Beyond turbine mortality: Holistic assessment of hydropower hazards for European fishes

Abstract

Gegenstand dieser Dissertation ist die Entwicklung von zwei Bewertungsinstrumenten zum Abschätzen von anthropogenen Störungen auf Fische: Das erste ist eine Sensitivitätsklassifizierung, die die Resistenz und das Erholungspotenzial einer Art gegen einen Stressor widerspiegelt. Das Prinzip basiert auf der Kombination & Aggregation von Life History Traits, die für die Resilienz der Art entscheidend sind wie z. B. maximale Größe oder Reproduktionswerte, aber auch der Migrationstyp. Diese Traits wurden einzeln je nach Typ und artspezifischer Ausprägung Perzentilgruppen zugeordnet und diese dann zu einem übergeordneten Sensitivitätswert aggregiert, der für 168 Arten bestimmt werden konnte. Von Arten mit einem hohen Wert ist eine höhere Resistenz gegenüber einem Stressor zu erwarten, ein niedriger Wert hingegen deutet auf eine geringe Resistenz aber hohes Erholungspotenzial nach Aufhebung des Stressors. Der Sensitivitätswert kann für die Bewertung menschlicher Einflüsse auf einzelne Arten, aber auch Artgemeinschaften und in einer Vielzahl von Szenarien genutzt werden wie z. B. Risikobewertungen und Umweltverträglichkeitsprüfungen, aber auch in Schutz- und Revitalisierungsbemühungen Anwendung finden. Das zweite Bewertungssystem, auf der in dieser Arbeit ein starker Fokus gelegt wird, ist der Europäische Fischgefährdungsindex EFHI, ein Evaluationswerkzeug für Wasserkraftrisiken für Fische. Dieser nutzt konzeptionelle, empirische und modellierte Daten zu den individuellen Risiken einzelner Kraftwerksbausteine und verschneidet sie mit der artspezifischen Empfindlichkeit betroffener Fische. Der Sensitivitätswert ist einer der Hauptfaktoren, die diese Empfindlichkeit bestimmen und wird um weitere Informationen wie der Körperform oder Schwimmblasenanatomie ergänzt. Der EFHI bewertet kontextabhängig einen artenspezifischen Risikowert, der dann zu einem Endergebnis zwischen 0 (kein Risiko) und 1 (höchstes Risiko) zusammengefasst wird. Der EFHI ist in ganz Europa anwendbar.

Content of this thesis is the development of two tools to assess anthropogenic impacts on fishes. The first is a score that classifies a species’ sensitivity to anthropogenic stress that would elevate the mortality of individuals in a population. It is based on the species-specific, unique suite of life history traits that mediate a species’ resilience e.g., maximum adult size, maturation metrics and fecundity, but also the migration type of species i.e., diadromous, potamodromous and resident. Traits on a continuous scale were grouped using percentiles, binary variables like migration type were treated nominally, and aggregated into a single score ranging from 1.58 to 4.42 for 168 species. Species with a high score are expected to resist a stressor for a longer time or resist a stressor of higher magnitude, respectively, whereas a lower score reflects a low individual resistance to a stressor but a rapid recovery. This score can be used for risk and impact evaluations of anthropogenic activities, but also to track restoration or conservation efforts. The second assessment system on which a particular focus is laid in this thesis is the European Fish Hazard Index EFHI, an assessment tool for hydropower risks for fishes. In the EFHI, the sensitivity score described above is one of the main factors determining specific susceptibility, along with body shape, swim bladder anatomy and conservation concern. The tool evaluates hazards related to the four hydropower components i) overall flow alterations, ii) entrainment and turbine mortality, iii) upstream fish passage and iv) downstream fish passage and calculates species- and components specific hazard scores that are ultimately aggregated into the final EFHI score ranging from 0 (no risk) to 1 (highest risk). It can be used across the bio-geographic range of all 168 species for which a sensitivity score could be calculated.