Lohikalojen alasvaellus rakennetuilla joilla

Suomessa alasvaellustutkimukset ovat keskittyneet lohenpoikasten vaelluksen onnistumiseen. Tutkimusten tavoitteena on ollut selvittää vaelluspoikasten selviytymistä nykytilanteessa, jolloin padoilla ei ole käytössä erillisiä alasvaellusreittejä, sekä tunnistaa alasvaellukseen liittyviä ongelmia. Kudun jälkeinen aikuisten lohien alasvaellus mereen tunnetaan meillä verraten huonosti rakennettujen jokien osalta.

Lohen vaelluspoikasten käyttäytymis- ja selviytymistutkimuksia on tehty muun muassa Itämereen laskevilla Oulujoella, Iijoella, Kemijoella, Kymijoella ja Mustionjoella sekä järvilohella Pielisjoella, Ala-Koitajoella ja Lieksanjoella 2000-luvun alkupuolelta alkaen. Keväällä 2021 toteutetaan myös taimenten alasvaelluksen seuranta Saarijärven reitillä. Näissä kaikissa on hyödynnetty telemetriaan perustuvia kalojen käyttäytymistutkimuksia, missä saadaan yksityiskohtaista tietoa kalojen liikkeistä ja käyttäytymisestä eri kohteissa.

Tutkimusten tulokset osoittavat selviytymisen nykytilanteessa olevan useimmiten heikkoa. Erityisesti joet, missä vaelluspoikasten on ohitettava useita voimalaitospatoja ja patoaltaita ovat osoittautuneet ongelmallisiksi, ja näissä olosuhteissa poikasten kuolleisuus voi olla huomattavaa. Vasta viime vuosina alasvaellustutkimuksissa on enenevissä määrin siirrytty alasvaellusratkaisujen kehittämiseen liittyvään tutkimukseen.

Patojen aiheuttamat ongelmat voivat kohdistua poikasten vaelluksen hidastumiseen, niihin kohdistuvan saalistuksen kasvamiseen, poikasten suoraan turbiinikuolleisuuteen sekä muutoin kalojen vahingoittumiseen ja stressaantumiseen patojen läpäisyn yhteydessä. Erityisesti usean perättäisen voimalaitospadon ohittaminen turbiinien kautta heikentää vaelluspoikasten selviytymistä huomattavasti.

Poikaset lähestyvät patorakenteita verrattain lähellä vedenpintaa, noin 1-3 metrin syvyydessä. Pinnan läheisyydessä uidessaan ne eivät joko löydä tai ovat haluttomia uimaan kohti usein syvemmällä sijaitsevia voimalaitoksen vedenottoaukkoja. Lähes paikalleen patojen yläpuolelle pysähtyvät poikaset ovat erittäin alttiita petojen saalistukselle, ja poikasten haluttomuus uida turbiinien läpi onkin todennäköisesti suurin haaste alasvaelluksen onnistumisessa. Esimerkiksi Iijoella vuosina 2010-2011 tehdyt radiotelemetriatutkimukset osoittivat voimalaitosten yläpuolelle pysähtymisen olevan yksi keskeisimpiä vaellusongelmia.

Myös voimalaitosturbiinien läpäiseminen aiheuttaa alasvaeltavien poikasten kuolleisuutta. Turbiinit aiheuttavat paitsi poikasten suoraa kuolleisuutta niin myös vammoja ja stressiä, mitkä voivat myöhemmin johtaa kalojen kuolleisuuden kasvamiseen esimerkiksi saalistuksen kautta. Turbiinikuolleisuuden määrään vaikuttavat useat turbiinin ominaisuudet, kuten turbiinityyppi ja turbiinin käyttö. Välitön turbiinikuolleisuus on esimerkiksi Iijoella vaihdellut 0-17% välillä per voimalaitos ja Oulujoen Merikoskessa kuolleisuus oli 8%. Epäsuoran turbiinikuolleisuuden osuutta on vaikea arvioida, mutta sillä voi olla huomattava vaikutus kokonaiskuolleisuuteen.

Tutkimuksissa on lisäksi havaittu vaelluspoikasten kuolleisuuden olevan huomattavaa patojen välisillä hidasvirtaisilla alueilla. Patoaltailla kuolleisuutta lisää todennäköisesti voimakas saalistus, sillä vaelluspoikasia saalistavat kalalajit, kuten hauki ja kuha, suosivat patoaltaiden tarjoamaa elinympäristöä. Lisäksi hitaasti virtaavilla patoaltailla poikasten vaellusnopeus on hitaampaa, joten poikaset ovat niissä alttiimpia saalistukselle. Patoaltaissa tapahtuvan kuolleisuuteen vaikuttamiseen voidaan tarvita useampien toimenpiteiden yhdistelmiä.

Kaikki vaelluspoikaset eivät selviä joen yläjuoksulta alas jokisuulle luonnontilaisessakaan joessa. Tämän vuoksi rakennettujen jokien alasvaellustutkimuksista saatuja tuloksia on ollut hankalaa suhteuttaa tilanteeseen ennen patojen rakentamista. Eroavaisuuksien arvioimiseksi toteutettiin vertailututkimus rakennetulla Kemijoella ja luonnontilaisella Tornionjoella, jotka ovat muutoin luonnonhistoriallisilta ominaisuuksiltaan varsin samankaltaisia ja lähekkäin sijaitsevia jokia.

Vertailututkimus osoitti vaelluspoikasten selviytymisen olevan rakennetulla joella 6-7 kertaa heikompaa kuin luonnontilaisella joella vastaavan pituisella vaellusmatkalla. Tutkimuksen perusteella rakennetulla Kemijoella havaittu voimakas kuolleisuus aiheutuu kalojen ongelmista läpäistä padot sekä niiden ylipäätään hitaammasta vaellusnopeudesta, jolloin poikasten riski jäädä petojen saaliiksi kasvaa. Vertailututkimuksessa havaittu poikasten alasvaelluskuolleisuus Kemijoella oli samaa luokkaa kuin mitä on aiemmin havaittu muilla rakennetuilla joilla.

Voimalaitospadoille on rakennettu kalateitä mahdollistamaan kudulle nousevien kalojen pääsy lisääntymisalueilleen. Nousukaloja varten rakennettujen kalateiden käyttö myös alasvaellusväylänä olisi usein taloudellisesti (vain yksi vaellusväylä, veden käytön optimointi) optimaalista. Tietoa nousevia kaloja varten rakennettujen kalateiden toimivuudesta alasvaellusväylänä on vain vähän.

Tutkimuksien perusteella kalateitä voidaan käyttää alasvaellusväylänä. Mutta kuten ylösvaelluksellakin, myös alasvaelluksella kalat täytyy yleensä erikseen ohjata kalateihin. Kalatien ylävirran puoleinen uloskäynti on useimmiten sijoitettu sivuun päävirrasta ja kalatielle ohjattava virtaama on pieni, jolloin alavirtaan vaeltavat kalat eivät sitä löydä ilman ohjausta. Lisäksi virtausolosuhteet kalatien sisäänkäynnillä eivät ole alasvaeltavien kalojen kannalta optimaalisesti suunniteltuja, jolloin kalat voivat jopa vältellä niihin uimista. Usein ratkaisut ylös- ja alasvaelluksen toteuttamiseksi ovatkin olleet erillisiä etenkin kohteissa, missä on alun perin huomioitu vain toinen vaellussuunta.

Kalateiden toimivuutta alasvaellusväylänä lohen vaelluspoikasille on selvitetty Oulujoen Merikosken (v. 2012) ja Kemijoen Isohaaran (v. 2013) kalateissä. Kalatien läpi selviytyminen oli hyvää tasoa (>90 %), mutta vaellusnopeus kalatiessä oli selvästi hitaampaa kuin tavanomaisella jokiosuudella. Kalatien tyyppi ja rakenne voivat vaikuttaa kalojen vaellusnopeuteen, sillä tutkimuksessa vaellus oli hitainta jyrkällä ja turbulenttisella pystyrako-osuudella

Suomessa on edetty kokonaisen alasvaellusreitin toteutuksessa aivan viime aikoina. Ensimmäinen alasvaellusta turvaava ohjausaita asennettiin Iijoen Haapakoskelle vuonna 2019. Varsinaisen alasvaellusväylän rakentaminen aloitettiin loppuvuodesta 2020.

Lohen vaelluspoikasten ohjaamiseen tarkoitetun 180 metriä pitkän kelluvan ohjausaidan toimivuutta päästiin testaamaan Haapakoskella keväällä 2020. Ohjausaidan havaittiin toimivan verraten hyvin, sillä suurin osa vaelluspoikasista muutti uintireittiään aidan kohdattuaan ja lähti seuraamaan sitä toivotusti kohti voimalaitospatoa. Tutkimuksen aikana muutamien vaelluspoikasten havaittiin myös uivan aidan ali. Aidan alituksia tapahtui useimmin, kun joen kokonaisvirtaaman laskiessa myös virrannopeudet voimalaitoksen yläkanavassa laskivat.

Kalojen uintireittejä ja käyttäytymistä verrataan Haapakosken voimalaitospadon yläpuolella keväällä 2017 toteutettuun lohen vaelluspoikasten käyttäytymistutkimukseen, jolloin ohjausaitaa ei vielä patoaltaassa ollut. Tutkimustuloksia käytettiin jo silloin ohjausaidan pituuden ja sijainnin suunnitteluun.
Saatuja tuloksia tullaan tarkentamaan vielä keväällä 2022 toteutettavassa lohen vaelluspoikasten käyttäytymistutkimuksessa. Todennäköisesti samassa yhteydessä päästään selvittämään myös ohjausrakenteeseen liittyvän varsinaisen alasvaellusväylän toimivuutta.

Iijoella alasvaellusratkaisujen suunnittelua ja toteutusta voimalaitospadoille viedään eteenpäin osana Pohjois-Pohjanmaan liiton vetämää Iijoen vaelluskalahanketta 2020-2022.