Anthropogenic structures such as dams, weirs, sluices, and hydropower facilities fragment river networks and restrict the movement of aquatic biota. The critically endangered European eel (Anguilla anguilla) migrates between marine and freshwater habitats and has undergone severe population decline. Barriers to migration are one of the negative impacts to be addressed for compliance with the EC Council Regulation for recovery of eel stocks. This thesis examines measures to reduce the effects of riverine structures on eel and improve passage facilities for both juvenile upstream and adult downstream migrating lifestages of this comparatively understudied species. The influence of turbulent attraction flow on eels ascending passage facilities was quantified at an intertidal weir. Plunging flow resulted in a two-fold increase in the number of eels using a pass. The behavioural mechanisms underlying this attraction, and wider questions of how eels respond to elevated water velocity and turbulent conditions found at barriers and fish passes were further investigated within a field flume. Eels showed a similarly strong attraction to turbulent areas, though adopted an energy conservation strategy by adjusting swim path to reduce the magnitude of velocity and turbulence encountered. Compensatory swimming speed was also used to reduce exposure to energetically expensive environments. Management recommendations are made to optimise the attraction of eels to pass facilities, yet ensure hydrodynamic conditions within the pass do not deter ascent. Legislative drivers also stipulate targets for seaward escapement of adult spawner stock. The impacts of multiple low head barriers and water abstraction intakes on route choice, delay, entrainment and escapement were quantified in a heavily regulated sub-catchment using telemetry. Entrainment loss at a single abstraction point was the biggest cause of reduced escapement, and was influenced by pumping regimes and management of intertidal structures. Delays at some structures were substantial (up to 68.5days), and reflected water management practices and environmental conditions. Sub-metre positioning telemetry allowed detailed behaviour of adult eel to be further quantified in relation to physical and hydrodynamic features at a hydropower intake. There was predominance of milling and thigmotactic behaviours at lower velocities (0.15 – 0.71 m s-1), whereas rejection occurred on encountering the higher water velocities and abrupt velocity gradients associated with flow constriction near the intake entrance. Information presented has implications for wider catchment management and highlights the potential to reduce barrier impacts through manipulation of structures and abstraction regimes. Quantifying eel behaviour in response to physical and hydrodynamic environments will aid the development of attraction, guidance and passage technologies.

Η δραματική μείωση του αποθέματος του χελιού (Anguilla anguilla L. 1758) σε πανευρωπαϊκό επίπεδο έχει προκαλέσει από τη μια πλευρά, αυξανόμενο ενδιαφέρον για την καλύτερη κατανόηση της βιολογίας και οικολογίας του, και από την άλλη, ανησυχία για το μέλλον του σημαντικού αυτού αλιευτικού πόρου. Ο πρόσφατος κανονισμός της Ευρωπαϊκής Ένωσης (Council Regulation (EC) No 1100/2007) επιβεβαιώνει την επείγουσα ανάγκη για άμεση λήψη διαχειριστικών μέτρων, με στόχο την αποκατάσταση του αποθέματος. Το χέλι είναι ένα είδος με μεγάλη οικονομική σημασία για την Ελλάδα, επειδή αποτελεί ένα εξαγώγιμο προϊόν υψηλής εμπορικής αξίας. Παρόλα αυτά, οι επιστημονικές μελέτες είναι σπάνιες και αποσπασματικές, τόσο στον ελλαδικό χώρο, όσο και στην ευρύτερη περιοχή της ανατολικής Μεσογείου. Ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η ανάλυση της υφιστάμενης αλιευτικής εκμετάλλευσης του χελιού και η μελέτη της δυναμικής εισόδου των νεαρών σταδίων του στα ελληνικά εσωτερικά νερά. Η περιοχή μελέτης παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς βρίσκεται στο ανατολικό όριο της γεωγραφικής κατανομής του είδους. Η ανάλυση των στοιχείων παραγωγής χελιού, που συλλέχθηκαν από το σύνολο της χώρας, δείχνει ότι οι υπάρχουσες χρονοσειρές είναι ελλιπείς, ετερόκλητες και συχνά αντικρουόμενες, οι δε παραγωγές συγκεκριμένων φορέων είναι σοβαρά υπο-εκτιμημένες. Για την ελεύθερη αλιεία υπάρχει σχεδόν παντελής έλλειψη πληροφορίας. Η δυσκολία εύρεσης αξιόπιστης πληροφορίας είναι φανερή, ακόμα και στην περίπτωση της μισθωμένης (δημόσια ιχθυοτροφεία), που υποχρεούται στη δήλωση της παραγωγής. Το πρότυπο εκμετάλλευσης εμφανίζει έντονο τοπικό χαρακτήρα με μεγάλη ετερογένεια (εντονότερο στα μεταβατικά και λιγότερο στα εσωτερικά και θαλάσσια νερά). Η αλιεία χελιού στην Ελλάδα βασίζεται κύρια στο στάδιο του ασημόχελου και είναι εποχική (Νοέμβριος-Φεβρουάριος). Από την ανάλυση των δεδομένων αποκαλύφθηκε σημαντική πτωτική τάση της παραγωγής από τις αρχές της δεκαετίας του ‘80. Η τάση αυτή συμπίπτει με την έντονη μείωση της παραγωγής των χωρών της δυτικής Ευρώπης, γεγονός, που μπορεί να σημαίνει ότι και τα δικά μας αποθέματα ακολούθησαν τις γενικότερες αλλαγές. Ωστόσο, τα δεδομένα αυτά δεν επιτρέπουν την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων, καθώς, η ποιότητά τους είναι αμφισβητούμενη και συνεπώς τα στοιχεία αυτά σε καμία περίπτωση δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ενδεικτικά του δυναμικού της ελληνικής παραγωγής χελιού. Το πρόβλημα της αξιοπιστίας των δεδομένων είναι κοινό για τις περισσότερες χώρες της Ευρώπης και ως εκ τούτου έχει αναγνωριστεί η ανάγκη οργάνωσης ενός διεθνούς συστήματος παρακολούθησης. Για τη μελέτη της δυναμικής εισόδου των γυαλόχελων στα ελληνικά νερά, καθώς και των βιολογικών χαρακτηριστικών τους (βιομετρία και χρωματικά στάδια), πραγματοποιήθηκε πειραματική αλιεία, με τη χρήση βολκών από το 1998 έως το 2000 και από το 2001 έως το 2002. Η μελέτη έγινε σε δύο περιοχές της δυτικής Ελλάδας με διαφορετικά γεωμορφολογικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά, στο έλος της Σαγιάδας και στις εκβολές του Αλφειού. Τα αποτελέσματα αυτά συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα για τον Ατλαντικό, καθώς το εύρος της παλίρροιας στη Μεσόγειο είναι περιορισμένο, σε αντίθεση με τις ακτές του Ατλαντικού, όπου έχει αποδειχθεί ότι η μετανάστευση ελέγχεται, κυρίως από τον παλιρροιακό κύκλο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης, η κύρια εποχή εισόδου των γυαλόχελων στα εσωτερικά νερά της Ελλάδας είναι μεταξύ Δεκεμβρίου και Μαρτίου (80% των συλλήψεων). Το εποχικό αυτό πρότυπο είναι παρόμοιο με εκείνο στις ατλαντικές ακτές της ΝΔ Ευρώπης, παρά τη μεγαλύτερη απόσταση των ελληνικών ακτών από τα υποτιθέμενα πεδία ωοτοκίας. Το εποχικό πρότυπο μετανάστευσης, ωστόσο, μεταβάλλεται σε μικρές χωρικές κλίμακες. Οι συλλήψεις γυαλόχελου στο έλος της Σαγιάδας αρχίζουν ένα μήνα νωρίτερα από ότι στον Αλφειό και επίσης, εμφανίζουν διαφορετικό μέγιστο, η Σαγιάδα τον Δεκέμβριο και ο Αλφειός τον Φεβρουάριο. Οι διαφορές αυτές, φαίνεται να συνδέονται με τις ιδιαίτερες τοπικές περιβαλλοντικές συνθήκες (έλος και ποταμός αντίστοιχα). Η ανάλυση των δεδομένων αποκάλυψε ότι η μετανάστευση γίνεται κατά κύματα, με περίοδο από 5 έως 40 ημέρες, και επηρεάζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως είναι η θερμοκρασία του νερού, η ατμοσφαιρική πίεση, η βροχή και το φως της σελήνης. Το συνολικό πρότυπο, όμως, εμφανίζεται πολύπλοκο και εξαρτώμενο από τη συνέργεια διαφορετικών παραγόντων. Το μέγεθος του γυαλόχελου (μέση τιμή μήκους: 6,02 cm ± 0,34 SD και βάρους: 0,19 g ± 0,05 SD) στις ελληνικές ακτές είναι μικρότερο από εκείνο των ατλαντικών ακτών, αλλά εντάσσεται στο εύρος τιμών που έχουν καταγραφεί για τη Μεσόγειο. Επίσης, εποχική τάση μείωσης εντοπίστηκε στο μέσο μήκος (έως 5%) και βάρος, με τη μείωση του βάρους (έως 45%) να είναι εντονότερη. Η ανάλυση των χρωματικών σταδίων (pigmentation stages) στα γυαλόχελα έδειξε εποχική διαφοροποίηση, παρόμοια με εκείνη των ατλαντικών ακτών. Αντίθετα, τα γυαλόχελα VB σταδίου (διάφανα χωρίς μελανοφόρα) αποτελούν μικρό ποσοστό (<30%) των συλλήψεων στις ελληνικές ακτές, σε σχέση με τη ΝΔ Ευρώπη, όπου κυριαρχούν (>80%) κατά τη μέγιστη άνοδό τους στα ποτάμια, υποδεικνύοντας καθυστερημένη άνοδο στα ελληνικά εσωτερικά νερά μετά τη μεταμόρφωση. Επιπλέον, τα πειράματα, που είχαν στόχο τη διερεύνηση των δυνατοτήτων εκτροφής του γυαλόχελου, που αλιεύθηκε σε ελληνικά ποτάμια, έδειξαν ότι οι ρυθμοί επιβίωσης (96%) και αύξησης (SGR 3,6) είναι ικανοποιητικοί. Η μετατρεψιμότητα της τροφής κυμάνθηκε σε φυσιολογικές τιμές για τόσο μικρά στάδια. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι η αλιεία και εκτροφή γυαλόχελου μπορούν να ενσωματωθούν σε ένα γενικότερο διαχειριστικό πλαίσιο για το χέλι στη χώρα. Η πολυπλοκότητα του κύκλου ζωής του είδους και η έλλειψη αξιόπιστων στοιχείων για τα χαρακτηριστικά του αποθέματος, δυσκολεύουν τη λήψη απαραίτητων (υποχρέωση εφαρμογής του κοινοτικού κανονισμού) αποτελεσματικών διαχειριστικών μέτρων, όμως, οι πιέσεις έχουν αυξηθεί και οι εμπλεκόμενοι φορείς αναγκάζονται να οδηγηθούν σε ενέργειες και αποφασιστική λήψη μέτρων. Η παρούσα μελέτη παρέχει στοιχεία, που μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για την οργάνωση ενός συστήματος παρακολούθησης, τόσο της αλιευτικής εκμετάλλευσης, όσο και της στρατολόγησης του χελιού, σε μια περιοχή, όπου η επιστημονική πληροφορία είναι περιορισμένη. / The dramatic decline of eel stock (Anguilla anguilla L. 1758) in European waters has increased the scientific interest for a better understanding of its biological and ecological aspects as well as the concern for the future of the stock. The latest European regulation concerning measures for the recovery of the European eel stock (Council Regulation (EC) No 1100/2007), which was based on the scientific advice that the stock is outside safe biological limits and that current fisheries are not sustainable, point out the urgent need for an efficient monitoring of the eel stock at all life stages. In Greece, despite the economic importance of the species, the available biological data are scarce and limited. The aim of the present study is to analyze the current eel exploitation status as well as the glass eel migration dynamics in Greek inland waters in an area close to the eastern limit of the species geographical distribution. Towards this aim, eel production data were gathered from all official Greek authorities. Analysis of these data showed that the existing time series are insufficient, heterogeneous and usually contradicting, whereas there is almost entirely absent information concerning individual fishers. Reliable information is difficult to obtain even in cases of leased areas, such as lagoons, in which the leasing enterprises are obliged to declare their annual production. The exploitation pattern showed a pronounced regional character with great heterogeneity (more intensive in transitional and less in inland and sea waters). The Greek eel fishery is mainly based on silver eel stage and showed a clear temporal pattern (November-February). A significant decrease in eel production was observed in the 80’s. The same decreasing trend of eel production had also been observed in regions of western Europe, a fact that could signify that the Greek eel population has followed the whole changes of eel stock in Europe. However, the available data due to their limited quality do not allow reliable conclusions and consequently they cannot be used as an index of the Greek eel production. The need for an efficient international monitoring system has been recognized as this problem is common for the most European countries. In order to study the glass eel entrance in Greek inland waters as well as their biological characteristics (biometry and pigmentation stages), experimental fishing was carried out in two sites (Sagiada marsh and Alfios river - western Greece) from 1998 to 2000 and from 2001 to 2002. The two sites have different geomorphological and environmental features allowing a between sites comparison. The main period of the glass eel entrance was from December to March (80% of catches) and the migration pattern was similar to those observed along the Atlantic coast of southwestern Europe, despite the greater distance of Greek coast from the suggested spawning grounds (Sargasso Sea). However, the temporal pattern was characterized by short term fluctuations. The majority of the catches were recorded from mid November until late March in Sagiada, while in Alfios about one month later, from mid December to mid April. These differences were attributed to the specific local environmental parameters (marsh vs river). The data analysis showed that glass eel short-term freshwater migration consisted of waves with periods from 5 to 40 days and was correlated with environmental factors such as water temperature, atmospheric pressure, rainfall and moonlight. The present results showed that glass eel size (mean length: 6.02 cm ± 0.34 SD and mean weight: 0.19 g ± 0.05 SD) was smaller compared to those reported for the Atlantic coast, but similar to those reported for the Mediterranean. Mean total length and weight showed high variation and also a decreasing trend over the season (up to 5% and 45% respectively). Temporal changes were observed in the pigmentation stages of the glass eels showing a progressive increase of more pigmented individuals throughout the season, similar to those observed for the Atlantic coast. In contrary, glass eels of VB stage (‘true’ glass eel) consisted a small percentage (<30%) of glass eel catches in Greek coast in comparison to southwestern Europe where dominated (>80%) during their major ascent in estuaries indicating delayed ascent in Greek inland water after the eel metamorphosis. Moreover, a rearing experiment was carried out in order to investigate the potential of ‘greek’ glass eel rearing, showed satisfactory results. Both survival rate (96%) and specific growth rate (SGF 3.6) as well as the food conversion rate, showed normal values for such small stages. These results suggest that glass eel fishing and rearing can be integrated in an overall management scheme in the country. The complexity of eel life cycle in combination to the lack of reliable data for the stock characteristics makes difficult the enforcement of the European management measures. At the same time, the EC has increased the pressure towards this direction and the involved entities are obliged to design and receive management measures. The present study provides information that can be used as a baseline to design an efficient monitoring system of eel recruitment and also of fishery activities in a region which very few elements concerning the eel stock are available.