Abstract:The daily movements of roach when migrating between its winter habitat in a stream and its summer habitat in a lake were studied during spring. The main source of food for roach in the lake is zooplankton, which increases in density as temperature rises during spring. The study was based on following the daily movements of tagged fish during spring. The idea was to test if roach, by moving back and forth between the stream and the lake, sample the availability of food in the lake and continue to do so until the food supply reaches a level so that the benefits of higher growth outweigh the risk of predation in the lake. My results showed that roach do indeed swim back and forth between the lake and the river during a period when food availability is uncertain, before all individuals finally move into the lake to stay. This seems to occur at a time when the availability of food is sufficiently large to compensate for the risk of predation in the lake. / SammanfattningI den här undersökningen studeras dygnsaktiviteten hos mört i migration mellan vinterhabitatet i en bäck och sommarhabitatet i en sjö under vårperioden när tätheten av zooplankton i sjön förväntas öka. Mörtens huvudsakliga föda i sjön är zooplankton, vilka ökar i täthet när temperaturen stiger under våren. Undersökningen gick ut på att märka fiskar och följa deras beteende under våren. Tanken var att få bekräftat att fiskarna undersöker födotillgången i sjön så länge tills födotillgången är så bra att vinsten de gör i tillväxt överväger farorna från predatorer i sjön. Undersökningen bekräftade att mörtar simmar fram och tillbaka mellan sjön och ån under en period med mer osäker fodertillgång innan alla till slut flyttar till sjön. Vid just den tidpunkten då födotillgången är tillräckligt stor för att kompensera för de förhöjda farorna av predatorer i sjön.

Individuals within a single population can vary widely in their phenotype e.g. in their body shape. These differences are an important source of biodiversity and they can precede evolutionary divergence within a population. In this thesis we use the biological invasion of the zebra mussels into Swedish lakes to investigate which processes create or maintain phenotypic diversity within populations of the two native fish species perch and roach and the mussel itself. Both fishes have specially adapted body shapes that depend on whether they feed in the near-shore or open-water habitat of lakes. This habitat-specific divergence was more pronounced in lakes with zebra mussels, probably because resources in both habitats were in higher supply due to the mussels’ effects on the lakes. Divergence in perch body shapes between habitats was also higher in lakes with a higher water clarity, suggesting that visual conditions can affect the resource use and thus also the expression of a habitat-specific body shape. When investigating the diversity of body shapes in the mussel itself we found that mussels from one lake changed their shell shape when exposed to different predators: fish predators induced a more elongated shell shape while crayfish predators induced a rounder shell. These specific shell shapes probably serve as two alternative predator defenses protecting the mussel from predation. We conclude that the availability and use of distinct resources is an important source of diversity within populations. Abiotic conditions can play a previously underappreciated role by promoting or impairing the use of the distinct resources thus affecting the divergence. The diversity of shell shapes we found in the zebra mussels complements our study by demonstrating that not only consumer responses to resources but also resources’ responses to predators can generate phenotypic diversity.

Durch die Flutung stillgelegter Tagebaue entstehen zahlreiche Seen in den ostdeutschen Braunkohlerevieren. Sie sind überwiegend groß, oligo- bis mesotroph, und ihr Litoral ist nur in geringem Umfang durch Makrophyten strukturiert. Viele von ihnen sind versauert oder versauerungsgefährdet. In einer Feldstudie wurden (1) die Auswirkung von Seemorphologie und Habitatstruktur auf die Fischgemeinschaft des Senftenberger Sees, eines 1050 ha großen mesotrophen Tagebausees, und (2) die Säuretoleranz einheimischer Fischarten unter den hydrochemischen Bedingungen der geogen versauerten Tagebauseen untersucht. Die Fischgemeinschaft des Senftenberger Sees wurde von Barschen (Perca fluviatilis) und Plötzen (Rutilus rutilus) dominiert, wobei die verschiedenen Barsch- und Plötzengrößenklassen ihre Habitate durch Nutzung verschiedener Tiefenbereiche des Litorals segregierten. Innerhalb der flachen Litoralbereiche waren juvenile Plötzen und juvenile Güstern deutlich stärker auf die wenigen Makrophytenbestände fixiert als juvenile Barsche. Die Habitatwahl der Barsche zeigt, dass diese in mesotrophen Seen wahrscheinlich eher von den guten Sichtverhältnissen als von der strukturellen Komplexität submerser Makrophytenbestände profitieren. Als Ursache für die unterschiedliche Habitatwahl juveniler Barsche, Plötzen und Güstern wird postuliert, dass diese generell verschiedene Habitatwahlstrategien verfolgen. Während der entscheidende Parameter für die Habitatwahl juveniler Barsche die Optimierung der Energieaufnahme ist, folgen juvenile Plötzen und Güstern vorrangig einer Räubervermeidungsstrategie und sind daher sehr viel stärker auf strukturreiche Bereiche angewiesen. Die kritischen pH-Untergrenzen für die einzelnen Fischarten entsprachen weitgehend den publizierten Ergebnissen aus regenversauerten Weichwasserseen. Vermutlich wurde in den Tagebauseen der Säurestress, den die erhöhte Al-Konzentration von bis zu 0,6 mg/L verursachte, durch die ebenfalls erhöhte Ca-Konzentration kompensiert. / Numerous post-mining lakes are created by flooding the pits remaining from open-cast lignite mining in eastern Germany. They are typically large, oligo- or mesotrophic and only sparsely structured by macrophytes. Many of them are acidified or at risk of acidification. The aim of this study was (1) to determine the effects of lake morphology and habitat structure on the fish community of Lake Senftenberg, a large mesotrophic post-mining lake, and (2) to determine the acid tolerance of indigenous fish species under the hydrochemical conditions of geogenically acidified post-mining lakes. The most abundant fish species in Lake Senftenberg were Eurasian perch (Perca fluviatilis) and roach (Rutilus rutilus). Different size classes of both species segregated along a depth gradient within the littoral zone. Unvegetated shallow littoral areas (depth 1-3 m) were mainly used by juvenile perch, whereas juvenile roach and juvenile white bream (Blicca bjoerkna) preferred macrophyte stands. This indicates that the structural complexity of submersed macrophytes is not the key factor favouring perch over roach under mesotrophic conditions. Instead, low turbidity is probably the most important factor. The habitat choice of juvenile perch, roach and white bream is suggested to reflect different habitat selection strategies. Whereas habitat selection of juvenile perch is predominantly driven by maximisation of food consumption rates, juvenile roach and juvenile white bream aim at minimising predation risk. Consequently, they are much more dependent on structurally complex habitats. The critical lower pH-thresholds of the fish species investigated in this study were similar to the values derived from soft water lakes affected by acid rain. The deleterious effects of elevated Al-concentrations (up to 0.6 mg/L) in the post-mining lakes were probably mitigated by high Ca-concentrations.

Substanzen, die durch ihr hormonell wirksames Potenzial mit dem Hormonsystem interagieren und adverse Effekte auf die Reproduktion von Invertebraten und Vertebraten ausueben koennen, erlangten in den letzten Jahrzehnten große Aufmerksamkeit. Viele dieser Substanzen reduzieren die Fertilitaet oder die Fekunditaet, fuehren zu Abnormalitaeten in der Ontogenese oder im Verhalten der Tiere und haben Einfluss auf die Geschlechterverhaeltnisse. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Aspekte dieses Themengebietes bearbeitet. Das in Europa endemisch vorkommende Rotauge (Rutilus rutilus), ein Sueßwasserfisch, wurde als Modelltier fuer den Nachweis von (anti)androgenen Effekten auf aquatisch lebende Organismen etabliert. Zum Nachweis der (anti)androgenen Wirkmechanismen wurden die Tiere mit Modellsubstanzen aus drei verschiedenen Gruppen exponiert. Aus der Gruppe der Substanzen mit potenziell androgener Wirkung wurden Triphenylzinn (TPT) und Methyltestosteron (MT) verwendet, aus der Gruppe der Antiandrogene Vinclozolin (VIN) und Cyproteronazetat (CYP) und aus der Gruppe der Aromatasehemmer, und somit potenziell androgener Wirkung, Letrozol (LET) und Fenarimol (FEN). Feedbackmechanismen auf die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse (mRNA-Expression des Luteinisierenden Hormons, des Follikel stimulierenden Hormons und der Aromatase), mRNA-Expression potentieller Biomarker in der Leber (Androgen-Rezeptor-mRNA, Oestrogen-Rezeptor-mRNA), Sexsteroidspiegel im Blutplasma (17beta-Oestradiol und 11-keto-Testosteron), Enzymaktivitaeten im Gehirn (Aromatase), Histologie der Gonaden, Totallaenge, Gewicht und Geschlechterverteilung wurden als Endpunkte analysiert, um adverse Effekte auf die Reproduktionsbiologie von R. rutilus zu zeigen. Die untersuchten Endpunkte eigneten sich sehr gut zum Nachweis verschiedener Wirkmechanismen. / Substances that are able to interact with the endocrine system and cause adverse effects on the reproduction of invertebrates and vertebrates have gained much attention over the last few decades. Many of these substances reduce fertility or fecundity, lead to developmental abnormalities or abnormalities in the behaviour of animals and have an impact on sex ratios. The present study examines various aspects of these topics. The roach (Rutilus rutilus), a freshwater fish endemic in Europe, was established as a model animal for the detection of (anti)androgenic effects on aquatic organisms. For examination of the (anti)androgenic action, the animals were exposed to model compounds from three different groups: triphenyltin (TPT) and methyltestosterone (MT) from the group of substances with potentially androgenic effect, vinclozolin (VIN) and cyproteronacetate (CYP) from the group of antiandrogens, and letrozol (LET) and fenarimol (FEN) from the group of aromatase inhibitors, which thus have a potentially androgenic effect. Feedback mechanisms on the hypothalamus-pituitary-gonad-axis (mRNA expression of luteinising hormone, follicle stimulating hormone and aromatase), mRNA expression of potential biomarkers in the liver (androgen receptor mRNA, oestrogen receptor mRNA), steroid levels in the blood plasma (17beta-oestradiol and 11-ketotestosterone), enzyme activity in the brain (aromatase), histology of the gonads, total length, weight and sex ratios were analysed as endpoints to show adverse effects on the reproductive biology of R. rutilus. The studied endpoints are suitable for the detection of different modes of action. The histological examination of the gonads proved to be especially sensitive with the exposure to AACs to resulting in fundamental adverse damages to the gonads. It was ascertained that - in the early stages of ontogeny - androgens play as crucial of a role in the development of the gonads as previously attributed primarily to oestrogens.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die in der mesotrophen Talsperre Saidenbach bedeutendsten Fischarten (Plötze, Barsch, Seeforelle) bezüglich ihrer Populationsstruktur, der Nahrung und der Habitatnutzung untersucht. Ziel war einerseits, die Analyse der Ausgangssituation und der Umsteuerungsphase bezüglich biomanipulationsbedingter Effekte, um einen späteren Vorher-Nachher-Vergleich innerhalb des Ganzseenexperimentes zu ermöglichen. Andererseits sollte untersucht werden, ob die Hypothese des konkurrenzbedingten juvenilen Flaschenhalses der Barsche auch auf große und tiefe Gewässer übertragbar ist und welche Faktoren die Zusammensetzung der Fischartengemeinschaft steuern. Es konnte gezeigt werden, dass der trophische Status eines Gewässers nicht die alleinige Steuergröße für die Dominanzverhältnisse in Fischartengemeinschaften ist. Entgegen den Erwartungen dominierten in der Talsperre Saidenbach trotz mesotropher Verhältnisse Plötzen. Eine bedeutende Einflussgröße auf die Dominanzverhältnisse ist die Habitatvariabilität, die auch durch die Morphometrie des Gewässers bestimmt wird. In großen und tiefen Gewässern besteht im Gegensatz zu kleinen und flachen Gewässern die Möglichkeit der Ausbildung zusätzlicher Umweltgradienten (z. B. vertikaler Temperaturgradient). Diese Gradienten erhöhen die Habitatdiversität innerhalb des Gewässers und bilden damit weitere Nischen aus, welche wiederum eine zusätzliche Nischentrennung zwischen konkurrierenden Gruppen ermöglichen. Die höhere Effizienz der Plötzen gegenüber Barschen bei der Nutzung von Zooplankton im Freiwasser scheint eine weitere Ursache für die Dominanz der Plötzen in dem stark pelagisch geprägten Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach zu sein. Darüber hinaus war die Barschpopulation durch die Prädation von piscivoren Barschen in der Talsperre Saidenbach wesentlich stärker beeinflusst als die Plötzenpopulation, was generell ein ausschlaggebender Faktor für die Plötzendominanz in mesotrophen Gewässern sein kann. Barsch, Plötze und Seeforelle wiesen vor allem während der Schichtungsperiode eine räumliche Trennung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung innerhalb des Gewässers auf. Der Grad der Piscivorie der bisher besetzten Seeforellen war noch zu gering, um einen wirksamen fraßbedingten Einfluss auf die Plötzenpopulation ausüben zu können. Für Seeforellen konnte gezeigt werden, dass der Grad der Piscivorie mit zunehmender Länge steigt. Überwiegend piscivor ernährten sich die Seeforellen in der Talsperre Saidenbach ab einer Länge von 50 cm. Sowohl Barsch als auch Plötze zeigten in der Talsperre Saidenbach ein gutes Wachstum. Nach etwa vier Jahren erreichten beide Arten ein Größenrefugium vor Prädation durch andere Raubfische. Plötzen erreichten ein höheres Alter als Barsche und verblieben damit länger in diesem Größenrefugium. Das führte zu einer Akkumulation großer Plötzen im Gewässer. Plötzen aller Größen waren ausgeprägt zooplanktivor. Im Zooplanktonanteil der Nahrung traten fast ausschließlich Daphnien auf. Mit dieser Ernährungsweise übten Plötzen einen hohen Fraßdruck auf das große filtrierende Zooplankton aus. Sowohl 0+ Barsche als auch ältere Barsche nutzten zu einem hohen Anteil Zooplankton als Nahrungsressource. Somit waren die juvenilen Barsche nicht zu einem frühzeitigen Nahrungswechsel zu benthischen Makroinvertebraten gezwungen. Zwischen juvenilen Barschen und Plötzen bestand nur eine geringe Überlappung der Nahrungsnischen. Die erweiterte Nischentrennung von Barsch und Plötze in großen und tiefen Gewässern reduziert sowohl die interspezifische als auch die intraspezifische Konkurrenz. Unter diesen Bedingungen sind Barsch und Plötze fähig, in großen Mengen zu koexistieren ohne dabei Kümmerwachstum zu zeigen. Ein juveniler Flaschenhals existiert trotz der Plötzendominanz offenbar in großen und tiefen Gewässern nicht, so dass die Flaschenhalshypothese auf kleine und flache Gewässer mit geringer Habitatdiversität beschränkt werden muss.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die in der mesotrophen Talsperre Saidenbach bedeutendsten Fischarten (Plötze, Barsch, Seeforelle) bezüglich ihrer Populationsstruktur, der Nahrung und der Habitatnutzung untersucht. Ziel war einerseits, die Analyse der Ausgangssituation und der Umsteuerungsphase bezüglich biomanipulationsbedingter Effekte, um einen späteren Vorher-Nachher-Vergleich innerhalb des Ganzseenexperimentes zu ermöglichen. Andererseits sollte untersucht werden, ob die Hypothese des konkurrenzbedingten juvenilen Flaschenhalses der Barsche auch auf große und tiefe Gewässer übertragbar ist und welche Faktoren die Zusammensetzung der Fischartengemeinschaft steuern. Es konnte gezeigt werden, dass der trophische Status eines Gewässers nicht die alleinige Steuergröße für die Dominanzverhältnisse in Fischartengemeinschaften ist. Entgegen den Erwartungen dominierten in der Talsperre Saidenbach trotz mesotropher Verhältnisse Plötzen. Eine bedeutende Einflussgröße auf die Dominanzverhältnisse ist die Habitatvariabilität, die auch durch die Morphometrie des Gewässers bestimmt wird. In großen und tiefen Gewässern besteht im Gegensatz zu kleinen und flachen Gewässern die Möglichkeit der Ausbildung zusätzlicher Umweltgradienten (z. B. vertikaler Temperaturgradient). Diese Gradienten erhöhen die Habitatdiversität innerhalb des Gewässers und bilden damit weitere Nischen aus, welche wiederum eine zusätzliche Nischentrennung zwischen konkurrierenden Gruppen ermöglichen. Die höhere Effizienz der Plötzen gegenüber Barschen bei der Nutzung von Zooplankton im Freiwasser scheint eine weitere Ursache für die Dominanz der Plötzen in dem stark pelagisch geprägten Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach zu sein. Darüber hinaus war die Barschpopulation durch die Prädation von piscivoren Barschen in der Talsperre Saidenbach wesentlich stärker beeinflusst als die Plötzenpopulation, was generell ein ausschlaggebender Faktor für die Plötzendominanz in mesotrophen Gewässern sein kann. Barsch, Plötze und Seeforelle wiesen vor allem während der Schichtungsperiode eine räumliche Trennung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung innerhalb des Gewässers auf. Der Grad der Piscivorie der bisher besetzten Seeforellen war noch zu gering, um einen wirksamen fraßbedingten Einfluss auf die Plötzenpopulation ausüben zu können. Für Seeforellen konnte gezeigt werden, dass der Grad der Piscivorie mit zunehmender Länge steigt. Überwiegend piscivor ernährten sich die Seeforellen in der Talsperre Saidenbach ab einer Länge von 50 cm. Sowohl Barsch als auch Plötze zeigten in der Talsperre Saidenbach ein gutes Wachstum. Nach etwa vier Jahren erreichten beide Arten ein Größenrefugium vor Prädation durch andere Raubfische. Plötzen erreichten ein höheres Alter als Barsche und verblieben damit länger in diesem Größenrefugium. Das führte zu einer Akkumulation großer Plötzen im Gewässer. Plötzen aller Größen waren ausgeprägt zooplanktivor. Im Zooplanktonanteil der Nahrung traten fast ausschließlich Daphnien auf. Mit dieser Ernährungsweise übten Plötzen einen hohen Fraßdruck auf das große filtrierende Zooplankton aus. Sowohl 0+ Barsche als auch ältere Barsche nutzten zu einem hohen Anteil Zooplankton als Nahrungsressource. Somit waren die juvenilen Barsche nicht zu einem frühzeitigen Nahrungswechsel zu benthischen Makroinvertebraten gezwungen. Zwischen juvenilen Barschen und Plötzen bestand nur eine geringe Überlappung der Nahrungsnischen. Die erweiterte Nischentrennung von Barsch und Plötze in großen und tiefen Gewässern reduziert sowohl die interspezifische als auch die intraspezifische Konkurrenz. Unter diesen Bedingungen sind Barsch und Plötze fähig, in großen Mengen zu koexistieren ohne dabei Kümmerwachstum zu zeigen. Ein juveniler Flaschenhals existiert trotz der Plötzendominanz offenbar in großen und tiefen Gewässern nicht, so dass die Flaschenhalshypothese auf kleine und flache Gewässer mit geringer Habitatdiversität beschränkt werden muss.

<p>Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 1995, härtill 6 uppsatser.</p> / digitalisering@umu

Migration occurs among many animal species for the purpose of, among other things, finding food or to reproduce. Spawning migration is a form of migration that occurs among many fish species where they move to another site for reproduction. The movement can be obstructed by migration barriers like road culverts. Barriers to migration pose one of the greatest threats to biodiversity and ecosystem functions in freshwater. They impair the connectivity of watercourses and may prevent fish from improving reproductive success or completing their life histories altogether. There are both benefits and costs with migration, benefits such as increased survival for the adults and offspring, and costs such as increased energy consumption and increased mortality. The costs are often dependent on the morphological traits of the individual, like body shape and size. In this study, the spawning migration of two species of fish of the family Cyprinidae, ide (Leuciscus idus) and roach (Rutilus rutilus) was investigated. Few studies have been made on ide or on roach compared to other cyprinids and salmonids. This study might therefore enhance the overall knowledge of these two species. The overall aims of this project are to study and compare phenotypic correlates of spawning migration behaviour of ide and roach. The field studies were performed in Oknebäcken, Mönsterås (SE632310-152985), Sweden in March and April 2020. To describe the watercourse and define the location and characteristics of different potential migration barriers, a simplified biotope mapping method was used. The fish were caught in a hoop net and then measured, weighted, sexed, and injected with passive integrated transponder using the bevel down method. In order to register in stream movement of fish, reading stations with antennas were placed, at two locations upstream from the marking station and one downstream at the estuary. The sex ratio differed from the expected 1:1 with a majority of females for both species. This might be a result of fluctuations in survival of spawn coupled with different age-at-maturity between sexes. We found that individuals that arrived early to the stream were larger for both study species, as other studies also reported. Also, male ide was both larger and arrived before female ide. There might be an energy cost associated with early arrival to the stream and therefore, larger individuals arrive first. For roach, there was no difference in arrival time between the sexes although female roach were larger. There was no difference in the time spent in the stream between the species. For ide, females stayed for a longer period of time in the stream than males. However, the opposite was true for roach. This may be because male roach might benefit from more fertilization events when staying longer. There might therefore be a trade-off between the energy cost in staying in the stream and the increased fitness advantage in fertilization events. We found no correlation between any of the morphological traits and migration distance. However, since very few individuals were registered at the upstream reading stations, there might be an effect of migration barriers on the spawning migration. The mortality after spawning was higher for roach than for ide. For ide, a larger proportion of females than males died. For roach, individuals that arrived early was classified as alive to a greater extent than those who arrived late. Both similarities and differences between the species were discovered in this study which concludes that even closely related species might differ substantially from each other.