Development of successful fish passage structures for downstream migrants requires knowledge of their behavioural response to accelerating flow

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Abstract:

Fish have evolved intrinsic flight responses, allowing pre-emptive avoidance of potentially threatening situations. To direct downstream migrant fish away from deleterious conditions at dams and other barriers, mechanical devices such as travelling screens and fish bypass systems are often installed. However, field observations suggest that if these structures create areas of rapidly accelerating flow, they do not effectively guide the fish. We studied the avoidance behaviour of actively migrating fall Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) smolts in controlled experiments of low-, medium-, and high-flow accelerations. We measured the response velocity (VR) and the velocity gradient (VG) over body length. Although VR varied significantly with flow conditions and increased with increasing water temperature, the median VG at the instant at which smolts displayed an avoidance response was similar over the range of accelerating flows tested. Results from this study present the first quantitative information about the avoidance behaviour of fish to flow acceleration and should provide data needed to help engineers and biologists develop effective systems to alleviate anthropogenically altered flow regimes. Furthermore, the devised experimental setup provides a valuable means to test the effects of accelerating flow on any downstream migrant fish species.

Les poissons ont développé au cours de leur évolution des réactions intrinsèques de fuite qui leur permettent d’éviter de façon préventive les situations menaçantes. On installe souvent dans les barrages et autres barrières des structures mécaniques, telles que des grilles mobiles et des voies d’évitement pour les poissons, afin de diriger les poissons qui migrent vers l’aval loin des conditions délétères. Cependant, les observations sur le terrain laissent croire que si ces structures créent des zones de débit en accélération rapide, elles ne réussissent pas à orienter les poissons efficacement. Nous étudions le comportement d’évitement de saumoneaux du saumon chinook (Oncorhynchus tshawytscha) d’automne en phase de migration active au cours d’expériences contrôlées dans des conditions d’accélération faible, moyenne et élevée du débit. Nous avons mesuré la vitesse qui élicite une réaction VR et le gradient de vitesse VG le long du corps. Alors que les VR varient de façon significative en fonction des conditions de débit et augmentent en fonction des températures croissantes, le VG médian au moment où les saumoneaux montrent une réaction d’évitement est semblable dans toute la gamme de débits en accélération testés. Les résultats de notre étude apportent les premiers renseignements quantitatifs sur le comportement d’évitement des débits en accélération chez les poissons; ils devraient fournir les données nécessaires aux ingénieurs et aux biologistes pour mettre au point des systèmes efficaces pour atténuer les effets des modifications anthropiques des régimes de débit. De plus, le montage expérimental que nous avons imaginé fournit une méthode intéressante pour tester les effets des débits en accélération sur toute espèce de poisson lors de sa migration vers l’aval.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2009

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