziehung bei Fischen Länge (cm)
Ricker Geschlüpfte Larven (ha 1) x 10000 Minns et al. (1996) Nachkommenzahl Einjährige Nachkommen Zusammenhang Laicheranzahl und Nachkommenzahl (z. B. Forelle, Hecht) Laicheranzahl (Eimenge)
Ricker Geschlüpfte Larven (ha 1) x 10000 Minns et al. (1996) Nachkommenzahl Einjährige Nachkommen Zusammenhang Laicheranzahl und Nachkommenzahl (z. B. Forelle, Hecht) Beverton Holt (z. B. für Weißfische) Laicheranzahl (Eimenge)
Laichbestand in diesem Bereich halten! Geschlüpfte Larven 1) x 10000 Minns et al. (1996) (ha- Nachkommenzahl Einjährige Nachkommen Zusammenhang Laicheranzahl und Nachkommenzahl Ricker (z. B. Forelle, Hecht) Beverton Holt (z. B. für Weißfische) Laicheranzahl (Eimenge)
Ein “typische” Beziehung zwischen Laicheranzahl und Nachkommenanzahl Langangen et al. (2011) Laicheranzahl
Populationsdynamik – individuelles Wachstum Fischereiliche Sterblichkeit Reproduktion Wachstum Bestandsgröße Natürliche Sterblichkeit
Individuelle Wachstumsrate bei Fischen • Wachstum hängt von Umweltbedingungen ab Länge (cm) • Wachstumsrate (Länge) bei Jungfisch hoch, flacht dann ab, weil Energie in Reproduktion fließt Alter (Jahr) • Bei hoher Dichte, hohe Konkurrenz um Nahrung - das Wachstum reduziert sich (rote Kurve)
Körpermasse (g) Länge-Gewicht-Beziehung bei Fischen. . . Länge (cm)
Körpergewicht (g) Körpergröße (cm) … bewirkt maximalen Gewichtszuwachs bei mittelalten Fischen 5 10 Alter 15 20
Populationsdynamik - Sterblichkeit Fischereiliche Sterblichkeit Reproduktion Wachstum Bestandsgröße Natürliche Sterblichkeit
Populationsdynamik - Sterblichkeit Nt+1 = Nt e-M*t N = Individuenzahl Anzahl t = Zeitintervall (z. B. 1 Jahr) M = Exponentieller Sterblichkeitskoeffizient (pro Jahr) Alter
Populationsdynamik - Sterblichkeit Anzahl Erhöhung M (=Sterblichkeit) um 100% Alter
Drei Seminarschwerpunkte 1. Einführung in die allgemeine Fischbestandskunde a. Grundlagen des Fischpopulationswachstums b. Konzept des nachhaltigen Dauerertrags c. Verfahren zur Abschätzung nachhaltiger Erträge 2. Aspekte erfolgreicher Fischbesatzmaßnahmen 3. Planungsgrundlagen für die Hege und den Besatz von Fischbeständen
Zeitverlauf Bestands-Wachstumsrate Bestandsgröße Wann ist das Bestandswachstum am Größten? Maximaler Zuwachs = maximaler Ertrag 0 S Bestandsgröße K
Überschußproduktion (Biomassezuwachs zur Auffüllung des Bestands) = Fischertrag. . . Ertrag Wachstums- Rekrutierungsüberfischung Fischereiliche Sterblichkeit
… wird durch Verjüngung des Bestands begünstigt Anzahl Individuen 10 8 6 4 2 0 Alter
Ertrag (Zahl) pro Jahr Beispiel Wels Maximaler Dauerertrag (MSY) Mekong giant catfish (Allan et al. 2005) Fischereiliche Intensität Theorie versus Praxis Man muss Bestände überfischen, um MSY Punkt genau zu bestimmen!?
Grundlage der Produktionsbiologie: Bestände reagieren auf Ausdünnung mit … • … schnellerem Wachstum
Grundlage der Produktionsbiologie: Bestände reagieren auf Ausdünnung mit … • … schnellerem Wachstum • … gesteigerter Nachkommenzahl (pro überlebendem Rogner)
Grundlage der Produktionsbiologie: Bestände reagieren auf Ausdünnung mit … • … schnellerem Wachstum • … gesteigerter Nachkommenzahl (pro überlebendem Rogner) • … reduzierter natürlicher Sterblichkeit
Wachstumsrate Prinzip dichteabhängiges Wachstum • Wenn Futterverfügbarkeit durch Ausdünnung zunimmt, steigt Wachstum an • Zusätzlich: Befischung führt zwangsläufig zur Verjüngung des Bestands, jüngere Fische wachsen in Bezug auf Körpermasse schneller als ältere Bestandsgröße
Dichteabhängige Reproduktion: Erhöhung der Nachkommenszahl Nachkommen • Geringe Konkurrenz der schlüpfenden Tiere • Geringerer Kannibalismus • Frühere Reproduktion Bestandsgröße
Natürliche Sterblichkeit Dichteabhängige natürliche Sterblichkeit • Entnahme von Individuen, die natürlicherweise sterben würden. • Stress, Krankheitserreger usw. nehmen mit Bestandsdichte zu. Bestandsgröße
Durch Kompensation der Ausdünnung zu maximaler Produktivität des Bestands Produktion bzw. Ertrag Wachstumsrate Bestandsgröße Natürliche Sterblichkeit
Ertragsmaximierung nach Fischereilehrbuch Wachstumsüberfischung 50% Unbefischt Fischereiliche Sterblichkeit Rekrutierungsüberfischung Fischbestand Ertrag Unbefischte Bestandsgröße Zusammenbruch
Drei Seminarschwerpunkte 1. Einführung in die allgemeine Fischbestandskunde a. Grundlagen des Fischpopulationswachstums b. Konzept des nachhaltigen Dauerertrags c. Verfahren zur Abschätzung nachhaltiger Erträge 2. Aspekte erfolgreicher Fischbesatzmaßnahmen 3. Planungsgrundlagen für die Hege und den Besatz von Fischbeständen
Bestimmungsmöglichkeiten des Dauerertrags in der Angelfischerei (1/3) Ausfang pro Jahr • Bei moderat bis stark befischten Beständen – Fangstatistiken über lange Zeiträume (Gesamtausfang) Maximaler Dauerertrag (MSY) Befischungsperiode (Jahre)
Jedes Gewässer bildet charakteristische Fischgemeinschaften aus Nährstoffarmer, neuer Baggersee Nährstoffreicher, alter Baggersee Nährstoffreicher Großsee, bspw. Steinhuder Meer, Dümmer
Bestimmungsmöglichkeiten des Ertragspotentials in der Angelfischerei (2/3) • Je nach Verfahren: mittlere Tiefe, Nährtierbiomasse, Phosphor, Leitfähigkeit etc. • Das ist kein maximaler Dauerertrag, sondern Gesamtertragspotential • Etwa 1/3 Raubfische Fischertrag • Berechnung Fischerträge aus Merkmalen wie – Gewässermorphologie – Nährtierverfügbarkeit – Trophie (vor allem Phosphor) Phosphor Beispiel: Fischertrag (kg/ha) = 0, 072 P-Gehalt (µg/L) + 0, 792 (Hanson & Leggett 1982)
Bestimmungsmöglichkeiten des Ertragspotentials in der Angelfischerei (2/3) • Je nach Verfahren: mittlere Tiefe, Nährtierbiomasse, Phosphor, Leitfähigkeit etc. • Das ist kein maximaler Dauerertrag, sondern Gesamtertragspotential • Etwa 1/3 Raubfische Fischertrag • Berechnung Fischerträge aus Merkmalen wie – Gewässermorphologie – Nährtierverfügbarkeit – Trophie (vor allem Phosphor) Phosphor Beispiel: Fischertrag (kg/ha) = 0, 072 P-Gehalt (µg/L) + 0, 792 (Hanson & Leggett 1982)
Bestimmungsmöglichkeiten des Ertragspotentials in der Angelfischerei (2/3) • Je nach Verfahren: mittlere Tiefe, Nährtierbiomasse, Phosphor, Leitfähigkeit etc. • Das ist kein maximaler Dauerertrag, sondern Gesamtertragspotential • Etwa 1/3 Raubfische Fischertrag • Berechnung Fischerträge aus Merkmalen wie – Gewässermorphologie – Nährtierverfügbarkeit – Trophie (vor allem Phosphor) Phosphor Beispiel: Fischertrag (kg/ha) = 0, 072 P-Gehalt (µg/L) + 0, 792 (Hanson & Leggett 1982)
Bestimmungsmöglichkeiten des Ertragspotentials in der Angelfischerei (2/3) • Je nach Verfahren: mittlere Tiefe, Nährtierbiomasse, Phosphor, Leitfähigkeit etc. • Das ist kein maximaler Dauerertrag, sondern Gesamtertragspotential • Etwa 1/3 Raubfische Fischertrag • Berechnung Fischerträge aus Merkmalen wie – Gewässermorphologie – Nährtierverfügbarkeit – Trophie (vor allem Phosphor) Phosphor Beispiel: Fischertrag (kg/ha) = 0, 072 P-Gehalt (µg/L) + 0, 792 (Hanson & Leggett 1982)
Bestimmungsmöglichkeiten des Ertragspotentials in der Angelfischerei (2/3) • Je nach Verfahren: mittlere Tiefe, Nährtierbiomasse, Phosphor, Leitfähigkeit etc. • Das ist kein maximaler Dauerertrag, sondern Gesamtertragspotential • Etwa 1/3 Raubfische Fischertrag • Berechnung Fischerträge aus Merkmalen wie – Gewässermorphologie – Nährtierverfügbarkeit – Trophie (vor allem Phosphor) Phosphor Beispiel: Fischertrag (kg/ha) = 0, 072 P-Gehalt (µg/L) + 0, 792 (Hanson & Leggett 1982)
Ertragspotenzial ist auf dominierende Arten nach Biomasse „umzubrechen“ < 15 µg/l © Kurt Schreckenbach, Berlin > 150 µg/l
Bestimmungsmöglichkeiten des Dauerertrags in der Angelfischerei (3/3) Verfahren auf Basis Artspezifischer produktions-biologischer Kennzahlen (werden später in Broschüre zusammengestellt) • MSY = 0, 37 × M × Bmittel (Garcia et al. 1989) Nt+1 = Nt e-M*t – M = 0, 3 (pro Jahr) – Bmittel = 25 kg/ha fangbare maßige Fische – MSY = 0, 37 × 0, 3 × 25 ~ 3 kg/ha = MSY Anzahl Beispiel Hecht Alter
Anwendung am Beispiel Hecht: < 30% Entnahme pro Jahr nachhaltig (1/2)
Anwendung Beispiel Hecht: Je nach Produktivität (M) über- oder unterfischt (2/2)
Zusammenfassung • Alle wesentlichen Prozesse des Fischbestandswachstums - individuelles Wachstum, Reproduktion, Sterblichkeit - sind dichteabhängig • Ein Bestand ist maximal produktiv (im Sinne Muskelgewebezuwachs), wenn er nur halb so groß wie im unbefischten Zustand ist • Grund dafür ist, dass Fischbestände die verlorene Biomasse durch die Ausdünnung „auffüllen“ wollen und Wachstum und Reproduktion - in gewissen Grenzen – ansteigen bei reduzierter Biomasse • Wird zu stark gefischt entsteht Wachstums- und dann Rekrutierungsüberfischung • Das Ertragspotenzial eines Gewässer kann grob bestimmt werden und zum Abgleich Entnahme und Ertragserwartung verwendet werden
Zusammenfassung • Alle wesentlichen Prozesse des Fischbestandswachstums - individuelles Wachstum, Reproduktion, Sterblichkeit - sind dichteabhängig • Ein Bestand ist maximal produktiv (im Sinne Muskelgewebezuwachs), wenn er nur halb so groß wie im unbefischten Zustand ist • Grund dafür ist, dass Fischbestände die verlorene Biomasse durch die Ausdünnung „auffüllen“ wollen und Wachstum und Reproduktion - in gewissen Grenzen – ansteigen bei reduzierter Biomasse • Wird zu stark gefischt entsteht Wachstums- und dann Rekrutierungsüberfischung • Das Ertragspotenzial eines Gewässer kann grob bestimmt werden und zum Abgleich Entnahme und Ertragserwartung verwendet werden
Zusammenfassung • Alle wesentlichen Prozesse des Fischbestandswachstums - individuelles Wachstum, Reproduktion, Sterblichkeit - sind dichteabhängig • Ein Bestand ist maximal produktiv (im Sinne Muskelgewebezuwachs), wenn er nur halb so groß wie im unbefischten Zustand ist • Grund dafür ist, dass Fischbestände die verlorene Biomasse durch die Ausdünnung „auffüllen“ wollen und Wachstum und Reproduktion - in gewissen Grenzen – ansteigen bei reduzierter Biomasse • Wird zu stark gefischt entsteht Wachstums- und dann Rekrutierungsüberfischung • Das Ertragspotenzial eines Gewässer kann grob bestimmt werden und zum Abgleich Entnahme und Ertragserwartung verwendet werden
Zusammenfassung • Alle wesentlichen Prozesse des Fischbestandswachstums - individuelles Wachstum, Reproduktion, Sterblichkeit - sind dichteabhängig • Ein Bestand ist maximal produktiv (im Sinne Muskelgewebezuwachs), wenn er nur halb so groß wie im unbefischten Zustand ist • Grund dafür ist, dass Fischbestände die verlorene Biomasse durch die Ausdünnung „auffüllen“ wollen und Wachstum und Reproduktion - in gewissen Grenzen – ansteigen bei reduzierter Biomasse • Wird zu stark gefischt entsteht Wachstums- und dann Rekrutierungsüberfischung • Das Ertragspotenzial eines Gewässer kann grob bestimmt werden und zum Abgleich Entnahme und Ertragserwartung verwendet werden
Zusammenfassung • Alle wesentlichen Prozesse des Fischbestandswachstums - individuelles Wachstum, Reproduktion, Sterblichkeit - sind dichteabhängig • Ein Bestand ist maximal produktiv (im Sinne Muskelgewebezuwachs), wenn er nur halb so groß wie im unbefischten Zustand ist • Grund dafür ist, dass Fischbestände die verlorene Biomasse durch die Ausdünnung „auffüllen“ wollen und Wachstum und Reproduktion - in gewissen Grenzen – ansteigen bei reduzierter Biomasse • Wird zu stark gefischt entsteht Wachstums- und dann Rekrutierungsüberfischung • Das Ertragspotenzial eines Gewässer kann grob bestimmt werden und zum Abgleich Entnahme und Ertragserwartung verwendet werden
Zusammenfassung • Alle wesentlichen Prozesse des Fischbestandswachstums - individuelles Wachstum, Reproduktion, Sterblichkeit - sind dichteabhängig • Ein Bestand ist maximal produktiv (im Sinne Muskelgewebezuwachs), wenn er nur halb so groß wie im unbefischten Zustand ist • Grund dafür ist, dass Fischbestände die verlorene Biomasse durch die Ausdünnung „auffüllen“ wollen und Wachstum und Reproduktion - in gewissen Grenzen – ansteigen bei reduzierter Biomasse • Wird zu stark gefischt entsteht Wachstums- und dann Rekrutierungsüberfischung • Das Ertragspotenzial eines Gewässer kann grob bestimmt werden und zum Abgleich Entnahme und Ertragserwartung verwendet werden
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