WF4133‐Fisheries Science

Module 4: Culture FisheriesClass 23

Housekeeping

• Now is the time to be looking for summer jobs!– State websites– USA jobs– Fisheries.org– Texas A&M

Scenario 1‐If everybody gets 200 out of 200 on the final then the lowest grade in the class = A

Scenario 2‐If everybody performs similarly to Exam II then the lowest grade in the class = C (but barely, right on the margin)

No Lab Monday @ 1pm – flooded out

• Lab @ 1pm  Columbus to help MDWFP• Will try to get everybody there… if possible and weather cooperates.

Homework Due 4/22 by 5pm

• Develop 6 questions for the final exam– 2 multiple choice– 2 short answer– 2 in a format of your choice, excluding multiple choice or short answer.

– MUST Include the right answer• Email to me by due time• These will be used as the basis for the final exam & will be posted to the website for you to study from.

Final Exam 

• Wednesday May 1, 2019 8am‐11am

CULTURE FISHERIES

Aquaculture is commonly used in fisheries to supplement or augment populations that are at risk to loss and mitigate for loss of habitat.  There is much to be learned about the effects of stocking on fish populations.

Hatchery types

1. Commercial: profitable source of protein2. Research: optimize hatchery practices3. Enhancement: provide fish for additional 

fishing opportunity4. Conservation: population recovery

Enhancement

• “Enhance” fishing opportunities• 2 types

– Put & grow– Put & take

Stocking types

1. Put & grow‐ fish are stocked at a small size & allowed to grow to harvestable size‐ assumes fish will survive & grow

2. Put & take‐ fish are raised to harvest size and stocked‐ assumes fish will be harvested

Put & grow‐

Need to understand1) Growth‐ need to understand how long it will take stocked fish to get to harvestable size2) Survival‐ need to know how many to stock to have sufficient 3) Carrying capacity

Suppose…

Time

Opening day

Size

Harvestable size

Suppose…

Time

Opening day

Abun

dance

Fish per acre

Stocking objectives

1. How many fish

2. What size by expected harvest time

Stocking tables

• How many fish to stock & when given:1) growth2) survival3) habitat

• One of the first:  Embody 1927

Embody’s stocking tables

A formal approach

0

0

whereMean population densityInitial population density

Annualsurvival ( )Instantaneous mortality

Z F

AN NZ

NN

A A eZ

Estimate the number of fish to plant to get a desired mean density 

An example

Suppose we have a 100 acre lake & desire to have a 300 hatchery origin fish per acre next year‐ Instantaneous mortality (Z) is 0.6‐ Fishing mortality (F) is 0.2Need to determine A A = exp(‐Z‐F)A = exp(‐0.4)A = 0.45

An example

0

0

0

0

0

0.450.6

0.6 0.45 0.60.45 0.6 0.450.60.45

300

300

300

399

AN NZ

N

N

N

N

Need to stock 399 fish per acre 

A formal approach

• Estimate the number of fish to plant to get a desired mean density or biomass

0

0

1

Mean biomassInitial biomassInstananeousgrowth rateInstananeous mortality rate

g ZeP Pg Z

wherePPgZ

An example

Suppose we have a 100 hectare lake & desire to have a 75 kg per hectare hatchery origin fish per acre next year‐ Instantaneous mortality (Z) is 1.39‐ Instantaneous growth (g)  is 1.61

How much to stock

0

1.61 1.39

0

0

0

0

1

1751.61 1.39

75 1.11875

1.11867.1

g ZeP Pg ZeP

P

P

P

If a fry weighs 45 grams then  you need to stock 1491 fry per hectare (67.1/0.045)

Stocking sport or forage fish?

• Walleye stocking in Spirit Lake, Iowa• Managed for walleye• Spirit Lake: about 10,000 sac fry/ha stocked• Predation of stocked fish sustain artificially high adult walleye densities

State of the science

• Selecting for desirable traits (e.g., super catchables)

• Hybridization with native fish• Hybrids• Sterilization‐ triploidy• Return to creel• Lunkers‐ strains with increased growth• Stocking strategies & systems

Hatchery types

1. Commercial: profitable source of protein2. Research: optimize hatchery practices3. Enhancement: provide fish for additional 

fishing opportunity4. Conservation: population recovery

Conservation

• Mitigation‐ create or maintain a run that was lost due to dams

• Supplementation‐ supplement existing runs that have experienced declines due to habitat loss/modification or overfishing

Willamette basin spring ChinookAnadromous species of conservation need

-Threatened status 1999- Anthropogenic modifications

Spring Chinook life historyRedds & eggs Parr (0+)Hatch Fry (0+)

Smolt (1)

Mini jack (2)

Jack (3)

Adult  (4)

Adult  (5)

Adult  (6)

1950‐60s Barriers to adult migration

www.nwd‐wc.usace.army.mil

Big Cliff

Big Cliff: 1953

Foster

Foster: 1968

Cougar: 1963CougarFall Creek: 1966

Dexter: 1954

Fall Creek &

Dexter

Willamette Falls

Limited natural reproduction

www.nwd‐wc.usace.army.mil

Big Cliff: 1953

Foster: 1968

Cougar: 1963Fall Creek: 1966

Dexter: 1954 Big Cliff

Foster

Cougar

Fall Creek &

Dexter

Dexter Dam

Spring Chinook life historyRedds & eggs Parr (0+)Hatch Fry (0+)

Smolt (1)

Mini jack (2)

Jack (3)

Adult  (4)

Adult  (5)

Adult  (6)

Fall Creek Dam

Dexter Dam

Lookout Point Dam

Hills Creek Dam

Natural production

Trap and haul

Historic spawning habitat

Historic spawning habitats

Fall Creek Dam

Dexter Dam

Lookout Point Dam

Hills Creek Dam

Natural production

Historic spawning habitat

Historic spawning habitats

Fall Creek Dam

Dexter Dam

Lookout Point Dam

Hills Creek Dam

Natural production

Historic spawning habitat

Historic spawning habitats

Another source of natural production!

Key to recovery!

Reintroduction above dams1) Trap

2) Haul

3) Outplant

Issues with conservation?

• Domestication • Reduced fitness• Unnatural selection• Behavior differences

Domestication

• Change genetics• Rapidly select for fish that excel in hatchery environment

• Shorter time scale relative to environmental variability

Reduced fitness

• Survival of hatchery origin fish may be lower than naturally produced fish

• Relative reproductive success half of natural fish (Milot et al.)

Unnatural selection

• Spring chinook return to the Imnaha River• June to September

Study area

Process

Spawning run: Week 23‐37June – mid September

Objectives‐ Get sufficient number of fish to meet hatchery quotas 

Spawning Fish Collected From Wild

Expectation: no selection effect

Week

Abun

dance

Cumulative abundance

Expectation: selection effect

Week

Abun

dance

Cumulative abundance

Hatchery effects

• In some years,hatchery fisharrived earlier

• In other yearsnatural origin fish returnedearlier

Consequences Happening upstream of the Weir.

State of the science

Spawning protocols• Timing• Genetic diversity & pedigreeRearing conditions• Diet• Density• Substrate• Predators