varied occurrence of a salmon parasite · varied occurrence of a salmon parasite explaining the...

48
Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast Johanna Lindberg Degree project for Master of Science in Biology Animal Ecology, 45 hec, 2016 Department of Biological and Environmental Sciences University of Gothenburg Supervisor: Johan Höjesjö Examiner: Lotta Kvarnmo

Upload: others

Post on 18-Jun-2020

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

Varied occurrence of a salmon parasite

Explaining the temporal and spatial

variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast

Johanna  Lindberg  

 Degree  project  for  Master  of  Science  in  Biology  

     

Animal  Ecology,  45  hec,  2016  Department  of  Biological  and  Environmental  Sciences  

University  of  Gothenburg    

Supervisor:  Johan  Höjesjö  Examiner:  Lotta  Kvarnmo  

   

Page 2: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  2  

The  monogenean  freshwater  parasite  Gyrodactylus  salaris  is  known  as  the  salmon  killer  after  the  disastrous  effect  it  had  on  Norwegian  salmon  populations  after  1975.  On  the  Swedish  west  coast  the  parasite  was  first  discovered  in  1989,  and  today  15  salmon  rivers  are  infected.  The  effect  has  not  been  the  same  as  in  Norway  however,  and  today  there  are  great  variations  in  parasite  numbers,  both  between  rivers,  and  over  time.  This  study  aims  to  investigate  the  factors  behind  the  variation,  both  temporal  and  spatial.  There  was  significant  difference  in  parasite  intensity  (mean  number  of  parasites  per  infected  fish)  and  prevalence  (percentage  of  fish  infected)  between  rivers,  with  Säveån  and  Hjärtaredsån  having  constantly  lower  values.  Several  factors  are  proven  to  effect  G.  salaris  variation.  The  main  factor  that  significantly  determined  both  intensity  and  prevalence  was  conductivity.  Conductivity  positively  correlated  with  both  pH  and  alkalinity.  The  reason  for  the  significant  effect  of  conductivity  is  believed  to  be  an  indirect  effect  of  aluminium  (Al),  that  has  been  proven  toxic  to  G.  salaris.  Al  is  associated  with  acidification,  and  low  pH  levels  would  thus  lead  to  higher  Al  levels.  High  conductivity  can  be  an  indication  of  high  pH  and  low  Al  levels,  which  would  lead  to  higher  levels  of  parasite  infection.  G.  salaris  varied  significantly  over  years,  and  prevalence  was  significantly  reduced  after  unusually  warm  summers,  although  the  intensity  remained  unchanged.  This  is  theorized  to  be  an  effect  of  the  reduced  survival  of  the  parasite  in  warm  waters,  leading  to  reduced  transmission  success.  Spring  and  autumn  had  significantly  higher  intensities  than  summer.  This  is  in  accordance  with  the  temperature  optimum  of  G.  salaris  of  between  6  and  15  °C.  G.  salaris  is  predicted  to  spread  from  Rolfsån  to  neighbouring  Kungsbackaån  and  Fälån,  but,  due  to  high  values  of  Al  in  those  two  rivers,  the  infection  intensities  will  probably  be  comparatively  low,  at  least  if  the  Al  levels  continues  to  be  high.  There  are  still  much  that  remains  to  be  understood  about  the  G.  salaris  infections  on  the  west  coast,  and  suggestions  for  improvement  of  the  current  managing  program,  as  well  as  suggestions  for  future  studies  are  provided.                                        

Page 3: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  3  

Den  sötvattenslevande  haptormasken  Gyrodactylus  salaris  är  en  parasit  som  även  går  under  namnet  laxdjävul,  detta  efter  de  katastrofala  effekter  den  hade  på  norska  laxpopulationer  efter  introduktionen  i  Norge  år  1975.  På  den  svenska  västkusten  upptäcktes  parasiten  först  år  1989,  och  idag  är  15  laxåar  drabbade.  Effekten  har  däremot  inte  varit  den  samma  som  i  Norge  och  idag  varierar  antalet  parasiter  stort,  både  mellan  åar  och  över  tid.  Den  här  studien  syftar  till  att  utreda  faktorerna  bakom  denna  variation,  både  över  tid  och  rum.  Det  var  en  signifikant  skillnad  i  parasitens  intensitet  (medelantal  parasiter  per  infekterad  fisk)  och  förekomst  (antal  procent  av  fisk  som  är  infekterad)  mellan  de  olika  åarna,  där  Säveån  och  Hjärtaredsån  hade  konstant  lägre  nivåer.  Flera  faktorer  har  visat  sig  påverka  förekomsten  av  G.  salaris.  Den  faktor  som  hade  en  signifikant  påverkan  på  både  intensitet  och  förekomst  var  konduktivitet,  som  hade  en  positiv  effekt  på  båda.  Konduktivitet  var  även  positivt  korrelerat  med  pH  och  alkalinitet.  Anledningen  till  att  konduktivitet  hade  en  signifikant  påverkan  tros  vara  en  indirekt  effekt  av  aluminium  (Al),  något  som  har  visat  sig  vara  giftigt  för  G.  salaris.    Al  associeras  med  försurning,  och  lågt  pH  leder  till  högre  nivåer  av  Al.  Hög  konduktivitet  kan  därför  indikera  högt  pH  och  låga  Al  nivåer,  vilket  i  sin  tur  kan  leda  till  en  större  mängd  parasiter.  G.  salaris  varierade  signifikant  mellan  olika  år,  och  förekomsten  minskade  signifikant  efter  ovanligt  varma  somrar  även  om  intensiteten  var  den  samma.  Detta  kan  eventuellt  vara  en  effekt  av  att  parasiterna  överlever  kortare  tid  i  varmt  vatten,  vilket  minskar  antalet  lyckade  överföringar  till  nya  värdar.  Vårar  och  höstar  hade  signifikant  högre  intensitet  än  somrar.  Detta  stämmer  överens  med  G.  salaris  optimala  temperatur  på  mellan  6  och  15°C.  G.  salaris  förutspås  att  spridas  från  Rolfsån  till  närliggande  Kungsbackaån  och  Fälån,  men  på  grund  av  de  sannolikt  höga  nivåerna  av  Al  i  dessa  två  åar  antas  den  framtida  intensiteten  av  parasiten  att  bli  relativt  låg,  i  alla  fall  om  Al  nivåerna  fortsätter  att  vara  höga.  Det  finns  fortfarande  mycket  kvar  att  undersöka  när  det  gäller  infektionen  av  G.  salaris  på  den  svenska  västkusten,  och  förslag  på  förbättringar  av  det  pågående  övervakningsprogrammet,  liksom  förslag  på  framtida  studier  läggs  fram.      

Page 4: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  4  

Introduction  .......................................................................................................................  5  Gyrodactylus  salaris  ....................................................................................................................  5  Effects  in  Norway  ........................................................................................................................  5  Difference  in  susceptibility  between  salmon  stocks  .....................................................................  5  Different  haplotypes  of  Gyrodacylus  salaris  ................................................................................  6  Discovery  and  effects  on  the  Swedish  west  coast  ........................................................................  6  Factors  influencing  variations  in  Gyrodacylus  salaris  intensity  .....................................................  6  Aim  of  the  study  ..........................................................................................................................  8  

Materials  and  Methods  ......................................................................................................  9  Collection  of  data  ........................................................................................................................  9  Electrofishing  ..............................................................................................................................  9  Counting  of  Gyrodactylus  spp.  ...................................................................................................  10  Statistical  analysis  and  calculations  ...........................................................................................  11  

Results  .............................................................................................................................  16  Distribution  of  Gyrodactylus  salaris  ...........................................................................................  16  Differences  between  rivers  and  sampling  sites  ..........................................................................  17  Temporal  variation  ....................................................................................................................  18    .................................................................................................................................................  22  Spatial  variation  ........................................................................................................................  23  

Discussion  ........................................................................................................................  26  Differences  between  rivers  ........................................................................................................  26  Temporal  variation  ....................................................................................................................  27  Spatial  variation  ........................................................................................................................  29  Risk  of  future  spreading  of  G.  salaris  within  Rolfsån  and  to  Kungsbackaån  ................................  35  Comments  on  the  future  management  of  G.  salaris  monitoring  ................................................  37  Conclusions  ...............................................................................................................................  38  

Acknowledgements  ..........................................................................................................  39  

References  .......................................................................................................................  40  

Appendix  ..........................................................................................................................  44        

   

Page 5: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  5  

Introduction    Gyrodactylus  salaris  

The  genus  Gyrodactylus  are  widespread  monogenean  ectoparasites  on  freshwater  fishes,  and  consists  of  app.  400  species.  Gyrodactylus  salaris  infects  the  skin  and  fins  of  primarily  Atlantic  and  Baltic  salmon  (Salmo  salar)  (Olstad  2013),  where  it  feeds  on  the  epidermis,  causing  grazing  wounds.  The  parasite  is  viviparous,  which  means  it  gives  birth  to  live  young,  but  has  a  way  of  viviparity  called  hyperviviparity.  This  means  that  the  offspring,  at  the  time  of  the  birth,  is  already  fully  grown  and  pregnant,  and  attach  to  the  same  host  as  the  parent  (Olstad  et  al.  2006;  Denholm  et  al.  2013).  This  gives  G.  salaris  a  short  generation  time  and  it  allows  for  rapid  growth  of  parasites  on  infected  individuals.  When  infected  by  hundreds  or  thousands  of  parasites  the  damage  on  the  skin  of  the  host  can  be  extensive,  causing  secondary  infections  and  osmoregulatory  disturbance  (Pettersen  et  al.  2012)  sometimes  referred  to  as  gyrodactylosis.    

G.  salaris  was  first  discovered  by  Malmberg  in  1952,  on  salmons  in  a  hatchery  in  River  Indalsälven,  Jämtland,  and  later  described  in  1957  (Malmberg  &  Malmberg  1993).  The  parasite  was,  at  that  time,  not  associated  with  disease  on  the  Baltic  salmon,  and  Gyrodactylus  salaris  was  not  considered  pathogenic  in  the  wild  (Bakke  et  al.  2004).    Effects  in  Norway  

In  1975  G.  salaris  was  discovered  in  Norway  for  the  first  time,  likely  introduced  by  transportation  of  farmed  salmon  from  the  Baltic  sea  in  Sweden  (Johnsen  &  Jensen  1991).    In  Norway  the  parasite  spread  rapidly,  and  has  since  its  introduction  been  reported  from  46  rivers  (Johnsen  et  al.  2008).  The  effect  on  Norwegian  salmon  populations  has  been  devastating,  many  salmon  populations  have  crashed  and  the  average  density  of  salmon  parr  in  infected  rivers  has  been  reduced  by  86%  (Johnsen  &  Jensen  1991;  Bakke  et  al.  2004).      Difference  in  susceptibility  between  salmon  stocks  

These  large  differences  in  G.  salaris  effect  between  the  Swedish  Baltic  region  and  the  Norwegian  Atlantic  region  can  likely  be  explained  by  difference  in  susceptibility  between  the  two  types  of  salmon.  Many  studies  have  shown  the  Baltic  stocks  of  salmon  to  be  less  susceptible  than  the  East  Atlantic  stocks  (Bakke  et  al.  1990;  Cable  et  al.  2000;  Dalgaard  et  al.  2003).  This  is  believed  to  be  due  to  that  Baltic  salmon  have  coevolved  with  G.  salaris  since  the  last  glacial  period,  leading  to  the  population  developing  a  heritable  resistance  to  parasite  infection  (Dalgaard  et  al.  2003;  Lumme  et  al.  2016).  For  example,  Cable  et  al.  (2000)  showed  that  the  time  of  first  birth  for  G.  salaris  on  Baltic  stocks  was  extended  and  the  survival  lower  compared  to  on  Norwegian  stocks  of  salmon.    

There  has  been  extensive  research  trying  to  determine  what  causes  this  apparent  resistance.  For  example,  an  upregulation  of  cytokines  in  the  skin,  promoting  mucus  secretion  has  been  observed  in  susceptible  Atlantic,  but  not  Baltic  salmon.  The  mucus  could  serve  as  nutrition  and  as  a  chemoattractant,  partially  explaining  the  difference  in  susceptibility  observed  (Lindeström  et  al.  2006).  There  also  seem  to  be  multiple  genes  and  genome  regions  involved  in  the  differences  in  susceptibility,  and  the  matter  is  not  resolved  (Gilbey  et  al.  2006;  Kania  et  al.  2007).    

There  are  some  studies  suggesting  that  the  matter  is  not  as  simple  as  all  East  Atlantic  salmons  being  more  susceptible  and  all  Baltic  salmons  being  resistant  (Bakke  et  al.  2004;  

Page 6: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  6  

Ramirez  et  al.  2015).  Both  complexes  show  great  heterogeneity  in  resistance  and  adaption  between  local  populations,  both  within  and  between  rivers.  (Ramirez  et  al.  2015;  Lumme  et  al.  2016).    Different  haplotypes  of  Gyrodacylus  salaris  

To  further  complicate  things,  there  are  not  only  differences  between  salmon  stocks  in  susceptibility,  but  also  different  clades  and  haplotypes  of  Gyrodactylus  salaris  with  different  virulence  (Hansen  et  al.  2003;  Hansen  et  al.  2007).  Some  of  the  Haplotypes,  such  as  the  Danish  variant  of  Haplotype  F,  found  in  Danish  rivers,  seem  to  be  non-­‐pathogenic  to  salmon  (von  Gersdorff  Jørgensen  et  al.  2008),  whereas  others,  such  as  Haplotype  A,  which  is  found  in  many  Norwegian  rivers,  is  associated  with  severe  gyrodactylosis  (Hansen  et  al.  2007).  Interestingly,  haplotype  F  seems  to  be  both  pathogenic  and  non-­‐pathogenic  to  Atlantic  salmon  in  Norway  (Ramirez  et  al.  2014).  Several  studies  have  used  strains  of  this  haplotype  from  Lierelva  or  Lærdalselva  who  grow  exponentially  on  salmon  (e.g.  Bakke  et  al.  1990;  Bakke  et  al.  1999;  Cable  et  al  2000;  Daalgard  et  al.  2003),  while  strains  from  the  same  haplotype  from  Pålsbufjorden  mainly  infects  Arctic  charr  (Salvelinus  alpinus),  and  is  non-­‐pathogenic  to  salmon  (Ramirez  et  al.  2014).  

 The  Haplotypes  found  on  the  Swedish  west  coast  is  Haplotype  A;  found  in  Viskan  (Surtan)  Ätran,  Löftaån  and  Rolfsån,  Haplotype  C;  found  in  Fylleån,  Genevadsån,  Nissan,  Stensån,  and  Suseån,  and  finally  Haplotype  E;  found  in  the  river  Säveån,  in  Göta  älv  (Hansen  et  al.  2003;  Degerman  et  al.  2012;  data  from  Degerman  2016).      Discovery  and  effects  on  the  Swedish  west  coast  

The  first  discovery  of  Gyrodactylus  salaris  on  the  Swedish  west  coast  occurred  in  the  river  Säveån  1989  (Degerman  et  al.  2012).  Since  then  15  salmon  rivers  have  been  infected  and  only  8  remains  free  of  infection.  The  most  recent  river  to  be  infected  was  Rolfsån,  where  the  parasite  was  discovered  in  2015.    

The  salmon  on  the  Swedish  west  coast  is  of  the  East  Atlantic  type,  closely  related  to  the  Norwegian  salmon  (Degerman  et  al.  2012).  Due  to  the  documented  effects  of  G.  salaris  in  Norway,  many  feared  that  the  same  catastrophic  effects  on  salmon  could  occur  on  the  Swedish  west  coast.  This  has  however  not  been  the  case.  All  the  salmon  parr  populations  monitored  on  the  west  coast  have  declined  over  time  since  the  end  of  1980,  but  without  any  significant  effect  of  G.salaris  (Degerman  et  al.  2012).  Why  is  not  clear.  One  hypothesis  is  that  Swedish  west  coast  salmon  have  a  higher  resistance  than  the  salmon  from  many  Norwegian  rivers,  perhaps  due  to  earlier  presence  of  G.  salaris  during  post  glacial  periods  (Malmberg  &  Malmberg  1993).  Some  haplotypes,  such  as  haplotype  E  from  Göta  älv,  is  even  suggested  to  be  a  naturally  occurring  parasite  population  (Meinilä  et  al.  2004).  In  agreement,  the  south  eastern  Norwegian  salmon  stocks,  the  ones  closest  to  the  Swedish  west  coast,  have  lower  G.  salaris  population  growth  rate  than  the  northern  or  western  stocks  (Ramirez  et  al.  2015),  suggesting  that  the  salmon  stocks  in  the  Nordic  south  western  area  show  a  higher  resistance.  This,  however,  remains  to  be  proven.  The  difference  cold  also  be  due  to  a  difference  in  water  properties  between  the  Swedish  and  Norwegian  rivers  affecting  G.  salaris.    Factors  influencing  variations  in  Gyrodacylus  salaris  intensity  

The  intensity  of  Gyrodactylus  salaris  varies  greatly  on  the  Swedish  west  coast,  both  between  different  rivers,  and  localities  within  the  rivers,  but  also  over  time  (Degerman  et  al.  

Page 7: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  7  

2012).  Some  of  this  variation  has  been  explained  by  the  higher  likeliness  of  encountering  infected  individuals  later  in  the  year,  larger  fish  being  more  often  infected  than  small,  and  grade  of  infection  increasing  with  colder  waters.  Salmon  density  the  year  before  the  sampling  was  also  positively  correlated  with  G.  salaris  intensity.    However,  as  much  as  91%  of  the  variation  still  remains  unexplained,  and  it  is  believed  that  factors  such  as  water  chemistry  may  play  a  role  in  the  variations  observed  between  rivers  (Degerman  et  al.  2012).    

Indeed,  there  are  many  factors  affecting  G.  salaris,  both  in  positive  and  negative  ways,  where  differences  in  water  temperature,  density  off  salmon  parr,  and  water  chemistry  is  the  ones  believed  to  have  greatest  effect.    Temperature  

G  salaris  is  a  cold  water  adapted  parasite,  and  its  mean  life  span  decreases  with  higher  temperature;  from  33.7  days  in  2.5°C  to  4.4  days  in  19°C.  The  number  of  offspring  peaks  between  6.5  and  13  °C,  but  the  population  growth  increases  with  increased  temperature  up  to  19°C  (the  highest  temperature  tested).  This  is  due  to  the  parasite  giving  birth  at  an  earlier  age  and  thus  the  generation  time  decreases  sharply.  The  optimum  temperature  of  G.salaris  is  considered  to  be  between  6  and  15  °C  (Jansen  &  Bakke  1991).    

In  accordance  with  this,  a  study  of  G.  salaris  in  the  Norwegian  river  Batnfjordselva  showed  that  the  mean  number  of  parasites  increased  during  the  warm  period  of  the  year  (summer  and  autumn)  and  decreased  during  the  cold  period  of  the  year  (winter  and  spring).  After  winters  with  water  temperatures  almost  at  0°C  for  2-­‐3  months,  some  fish  were  even  found  to  be  uninfected  (Mo  1992).  Similar  seasonal  variation  has  been  found  for  G.  salaris  on  Arctic  charr  (Winger  et  al.  2008).    

In  short,  it  seems  like  warmer  temperatures  promote  faster  growth  of  G  salaris  populations,  even  though  it  decreases  the  life  span  of  the  individual  parasites.  The  rate  of  transmission  of  G  salaris  from  host  to  host  is  also  positively  correlated  with  temperature  (Soleng  et  al.  1999).    Salmon  population  density  

Transmission  of  Gyrodactylus  salaris  from  host  to  host  has  been  suggested  to  occur  via  four  different  routes;  (i)  direct  transfer  via  contact  between  live  fish,  (ii)  transfer  via  contact  between  a  live  fish  and  a  dead  host,  (iii)  contact  between  a  fish  and  detached  parasites  on  the  bottom  substrate  and  (iv)  contact  between  a  fish  and  detached  parasites  drifting  in  the  water  column  (Bakke  et  al.  1992).  The  relative  importance  of  these  transmission  routes  has  not  been  studied  in  detail,  but  contact  between  live  hosts  is  assumed  to  be  important  (Soleng  et  al.  1999;  Olstad  et  al.  2006).  Since  physical  contact  between  live  fish  occur  more  often  when  the  population  density  of  the  salmon  parr  are  higher,  higher  salmon  parr  density  is  hypothesised  to  lead  to  a  higher  transmission  rate  of  G.  salaris.    Water  chemistry  

Aqueous  aluminium  (Al)  and  Zinc  (Zn)  has  been  shown  to  have  negative  effects  on  Gyrodactylus  salaris,  and  there  is  a  negative  correlation  between  G  salaris  infections  and  these  metal  concentrations  (Soleng  et  al.  1999;  Poléo  et  al.  2004).  In  fact,  today  one  of  the  Norwegian  strategies  of  eliminating  G.  salaris  in  infected  rivers  consists  of  a  treatment  called  AlS,  where  a  combination  of  aqueous  aluminium  and  sulfuric  acid  is  released  into  the  stream  to  eliminate  the  parasites  (Eriksen  &  Pettersen  2016).  Both  Al  and  Zn,  but  especially  Al,  is  associated  with  freshwater  acidification,  and  elevated  levels  occur  when  pH  drops  (Poléo  et  

Page 8: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  8  

al.  2004).  pH  in  itself  has  also  been  shown  to  lower  G.  salaris  survival  and  population  growth,  but  only  at  very  low  levels.  Survival  is  reduced  when  pH  is  5.0  or  lower,  population  growth  is  reduced  when  pH  is  5.6  or  lower,  and  populations  are  eliminated  at  pH  5.0  (Soleng  et  al.  1999).  This  suggests  that  acidified  rivers  are  less  susceptible  to  the  parasite  than  others.  

Another  factor  that  has  been  shown  to  affect  G.  salaris  is  salinity,  which  has  a  negative  effect  on  survival  in  salinities  above  7.5‰,  with  a  marked  decrease  in  survival  occurring  in  salinities  at  10‰  or  above.  (Soleng  &  Bakke  1997)  Other  factor  negatively  affecting  survival  includes  chlorine  (Cl),  where  there  is  a  negative  correlation  between  population  intensity  and  hypochlorite  concentration  (Hagen  et  al.  2014).    

Low  oxygen  concentration  and  pollution  has  also  been  suggested  to  negatively  affect  gyrodactylids  (Koskivaara  et  al.  1991),  while  eutrophication  has  showed  both  positive  and  neutral  effects  on  gyrodactylid  growth  (Lafferty  1997;  Vidal-­‐Martínez  et  al.  2009).  Nitrate  has  even  been  seen  to  reduce  the  number  of  gyrodactylids  on  guppies  and  make  them  less  vulnerable  to  infection  (Smallbone  et  al.  2016).    Aim  of  the  study  

There  are  obviously  many  factors  that  can  account  for  the  large  spatial  and  temporal  variations  in  G.  salaris  intensity,  and  only  few  of  them  has  been  thoroughly  examined  in  natural  systems.  This  study  aims  to  further  investigate  the  temporal  and  spatial  variations  in  infection  rate  of  G.  salaris  on  salmon  parr  observed  in  the  rivers  of  the  Swedish  west  coast,  and  which  regulating  factors  that  might  exist.  We  will  investigate  if  the  temporal  variations  can  be  explained  by  changes  in  water  temperature  and  if  the  spatial  variations  can  be  explained  by  factors  such  as  temperature,  water  chemistry,  salmon  parr  density,  or  distance  to  the  sea.  

We  hypothesize  that  we  will  see  a  reoccurring  seasonal  variation  in  G.  salaris  intensity,  with  lower  numbers  of  G.  salaris  in  early  spring,  after  the  winter,  and  larger  numbers  in  autumn,  after  long  periods  of  warmth.  There  might  also  be  large  declines  in  both  intensity  and  prevalence  of  G.  salaris  after  long,  cold  winters  or  after  unusually  warm  summers  since  G.  salaris  is  adapted  to  cold  waters.  

Regarding  the  effect  of  salmon  parr  density,  we  hypothesize  that  higher  salmon  parr  density  will  correlate  positively  with  G.  salaris  intensity  and  prevalence,  due  to  increased  transmission  rates.  Regarding  water  chemistry,  it  is  likely  that  we  will  see  a  negative  effect  on  G.  salaris  with  higher  Al  concentrations  and  possibly  also  with  lower  pH.  Other  factors  such  as  conductivity,  water  coloration,  and  nutritional  status  is  not  hypothesised  to  show  any  effect  on  G.  salaris,  this  since  these  factors  has  not  been  noted  in  earlier  studies,  except  nutrients,  and  this  only  at  very  high  levels  unlikely  to  be  seen  in  this  study.  Distance  to  the  sea  is  not  hypothesised  to  have  any  effect  either  since  the  salinities  in  the  studied  rivers  are  unlikely  to  reach  high  enough  levels  to  negatively  affect  G.  salaris.  For  example,  the  inner  parts  of  the  Kungsbacka  fjord  has  a  salinity  below  10‰  (Sundqvist  &  Karlsson  2016),  further  up  in  the  river  the  salinity  is  likely  even  lower,  and  will  have  little  to  no  effect  on  the  parasite  population.  

The  aim  is  further  to  take  eventual  regulating  factors  into  consideration  and  discuss  how  the  infection  might  spread  in  newly  infected  Rolfsån  and  how  likely  the  neighbouring  Kungsbackaån  is  to  be  infected.          

Page 9: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  9  

Materials  and  Methods    Collection  of  data  

The  Gyrodactylus  salaris  data  was  provided  by  SLU  (Swedish  University  of  Agricultural  Science).  This  “gyro”  database  is  part  of  a  G.  salaris  monitoring  program  and  contains  information  from  22  salmon  rivers  and  82  sites  on  the  Swedish  west  coast  and  was  obtained  by  electrofishing  between  1989  to  2016.  The  database  contains  information  like  location,  density  and  size  (length  and  weight)  of  salmon,  as  well  as  number  of  Gyrodactylus  spp.  found  on  each  fish.  If  the  gyrodactylids  has  been  determined  to  species  and  haplotype  this  is  also  noted.  

The  information  on  salmon  parr  density  (0+  salmon,  >0+  salmon,  and  total  salmon  density)  was  provided  by  SLU  by  standard  electrofishing  data  available  in  the  Swedish  Electrofishing  Register  (aquarapport.slu.se),  which  covered  most  of  the  sites  where  the  gyrodactylus  electrofishing  had  occurred.  The  distance  from  the  electrofishing  local  to  the  sea  was  also  provided.  

The  water  chemistry  data  was  provided  by  the  county  administration  boards  in  Halland  and  Västra  Götaland.  Some  data  were  also  collected  from  SLUs  website  Miljödata  MVM,  version  1.16  (miljodata.slu.se).  This  provided  data  on  pH,  alkalinity,  total  and  inorganic  aluminium  (Al),  total  zinc  (Zn),  colour,  absorbance,  conductivity,  nitrogen  (N),  nitrite  (NO2

-­‐)  and  nitrate  (NO3

-­‐),  and  phosphorus  (P).    Data  on  Swedish  air  

temperatures  was  collected  from  SMHI  open  data  (opendata-­‐catalog.smhi.se),  and  data  on  Norwegian  air  temperatures  was  collected  from  Yr,  delivered  by  the  Norwegian  Meteorological  institute  and  NRK.    Electrofishing  The  electrofishing  for  the  gyro-­‐database  is  conducted  at  a  yearly  basis  by  the  Swedish  Anglers  Association  in  Gothenburg  for  SLU.  Some  sites  are  fished  during  autumn  and  some  during  spring,  in  general,  uninfected  rivers  are  normally  sampled  in  spring  and  infected  in  autumn.  The  sites  are  sampled  when  the  water  flow  is  sufficiently  low,  and  when  the  water  temperature  is  around  10°C.  There  are  several  predetermined  sites  for  sampling  

Table  1.  This  table  displays  the  sites  electrofished  during  2016,  the  name  of  the  stations,  the  river,  and  main  river  system  they  are  situated  in.  The  rivers  are  sorted  from  south  to  north,  with  Ätran  being  the  river  with  its  outlet  located  furthest  south,  and  Örekilsälven  furthest  north.  

Page 10: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  10  

of  Gyrodactylus  salaris  decided  by  SLU,  and  the  electrofishing  takes  place  at  these  locations.  For  this  study,  I  assisted  in  most  of  the  electrofishing  during  2016.    

In  spring  2016,  four  rivers  and  10  sites  were  sampled.  The  sites  sampled  were  two  sites  in  Himleån  (15th  of  April),  four  in  Rolfsån  (11th  of  May),  two  in  Kungsbackaån  (26th  of  April),  and  two  in  Örekilsälven  (28th  of  April).  In  autumn  2016  four  rivers  and  14  sites  were  sampled.  There  were  four  sites  in  Rolfsån  (5th  of  October),  the  same  ones  as  in  spring,  one  site  in  Anråseån  (6th  of  October),  one  site  in  Säveån  (6th  of  October),  and  8  sites  in  Ätran  (31th  of  October).  The  name  of  the  sites  and  the  rivers  they  are  located  in  can  be  seen  in  Table  1.  A  map  of  the  more  exact  location  of  these  rivers  can  be  found  in  Figure  1.  

The  electrofishing  at  these  sites  was  conducted  until  between  10  and  15  salmon  parr  were  caught.  The  salmon  were  immediately  after  capture  put  in  a  bottle  with  95%  alcohol  and  were  thus  preserved  until  further  analysis  in  the  lab.  After  that,  the  water  and  air  temperature  were  measured  and  noted.  The  site  Bosgården  in  Rolfsån  was  sampled  for  the  first  time  in  2016  and  therefore  a  quick  assessment  of  the  stream  habitat  was  made  according  to  parts  of  the  standard  protocol  for  electrofishing.    Counting  of  Gyrodactylus  spp.  The  degree  of  infestation  was  assessed  under  a  stereo  microscope  at  16x  enlargement.  The  number  of  Gyrodactylus  spp.  was  counted  on  the  dorsal  fin  and  both  pectoral  fins  respectively.    

Gyrodactylus  salaris  is  not  the  only  gyrodactylid  to  be  found  in  the  rivers  of  the  Swedish  west  coast,  there  is  also  a  species  called  Gyodactylus  derjavini  whose  preferred  host  is  trout  (Salmo  trutta).  This  species  of  Gyrodactylus  is  not  associated  with  disease  in  salmon  (Malmberg  &  Malmberg  1993;  Bakke  et  al  1999).  The  two  species,  G.  salaris  and  G.  derjavini,  

Figure  1.  A  map  of  the  different  rivers  electrofished  during  2016  and  their  location  on  the  Swedish  west  coast.  River  number  1  is  Ätran,  number  2  is  Himleån,  number  3  is  Rolfsån,  number  4  is  Kungsbackaån/Lindomeån,  number  5  is  Göta  Älv,  number  6  is  Anråseån,  and  number  7  is  Örekilsälven.  

Page 11: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  11  

are  morphologically  very  similar,  although  G.  derjavini  is  usually  found  in  much  smaller  numbers  than  G.  salaris.  It  is  not  possible  to  accurately  determine  the  species  by  using  only  a  stereo  microscope.  Therefore,  any  gyrodactylids  found  in  previously  uninfected  or  newly  infected  sites  were  sent  to  Veterinærinstituttet  in  Oslo,  Norway,  for  further  analysis  of  species  and  haplotype.  This  to  determine  if  it  was  the  infectious  G.  salaris,  and  if  so  which  haplotype,  or  if  it  was  the  relatively  harmless  G  derjavini.  

 Statistical  analysis  and  calculations  From  the  data  in  the  gyro-­‐database  some  basic  information  such  as  prevalence  (percentage  of  salmons  infected  with  G.  salaris),  infection  intensity  (mean  number  of  G.  salaris  per  infected  fish)  and  total  mean  (mean  number  of  G.  salaris  on  all  fish,  including  non-­‐infected)  was  calculated.  Not  all  rivers  and  years  were  represented,  and  if  there  were  several  electrofishings  and/or  water  analyses  in  one  year,  the  data  from  the  date  closest  in  time  with  the  gyrodactylus  sampling  were  chosen.  The  water  chemistry  measurements  were  sometimes  taken  at  a  station  a  few  kilometres  from  the  gyro  stations,  these  data  were  still  deemed  okay  to  use,  if  the  sites  were  in  the  same  river  and  the  stations  were  not  separated  by  any  lakes  or  major  tributaries.        Treatment  of  data  The  test  for  normality  used  in  all  cases  was  Shapiro-­‐Wilk  tests.  If  the  data  were  not  normally  distributed,  log  transformed  data  (+10)  were  tested  as  well.  All  the  statistical  analyses  were  performed  using  IBM  SPSS  Statistics  version  24,  with  the  significance  set  to  α  =0,05.  All  graphs  and  tables  were  made  in  Microsoft  Excel  version  15.27.    Differences  between  rivers  and  sampling  sites  The  test  of  difference  between  sampling  sites  and  rivers  included  sites  that  were  infected  with  G.  salaris  and  that  had  been  electrofished  in  2015  and/or  2016.  The  exception  being  

Table  2.  A  table  of  the  different  sampling  sizes  (N),  or  the  total  number  of  sites  electrofished  for  G.  salaris,  in  the  test  of  temporal  variations  between  years,  months,  and  seasons.  Years  and  months  excluded  from  the  test  due  to  too  few  samples  (<5)  are  marked  with  red.  In  a  later  test,  without  the  data  from  Hjärtaredsån  and  Säveån,  the  year  2008  was  excluded  as  well.  

Page 12: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  12  

Rolfsån  where  G.  salaris  was  found  too  recently  for  a  fair  comparison  to  be  made.  Since  the  sampling  at  many  of  the  stations  did  not  start  until  the  21th  century,  while  some  of  the  stations  has  been  sampled  since  the  early  90’s,  both  a  comparison  of  values  only  from  the  21th  century  and  a  comparison  with  total  values  were  made.  It  must  be  noted  that  the  river  Himleån  was  not  infected  until  2005,  and  the  sampling  at  station  Jonseredsdammen  in  Säveån  did  not  start  until  2008.  Neither  the  prevalence,  nor  the  intensity  for  rivers  and  stations  were  normally  distributed,  therefore,  a  Kruskal-­‐Wallis  ANOVA  with  a  Dunn-­‐Bonnferroni  post  hoc  was  used  to  determine  differences.      Temporal  variation  To  test  how  the  prevalence  and  intensity  of  G.  salaris  vary  over  years,  months  and  seasons;  December,  January  and  February  were  classed  as  winter,  March,  April  and  May  as  spring,  June,  July  and  August  as  summer,  and  September,  October  and  November  as  autumn.  There  were  large  differences  in  number  of  samplings  done  in  the  different  years,  months,  and  seasons,  and  7  years  and  four  seasons  had  to  be  excluded  due  to  too  few  samples  (Table  2).    

The  prevalence  and  intensity  of  G.  salaris  were  not  normally  distributed  so  a  non-­‐parametric  Kruskal-­‐Wallis  ANOVA  with  a  Dunn-­‐Bonnferroni  post  hoc  test  was  used.  The  prevalence  had  no  outliers  so  it  was  used  as  it  was,  whereas  the  intensity  was  log  transformed  (+10),  which  removed  the  outliers.    

A  second,  almost  identical  test  of  years,  months,  and  seasons  was  made,  in  the  same  manner  as  above,  with  the  same  months  excluded  and  only  one  additional  year  excluded  (2008,  N=4).  This  time  without  any  values  from  Göta  älv  or  Hjärtaredsån.  This  since  I  wanted  to  remove  the  possibility  of  the  very  low  values  in  these  stations  affecting  the  whole  test.  

The  air  temperatures  since  1990  were  collected  from  SMHI,  where  mean  temperatures  from  each  month  has  been  collected  from  stations  at  Halmstad,  Varberg  and  Göteborg.  To  test  the  effect  of  cold  winters,  a  comparison  between  cold  winters  (set  as  3  months  with  mean  air  temperature  under  0°C)  and  warm  winters  (no  mean  air  temperatures  under  0°C)  was  made.  Only  fish  sampled  in  spring  were  investigated  when  looking  at  the  effect  of  the  winters.  A  total  of  6  samplings  could  be  found  with  data  from  spring  in  both  a  cold  and  a  warm  winter.  The  intensity  was  normally  distributed  after  a  log  transformation  (+10),  the  prevalence  was  however  not,  neither  before  nor  after  transformation.  Thus,  a  paired  t-­‐test  was  used  to  test  the  difference  in  intensity  and  a  Wilcoxon  Signed  Ranks  test  to  test  the  difference  in  prevalence.  

“Warm  summers”  were  defined  as  summers  with  two  or  more  months  with  mean  air  temperatures  above  17.5°C  alternatively  one  mean  air  temperature  above  20°C,  “unusually  warm  summers”  was  defined  as  summers  with  at  least  one  mean  monthly  air  temperature  above  20°C  and  “cold  summers”  were  defined  as  summer  with  no  months  with  mean  air  temperatures  above  17.5°C.  Only  samples  in  autumn  was  investigated  to  focus  on  the  effect  of  the  warm  summer  and  was  compared  with  years  without  any  warm  summers.  The  effect  of  unusually  warm  summers  was  tested  by  comparing  the  values  obtained  in  the  autumn  after  this  summer  with  the  values  obtained  in  autumn  the  year  before.  Overall,  18  values  of  intensity  and  prevalence  could  be  found.  They  were  tested  the  same  way  as  above,  with  a  paired  t-­‐test  to  test  the  differences  between  intensities,  and  a  Wilcoxon  Signed  Ranks  test  to  test  the  difference  in  prevalence.    

Page 13: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  13  

Spatial  variation  To  calculate  the  difference  between  haplotypes,  all  the  samplings  from  rivers  with  known  

haplotypes  were  used.  The  intensity  and  prevalence  for  each  sample  were  grouped  after  haplotype,  A,  C  or  E.  Since  neither  prevalence,  nor  intensity  were  normally  distributed,  a  Kruskal-­‐Wallis  ANOVA  with  a  Dunn-­‐Bonnferroni  post-­‐hoc  was  used  to  determine  any  differences.  

The  test  of  differences  in  water  quality  and  salmon  density  was  performed  with  focus  on  pH,  alkalinity,  conductivity,  colour,  total  nitrogen,  nitrite  and  nitrate,  total  phosphorus,  estimated  salmon  density  of  parr  in  the  first  year  class  (0+),  estimated  salmon  density  of  older  parr(>0+),  and  total  estimated  salmon  density.  Factors  excluded  from  the  study  due  to  too  few  values  were  total  and  inorganic  aluminium  (Al),  total  zinc  (Zn),  and  absorbance.  pH  and  total  nitrogen  were  the  only  factors  normally  distributed  in  the  original  form,  after  log  transformation  colour,  nitrite  and  nitrate,  total  phosphorus,  salmon  density  (0+),  salmon  density  (>0+),  and  total  salmon  density  also  became  normally  distributed.  Alkalinity  and  conductivity  remained  not  normally  distributed.  An  ANOVA  with  a  Tukey’s  post  hoc  was  performed  for  each  factor  to  determine  the  difference  between  rivers.  All  rivers  where  G.  salaris  are  found  with  sufficient  data  were  tested  for  differences.  The  rivers  tested  were  Säveån,  Himleån,  Stensån,  Ätran,  Högvadsån,  Fageredsån,  Hjärtaredsån  and  Löftaån  (Figure  2).  There  were  not  water  chemistry  data  available  for  all  sites  in  the  rivers  and  even  on  sites  where  water  chemistry  data  were  available  it  rarely  contained  all  variables  mentioned  above,  leading  to  the  water  chemistry  data  being  quite  patchy.  

Since  Al  is  an  important  factor,  but  the  Al-­‐values  in  the  database  were  too  few  to  use  statistically,  a  special  test  using  not  the  gyrodatabase,  but  the  raw  data  from  the  Halland  county  board  was  performed.  This  compared  the  Al-­‐content  in  the  rivers  Hjärtaredsån,  Högvadsån  and  Fageredsån.  The  reason  for  choosing  these  rivers  was  that  Hjärtaredsån  is  suspected  to  be  affected  by  high  Al-­‐levels  (Degerman  et  al.  2012).  The  other  rivers  are,  like  Hjärtaredsån,  tributaries  to  

Figure  2.  A  map  of  the  rivers  used  to  calculate  the  spatial  variation  of  G.  salaris.  River  number  one  is  Stensån,  river  number  two  is  Ätran,  number  three  is  Fageredsån,  number  four  Högvadsån,  number  five  Hjärtaredsån,  number  six  Himleån,  number  seven  Löftaån,  and  number  eight  Säveån.  All  rivers  are  infected  with  the  parasite.  

Page 14: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  14  

Ätran  but  are  not  suspected  to  be  as  affected  by  Al-­‐levels.  They  were  also  three  of  the  very  few  rivers  that  had  continuous  Al-­‐mesurements.  To  examine  any  difference  between  the  rivers,  all  the  raw  data  on  total  aluminium  and  on  inorganic  aluminium  from  the  Halland  count  board  were  used.  A  few  of  the  datapoints  were  given  as  lower  than  (<)  rather  than  exact  values,  these  values  were  excluded  since  they  were  not  exact  and  could  not  be  used  statistically.  One  test  was  made  with  all  the  data,  beginning  in  1991  and  ending  in  2015.  Two  other  test  were  made,  one  with  data  from  2001  to  2015  and  one  with  only  data  from  2015  to  see  a  more  recent  state  of  the  rivers.  From  2015  there  were  no  total  Al-­‐  data,  only  data  on  inorganic  Al.  In  the  data  from  1991-­‐2015  neither  the  total  Al,  nor  the  inorganic  Al,  were  normally  distributed,  they  were  thus  tested  using  a  Kruskal-­‐Wallis  ANOVA  with  a  Dunn-­‐Bonnferroni  post  hoc.  In  the  data  from  2001-­‐2015  the  total  Al-­‐values  were  normally  distributed  and  the  inorganic  Al-­‐values  were  normally  distributed  after  log  transformation.  The  data  from  2015  were  also  normally  distributed  without  need  for  transforming.  For  these  tests  a  one-­‐way  ANOVA  was  used  together  with  a  Tukey  post  hoc.  

In  a  test  of  difference  in  water  quality  and  salmon  density  with  focus  on  the  uninfected  Kungsbackaån  and  newly  infected  Rolfsån  only  rivers  with  the  same  haplotype  as  in  Rolfsån,  haplotype  A,  were  chosen  for  comparison.  The  reason  for  this  is  that  the  infectivity  of  haplotype  A  is  likely  the  same  in  all  rivers,  so  the  only  difference  observed  in  prevalence  and  intensity  of  G.  salaris  should  be  due  to  differences  between  rivers,  in  for  instance  water  chemistry  and  salmon  density.  Also  included  in  the  test  is  Himleån;  likely  with  G.  salaris  haplotype  A,  since  Himleån  is  situated  between  Löftaån  and  Viskan,  and  Ätran,  rivers  that  are  all  infected  with  haplotype  A.  The  test  was  made  with  focus  on  the  same  factors  as  in  the  other  water  quality-­‐test.  Only  pH  was  normally  distributed  in  the  raw  data,  but  after  log  transformation  all  factors  except  alkalinity  (p=0,034)  and  salmon  density  (>0+)  (p=0,044)  were  normally  distributed.  Testing  of  differences  was  performed  using  a  one-­‐way  ANOVA  with  a  Tukey  post  hoc.  

Since  the  data  obtained  from  the  county  boards  lacked  Al-­‐levels  for  most  of  these  rivers  the  data  was  obtained  from  Miljödata  MVM  version  1.16.  Exceptions  were  Löftaån,  which  was  not  in  the  MVM  database,  and  Ätran,  where  there  were  no  conductivity  measurements  in  the  MVM  database.  In  these  cases,  the  original  data,  obtained  from  the  county  boards,  were  used  to  allow  a  comparison  between  the  rivers  to  be  made.  The  data  from  MVM  were  obtained  for  only  one  station  in  each  river  since  there  were  usually  only  one  station  measuring  these  levels  relatively  close  to  where  the  electrofishing  had  been  conducted.  There  were  only  6  data  points  in  MVM  for  all  stations,  3  from  2014  and  3  from  2015.  The  mean  for  these  values  was  calculated,  and  for  Al  a  median  value  was  calculated  as  well  and  put  in  to  the  figure  for  comparison  between  rivers.  

Testing  the  correlation  between  conductivity  and  pH,  and  conductivity  and  alkalinity  were  done  with  the  same  data  used  in  the  first  test  of  difference  in  water  quality.  Since  neither  alkalinity,  nor  pH  were  normally  distributed  a  Spearman’s  rank  correlation  was  used.  Conductivity  was  also  tested  for  correlation  with  total  N,  NO2

-­‐  and  NO3-­‐,  and  total  P  with  a  

Spearman’s  test.  Testing  which  factors  affects  the  intensity  and  prevalence  of  G.  salaris  was  done  using  a  

General  Linear  Model  (GLM).  The  random  factors  tested  in  this  model  were  river,  sampling  station,  and  year,  while  the  covariates  were  water  temperature,  pH,  alkalinity,  colour,  conductivity,  toltal  nitrogen  (N),  nitrite  and  nitrate  (NO2

-­‐  and  NO3-­‐),  total  phosphorus  (P),  

distance  from  the  sampling  station  to  the  sea,  density  of  salmon  parr  0+,  density  of  salmo  parr  older  than  0+,  and  total  salmon  density.  The  dependent  factors  were  intensity  and  

Page 15: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  15  

prevalence  of  G.  salaris.  Only  rivers  and  stations  with  four  or  more  samplings  were  included  in  the  test.  The  dependent  factors  were  not  normally  distributed,  but  after  plotting  the  residuals  there  were  no  trends  in  the  residuals  found.  Histograms  show  a  slight  skewness  due  to  a  lot  of  0-­‐values,  but  otherwise  follow  a  fairly  normal  distribution.  Normality  increased  after  the  dependent  factors  were  log-­‐transformed  (+10)  and  since  the  residuals  showed  no  trends,  a  parametric  test,  the  GLM,  was  performed.    

     

Page 16: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  16  

Results    Distribution  of  Gyrodactylus  salaris  During  the  electrofishing  conducted  in  spring  2016  gyrodactylids  were  found  in  5  of  the  10  sites  sampled  (Fig.  3).  In  three  of  these  five  sites,  the  two  sites  in  Himleån  and  the  site  Gåsevadsholm  in  Rolfsån,  Gyrodactylus  salaris  were  already  confirmed.  In  the  site  Island  Pool  in  Rolfsån  only  one  parasite  of  G.  salaris  had  been  encountered  in  2015,  and  in  Ålgårdsbacka  in  Kungsbackaån  there  had  been  no  previous  encounters  of  G.  salaris.  Analysis  of  the  infected  fins  showed  that  the  gyrodactylids  found  in  Island  Pool  were  indeed  G.  salaris,  of  haplotype  A,  while  the  gydodactylids  found  in  Ålgårdsbacka,  Kungsbackaån  were  Gyrodactylus  derjavini.  This  means  that  the  G.  salaris  infection  has  definitely  spread  to  another  site  in  Rolfsån,  leading  to  a  total  of  two  sites  out  of  four  now  being  confirmed  with  a  G.  salaris  infection.  A  few  parasites  of  G.  salaris  had  been  found  in  Fälån  in  the  sampling  in  2015,  but  none  were  found  this  sampling.  Meanwhile,  Kungsbackaån  together  with  Örekilsälven  remains,  as  far  as  we  know,  free  of  infection.  

Of  the  14  sites  electrofished  in  autumn  2016  G.  salaris  was  already  present  at  11.  Only  the  two  sites  Bosgården  and  Fälån  in  Rolfsån  together  with  Anråseån  were  free  of  infection.  After  the  sampling  and  counting  were  done,  gyrodactylids  were  found  in  12  of  the  14  sites.  The  only  sites  without  any  gyrodactylids  were  Anråseån  and  Hjärtaredsån  (where  G.  salaris  is  present).  In  both  Bosgården  and  Fälån  a  few  gyrodactylids  were  found,  a  total  of  two  on  two  fishes  in  Fälån  and  a  total  of  three  on  two  fishes  in  Bosgården.  These  gyrodactylids  are  currently  being  analysed  to  find  out  whether  they  are  G.  salaris  or  G.  derjavini.    

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

G.  slaris  intensity

 (mean  nu

mbe

r  of  G

.  salarispe

r  infected

 fish)

Name  of  station

Högvadsån FagerredsånHjärtaredsån

Himleån Rolfsån Fälån KungsbackaånLindomeån Munkedalsälven

Göta  älv

Örekilsälven

Anråseån

Figure  3.  The  intensity  of  G.  salaris  (number  of  G.  salaris  per  infected  fish)  at  the  different  sites  during  2016.  The  names  of  the  stations  are  displayed  on  the  x-­‐axis,  and  below  the  brackets  are  the  name  of  the  rivers  the  stations  are  situated  in.  The  name  of  the  stations  in  Rolfsån  appear  twice,  this  is  due  to  them  being  sampled  in  both  spring  and  autumn.  The  first  of  the  two  columns  are  from  the  spring  sampling  and  the  second  from  the  autumn  sampling.  The  main  river  systems  for  the  stations  are  indicated  in  Table  1.  The  red  stars  indicated  were  G.  salaris  was  confirmed  present  before  the  sampling  in  2016  started.  

Page 17: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  17  

 Differences  between  rivers  and  sampling  sites  

During  2016,  there  were  large  differences  in  number  of  G.  salaris  found  at  the  different  sites,  from  an  intensity  of  0  in  Hjärtaredsån,  Ätran  to  an  intensity  of  406  in  Göingegården,  Himleån  (Fig.  3).  Of  the  localities  where  G.  salaris  was  present,  the  sampling  stations  in  Hjärtaredsån  and  Säveån  had  much  lower  intensities  than  the  rest.  There  were  more  variations  in  both  prevalence  and  intensities  between  rivers  than  between  stations.  The  coefficient  of  variation  (CV)  for  intensity  was  87  for  stations  and  92  for  rivers,  for  prevalence  it  was  37  for  stations  and  52  for  rivers.    

The  trend  of  high  variation,  and  low  intensities  in  Hjärtaredsån  and  Säveån  was  not  just  present  in  2016,  but  appears  to  be  quite  constant  over  the  years  (Fig.  4).  There  was  a  significant  difference  in  both  prevalence  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(6)=64.10,  p<0.001)  and  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(6)=55.47,  p<0.001)  of  G.  salaris  between  the  rivers  sampled  in  2015  and/or  2016  regarding  values  since  the  year  2000.  Post  hocs  showed  the  difference  to  be  between  between  the  following  rivers;  Säveån  had  significantly  lower  prevalence  of  G.  salaris  than  all  rivers  except  Hjärtaredsån  and  Ätran,  and  significantly  lower  intensities  than  all  rivers  except  Hjärtaredsån.  Hjärtaredsån  in  turn  had  significantly  lower  both  prevalence  and  intensity  than  all  rivers  except  Säveån  and  Ätran  (P-­‐  and  N-­‐values  for  the  significant  differences  observed  can  be  found  in  Table  A1  and  A2  in  the  appendix).  The  significant  differences  between  the  sampling  stations  can  be  observed  in  figure  4  (Exact  p-­‐  

0

50

100

150

200

250

300

350

Kungsbygget

Sten

sån

Kärram

ölla

Sten

sån

Källstorp  ned

reSten

sån Fors

Ätran

Ätrafors

Ätran

Kogstorp

Högvadsån

Nydala  kvarn

Högvadsån

Sumpafallet

Högvadsån

Århu

ltHö

gvadsån

Fridhe

msberg

Fageredsån

Ned

an  iglasjö

bäcken

Hjärtaredsån

Göingegården

Himleån

Kvarnagården

Himleån

Ön  Ro

lfstorp

Himleån

Jonsered

s  fabrik

erSäveån

Jonsered

sdam

men

Säveån

G.  sa

laris  intensity

 (mean  nu

mbe

r  of  G

.  salaris  pe

r  infected  

fish)  and

 prevalence

Name  of  sampling  station  and  river

Figure  4.  The  mean  intensity  (blue  pillars)  and  mean  prevalence  (orange  pillars,  shown  in  percentage  from  0-­‐100)  of  G.  salaris  since  the  year  2000  in  sites  electrofished  in  2015  or  2016.  The  sites  from  Himleån  only  displays  mean  value  since  2005,  since  that  is  the  year  G.  salaris  was  discovered  in  the  system.  The  sites  fished  only  in  2015  and  not  in  2016  are  the  sites  from  the  river  Stensån,  the  site  Kvarnagården  from  Himleån  and  the  site  Jonseredsdammen  from  Säveån,  Göta  älv.  Significant  differences  (p<0,05)  are  marked  with  brackets,  orange  for  significant  difference  in  prevalence,  and  blue  for  significant  differences  in  intensity.  Exact  p-­‐values  can  be  found  in  tables  7  and  8  in  the  appendix.  

Page 18: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  18  

and  N-­‐values  can  be  found  in  table  A3  and  A4  in  the  appendix.  Looking  at  values  from  all  years,  not  just  from  the  21th  century  gives  us  a  similar  pattern  in  differences  between  rivers.  There  are  significant  differences  in  both  parasite  prevalence  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(6)=79.54,  p<0.001)  and  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(6)=69.54,  p<0.001).  This  time,  according  to  the  post  doc,  the  differences  were  mostly  between  Säveån  and  Hjärtaredsån,  and  the  other  rivers.  Säveån  had  significantly  lower  both  prevalence  and  intensity  of  G.  salaris  than  all  the  other  rivers  except  Hjärtaredsån.  Hjärtaredsån  had  significantly  lower  prevalence  than  the  rivers  Stensån,  Högvadsån,  Fageredsån  and  Himleån,  and  significantly  lower  intensity  than  Stensån,  Högvadsån  and  Himleån.  Interestingly  there  was  also  a  significant  difference  in  intensity  of  G.  salaris  between  Ätran  and  Himleån  with  Ätran  having  lower  intensities  (The  exact  p-­‐  and  N-­‐values  can  be  found  in  table  A5  and  A6  in  the  appendix,  significant  differences  between  stations  for  all  years  can  be  found  in  Table  A7  and  A8).    

 Temporal  variation  

 Differences  between  years  

The  prevalence  and  intensity  of  G.  salaris  varied  both  between  months  and  years  (Fig.  5).  For  example,  the  G.  salaris  intensity  in  Göingegården,  Himleån  decreased  from  a  mean  of  635  parasites  per  fish  in  2006  to  a  mean  of  11  in  the  following  year  2007  (Fig.  5b).  Large  variations  between  years  were  also  present  in  both  Ätran  and  its  tributaries,  and  in  Säveån  (Fig.  5a  &  3c).  In  both  Ätran  and  Himleån  there  were  a  clear  decline  in  intensity  in  2014  and  a  following  increase  in  2015.  In  Ätran  there  was  also  a  decline  in  2010,  with  levels  in  all  rivers  dropping.  There  were  however  no  samplings  in  2008  or  2009,  so  it  is  hard  to  compare  with  earlier  years.  Säveån  has,  as  mentioned,  generally  lower  intensities  of  G.  salaris,  and  here  the  levels  were  constantly  low,  except  for  a  peak  increase  in  2012.  All  rivers  except  Säveån  experienced  a  sharp  decline  in  G.  salaris  intensities  in  2014  followed  by  an  increase  in  2015  which  mostly  continues  in  2016  (Fig.  5a  &  3b).    

Testing  the  difference  between  years  statistically  for  the  stations  sampled  in  2015  and/or  2016  showed  a  significant  difference  between  years  in  both  prevalence  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(15)=34.87,  p=0.003)  and  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(15)=35.26,  p=0.002)  of  G.  salaris.  Post  hocs  revealed  the  difference  in  both  prevalence  and  intensity  to  be  between  the  years  2010  and  2005,  with  2005  having  higher  levels  of  the  parasite  (p=0.023  for  prevalence  and  p=0.038  for  intensity).    

When  all  stations  with  G.  salaris  were  tested,  there  was  a  difference  between  years  in  both  prevalence  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(18)=41.29,  p=0.001)  and  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(18)=38.86,  p=0.003),  but  the  post  hoc  could  not  find  any  years  that  differed  significantly  from  one  another.  But  if  the  rivers  Göta  älv  and  Hjärtaredsån,  which  had  constantly  low  levels  of  G.  salaris,  were  removed  there  were  some  difference  to  the  result.  There  was  again  a  significant  difference  both  in  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(15)=35.3,  p=0.002)  and  prevalence  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(15)=34.9,  p=0.003).    The  years  that,  based  on  a  post-­‐hoc,  were  found  to  differ  from  one  another  this  time  were  2010,  which  had  significantly  lower  prevalence  than  the  years  1997  (p=0.022),  2003  (p=0.027),  2005  (p=0.008),  2015  (p=0.025),  and  2016  (p=0.026)  and  significantly  lower  intensity  than  the  years  2005  (p=0.007),  and  2016  (p=0.017).  Other  years  were,  regarding  prevalence,  the  year  1998  which  was  significantly  lower  than  the  years  1997  (p=0.026),  2003  (p=0.031),  2005  (p=0.006),  2015  (p=0.033),  and  2016  (p=0.032).  There  were  also  significant  differences  between  the  years  2011  and  2005  (p=0.040),  with  the  prevalence  being  lower  in  2011.  For  

Page 19: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  19  

intensities,  the  levels  were  significantly  lower  in  1994  compared  to  the  years  2005  (p=0.003),  2013  (p=0.040),  2015  (p=0.031),  and  2016  (p=0.008)  (Exact  p-­‐  and  N-­‐  values  for  difference  between  years  can  be  found  in  table  A9  and  A10  in  the  appendix).  

This  gives  us  the  years  1994,  1998,  2010  and  2011  with  lower  levels  of  G.  salaris  and  the  years  1997,  2003,  2005,  2013,  2015  and  2016  with  higher  levels.  

Page 20: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  20  

   

0

100

200

300

400

500

600

700

G.  sa

laris  intensity

 (mean  nu

mbe

r  of  G

.  salaris

per  infected  fish)

Ätran  with  tributaries

Ätran  Fors Ätran  Ätrafors Högvadsån  Kogstorp

Högvadsån  Nydala  kvarn Högvadsån  Sumpafallet Högvadsån  Århult

Fageredsån  Fridhemsberg Hjärtaredsån  Nedan  iglasjöbäcken

A

Figure  5.  The  development  of  the  G.  salaris  infections  over  time  (years  displayed  on  the  X-­‐axis)  in  the  infected  rivers  sampled  in  2016.  The  development  in  Rolfsån  is  not  shown,  since  the  infection  there  is  so  new,  and  there  is  therefore  only  G.  salaris  data  for  one  or  two  years  respectively.  The  different  graphs  (A,  B,  and  C)  represent  different  river  systems,  with  the  stations  and  tributaries  within  the  system  marked  with  different  colours.    

0

100

200

300

400

500

600

700

G.  sa

laris

intensity

 (mean  nu

mbe

r  of  G

.  salaris

per  infected  fish)

Himleån

Göingegården Ön  Rolfstorp

B

0100200300400500600700

G.  sa

laris  intensity

 (mean  nu

mbe

r  of  G.  salarispe

r  infected  fish)

Säveån

Jonsereds  fabriker

C

Page 21: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  21  

Differences  between  seasons  Both  Ätran  and  Högvadsån  showed  an  increase  in  intensity  during  early  summer  and  

winter,  and  a  decrease  during  late  summer  (fig.  6b).    In  figure  6c,  the  station  Ätran,  Fors  shows  a  slightly  different  pattern  than  during  1995  

and  stands  apart  from  the  other  stations.  There  was  an  increase  during  early  winter  or  late  autumn  (December  and  November)  in  both  years,  but  the  fluctuations  were  higher  and  this  time  there  are  low  points  during  both  early  summers  (June).  Both  Bussgaraget  Ullared,  Högvadsån,  and  Fridhemsberg,  Fageredsån  follow  a  similar  pattern.  Both  show  lower  values  during  winter  and  higher  values  during  summer.    

There  was  a  significant  difference  in  prevalence  between  months  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(7)=24.3,  p=0.001).  A  post  hoc  test  showed  lower  prevalence  of  G.  salaris  in  August  than  in  both  April  (p=0.007),  October  (p=0.004),  and  November  (p=0.019).  The  intensity  of  G.  salaris  also  showed  a  significant  difference  between  months  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(7)=39.6,  p<0.001)  where  a  post  hoc  revealed  the  intensity  to  be  significantly  lower  in  August  compared  to  April  (p<0.001),  May  (p=0.002),  October  (p<0.001),  and  November  (p=0.001).  September  had  also  significantly  lower  intensity  than  April  (p=0.019),  and  October  (p=0.007).  When  it  came  to  seasons,  there  were  significant  differences  in  both  prevalence  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(3)=10.0,  p=0.019)  and  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(3)=19.1,  p<0.001).  Post  hocs  revealed  that  summer  had  significantly  lower  prevalence  and  intensity  than  both  spring  (p=0.032  for  prevalence  and  p<0.001  for  intensity)  and  autumn  (p=0.025  for  prevalence  and  p=0.001  for  intensity).  

Removing  the  rivers  Göta  Älv  and  Hjärtaredsån,  which  had  constantly  low  levels  of  G.  salaris,  reduces  the  variation  within  the  months  and  seasons  and  makes  sure  that  it  is  not  just  an  effect  of  these  stations  we  observe.  This  gives  a  slightly  different  result;  for  months,  there  were  no  significant  difference  in  prevalence  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(7)=10.48,  p=0.163),  only  in  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(7)=25.19,  p=0.001).  Post  hocs  reveal  that  again,  it  is  August  that  had  lower  intensity  than  April  (p=0.008),  May  (p=0.004),  October  (p=0.001),  and  November  (p=0.023).  There  were  still  no  significant  differences  in  prevalence  for  seasons  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(3)=6.00,  p=0.112),  but  again  a  significant  difference  in  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(3)=12.97,  p=0.005)  The  seasons  that,  based  on  the  post  hoc,  differed  from  one  another  were  summer,  which  had  a  lower  intensity  than  spring  (p=0.018)  and  autumn  (p=0.025).    

 Cold  winters  and  warm  summers  

There  were  unfortunately  few  stations  with  both  a  warm  and  cold  winter  for  comparison  (N=6)  and  there  was  no  significant  difference,  neither  in  prevalence  (Wilcoxon  Sign  Rank  test,  Z=-­‐0.365,  p=0.715),  nor  in  intensity  (Paired  samples  t-­‐test,  t(5)=1.11,  p=0.317).  Testing  the  effect  of  unusually  cold  winters  could  not  be  performed  due  to  lack  of  data  from  the  following  springs.  

A  comparison  between  warm  and  cold  summers  was  also  performed.  There  were  more  stations  for  comparison  in  this  case  (N=15),  mostly  due  to  more  samplings  being  made  in  autumn  than  in  spring.  But  there  were  no  significant  differences  in  prevalence  (Wilcoxon  Sign  Rank  test,  Z=-­‐1.40,  p=0.161)  nor  in  intensity  between  summers  (Paired  samples  t-­‐test,  t(8)=-­‐0.213,  p=0.837)  either.  Testing  only  the  effects  of  unusually  warm  summers  compared  to  the  year  before  show  that  there  were  no  significant  differences  in  intensity  (Paired  samples  t-­‐test,  t(17)=-­‐0.008,  p=0.994).  But  there  was  however  a  significant  difference  in  

Page 22: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  22  

prevalence  (Wilcoxon  Sign  Rank  test,  Z=-­‐2.69,  p=0.007),  with  lower  prevalence  of  G.  salaris  after  warm  summers  compared  to  the  year  before.  

     

01020304050607080

G.  sa

laris  intensity

 (mean  

numbe

r  of  G

.  salarispe

r  infected

Stensån  -­‐ Kärramölla  1998

050100150200250

G.  sa

laris  intensity

 (mean  

numbe

r  of  G

.  salarispe

r  infected  

fish

1995

Ätran  Fors Högvadsån  Bussgaraget  Ullared

B

0

50

100

150

200

G.  sa

laris  intensity

 (mean  nu

mbe

r  of  

G.  sa

laris

per  infected  fish

1998-­‐1999

Ätran  Fors Högvadsån  Bussgaraget  Ullared Fageredsån  Fridhemsberg

C

Figure  6.  The  variation  in  G.  salaris  intensity  over  months  (displayed  on  the  x-­‐axis).  In  A  the  variation  in  Stensån  year  1998  is  shown,  in  B  the  variation  in  Ätran  and  Högvadsån  in  1995  is  shown  and  in  C  the  variation  in  Ätran,  Högvadsån  and  Fagerredsån  in  the  years  1998  and  1999  can  be  observed.  Note  the  differences  in  scale  on  the  Y-­‐axes,  this  only  illustrates  differences  in  intensity  between  months,  not  between  rivers  and  sites.    

050100150200250

G.  sa

laris  intensity

 (mean  

numbe

r  of  G

.  salarispe

r  infected  

fish

1995

Ätran  Fors Högvadsån  Bussgaraget  Ullared

A

Page 23: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  23  

Spatial  variation    

Haplotypes  Göta  älv  and  the  tributary  Säveån  generally  displays  lower  values  of  G.  salaris  than  

anywhere  else  on  the  Swedish  west  coast,  with  a  possible  exception  of  Hjärtaredsån.  Salmon  in  Göta  älv  have  another  haplotype,  haplotype  E,  of  G.  salaris  than  the  other  rivers,  which  have  haplotype  A  or  C.  This  might  be  a  possible  explanation  for  the  low  levels.  In  agreement,  there  is  a  significant  difference  between  haplotypes  in  both  prevalence  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(2)=63.67,  p<0.001)  and  intensity  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(2)=52.58,  p<0.001).  Post  hoc  test  show  that  it  is  haplotype  E  that  differ  from  both  haplotype  A  (p<0.001  for  both  prevalence  and  intensity)  and  C  (p<0.001  for  both  prevalence  and  intensity).  No  significant  differences  in  either  prevalence  nor  intensity  between  Haplotype  A  and  C  were  discovered.    

 Water  quality  and  salmon  density  

There  were  significant  differences  between  the  rivers  in  both  water  chemistry  and  salmon  density,  as  is  displayed  in  Table  3.  There  is  also  a  figure  showing  the  mean  G.  salaris  intensity  and  prevalence  in  these  rivers  since  measurements  or  G.  salaris  infection  started  (fig.  7).    

There  was  a  positive  correlation  between  pH  and  conductivity  (p<0.001,  rs=0.699,  N=163)  as  well  as  between  alkalinity  and  conductivity  (p<0.001,  rs=0.866,  N=163).  Further,  there  was  a  positive  correlation  between  conductivity  and  total  N  (p=0.007,  rs=0.330,  N=66),  between  conductivity  and  NO2

-­‐  and  NO3-­‐  (p<0.001,  rs=0.736,  N=81),  and  between  conductivity  and  

total  P  (p<0.001,  rs=0.462,  N=70).    The  differences  in  aluminium  levels  between  Hjärtaredsån,  Högvadsån  and  Fageredsån  

measured  from  1991  to  2015  showed  a  significant  difference  in  total  Al  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(2)=22.93,  p<0.001).  A  post  hoc  revealed  the  difference  to  be  between  Fageredsån  and  the  two  other  rivers  (p=<0.001  for  both)  with  Fageredsån  having  higher  levels.  There  was  also  a  significant  difference  in  inorganic  Al  levels  (Kruskal-­‐Wallis  ANOVA,  H(2)=6.17,  p=0.046),  with  the  post  hoc  showing  Hjärtaredsån  as  having  the  lowest  levels  (p=0.145  between  Hjärtaredsån  and  Fageredsån  and  p=0.053  between  Hjärtaredsån  and  Högvadsån).  Testing  the  data  between  2001  and  2015  showed  that  there  was  again  a  significant  difference  in  total  Al  levels  between  the  rivers  (Oneway  ANOVA,  F(2,48)=4.54,  p=0.016)  post  hoc  test  showed  the  difference  to  be  between  Hjärtaredsån  and  Fageredsån  (p=0.019)  with  Fageredsån  having  higher  levels.  There  were  no  significant  differences  in  inorganic  Al  levels  this  time  (Oneway  ANOVA,  F(2,148)=1.45,  p=0.238).  Neither  was  there  a  significant  difference  in  those  levels  in  the  data  from  only  2015  (Oneway  ANOVA,  F(2,16)=1.70,  p=0.215).  But  the  mean  values  were  again  highest  for  Fageredsån  and  lowest  for  Hjärtaredsån.  The  levels  of  total  Al  measured  from  2001  to  2015  ranged  between  73-­‐317  µg/l  for  Fageredsån,  with  a  median  of  189.5  µg/l,  between  36-­‐247  µg/l  for  Högvadsån,  with  a  median  of  134  µg/l,  and  between  51-­‐255  for  Hjärtaredsån,  with  a  median  of  124  µg/l.  

To  examine  the  possible  spreading  of  G.  salaris  in  newly  infected  Rolfsån  and  uninfected  Kungsbackaån,  the  difference  in  water  quality  and  salmon  density  between  these  rivers  and  already  infected  rivers  was  tested.  The  uninfected  rivers  were  compared  with  rivers  infected  with  G.  salaris  of  haplotype  A,  since  the  infection  in  Rolfsån  is  of  that  haplotype.  That  means  

Ätran,  Högvadsån,  Fageredsån,  Hjärtaredsån  and  Löftaån.    Included  in  the  test  was  also  Himleån,  which  is  infected  with  an  unknown  haplotype,  probably  A.  The  results  are  displayed  in  Table  4.    

Page 24: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  24  

The  pH,  alkalinity,  conductivity  and  Al-­‐levels  were  compared  between  the  rivers  of  haplotype  A  together  with  Rolfsån  and  its  tributary  Fälån,  and  Kungsbackaån.  There  were  only  around  6  datapoints  for  each,  and  from  only  one  station  in  each  river.  The  samplings  were  also,  with  a  few  exceptions,  all  done  in  2014  and  2015.  This  means  that  the  results,  displayed  in  Table  5,  should  be  interpreted  with  much  caution,  but  it  gives  an  idea  on  the  river  conditions  the  last  few  years.    

 

   

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Säveån Himleån Stensån Ätran Högvadsån Fageredsån Hjärtaredsån Löftaån

Intensity

 (men

 num

ber  o

f  G.  salaris

per  infected  fish)  and

 prevalence  of  

G.  sa

laris

Name  of  river

Table  3.  Significant  differences  between  the  rivers  (in  green)  in  terms  of  water  chemistry  and  salmon  density  (in  orange).  H  stand  for  higher,  L  stand  for  lower  and  I  stand  for  intermediate.  When  there  were  not  enough  data  to  perform  a  statistical  test,  there  is  an  X.  High,  low  and  intermediate  marks  are  only  in  comparison  with  each  other,  as  separated  by  Tukey’s  posh-­‐hoc  test.  There  was  statistical  significance  between  the  three  levels  displayed,  except  for  in  Nitrite  and  nitrate  (NO2+3)  where  there  was  no  significant  difference  between  Himleån  and  Löftaån,  but  they  were  still  separated  into  different  categories  by  the  post  hoc  test.  

Figure  7.  Mean  prevalence  and  intensity  of  Gyrodactylus  salaris  since  measurements  of  G.  salaris  infection  started  in  the  rivers  (stated  at  the  x-­‐axis).  The  mean  prevalence  (percentage  of  salmon  infected)  are  the  orange  bars  and  the  mean  intensity  (number  of  parasites  per  infected  salmon)  are  the  blue  bars.  There  are  some  differences  in  sample  size  between  rivers,  the  N  for  each  river  is  Säveån=38,  Himleån=34,  Stensån=34,  Ätran=33,  Högvadsån=57,  Fageredsån=23,  Hjärtaredsån=13  and  Löftaån=8.  

Page 25: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  25  

     GLM  The  intensity  was  positively  affected  by  conductivity  (GLM,  F(1)=13.53,  p=0.001)  and  water  temperature  (GLM,  F(1)=7.41,  p=0.011).  Other  factors  that  were  not  significant  were  river  (GLM,  F(1)=0.00,  p=0.985),  pH  (GLM,  F(1)=1.40,  p=0.246),  alkalinity  (GLM,  F(1)=3.02,  p=0.093),  colour  (GLM,  F(1)=1.45,  p=0.238),  and  total  P  (GLM,  F(1)=0.16,  p=0.695).  This  model  had  a  R2-­‐value  of  0.511.  Similarly,  the  prevalence  increased  with  conductivity  (GLM,  F(1)=11.54,  p=0.002)  and  differed  both  between  river  (GLM,  F(1)=7.76,  p=0.009)  and  sampling  station  (GLM,  F(1)=6.79,  p=0.014),  while  alkalinity  (GLM,  F(1)=1.93,  p=0.174),  pH  (GLM,  F(1)=1.59,  p=0.216),  total  N  (GLM,  F(1)=2.40,  p=0.131),  NO2

-­‐  and  NO3-­‐  (GLM,  

F(1)=1.81,  p=0.188),  and  total  P  (GLM,  F(1)=0.80,  p=0.379)  were  not  significant.  This  model  had  an  overall  R2-­‐value  of  0.517.            

Table  4.  The  differences  between  the  rivers  (in  green)  in  terms  of  water  chemistry  and  salmon  density  (in  orange).  The  rivers  tested  are  newly  infected  Rolfsån,  uninfected  Kungsbackaån,  and  rivers  infected  with  haplotype  A,  the  same  haplotype  as  in  Rolfsån.  Also  Himleån,  which  haplotype  is  unknown  but  possibly  A.    H  stand  for  higher,  L  stand  for  lower  and  I  stand  for  intermediate.  When  there  were  not  enough  data  to  perform  a  statistical  test  there  is  an  X.  High,  low  and  intermediate  marks  are  only  in  comparison  with  each  other,  as  separated  by  Tukey’s  posh-­‐hoc  test.  

Table  5.  The  mean  levels  of  pH,  alkalinity,  conductivity,  and  aluminium  (Al).  It  also  shows  the  median  value  of  Al.  The  rivers  tested  (in  green)  are  rivers  with  confirmed  or  suspected  Gyrodactylus  salaris  haplotype  A  and  the  rivers  Rolfsån,  with  tributary  Fälån,  and  Kungsbackaån  who  are  at  the  risk  of  getting  infected  with  G.  salaris  of  haplotype  A.    The  values  are  from  2014  and  2015  and  from  only  one  station  in  each  river.  There  are,  for  all  non-­‐yellow  marked  values,  only  6  data  points.  The  X-­‐marks  in  the  figure  shows  where  no  values  could  be  obtained.  The  yellow  marked  values  are  values  that  are  obtained  from  the  gyrodatabase  for  comparison,  and  are  thus  not  from  2014  and  2015  only,  and  in  the  case  of  Ätran,  from  two  stations  and  not  just  one.    

Page 26: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  26  

 

Discussion    

In  contrast  with  our  hypothesises,  the  factors  shown  to  influence  the  prevalence  of  G.  salaris  in  the  rivers  are:  (1)  river,  (2)  sampling  site,  and  (3)  conductivity.  The  factors  influencing  intensity  are  water  temperature  and  conductivity.  There  were  no  effects  of  pH  or  salmon  density.  But  there  was  a  very  strong  correlation  between  conductivity  and  alkalinity,  and  a  strong  correlation  between  conductivity  and  pH.  The  effect  of  Aluminium  (Al)  could  not  be  tested  statistically,  but  high  levels  of  aluminium  (Al)  were  present  in  the  Ätran  tributaries  Högvadsån,  Fagerredsån  and  Hjärtaredsån,  with  Fagerredsån  having  the  highest  levels.  In  addition,  both  Fälån  and  especially  Kungsbackaån  has  high  levels  of  Al.    

In  contrast  to  the  hypothesises  regarding  temporal  variation  there  was  no  significant  effect  of  cold  winters,  nor  of  warm  summers.  Unusually  warm  summers  however  reduced  the  prevalence  of  G.  salaris  in  accordance  with  our  hypothesis.  The  seasonal  variation  shows  that  the  intensity  of  the  parasite  is  higher  in  spring  and  autumn  and  significantly  lower  in  summer,  a  pattern  different  from  the  one  hypothesised.  It  is  also  clear  that  the  parasite  Gyrodactylus  salaris  is  spreading  in  Rolfsån.  It  has  established  itself  in  a  new  site,  and  both  prevalence  and  intensities  are  increasing.      Differences  between  rivers  There  are  large  and  significant  differences  between  the  rivers  observed  regarding  intensity  and  prevalence  of  Gyrodactylus  salaris  infections.  The  variation  between  rivers  are  higher  than  between  stations,  and  the  variation  constant  for  stations  located  within  the  same  river  are  much  lower.  This  indicates  that  the  differences  observed  is  due  to  some  differences  in  the  rivers,  not  just  due  to  high  variation  between  the  sampling  stations.  Both  Säveån  and  Hjärtaredsån  have  had  significantly  lower  prevalence  and  intensity  since  the  beginning  of  the  21th  century  than  all  the  other  rivers  for  Säveån,  and  all  other  rivers,  except  Ätran,  for  Hjärtaredsån.  The  difference  between  stations  is  a  bit  more  varied,  but  generally  consistent  with  the  difference  between  rivers,  with  lower  levels  in  the  stations  in  Säveån  and  the  station  in  Hjärtaredsån.    

However,  one  thing  one  must  note  here  though  is  that  different  rivers  are  sampled  at  different  times  of  the  year.  The  sampling,  as  it  is  done  now,  takes  place  in  either  autumn  or  spring,  with  roughly  half  of  the  stations  sampled  at  each  time.  This  has  however  not  been  constant;  some  earlier  samplings  have  been  done  in  the  summer  and  some  in  winter  as  well.  There  is  also  a  large  skewness  in  the  data.  Of  all  the  samplings  at  stations  with  G.  salaris  present,  148  were  performed  in  the  autumn  whereas  only  45  were  performed  in  spring  (Table  2),  which  is  a  large  difference.  Hence,  we  cannot  know  whether  the  difference  observed  between  stations  are  due  to  a  difference  in  haplotypes  or  in  water  quality,  or  just  a  reflection  of  when  the  sampling  was  done.  In  the  case  of  Säveån  and  Hjärtaredsån  it  is  likely  that  the  difference  observed  is  real  and  not  just  a  matter  of  difference  in  sampling  time.  Säveån  is  usually  sampled  in  spring,  but  has  sometimes,  like  this  year,  been  sampled  in  autumn  instead.  The  low  values  of  G.  salaris  occur  in  both  seasons,  while  other  rivers  sampled  in  spring  do  not  show  the  same  low  values.  Hjärtaredsån,  on  the  other  hand,  is  almost  always  sampled  on  the  very  same  day  as  the  other  rivers  and  stations  in  the  Ätran  system,  and  still  shows  significantly  lower  levels  of  G.  salaris.  So,  difference  in  sampling  time  is  not  likely  to  be  the  cause  behind  the  low  levels  observed  in  these  two  rivers.  

Page 27: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  27  

 Temporal  variation    Difference  between  years  The  test  of  difference  between  years  for  all  rivers,  except  Göta  älv  and  Hjärtaredsån,  show  that  2010  was  a  year  with  significantly  lower  prevalence  and  intensity  compared  to  five  other  years.  When  it  came  to  intensity,  salmon  in  1994  also  had  significantly  lower  levels  than  in  four  other  years.  In  terms  of  prevalence  1998  stood  out  with  lower  levels  than  five  other  years.  2005  was  always  in  the  top  as  having  both  high  intensities  and  prevalence,  as  was  2015  and  2016.  This  indicates  that  both  prevalence  and  intensities  of  G.  salaris  have  been  increasing  during  the  last  two  years,  which  is  a  worrying  trend.  It  remains  to  see  if  this  is  only  a  temporary  peak,  as  has  been  observed  earlier,  or  if  this  is  a  trend  that  will  continue.  Careful  future  monitoring  is  needed.    

Testing  cold  winters  against  warm  winters  showed  no  significant  differences  of  neither  prevalence  nor  intensity  of  G.  salaris.  This  might  be  surprising,  since  the  reproduction  and  population  growth  of  G.  salaris  has  been  shown  to  decrease  in  cold  temperatures  (Jansen  &  Bakke  1991).  Cold  winters  have  also  been  show  to  decrease  the  abundance  of  the  parasite  to  almost  zero  in  the  Norwegian  river  Batnfjordselva  (Mo  1992).  One  reason  we  do  not  see  such  an  effect  of  our  cold  winters  could  be  because  the  winters  we  tested  might  simply  not  be  cold  enough.  Cold  winters  were,  in  this  study,  defined  as  3  months  with  a  mean  air  temperature  below  zero.  In  the  study  in  Batnfjordselva,  which  is  located  far  north  from  the  Swedish  west  coast,  the  water  temperature  was  almost  0  for  two  to  three  months.  To  get  the  water  temperature  that  low  for  so  long  would  require  unusually  cold  winters  on  the  west  coast  of  Sweden.  Unfortunately,  there  were  too  few  samplings  done  in  spring  after  the  unusually  cold  winters  to  be  able  to  test  any  effects.  

One  thing  important  to  mention  is  that  most  samplings  of  G.  salaris  intensity  and  prevalence  in  2010  and  1994,  the  years  with  the  unusually  cold  winters,  were  done  in  autumn,  not  in  spring.  The  lower  intensities  could  of  course  still  be  an  effect  of  a  cold  winter,  and  if  the  population  decreased  much  after  the  cold  winters  the  intensities  would  perhaps  still  be  lower  in  the  autumn,  but  this  is  not  certain.  More  samples,  especially  from  early  spring  are  needed  for  a  more  reliable  test.  

The  summers  of  1994  and  2010  do  not  deviate  from  other  summers  much.  They  both  have  a  quite  high  mean  temperature  in  July  (19.5°C  and  19°C  respectively),  but  years  like  1997,  2002,  and  2014  all  had  months  with  higher  mean  summer  temperatures  without  having  significantly  lower  intensities  of  G.  salaris.  Another  thing  worth  mentioning  is  that  the  coldest  winter  air  temperature  measured  was  in  December  2010,  which  would  affect  the  year  2011.  This  year  show  significantly  lower  prevalence  than  the  year  2005,  but  no  significant  difference  in  intensity  from  any  other  year.  

The  test  of  warm  summers  was  not  significant  either,  even  though  the  GLM  showed  an  effect  of  warmer  temperature  on  intensity,  the  possible  reasons  for  this  will  be  discussed  later  in  the  “Spatial  variation”  part.  But  the  test  of  unusually  warm  summers  yielded  some  interesting  results.  The  prevalence  was  significantly  lower  after  the  warmer  summers,  but  the  intensity  was  very  far  from  being  significant.  This  means  that  the  number  of  fish  infected  decreased  after  a  very  warm  summer  (from  app.  92%  to  app.  67%),  but  the  mean  number  of  parasites  on  the  infected  fishes  stayed  the  same.  This  could  indicate  that  the  unusually  warm  temperatures  do  not  affect  parasite  growth,  but  rather  the  transmission  of  parasites.  Jansen  &  Bakke  (1990)  showed  under  experimental  conditions  that  the  growth  of  the  parasite  

Page 28: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  28  

population  was  positively  correlated  with  temperature  up  to  19°C,  the  highest  temperature  tested  (Jansen  &  Bakke  1990).  Interestingly,  Soleng  et  al.  (1999)  showed  that  the  transmission  rate  of  G.  salaris  after  direct  host  to  host  contact  also  increased  with  temperature,  but  only  tested  temperatures  up  to  12.2°C  (Soleng  et  al.  1999).  The  life  span  of  G.  salaris  does  however  decrease  with  temperature,  both  on  live  fish  (Jansen  &  Bakke  1990),  and  away  from  a  host  (Olstad  et  al.  2006).  So,  if  a  large  part  of  the  transmission  is  via  the  substrate  or  via  parasites  surviving  on  dead  host,  as  suggested  by  Soleng  and  Olstad  (Soleng  et  al.  1999;  Olstad  et  al.  2006),  and  not  by  direct  contact,  then  warmer  temperatures  would  likely  decrease  the  number  of  successful  transmissions  to  a  new  host.  The  increased  transmission  rate  shown  by  Soleng  et  al.  (1999)  only  tests  temperatures  well  within  the  temperature  optimum  of  G.  salaris  of  between  6  to  15  °C.  Temperatures  above  that,  which  significantly  reduces  the  life  span  of  the  parasite,  would  perhaps  yield  a  different  result  in  transmission  rate  between  live  fish  as  well.    Another  theory  is  that  the  warm  water  might  change  the  behaviour  of  the  salmons  in  some  way,  and  thus  reduce  the  transmission  rate.  It  is  also  possible  that  there  is  an  increase  in  G.  salaris  resistance  of  the  salmons  during  warmer  temperatures.  This  has  been  suggested  by  Jansen  &  Bakke  (Jansen  &  Bakke  1993b)  and  could  perhaps  explain  the  lower  prevalence.  

That  the  intensities  of  G.  salaris  are  not  higher  in  unusually  warm  summers  than  in  normal  ones  could  be  a  result  of  the  parasites  possibly  reaching  their  maximum  growth  rate  at  around  19°C.  The  growth  rate  cannot  increase  indefinitely  with  temperature,  there  would  have  to  be  a  threshold  where  maximum  growth  rate  would  occur.  

All  years  were  unfortunately  not  comparable,  nine  years  had  to  be  excluded  from  this  study  due  to  too  few  samplings  of  G.  salaris  performed.  In  addition,  there  is  still  a  large  difference  in  number  of  stations  sampled  each  year  (Table  2)  which  makes  it  hard  to  do  an  accurate  study  of  the  difference  between  years.  For  example,  1996  had  an  unusually  cold  winter  but  was  excluded  due  to  a  lack  of  data,  if  this  year  had  shown  the  same  drop  in  G.  salaris  intensity  as  1994  and  2010  it  would  have  been  a  clear  indicator  on  the  effects  of  cold  winters.    

 Difference  between  months  and  seasons  

The  difference  between  months  and  seasons  observed  in  this  study  showed  that  salmon  in  summer  had  lower  intensities  of  G.  salaris  than  in  spring  and  autumn.  In  August,  there  were  significantly  lower  intensities  of  G.  salaris  on  salmon  than  in  the  spring  months  April  and  May,  and  autumn  months  October  and  November.  It  is  obviously  in  late  spring  and  in  late  autumn  that  we  recorded  the  highest  levels  of  G.  salaris,  with  a  low  point  in  summer.  Winter  shows  equally  low  mean  intensities  as  summer,  but  there  are  probably  too  few  and  varied  samples  from  this  season  to  get  a  significant  result.    

The  pattern  of  low  levels  of  G.  salaris  in  the  summer,  and  higher  in  the  autumn  and  spring  are  not  in  accordance  with  other  studies.  Degerman  et  al.  (2012)  showed  that  the  grade  of  infection  was  higher  in  colder  waters  and  the  likeliness  of  encountering  an  infected  individual  increased  later  in  the  year.  This  would  mean  higher  intensities  and  prevalence  in  autumn  than  in  spring.  A  common  pattern  is  also  the  one  showed  by  Mo  (1992),  where  the  abundance  of  G.  salaris  increased  in  summer  and  early  autumn  and  decreased  in  winter  and  early  spring  in  Batnfjordselva.  Winger  et  al.  (2008)  studied  G.  salaris  on  Arctic  charr  in  Skibotnelva  and  Signaldalselva,  which  also  exhibited  higher  levels  of  infection  in  autumn  and  lower  in  spring.    

Page 29: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  29  

The  present  study,  in  contrast,  shows  high  levels  in  both  spring  and  autumn  and  low  levels  in  summer  and  winter.  Again,  one  must  remember  though,  that  the  studies  in  Norway  are  made  in  rivers  far  north  of  the  Swedish  west  coast  rivers,  with  a  colder  climate.  If  we  take  the  study  in  Skibontelva  and  Signaldalselva  for  example,  the  mean  temperature  for  the  summer  months  July  and  August  is  almost  never  above  15°C,  but  more  usually  between  11  and  13  °C.  This  is  the  mean  temperatures  we  expect  to  see  in  the  months  of  May  and  September  on  the  Swedish  west  coast,  and  well  within  the  temperature  optimum  of  G.  salaris.  The  area  around  the  river  Batnfjordselva  shows  higher  mean  temperatures  than  the  Skibontelva  area,  but  still  generally  lower  than  on  the  Swedish  west  coast.  A  study  in  southern  Norway,  with  temperatures  closer  to  what  we  observe  in  our  study,  showed  an  increase  in  G.  salaris  abundance  during  spring  up  until  June,  after  that  the  abundance  of  the  0+  salmons  continued  to  increase,  while  the  abundance  of  older  salmon  parr  showed  a  significant  decrease  (Jansen  &  Bakke  1993a).  The  same  result  was  evident  under  experimental  conditions,  where  several  of  the  parasite  populations  declined  during  summer  after  June  (Jansen  &  Bakke  1993b).  This  is  hypothesised  by  Jansen  &  Bakke  to  be  because  of  an  increase  in  salmon  resistance  to  G.  salaris  as  summer  proceeds  (Jansen  &  Bakke  1993b).  This  could  be  the  reason  why  we  in  our  study  also  see  a  decline  in  parasite  intensity  during  summer.  In  agreement,  August  showed  especially  low  values  of  G.  salaris,  and  if  the  resistance  increases  as  summer  proceeds  the  salmons  would  have  the  highest  resistance  then.  The  results  could  thus  be  said  to  be  in  accordance  with  the  theory  by  Jansen  and  Bakke  (1993b).  It  is  also  in  accordance  with  the  G.  salaris  temperature  optimum  at  between  6  and  15  °C.    

One  would  perhaps  expect  a  larger  difference  between  winter  and  summer  months,  as  observed  in  many  studies  (e.g.  Mo  1992;  Winger  et  al.  2008).  But  winter  is  the  season  with  the  lowest  number  of  samplings  performed,  and  most  winter  samplings  are  done  in  early  December  (Table  2).  In  early  December  we  are  unlikely  to  see  any  effect  of  cold  waters,  since  the  temperatures  on  the  Swedish  west  coast  are  usually  more  like  the  temperatures  in  autumn  at  that  point.  There  are  very  few  samplings  done  in  January  (a  total  of  five)  and  February  (a  total  of  two),  where  an  effect  of  the  cold  winter  temperatures  would  be  more  likely.  More  samplings  during  the  winter  months,  and  an  equal  number  of  samples  during  all  months,  are  likely  to  give  a  better  picture  of  the  seasonal  variation  on  the  Swedish  west  coast.      Spatial  variation    Haplotypes  The  difference  in  haplotypes  between  the  rivers  might  be  one  explanation  for  the  differences  observed  between  Göta  älv  and  the  other  rivers.  Both  prevalence  and  intensity  differed  between  Göta  älv,  infected  with  haplotype  E,  and  rivers  infected  with  haplotype  A  and  C.  This  indicates  that  haplotype  E  might  not  be  as  infective  as  the  other  two  haplotypes.  That  haplotype  A  is  highly  pathogenic  has  been  shown  in  several  studies  (e.g.  Bakke  et  al.  2004;  Hansen  et  al.  2007;  Paladini  et  al.  2014),  but  neither  the  pathogenicity  of  haplotype  E,  nor  C  has  been  experimentally  studied.    

The  fact  that  there  was  no  significant  difference  in  parasite  intensity  and  prevalence  between  haplotype  A  and  C  suggests  that  they  have  the  same  pathogenicity  in  natural  systems  on  the  Swedish  west  coast.  This  somewhat  contradicts  theories  that  haplotype  C,  being  closely  related  to  haplotype  B  from  the  southern  Baltic,  might  be  mostly  naturally  

Page 30: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  30  

occurring  on  the  west  coast  of  Sweden,  while  haplotype  A  is  introduced  via  stocking  of  Baltic  salmon  (Meinilä  et  al.  2004).  If  one  haplotype  would  be  naturally  occurring  and  one  recently  introduced,  we  would  expect  to  see  a  difference  in  the  salmon  resistance  to  the  parasite,  but  there  seems  to  be  none.  This  indicates  that  the  haplotypes  A  and  C  might  have  a  similar  origin,  i.  e.  introduced  or  naturally  occurring.  

Since  Norway  is  the  country  hardest  affected  by  this  parasite,  with  salmon  stocks  crashing  and  millions  of  dollars  lost  (Bakke  et  al.  2004),  it  is  only  natural  that  most  articles  focus  on  the  parasite  haplotypes  found  in  Norwegian  rivers.  The  disastrous  effects  in  Norway  is  likely  what  sparked  the  multitude  of  papers  studying  G.  salaris  that  we  see  today.  In  Norwegian  rivers  parasites  associated  with  disease  of  the  haplotypes  A,  B  and  F  have  been  found  (Hansen  et  al.  2003),  and  thus  the  infectivity  of  these  strains  is  quite  well  known  for  different  types  of  salmon.  Haplotype  C  and  E  have  only  been  observed  on  the  Swedish  west  coast  (Hansen  et  al.  2003),  and  are  therefore  relatively  unstudied.  It  would  be  interesting  to  conduct  an  experimental  study  comparing  the  infectivity  of  the  three  strains  found  at  the  Swedish  west  coast;  Have  for  example  the  haplotype  A  found  in  Sweden  the  same  infectivity  as  the  haplotype  A  found  in  Norway?  Since  we  do  not  see  the  same  effects  in  Sweden  as  in  Norway,  there  are  likely  some  differences,  either  in  G.  salaris  infectivity,  salmon  susceptibility,  or  water  quality  of  the  rivers.  By  testing  G.  salaris  of  haplotype  A  from  Sweden  on  salmon  from  both  Norway  and  Sweden,  and  compare  that  to  data  on  haplotype  A  from  Norway  one  could  get  an  answer  to  whether  there  are  any  differences  in  the  infectivity  of  the  parasites  or  in  the  susceptibility  of  the  salmon.  Also,  if  haplotype  E  is  naturally  occurring  on  the  Swedish  west  coast,  as  hypothesised,  it  would  be  interesting  to  see  the  effect  of  that  haplotype  on  Baltic  salmon.  If  haplotype  E  is  not  found  in  the  Baltic,  perhaps  we  could  see  an  inverted  pattern  to  the  one  we  are  used  to  see,  with  Atlantic  salmon  being  resistant  and  Baltic  salmon  being  susceptible.  It  could  also  show  if  the  infectivity  of  haplotype  E  is  lower  for  all  Atlantic  salmon,  or  if  it  is  a  case  of  local  adaption  by  the  salmon  from  Göta  älv.  Local  adaptations  have  been  observed  earlier,  for  instance  in  Torne  älv  (Lumme  et  al.  2016)  and  it  is  possible  that  this  is  yet  another  case.  Or  maybe  the  low  infection  in  Göta  älv  is  just  due  to  some  hidden  poor  river  conditions,  and  haplotype  E  is  just  as  pathogenic  as  the  other  haplotypes  in  standardised  water  conditions.  But  Säveån  has  no  problems  with  acidification  in  the  lower  parts,  and  the  water  quality  does  not  differ  much  from  any  river  with  higher  parasite  intensities  (Table  3).  There  would  have  to  be  some  other  pollutant  responsible  for  the  low  values  in  that  case.  To  test  haplotype  C  infectivity  on  both  Atlantic  salmon  and  Baltic  salmon  could  also  be  very  interesting,  it  could  be  another  step  towards  determine  if  the  haplotype  is  naturally  occurring  on  the  west  coast,  as  hypothesised  by  Meinilä  et  al.  2004,  or  introduced  from  the  Baltic,  by  seeing  if  any  of  the  salmon  stocks  shows  some  inherited  resistance.    

Aluminium  levels  As  mentioned  above,  the  observed  lower  infection  of  G.  salaris  could  possibly  be  due  to  poor  river  conditions.  This  might  be  the  case  in  Hjärtaredsån,  which  share  G.  salaris  haplotype  A  with  the  other  tributaries  in  the  Ätran  system,  but  with  constantly  lower  prevalence  and  intensity  (see  figures  1,  2  &  5).  This  has  been  suggested  to  be  due  to  high  levels  of  Al  and  humic  substances  in  Hjärtaredsån  (Degerman  et  al.  2012),  but  has  not  been  investigated.  This  study  shows  that  the  total  Al  levels  in  Hjärtredsån  and  Högvadsån  are  actually  significantly  lower  than  in  the  other  Ätran  tributary  Fageredsån,  according  to  the  data  from  1991  and  onwards.  There  was  also  a  significant  difference  in  inorganic  Al,  and  a  

Page 31: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  31  

clear  trend  that  Hjärtaredsån  had  lower  values  than  Högvadsån.  The  mean  levels  were  also  lower  than  in  Fageredsån,  but  not  significantly  so.  Looking  at  more  recent  data  might  perhaps  change  that,  since  the  Ätran  tributaries  have  had  problems  with  acidification  and  have  been  regularly  limed  since  1978  (Enheten  för  Naturvård  &  Miljöövervakning  2010).  One  might  thus  expect  the  Al  value  to  change  over  time  as  the  liming  proceeds,  since  Al  is  associated  with  acidified  waters  (Poléo  et  al.  2004).  But  the  Al  levels  from  2001-­‐2015  still  show  that  the  levels  of  total  Al  are  significantly  lower  in  Hjärtaredsån  than  in  Fageredsån.  In  the  values  from  2015,  showing  only  inorganic  Al,  there  are  no  significant  differences,  but  Hjärtaredsån  remains  the  river  with  the  lowest  mean  Al  of  the  three  tributaries.    

Fageredsån  thus  show  higher  levels  of  Al  but  also  higher  levels  of  G.  salaris.  This  is  indeed  a  somewhat  surprising  finding.  Especially  with  regards  to  the  levels  of  Al  found  in  the  rivers.  In  the  study  by  Soleng  et  a.l  1999,  total  Al  levels  of  126  µg/l  eliminated  G.  salaris  infections  after  9  days  and  Al  levels  of  250  µg/l  eliminated  the  infections  after  just  4  days  (Soleng  et  al.  1999).  The  total  Al  levels  measured  in  2001-­‐2015  goes  up  to  255  µg/l  in  Hjärtaredsån,  to  247  µg/l  in  Högvadsån,  and  to  317  µg/l  in  Fageredsån.  The  median  levels  are  125  µg/l,  134  µg/l  and  189.5  µg/l  respectively.  The  higher  range  of  Al  levels  found  in  these  rivers  is  thus  enough  to  eliminate  G.  salaris  infections  in  a  few  days  under  experimental  conditions.  Over  half  of  the  measurements  in  all  rivers  had  Al-­‐levels  over,  or  close  to,  the  threshold  that  eliminated  G.  salaris  after  9  days  in  the  study  by  Soleng  et  al.  (1999).  That  the  infections  are  not  eliminated  in  these  rivers  might  be  explained  by  the  fact  that  a  natural  system  is  much  more  complicated  than  an  experimental  one,  water  chemistry  can  vary  within  small  areas  and  over  short  periods  of  time.  Also,  in  a  later  study  by  Poléo  et  al  (2004),  Al-­‐levels  around  180  µg/l  led  to  a  decline  of  the  G.  salaris  population  to  12%  of  its  initial  size,  and  only  levels  of  around  200  µg/l  and  300  µg/l  almost  completely  eliminated  the  parasite  populations  (Poléo  et  al.  2004).  Perhaps  these  are  more  ecologically  relevant  levels.    If  that  is  the  case,  the  Al-­‐levels  measured  in  the  three  Ätran  tributaries  are  still  high  enough  to  have  a  negative  impact  on  the  G.  salaris  populations  in  the  rivers,  even  if  not  high  enough  to  completely  eliminate  them.  If  the  Al  levels  would  drop  and  stay  constantly  at  lower  levels  like  100  µg/l  it  is  likely  that  we  will  see  a  subsequent  increase  in  G.  salaris.    

There  are  however  factors  that  might  further  complicate  the  situation.  All  forms  of  Al  are  not  equally  toxic,  the  most  toxic  form  is  the  inorganic,  or  labile  Al.  The  binding  of  Al  to  organic  compounds  greatly  reduces  the  toxicity.  Thus,  using  the  total  Al-­‐values  might  lead  to  an  overestimation  of  the  toxic  effects  (Driscoll  et  al.  1980).  A  significant  difference  in  total  Al  might  thus  not  represent  a  significant  difference  in  toxicity,  but  one  should  rather  look  at  the  levels  of  inorganic  Al.  In  the  three  rivers  investigated  there  was  no  significant  difference  in  the  levels  of  inorganic  Al,  but  there  was  still  a  clear  trend  towards  lower  levels  in  Hjärtaredsån  and  higher  in  Högvadsån.  Also,  non-­‐labile  aluminium  has  been  shown  to  correlate  strongly  with  organic  carbon  concentration  in  water,  such  as  humic  substances  (Driscoll  1984).  This  means  that  rivers  might  have  higher  organic,  less  toxic,  Al  levels  due  to  higher  humic  content.  Fagerredsån  have  significantly  higher  colouration  than  Högvadsån  and  Hjärtaredsån  (Table  3),  which  indicates  higher  levels  of  humic  substances.  Thus,  it  might  not  be  surprising  that  we  see  significantly  higher  total  Al  levels  there.  It  is  also  likely  be  the  reason  why  we  do  not  see  reduced  levels  of  G.  salaris  in  Fagerredsån  compared  to  the  other  two  rivers,  since  the  binding  of  Al  by  humic  substances  reduces  the  toxicity.  This  might  also  explain  the  discrepancy  between  the  levels  observed  to  eliminate  G.  salaris  in  experimental  conditions,  and  the  Al  levels  observed  here  without  G.  salaris  being  eliminated.  In  experimental  conditions,  there  are  likely  very  low  levels  of  organic  carbon  in  the  water  for  Al  

Page 32: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  32  

to  bind  to.  Thus,  the  total  Al  levels  are  likely  mostly  made  up  of  unbound,  labile  Al  with  higher  toxicity.  In  natural  conditions  a  large  part  of  the  total  Al  might  be  bound  to  organic  carbon,  and  thus  not  as  toxic.  But,  there  were  no  significant  differences  in  inorganic  Al  levels  between  Hjärtaredsån  and  Fargeredsån,  and  we  still  observe  a  significant  difference  in  G.  salaris  intensity  between  those  two  rivers.  This  means  that  the  theory  that  the  low  prevalence  and  intensity  of  G.  salaris  in  Hjärtaredsån  is  caused  by  high  levels  of  Al  alone  can  probably  be  discarded,  even  though  Al  can  likely  play  a  part  in  explaining  the  low  infectivity.  

Since  the  haplotype  present  in  the  rivers  is  haplotype  A,  one  of  the  haplotypes  causing  extensive  damage  to  the  Norwegian  salmons,  it  is  possible  that  the  reason  we  do  not  observe  the  same  deleterious  effects  of  G.  salaris  on  the  Swedish  west  coast  is  due  to  the  high  levels  of  Al  in  e.g.  the  Ätran  system.  The  only  other  river  displayed  in  figure  7  with  known  haplotype  A  is  Löftaån,  which  has  much  higher  pH  (Table  3),  and  also  much  higher  prevalence  and  intensities  of  G.  salaris  (fig.  7).  Even  though  we  should  bear  in  mind  that  those  are  only  measurements  from  three  years,  2002-­‐2004.  It  is  possible  that  the  reason  why  we  see  such  a  high  difference  between  two  river  systems  with  the  same  haplotype  is  a  difference  in  Al-­‐levels.  Unfortunately,  Al-­‐levels  are  not  measured  in  Löftaån,  but  since  high  Al-­‐levels,  especially  labile  Al,  are  associated  with  low  pH  (Poléo  et  al.  2004)  we  can  assume  that  the  levels  are  much  lower  in  Löftaån  than  in  the  Ätran  system.  If  the  Al  levels  in  the  Ätran  tributaries  would  sink  due  to  higher  pH  after  liming,  we  will  perhaps  see  a  G.  salaris  infection  more  like  the  one  in  Löftaån  in  the  future.    

This  raises  some  interesting  questions.  There  is  no  doubt  that  low  pH  and  high  Al-­‐levels  are  harmful  to  the  rivers  and  the  fish  and  invertebrates  inhabiting  them.  But  if  higher  pH  and  lower  Al-­‐levels  leads  to  an  increase  in  G.  salaris,  this  could  have  a  negative  impact  on  the  salmon  population.  So,  from  the  perspective  of  the  salmon,  the  Al  levels  we  observe  now  would  perhaps  be  preferable  compared  to  lower  levels.        

 Water  quality  

The  Al-­‐levels  alone  cannot  explain  the  lower  values  of  Hjärtaredsån,  since  equally  or  higher  levels  are  found  in  neighbouring  tributaries.  Humic  content  is  probably  neither  the  reason  for  this,  since  the  colour  is  higher  in  Fageredsån  (Table  3).  Hjärtaredsån  does  not  stand  out  from  the  neighbouring  tributaries  Högvadsån  and  Fageredsån  in  any  of  the  factors  displayed  in  this  figure,  except  the  salmon  density  for  parr  older  than  0+,  which  is  significantly  lower  in  Hjärtaredsån  (Table  3).  It  shares  the  lower  levels  of  salmon  older  than  0+  densities  with  Löftaån  and  Säveån,  however  only  Säveån  correspons  to  the  same  haplotype.  Löftaån  has,  contrastingly  to  Hjärtaredsån,  the  highest  prevalence  and  intensity  of  G.  salaris  of  all  the  rivers  measured  (figure  7).  The  main  difference  between  Högvadsån  and  Löftaån,  except  for  the  parasite  intensities,  is  that  Löftaån  has  significantly  higher  pH,  and  thus  likely  much  lower  levels  of  Al,  as  mentioned  before.  It  is  possible  that  a  combination  of  low  densities  of  salmon  older  than  0+,  and  high  levels  of  Al  explain  the  low  levels  in  Hjärtaredsån.  There  are  no  differences  in  total  salmon  densities  between  Hjärtaredsån  and  neighbouring  Högvadsån  tough.  

 There  are  other  possible  explanations  as  well,  since  not  all  the  water  chemistry  factors  have  been  measured,  and  thus  cannot  be  included  in  this  study.  G.  salaris  has  been  shown  to  be  sensitive  not  just  to  Al,  but  also  to  Zn  (Poléo  et  al.  2004),  and  it  is  possible  that  other  heavy  metals  could  have  similar  negative  effects.  Chlorine  (Cl)  has  also  been  proven  to  have  a  negative  effect  even  in  low  concentrations  (Hagen  et  al.  2014).  There  is  also  a  possibility  for  other  pollutants  to  be  present.  Many  freshwater  parasites,  including  monogeneans,  have  

Page 33: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  33  

been  shown  to  be  negatively  affected  by  pollution  (Valtonen  et  al.  1997;  Gilbert  et  al.  2016).  Thus,  it  is  possible  that  the  lower  levels  of  G.  salaris  could  be  due  to  higher  levels  of  pollution,  Cl-­‐concentration,  or  heavy  metals  that  are  currently  not  measured  in  the  rivers.  

The  general  linear  models  show  that  the  factors  influencing  the  prevalence  of  G.  salaris  are  (1)  river,  (2)  sampling  station  and  (3)  conductivity.  For  intensity,  the  important  factors  are  conductivity  and  water  temperature.  Both  water  temperature  and  conductivity  have  a  positive  effect  on  G.  salaris  intensity,  and  in  the  case  of  conductivity,  also  on  prevalence.    

The  significant  effect  of  station  and  river  on  prevalence  is  not  very  surprising,  we  have  already  observed  large  variations  between  stations  and  rivers  in  e.g.  figure  4.    

The  significant  effect  of  conductivity  is  a  rather  surprising  result.  An  earlier  study  has  shown  a  negative  correlation  between  conductivity  and  monogenean  infection  (Gilbert  &  Avenant-­‐Oldewage  2016),  where  high  conductivity  levels  were  associated  with  high  levels  of  trace  elements  and  pollution.  This  study  shows  the  exact  opposite  effect,  higher  conductivity  was  associated  with  higher  parasite  levels.  Conductivity  is  a  measurement  of  ion  concentration  and  salts  in  the  water  and  can  be  influenced  by  both  heavy  metal  ions,  ions  associated  with  alkalinity,  and  nutrient  salts.  In  this  study,  high  levels  of  conductivity  are  found  in  rivers  with  high  levels  of  pH  and  alkalinity  (Table  3  and  4).    

The  detected  correlation  between  conductivity  and  alkalinity,  and  to  some  extent  pH,  found  here  has  also  been  found  in  other  studies  (e.g.  Siver  1993).  The  correlation  coefficient  of  0,866  indicates  a  very  strong  correlation  between  conductivity  and  alkalinity  in  the  studied  rivers.  If  higher  levels  of  Al  in  this  case  are  associated  with  low  levels  of  pH  and  alkalinity,  and  therefore  with  low  levels  of  conductivity,  then  there  would  indeed  be  more  G.  salaris  in  rivers  with  higher  conductivity.  That  would  explain  the  positive  effect  of  conductivity  on  G.  salaris  found  in  this  study.  

The  lack  off  effect  of  pH  might  at  first  seem  a  bit  surprising,  but  in  studies  with  pH  and  G.  salaris,  negative  effects  were  not  observed  until  pH  was  at  5.0  (Soleng  et  al.  1999).  In  this  study,  the  lowest  pH  level  recorded  were  6.2,  which  are  far  above  the  levels  where  we  would  expect  negative  effects.  That  lower  pH  does  not  indicate  higher  levels  of  Al  as  well  as  conductivity  is  also  somewhat  surprising,  but  it  might  be  that  pH  and  alkalinity  vary  more  in  this  study,  and  that  it  is  thus  harder  to  find  significant  differences  than  for  conductivity.    

The  effect  of  water  temperature  on  intensity  is  likely  a  result  of  the  different  sampling  time  of  the  rivers.  The  two  rivers  with  highest  G.  salaris  intensities,  Löftaån  and  Himleån  are  both  sampled  in  spring,  sometimes  as  late  in  the  year  as  in  June,  when  the  water  is  warmer.  Of  the  30  warmest  sampling  temperatures  collected,  23  are  from  either  Löftaån  or  Himleån.  The  water  temperature  during  sampling  is  not  likely  to  give  any  real  effect,  since  the  size  of  the  parasite  population  on  the  salmons  are  likely  influenced  by  the  river  temperature  the  latest  months,  and  does  not  vary  on  a  day  to  day  basis.  One  can  argue  though,  that  the  reason  for  seeing  such  high  levels  in  both  Löftaån  and  Himleån  is  an  effect  of  the  late  spring  sampling,  and  that  the  population  had  all  spring  to  grow  in  optimal  temperatures.  But  at  least  Himleån  has  on  several  occasions  been  sampled  in  autumn  as  well,  in  which  case  the  G.  salaris  intensities  were  still  very  high.  So,  in  Himleån  the  high  levels  seem  to  be  relatively  constant,  and  not  only  an  effect  of  the  sampling  being  performed  in  late  spring.    

None  of  the  nutrients  seems  to  have  a  significant  impact  on  neither  intensity  nor  prevalence  of  G.  salaris.  An  earlier  study  did  show  that  nitrate  could  reduce  the  infection  intensity  of  G.  turnbulli  on  guppies,  but  only  at  as  high  nitrate  levels  as  between  50  and  250  mg/l  (Smallbone  at  al.  2016).  In  this  study,  the  highest  level  of  nitrite  and  nitrate  measured  were  1.    8  mg/l.  So,  it  is  not  surprising  that  we  did  not  observe  any  effects.  Interestingly  

Page 34: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  34  

though,  the  two  rivers  with  the  highest  G.  salaris  intensities,  Löftaån  and  Himleån,  are  both  suffering  from  eutrophication  with  high  levels  of  nutrients  (VISS  Löftaån  n.d;  VISS  Himleån  n.d).  They  are  not  the  only  rivers  with  that  problem  though,  Stensån  has  eutrophication  problems  as  well  (VISS  Stensån  n.d).  There  was  also  a  strong  correlation  between  nitrite,  nitrate  and  conductivity,  albeit  not  as  strong  as  the  one  between  conductivity  and  alkalinity.  Hence,  this  could  indicate  an  effect  of  nutrients  on  G.  salaris,  perhaps  salmons  are  stressed  by  the  eutrophic  conditions  and  thus  more  sensitive  to  infections?  However,  there  was  no  significant  effect  of  nutrients  in  the  GLM.  It  is  also  possible  that  the  two  rivers  with  G.  salaris  of  haplotype  A  and  without  acidification  problems  also  just  happens  to  be  affected  by  eutrophication.  In  agreement,  Stensån  is  facing  acidification  problems  (VISS  Stensån  n.d)  and  had  lower  intensities  of  G.  salaris  despite  also  being  eutrophic.  Note  that  Stensån  has  haplotype  C,  not  A,  though,  even  if  the  haplotypes  have  not  been  shown  to  differ  in  infectivity.  

Unfortunately,  the  water  chemistry  data  are  very  patchy  for  the  sampled  sites  in  the  gyrodactylus  monitoring  programme.  Not  all  sites  have  all  the  chemistry  and  density  data  we  investigated  in  this  study,  some  lack  data  altogether  and  for  yet  some  the  data  are  only  on  a  few  factors,  like  pH  and  alkalinity,  or  nutrients.  The  chemistry  of  Löftaån  is  for  example  based  on  data  from  only  one  station  during  five  years.  This  makes  it  hard  to  see  any  differences  between  stations  regarding  water  chemistry,  there  are  simply  not  enough  data  most  of  the  time.  There  is  also  a  big  difference  in  the  amount  of  data  between  the  different  rivers,  from  five  samplings  in  Löftaån  to  48  in  Hjärtaredsån  regarding  pH  and  alkalinity.  This  makes  the  comparison  a  bit  unsecure.    

 Salmon  density  

Salmon  density  was  hypothesised  to  have  a  large  effect  on  G.  salaris  prevalence  and  intensity.  This  was  however  not  the  case  in  this  study.  Earlier  studies  on  guppies  show  that  Gyrodactylid  populations  increase  with  host  population  density  (Johnson  et  al.  2011).  However,  guppies  are  social  fish,  while  salmon  parr  are  territorial,  with  little  direct  contact  unless  competing  for  territory.  Even  when  competing  for  territories,  it  is  mostly  threat  displays  rather  than  physical  contact  such  as  nipping  fins  (Bakke  et  al.  1992).  This  has  led  to  suggestions  that  alternative  routes,  such  as  transmission  from  dead  hosts  or  from  the  bottom  substrate,  might  be  more  important  for  transmission  of  G.  salaris  than  direct  contact  between  live  salmon  parr  (Soleng  et  al  1999;  Olstad  et  al  2006).  Salmon  parr  are  bottom-­‐dwelling,  so  transmission  via  bottom  substrate  might  be  a  common  way  of  transmission  (Soleng  et  al.  1999).  This  would  not  be  as  dependent  on  salmon  density  as  would  direct  contact,  and  could  explain  why  we  do  not  see  any  effects.  Salmon  densities  might  also  be  high  enough  in  all  rivers  to  facilitate  competition  and  physical  contact  such  as  nipping  fins.  Thus,  higher  density  must  then  not  necessarily  lead  to  a  higher  rate  of  contact.  

 Water  chemistry  in  Rolfsån  and  Kungsbackaån  

There  are  unfortunately  few  Al  measurements  available  for  many  of  the  rivers  in  Table  4.  To  investigate  the  risk  of  G.  salaris  spreading  in  Rolfsån  and  to  Kungsbackaån  these  measurements  might  be  important.  A  rough  comparison  between  the  mean  levels  of  pH,  alkalinity,  conductivity  and  Al  is  presented  in  Table  5.  These  are  values  from  only  one  point  in  each  river  and  only  from  2014  and  2015  and  must  be  interpreted  with  caution.  But  the  figure  still  might  give  a  hint  of  the  values  present  in  each  of  the  rivers.    

Page 35: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  35  

According  to  VISS,  the  rivers  in  Table  4  with  acidification  problems  are  Högvadsån,  Fageredsån,  Hjärtaredsån,  Fälån,  and  Kungsbackaån.  Ätran  has  had  troubles  with  acidification  in  the  past  but  is  not  acidified  nowadays.  The  upper  parts  of  the  catchment  area  of  Himleån  has  also  had  acidification  problems  in  the  past,  but  not  anymore  (Enheten  för  Naturvård  &  Miljöövervakning  2010).    

In  Table  5  Himleån  is  seen  to  have  relatively  low  levels  of  pH  and  alkalinity,  almost  close  to  the  levels  of  acidified  rivers.  This  is  quite  different  from  Table  3  and  4,  where  the  pH  and  alkalinity  levels  are  high.  In  this  case,  the  tables  3  and  4  probably  give  a  more  correct  picture,  since  they  contain  more  data.  Another  factor  to  consider  is  that  the  values  from  Table  5  come  only  from  the  station  Rolfstorp,  which  is  situated  some  10  kilometres  up  in  the  catchment  area,  compared  to  the  other  stations  sampled.  The  other  stations  are  close  to  the  river  outlet.  This  might  also  explain  the  surprisingly  high  levels  of  Al  present.  It  is  possible  that  the  station  Rolfstorp  still  receives  water  with  lower  pH  and  higher  Al  levels  from  lakes  higher  up  in  the  system.  These  levels  change  on  the  way  down  in  the  river  system,  and  the  pH  would  be  higher,  and  the  Al  levels  likely  much  lower  in  the  stations  further  down.  The  relatively  high  Al  levels  might  actually  be  why  we  see  lower  G.  salaris  intensities  at  Rolfstorp  compared  to  the  other  stations  in  Himleån  (figures  1  &  2).    

Another  surprise  is  the  relatively  high  levels  of  pH  in  Kungsbackaån,  in  Table  4  Kungsbackaån  is  one  of  the  rivers  with  high  both  pH  and  alkalinity.  But  Kungsbackaån  is  classed  as  having  problems  with  acidification,  and  the  very  high  Al  levels  support  this.  Yet  the  levels  of  pH  and  alkalinity  are  still  relatively  high.  This  might  be  due  to  the  extensive  liming  in  the  river,  and  again  that  the  acidification  problem  is  bigger  higher  up  in  the  catchment  area  (Vattenmyndigheterna  n.d.).  There  still  seems  to  be  a  problem  with  high  levels  of  Al  even  further  down  the  river  tough,  considering  the  very  high  levels  in  Table  5.    

 Risk  of  future  spreading  of  G.  salaris  within  Rolfsån  and  to  Kungsbackaån  The  parasite  G.  salaris  is  established  in  two  out  of  four  stations  in  Rolfsån,  in  Gåsevadsholm  and  in  Island  Pool,  where  the  first  parasites  were  found  in  August  2015.  Since  then,  both  prevalence  and  intensities  of  the  parasite  have  been  rising  with  each  sampling  (fig.  3).  A  few  parasites  of  G.  salaris  have  been  found  in  Fälån  in  2015,  but  no  parasites  were  found  in  spring  2016.  In  autumn  however,  two  parasites,  which  are  currently  being  analysed  to  determine  species  and  haplotype,  were  found.  It  is  clear  that  G.  salaris  has  established  itself  in  Gåsevadsholm  and  Island  pool,  with  intensities  rising  since  the  first  discovery.  In  Fälån  the  parasite  has  been  present,  but  it  does  not  seem  established  like  in  the  other  two  sites.    

But  how  will  the  infection  proceed  in  Rolfsån,  and  will  it  spread  into  neighbouring  Kungsbackaån?  From  this  study,  it  would  seem  like  the  important  factors  that  determine  the  levels  and  spreading  of  G.  salaris  in  a  river  are  (i)  haplotype  of  G.  salaris,  (ii)  Al-­‐levels,  and  (iii)  conductivity.    

The  haplotype  in  the  Rolfsån  system  is  haplotype  A,  the  same  as  in  Ätran,  Löftaån  and  maybe  Himleån.  This  haplotype  is  known  to  be  very  infective  from  studies  in  Norway  (e.g.  Bakke  et  al.  2004;  Hansen  et  al.  2007;  Paladini  et  al.  2014)  and  it  has  been  shown  to  reach  high  levels  of  intensities  in  Himleån  and  Löftaån  on  the  Swedish  west  coast  (fig.  7).  

The  river  Rolfsån  is  not  classed  as  having  any  problems  with  acidification  in  the  main  stem,  this  generally  means  higher  levels  of  pH  and  alkalinity,  and  lower  levels  of  Al.  Both  Fälån  and  Kungsbackaån  however  have  acidification  problems.  Rolfsån  has  relatively  low  levels  of  Al,  while  Fälån  and  Kungsbackaån  have  much  higher  values  (Table  5).  Al  levels  as  low  as  in  Rolfsån  have  not  been  shown  to  have  any  significant  effect  on  the  G.  salaris  

Page 36: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  36  

population  (Poléo  et  al.  2004)  whereas  Al  levels  as  the  ones  in  Fälån  and  Kungsbackaån  could  lead  to  a  sharp  decrease  of  the  parasite  population.  There,  mean  levels  of  Al  as  high  as  240  µg/l  would  be  enough  to  almost  completely  eliminate  the  parasite  population  under  experimental  conditions  (Soleng  et  al.  1999;  Poléo  et  al.  2004).  Both  Kungsbackaån  and  Rolfsån  have  lower  colour  (Table  4),  lower  than  any  other  rivers  examined,  which  means  that  there  are  fewer  humic  substances  to  bind  the  Al  and  make  it  less  toxic.  The  proportion  of  total  Al  made  up  by  labile  Al  would  perhaps  not  be  as  high  as  during  experimental  conditions,  but  still  likely  higher  than  in  any  other  river.  

The  conductivity  levels  in  Rolfsån  and  Kungsbackaån  seems  to  be  comparable  to  the  ones  in  Himleån  and  Ätran  (Table  5).  But  we  know  that  the  conductivity  levels  in  the  stations  closer  to  the  outlet  in  Himleån  are  much  higher.    

Considering  these  facts,  the  likely  future  scenario  in  Rolfsån  is  a  continued  spreading  of  G.  salaris.  It  will  probably  not  take  long  until  it  is  discovered  in  the  station  Bosgården  as  well.  Studies  in  natural  conditions  have  shown  that  G.  salaris  can  spread  rapidly  in  a  stream  and  may  reach  a  prevalence  of  100%  after  a  short  summer  season,  even  at  lower  temperatures  than  on  the  Swedish  west  coast  (Hendrichsen  et  al.  2015).  The  observed  increase  in  intensity  and  prevalence  of  the  parasite  in  Island  pool  from  spring  to  autumn  is  in  accordance  with  this  study.  The  spreading  will  likely  continue  until  the  whole  river  is  infected,  and  the  intensities  of  the  parasite  will  probably  be  close  to  the  intensities  observed  in  Ätran  or  Himleån.  The  haplotype  is  the  same,  the  conductivity  levels  are  comparable  and  the  low  levels  of  Al  observed  will  likely  not  have  any  negative  effects  on  the  parasite  populations.  Unless  there  are  high  levels  of  pollution  different  from  Himleån  and  Ätran  that  could  affect  G.  salaris,  which  I  deem  unlikely,  there  is  no  reason  why  the  parasite  intensities  would  be  lower  in  Rolfsån.    

Fälån  is  a  different  story  however.  The  pH,  alkalinity  and  conductivity  is  very  similar  to  the  levels  in  Högvadsån,  another  river  affected  by  acidification  (Table  5).  The  Al  levels  are  higher  in  Fälån  though,  comparable  to  the  ones  observed  in  Fagerredsån  (Table  5).  These  Al  levels  are  high  enough  to  have  a  negative  impact  on  the  G.  salaris  population  (Soleng  et  al.  1999;  Poléo  et  al.  2004),  and  will  likely  lead  to  Fälån  having  lower  levels  of  G.  salaris  than  Rolfsån.  The  levels  might  end  up  similar  to  the  ones  in  Högvadsån  or  Fagerredsån,  or  possibly  to  the  ones  in  Hjärtaredsån.  Since  we  do  not  know  exactly  what  makes  the  G.  salaris  levels  so  much  lower  in  Hjärtaredsån  than  in  Fagerredsån  and  Högvadsån  we  cannot  say  if  the  same  effect  will  occur  in  Fälån.  But  the  fact  that  the  parasite  has  not  established  itself  in  Fälån  after  its  initial  discovery  in  2015  is  likely  because  of  the  acidification  problems  and  the  high  levels  of  Al  present.  The  development  in  Rolfsån  has  been  quite  different  with  higher  G.  salaris  prevalence  and  intensities  in  every  sampling  after  discovery.  

For  the  parasite  to  spread  to  Kungsbackaån  from  Rolfsån  it  need  to  pass  either  through  a  very  small  stream  connecting  the  two  rivers,  or  trough  Kungsbackafjorden,  where  both  rivers  have  their  outlets.  G.  salaris  is  a  freshwater  adapted  parasite,  and  survival  time  is  negatively  correlated  with  salinity  (Soleng  &  Bakke  1997).  But  interriver  dispersal  of  the  parasite  has  been  suggested  to  occur  in  Norwegian  fjord  systems.  Freshwater  inflow  and  distance  between  the  river  outlets  determine  how  far  the  parasite  can  spread  to  start  a  new  population,  and  distances  as  far  as  40  km  have  been  suggested,  even  though  most  dispersals  probably  take  place  within  distances  of  10  km  (Jansen  et  al.  2007).  Numbers  as  high  as  1105  G.  salaris  have  been  found  on  migrating  smolt  in  brackish  fjord  water,  25  km  from  the  river  mouth.  The  parasite  can  be  transmitted  in  salinities  up  to  20‰,  but  lower  salinity  leads  to  higher  transmission  rates.  This  means  that  migrating  salmon  smolt  can  bring  G.  salaris  to  

Page 37: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  37  

estuaries  where  they  can  infect  other  hosts  and  thus  a  new  river  (Soleng  et  al.  1998).  G.  salaris  can  infect  not  only  a  wide  range  of  salmonids,  but  also  other  fish  such  as  brook  lamprey  (Lampetra  planeri),  common  minnow  (Phoxinus  phoxinus),  three-­‐spined  stickleback  (Gastrosteus  aculeatus),  European  eel  (Anguilla  anguilla),  and  European  flounder  (Platichtys  flesus)  (Bakke  et  al.  2002).  These  fish  could  then  act  as  vectors  and  transport  the  parasite  to  new  rivers.  The  distance  between  the  outlets  of  Rolfsån  and  Kungsbackaån  is  less  than  one  kilometre,  and  the  outlets  are  located  at  the  upper  end  of  the  Kungsbacka  fjord.  This  distance  in  brackish  water  is,  as  suggested  by  earlier  studies,  not  a  problem  for  G.  salaris  and  a  transmission  is  likely  to  occur.  The  study  by  Jansen  et  al.  (2007)  suggests  that  if  there  is  sufficient  inflow  of  freshwater  and  a  short  distance  between  the  rivers,  an  inter-­‐river  dispersal  might  be  expected  to  happen  within  a  year  or  two  (Jansen  et  al.  2007).  This  is  for  Norwegian  fjords  where  the  rivers  sustain  salmon  populations  with  very  high  G.  salaris  intensities,  but  if  the  parasite  intensity  in  Rolfsån  increases  and  the  parasite  spreads  further  in  the  water  shed,  it  will  likely  not  take  long  until  G.  salaris  reaches  Kungsbackaån  as  well.    

When  the  parasite  is  introduced  to  Kungsbackaån  what  can  we  expect  then?  The  river  has  had  acidification  problems,  but  Table  4  and  5  suggests  that  both  pH  and  alkalinity  levels  are  relatively  high,  at  levels  comparable  to  Himleån,  or  at  least  to  the  station  Rolfsån  in  Himleån.  But  there  are  very  high  levels  of  Al  present.  A  mean  level  of  240  µg/l  Al  should  be  enough  to  have  a  strong  negative  impact  on  the  parasite  (Soleng  et  al.  1999;  Poléo  et  al  2004).  Thus,  it  is  likely  that  G.  salaris  will  reach  Kungsbackaån,  but  if  such  high  levels  of  Al  are  present  in  the  entire  river  it  will  probably  be  hard  for  the  parasite  to  establish  itself  and  the  prevalence,  as  well  as  the  intensities  will  be  low.  But  Kungsbackaån  is  currently  being  limed,  and  both  pH  and  alkalinity  is  rising,  if  this  leads  to  lower  Al  levels  in  the  future,  then  we  can  probably  expect  higher  G.  salaris  intensities  in  turn.    Comments  on  the  future  management  of  G.  salaris  monitoring  The  gyrodactylus  project  has  been  monitoring  the  spread  and  development  of  G.  salaris  infections  on  the  Swedish  west  coast  since  the  early  90’s.  This  has  been  of  great  use,  and  led  to  further  understanding  of  the  G.  salaris  situation  in  Sweden.    

In  this  study,  I  have  tried  to  study  both  development  of  the  infection  over  time,  as  well  as  differences  between  stations  and  rivers.  The  problems  encountered  studying  difference  over  time  is  that,  for  an  ideal  comparison  between  years,  the  samplings  should  be  made  during  roughly  the  same  time  period.  This  is  mostly  done  well  today;  samplings  are  performed  either  in  spring  or  in  autumn.  But  there  are  some  shifts,  for  instance,  Säveån,  which  has  been  sampled  in  spring  for  several  years  consecutively,  is  suddenly  sampled  in  autumn.  Such  shifts  have  been  made  earlier  as  well,  in  several  rivers.  This  makes  comparisons  over  years  much  harder,  and  should  be  avoided  if  possible.  It  is  also  important  to  make  sure  that  the  rivers  of  interest  are  sampled  every  year.  As  it  is  now  there  are  many  years  missing  in  a  lot  of  the  stations,  and  important  changes  might  thus  be  missed  or  misinterpreted.    

If  one  would  like  to  study  the  difference  between  stations  however,  the  ideal  would  be  if  all  the  stations  were  sampled  during  roughly  the  same  time  period.  As  it  is  now,  there  might  always  be  a  difference  between  seasons  or  months  explaining  some  of  the  variance  observed  between  rivers.    

The  best  approach  would  be  if,  in  the  future,  all  the  stations  were  sampled  in  both  spring  and  autumn.  Then  the  differences  over  time  could  still  be  compared  with  earlier  data,  and  the  different  stations  could  be  better  compared  with  each  other.  It  would  also  give  us  a  better  clue  of  the  variations  between  seasons  within  each  station.  For  a  better  statistical  

Page 38: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  38  

basis,  we  need  to  have  long,  unfragmented,  series  of  data  from  many  rivers,  and  it  is  therefore  important  to  keep  monitoring  the  river,  long  after  G.  salrais  is  discovered.  Ideally,  all  rivers  with  G.  salaris  on  the  west  coast  should  be  sampled  in  spring  and  autumn.  To  better  understand  the  seasonal  variation  more  data  is  also  needed  from  summers,  and  especially  from  winters.  More  water  chemistry  data  are  also  needed,  preferably  from  the  same  stations,  or  stations  very  close  to  the  gyrodactylus  sampling  stations.  Here,  values  of  Al,  both  organic  and  inorganic,  pH,  alkalinity,  conductivity,  colour,  and  maybe  Zn  and  other  heavy  metals  are  deemed  to  be  important  factors  to  monitor.  To  coordinate  the  samplings  of  G.  salaris  with  the  water  chemistry  samplings  made  by  the  county  boards  would  be  ideal  for  future  studies  on  the  spatial  variation.  Also,  to  test  the  hypothesised  effect  of  Al,  experiments  including  liming  could  be  of  interest.  To  lime  parts  of  a  water  shed  and  not  others  to  see  if  liming  affects  the  abundance  of  G.  salaris  by  affecting  the  pH-­‐  and  Al  levels  could  be  very  helpful  in  determining  future  management  approaches.  Finally,  a  series  of  experimental  studies  to  determine  the  infectivity  of  the  different  Swedish  haplotypes  are  important.  Then  we  would  know  whether  it  is  the  water  quality  or  the  haplotype  that  are  responsible  for  the  low  infectivity  in  Säveån,  and  whether  it  is  only  the  water  quality  in  our  rivers  that  differ  from  Norway,  and  not  the  pathogenicity  of  our  parasites.  These  future  studies  would  be  a  good  start  in  helping  future  understanding  of  G.  salaris  on  the  west  coast,  and  with  it  currently  spreading  to  new  rivers  at  a  quick  rate,  this  is  deemed  to  be  of  importance.    

This  would  lead  to  a  lot  more  sampling  needing  to  be  done,  and  is  both  more  time  consuming  and,  as  a  consequence,  more  expensive.  It  is  thus  important  to  either  give  this  project  increased  funding  to  better  understand  the  variations  occurring  on  the  Swedish  west  coast,  or  if  that  is  not  possible,  to  decide  what  the  data  will  be  used  for  and  which  studies  are  more  important,  and  design  the  samplings  accordingly.      Conclusions  

I  conclude  that  there  are  large  and  significant  differences  in  both  the  prevalence  and  intensity  of  the  parasite  Gyrodactylus  salaris  between  different  rivers  and  stations,  but  also  between  different  years  and  seasons.    

The  GLM  shows  that  the  prevalence  of  G.  salaris  is  affected  by  the  river  and  sampling  station,  and  that  intensity  is  affected  by  temperature,  although  tis  can  arguably  be  an  effect  of  the  rivers  with  the  highest  intensities  usually  being  sampled  late  in  spring.  Further,  conductivity  is  also  shown  to  have  a  positive  effect  on  both  intensity  and  prevalence  of  G.  salaris.  Conductivity  in  turn  positively  correlates  with  pH,  alkalinity  and  nutrients.  The  effect  of  conductivity  is  thus  believed  to  be  an  effect  of  lower  pH  leading  to  higher  levels  of  Al,  which  has  been  proven  harmful  for  G.  salaris.  As  such,  higher  levels  of  conductivity  would  lead  to  lower  Al  levels  and  in  turn  increased  parasite  infections.    

Hjärtaredsån  and  Säveån  show  constantly  lower  G.  salaris  infections  than  the  other  rivers  sampled.  This  is  believed  to  be,  in  the  case  of  Säveån,  because  of  a  lower  infectivity  of  the  G.  salaris  haplotype  E,  found  in  the  river.  But  since  this  is  the  only  river  with  this  certain  haplotype,  other  factors  might  also  be  responsible.  However,  Säveån  did  not  stand  out  from  other  rivers  in  any  of  the  water  chemistry  factors  or  salmon  densities  investigated.  In  the  case  of  Hjärtaredsån  the  reason  for  these  low  levels  are  believed  to  be  in  part  due  to  the  high  Al  levels  observed,  but  since  two  other  Ätran  tributaries  show  equal  or  higher  levels  of  both  labile  and  organic  Al  this  cannot  be  the  only  explanation  and  further  studies  are  needed.  

Page 39: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  39  

Summer  had  lower  intensity  and  prevalence  of  G.  salaris  than  spring  and  autumn  which  corresponds  well  to  the  G.  salaris  temperature  optimum  of  6  to  15  °C,  the  likely  spring  and  autumn  water  temperature.  The  prevalence  of  G.  salaris  are  significantly  reduced  in  the  autumn  after  an  unusually  warm  summer  compared  to  the  autumn  the  year  before,  which  is  hypothesised  to  be  due  to  the  reduced  survival  time  of  G.  salaris  in  warmer  waters,  making  transfer  of  parasites  to  a  new  host  less  successful.  The  intensity  is  not  affected,  which  is  in  accordance  with  earlier  studies  where  the  increased  fecundity  of  G.  salaris  makes  up  for  the  shorter  life  span  in  warmer  waters.  

This  study  has  furthered  our  knowledge  of  G.  salaris  on  the  Swedish  west  coast,  and  gives  some  explanations  to  the  variations  in  prevalence  and  intensity  observed.  But  there  are  still  many  factors  that  are  not  fully  explained  or  fully  understood,  and  further  studies  on  the  subject  are  needed.  

   

Acknowledgements  There  are  many  people  that  I  owe  my  thanks  to  for  helping  me  with  this  study.  First,  and  

foremost,  my  supervisor  Johan  Höjesjö  that  has  helped  me  during  this  entire  time,  encouraged  me  and  answered  my  questions.  Also  Per-­‐Erik  Jacobsen  at  Sportfiskarna  who  let  me  join  him  in  in  the  electrofishing  for  G.  salaris  in  2016  and  who  taught  me  how  to  identify  and  count  the  parasites.  And  to  Erik  Degerman  at  SLU  who  suggested  this  study  and  who  gave  me  a  lot  of  good  ideas  and  input.  Johannes  Olsson  gave  me  some  good  advice  concerning  statistics  and  have  my  thanks.  Last,  but  not  least,  I  want  to  thank  Arvid  Enemar,  for  cheering  me  up,  helping  me  and  encouraging  me  all  the  way.  Thank  you  all!        

Page 40: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  40  

References    Bakke,  T.  A.,  Harris,  P.  D.  &  Cable,  J.  (2002).  Host  specificity  dynamics:  observations  on  gyrodactylid  monogeneans.  International  Journal  for  Parasitology,  32(3):  281-­‐308.    

Bakke,  T.  A.,  Harris,  P.  D.,  Hansen,  H.,  Cable,  J.  &  Hansen,  L.  P.  (2004).  Susceptibility  of  Baltic  and  East  Atlantic  salmon  Salmo  salar  stocks  to  Gyrodactylus  salaris  (Monogenea).  Diseases  of  Aquatic  Organisms,  58:  171-­‐177.  

Bakke,  T.  A.,  Harris,  P.  D.,  Jansen,  P.  A.  &  Hansen,  L.  P.  (1992).  Host  specificity  and  dispersal  strategy  in  gyrodactylid  monogeneans,  with  particular  reference  to  Gyrodactylus  salaris  (Platyhelminthes,  Monogenea).  Diseases  of  Aquatic  Organisms,  13:  63-­‐74.  

Bakke,  T.  A.,  Jansen,  P.  A.  &  Hansen,  L.  P.  (1990).  Differences  in  the  host  resistance  of  the  Atlantic  salmon  Salmo  salar  L.,  stocks  to  the  monogenean  Gyrodactylus  salaris  Malmberg,  1957.  Journal  of  Fish  Biology,  37:  577-­‐587.  

Bakke,  T.  A.,  Soleng,  A.  &  Harris,  P.  D.  (1999).  The  susceptibility  of  Atlantic  salmon  (Salmo  salar  L.)  x  brown  trout  (Salmo  trutta  L.)  hybrids  to  Gyrodactylus  salaris  Malmberg  and  Gyrodactylus  derjavini  Mikailov.  Parasitology,  119:  467-­‐481.  

Cable,  J.,  Harris,  P.  D.  &  Bakke,  T.  A.  (2000).  Population  growth  of  Gyrodactylus  salaris  (Monogenea)  on  Norwegian  and  Baltic  Atlantic  salmon  (Salmo  salar)  stocks.  Parasitology,  121:  621-­‐629.  

Dalgaard,  M.  B.,  Nielsen,  C.  V.  &  Buchmann,  K.  (2003).  Comparative  susceptibility  of  two  races  of  Salmo  salar  (Baltic  Lule  river  and  Atlantic  Conon  river  strains)  to  infection  with  Gyrodactylus  salaris.  Diseases  of  Aquatic  Organisms,  53:  173.176.  

Degerman,  E.,  Petersson,  E.,  Jacobsen,  P.-­‐E.,  Karlsson,  L.,  Lettevall,  E.  &  Nordwall,  F.  (2012).  Laxparasiten  Gyrodactylus  salaris  I  västkustens  laxåar.  Fyndhistorik  samt  effekter  på  laxungarnas  överlevnad  och  numerär.  Aqua  Reports  2012:8.  Sveriges  lantbruksuniversitet,  Drottningholm.  

Denholm,  S.  J.,  Norman,  R.  A.,  Hoyle,  A.  S.,  Shinn,  A.  P.  &  Taylor,  N.  G.  H.  (2013).  Reproductive  trade-­‐offs  may  moderate  the  impact  of  Gyrodactylus  salaris  in  warmer  climates.  PLoS  One  8(10):  e78909.    

Driscoll,  C.  T.  (1984).  A  procedure  for  the  fractionation  of  aqueous  aluminium  in  dilute  acidic  waters.  International  Journal  of  Environmental  Analytical  Chemistry,  16(4):  267-­‐283.  

Driscoll,  C.  T.,  Baker,  J.  P.,  Bisogni,  J.  J.  &  Scofield,  C.  L.  (1980).  Effect  of  aluminium  speciation  on  fish  in  dilute  acidified  waters.  Nature,  284:  161-­‐164.  

Enheten  för  Natrurvård  &  Miljöövervakning  (2010).  Regional  åtgärdsplan  för  kalkning  I  Hallands  län  2011-­‐2015.  Länsstyrelsen  I  Hallands  län.  Meddelande  2010:24  

Eriksen,  T.  E.  &  Pettersen,  E.  (2016).  Fixed  dose  aluminium  sulfate  treatment  to  eradicate  the  salmon  parasite  Gyrodactylus  salaris:  effects  on  benthic  macroinvertebrates.  Journal  of  Freshwater  Ecology,  31(3):  315-­‐326.  

von  Gersdorff  Jørgensen,  L.,  Heinecke,  R.  D.,  Kania,  P.  &  Buchmann,  K.  (2008).  Occurrence  of  gyrodactylids  on  wild  Atlantic  salmon,  Salmo  salar  L.,  in  Danish  rivers.  Journal  of  Fish  Diseases,  31:  127-­‐134.  

Gilbert,  B.  M.  &  Avenant-­‐Oldewage,  A.  (2016).  Effects  of  altered  water  quality  and  trace  elements  on  

Page 41: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  41  

the  infection  variables  of  Paradiplozoon  ichthyoxanthon  (Monogenea:  Diplozoidae)  from  two  sites  in  the  Vaal  River  system,  South  Africa.  Acta  Parasitologica,  61(1):  52-­‐62.  

Gilbey,  J.,  Verspoor,  E.,  Mo,  T.  A.,  Sterud,  E.,  Olstad,  K.,  Hytterød,  S.,  Jones,  C.  &  Noble,  L.  (2006).  Identification  of  genetic  markers  associated  with  Gyrodactylus  salaris  resistance  in  Atlantic  salmon  Salmo  salar.  Diseases  of  Aquatic  Organisms,  71:  119-­‐129.  

Hagen,  A.  G.,  Hytterød,  S.  &  Olstad,  K.  (2014).  Low  concentrations  of  sodium  hypochlorite  affect  population  dynamics  in  Gyrodactylus  salaris  (Malmberg  1957):  practical  guidelines  for  the  treatment  of  the  Atlantic  salmon,  Salmo  salar  L.  parasite.  Journal  of  Fish  Diseases,  37(12):  1003-­‐1011.  

Hansen,  H.,  Bachmann,  L.  &  Bakke,  T.  A.  (2003).  Mitochondrial  DNA  variation  of  Gyrodactylus  spp.  (Monogenea,  Gyrodactylidae)  populations  infecting  Atlantic  salmon,  grayling,  and  rainbow  trout  in  Norway  and  Sweden.  International  Journal  for  Parasitology,  33:  1471-­‐1478.  

Hansen,  H.,  Bakke,  T.  A.  &  Bachmann,  L.  (2007).  DNA  taxonomy  and  barcoding  of  monogenean  parasites:  lessons  from  Gyrodactylus.  TRENDS  in  Parasitology,  23(8):  363-­‐367.  

Hendrichsen,  D.  K.,  Kristoffersen,  R.,  Gjelland,  K.  Ø.,  Knudsen,  R.,  Kusterle,  S.,  Rikardsen,  A.  H.,  Henriksen,  E.  H.,  Smalås,  A.  &  Olstad,  K.  (2015)  Transmission  dynamics  of  the  monogenean  Gyrodactylus  salaris  under  seminatural  conditions.  Journal  of  Fish  Diseases,  38:  541-­‐550.  

Jansen,  P.  A.  &  Bakke,  T.  A.  (1991).  Temperature  dependent  reproduction  and  survival  of  Gyrodactylus  salaris  Malmberg,  1957  (Platyhelminthes:  Monogenea)  on  Atlantic  salmon  (Salmo  salar  L.)  Parasitology,  102:  105-­‐112.  

Jansen,  P.  A.  &  Bakke,  T.  A.  (1993).  Regulatory  processes  in  the  monogenean  Gyrodactylus  salaris  Malmberg  –  Atlantic  salmon  (Salmo  salar  L.)  association.  I.  Field  studies  in  southeast  Norway.  Fisheries  Research,  17:  87-­‐101.  

Jansen,  P.  A.  &  Bakke,  T.  A.  (1993).  Regulatory  processes  in  the  monogenean  Gyrodactylus  salaris  Malmberg  –  Atlantic  salmon  (Salmo  salar  L.)  association.  II.  Experimental  studies.  Fisheries  Research,  17:  103-­‐114.  

Jansen,  P.  A.,  Matthews,  L.  &  Toft,  N.  (2007).  Geographic  risk  factors  for  inter-­‐river  dispersal  of  Gyrodactylus  salaris  in  fjord  systems  in  Norway.  Diseases  of  Aquatic  Organisms,  74:  139-­‐149.  

Johnsen,  B.  O.,  Brabrand,  Å.,  Jansen,  P.  A.,  Teien,  H.  -­‐C.  &  Bremset,  G.  (2008).  Evaluering  av  bekjempelses-­‐  metoder  for  Gyrodactylus  salaris.  Rapport  fra  ekspertgruppe.  Utredning  for  DN  2008-­‐7.    

Johnsen,  B.  O.  &  Jensen,  A.  J.  (1991).  The  Gyrodactylus  story  in  Norway.  Aquaculture,  98:  289-­‐302.  

Johnson,  M.  B.,  Lafferty,  K.  D.,  van  Oosterhout,  C.  &  Cable,  J.  (2011).  Parasite  transmission  in  social  interacting  hosts:  monogenean  epidemics  in  guppies.  PLoS  One  6(8):  e22634.  

Kania,  P.,  Larsen,  T.  B.,  Ingerslev,  H.  C.  &  Buchmann,  K.  (2007).  Baltic  salmon  activates  immune  relevant  genes  in  fin  tissue  when  responding  to  Gyrodactylus  salaris  infection.  Diseases  of  Aquatic  Organisms,  76:  81-­‐85.  

Koskivaara,  M.,  Vatonen,  E.  T.  &  Prost,  M.  (1991).  Seasonal  occurrence  of  gyrodactylid  monogeneans  on  the  roach  (Rutilus  rutilus)  and  variations  between  four  lakes  of  differing  water  quality  in  Finland.  Aqua  Fennica,  21:  47-­‐55.  

Page 42: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  42  

Lafferty,  K.  D.  (1997).  Environmental  parasitology:  What  can  parasites  tell  us  about  human  impacts  on  the  environment?  Parasitology  Today,  13(7):  251-­‐255.  

Lindeström,  T.,  Sigh,  J.,  Dalgaard,  M.  B.  &  Buchmann,  K.  (2006).  Skin  expression  of  IL-­‐1ß  in  East  Atlantic  salmon,  Salmo  salar  L.,  highly  susceptible  to  Gyrodactylus  salaris  infection  is  enhanced  compared  to  a  low  susceptibility  Baltic  stock.  Journal  of  Fish  Diseases,  29:  123-­‐128.  

Lumme,  J.,  Anttila,  P.,  Rintamäki,  P.,  Koski,  P.  &  Romakkaniemi,  A.  (2016).  Genetic  gradient  of  a  host-­‐parasite  pair  along  a  river  persisted  ten  years  against  physical  mobility:  Baltic  Salmo  salar  vs.  Gyrodactylus  salaris.  Infection,  Genetics  and  Evolution,  45:  33-­‐39.  

Malmberg,  G.  &  Malmberg,  M.  (1993).  Species  of  Gyrodactylus  (Platyhelminthes,  Monogenea)  on  salmonids  in  Sweden.  Fisheries  Research,  17:  59-­‐68.  

Meinilä,  M.,  Kuusela,  J.,  Zietara,  M.  S.  &  Lumme,  J.  (2004).  Initial  steps  of  speciation  by  geographic  isolation  and  host  switch  in  salmonid  pathogen  Gyrodactylus  salaris  (Monogenea:  Gyrodactylidae).  International  Journal  for  Parasitology,  34:  515-­‐526.  

Mo,  T.  A.  (1992).  Seasonal  variations  in  the  prevalence  and  infestation  intensity  of  Gyrodactylus  salaris  Malmberg,  1957  (Monogenea:  Gyrodactylidae)  on  Atlantic  salmon  parr,  Salmo  salar  L.,  in  the  River  Batnfjordselva,  Norway.  Journal  of  Fish  Biology,  41:  697-­‐707.  

Olstad,  K.  (2013).  NOBANIS-­‐  Invasive  Alien  Species  Fact  Sheet  –  Gyrodactylus  salaris.  -­‐  From:  Online  Database  of  the  European  Network  on  Invasive  Alien  Species  –  NOBANIS  www.nobanis.org,  Date  of  access  16/05/2016.    

Olstad,  K.,  Cable,  J.,  Rorbertsen,  G.  &  Bakke,  T.  A.  (2006).  Unpredicted  transmission  stratergy  of  Gyrodactylus  salaris  (Monogenea:  Gyrodactylidae):  survival  and  infectivity  of  parasites  on  dead  hosts.  Parasitology,  133:  33-­‐41.    Paladini,  G.,  Hansen,  H.,  Williams,  C.  F.,  Taylor,  N.  GH.,  Rubio-­‐Mejia,  O.,  Denholm,  S.  J.,  Hytterød,  S.,  Bron,  J.  E.  &  Shinn,  A.  P.  (2014).  Reservoir  hosts  for  Gyrodactylus  salaris  may  play  a  more  significant  role  in  epidemics  than  previously  thought.  Parasites  &  Vectors,  7(576):  1-­‐13.    Pettersen,  R.  A.,  Hytterød,  S.,  Vollestad,  L.  A.  &  Mo,  T.  A.  (2012).  Osmoregulatory  disturbances  in  Atlantic  salmon,  Salmo  salar  L.,  caused  by  the  monogenean  Gyrodactylus  salaris.  Journal  of  Fish  Diseases,  36(1):  67-­‐70.    Poléo,  A.  B.  S.,  Schjolden,  J.,  Hansen,  H.,  Bakke,  T.  A.,  Mo,  T.  A.,  Rosseland,  B.  O.  &  Lydersen,  E.  (2004).  The  effect  of  various  metals  on  Gyrodactylus  salaris  (Platyhelminthes:  Monogenea)  infections  in  Atlantic  salmon  (Salmo  salar).  Parasitology,  128:  169-­‐177.    Ramirez,  R.,  Bakke,  T.  A.  &  Harris,  P.  D.  (2014).  Same  barcode,  different  biology:  differential  patterns  of  infectivity,  specificity  and  pathogenicity  in  two  almost  identical  parasite  strains.  International  Journal  for  Parasitology  44:  543-­‐549.    Ramirez,  R.,  Bakke,  T.  A.  &  Harris,  P.  D.  (2015).  Population  regulation  in  Gyrodactylus  salaris  –  Atlantic  salmon  (Salmo  salar  L.)  interactions:  testing  the  paradigm.  Parasites  &  Vectors,  8:392.    Siver,  P.  A.  (1993).  Inferring  the  specific  conductivity  of  lake  water  with  scaled  chrysophytes.  Limnol.  Oceanogr.  38(7):  1480-­‐1492.    

Page 43: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  43  

Smallbone,  W.,  Cable,  J.  &  Maceda-­‐Veiga,  A.  (2016).  Chronic  nitrate  enrichment  decreases  severity  and  induces  protection  against  an  infectious  disease.  Environment  International,  91:  265-­‐270.    Soleng,  A.  &  Bakke,  T.  A.  (1997).  Salinity  tolerance  of  Gyrodactylus  salaris  (Platyhelminthes,  Monogenea):  laboratory  studies.  Can.  J.  Fish.  Aquat.  Sci.,  54:  1837-­‐1845.    Soleng,  A.,  Bakke,  T.  A.  &  Hansen,  L.  P.  (1998).  Potential  for  dispersal  of  Gyrodactylus  salaris  (Platythelminthes,  Monogenea)  by  sea-­‐running  stages  of  the  Atlantic  salmon  (Salmo  salar):  field  and  laboratory  studies.  Can.  J.  Fish.  Aquat.  Sci,  55:  507-­‐514.    Soleng,  A.,  Jansen,  P.  A.  &  Bakke,  T.  A.  (1999).  Transmission  of  the  monogenean  Gyrodactylus  salaris.  Folia  Parasitologica,  46:  179-­‐184.    Soleng,  A.,  Poléo,  A.  B.  S.,  Alstad,  N.  E.  W.  &  Bakke,  T.  A.  (1999).  Aqueous  aluminium  eliminates  Gyrodactylus  salaris  (Platyhelminthes,  Monogenea)  infections  in  Atlantic  salmon.  Parasitology,  119:  19-­‐25.    Sundqvist,  F.  &  Karlsson,  M.  (2016).  Faktablad  –  Resultat  från  övervakningen  av  kustfisk  2016:6.  Kungsbackafjorden  (Västerhavet)  2011.  SLU,  Institutionen  för  akvatiska  resurser.    Vattenmyndigheterna  (n.d.)  Samanställning  för  åtgärdsområde  16.  Kungsbackaån.  Retrieved  2016-­‐12-­‐02  from  http://www.vattenmyndigheterna.se/SiteCollectionDocuments/sv/vasterhavet/publikationer/samradsdokument/Åtgärdsområdessammanställningar%20indelat%20per%20län/Halland/16-­‐kungsbackaan.pdf    Valtonen,  E.  T.,  Holmes,  J.  C.  &  Koskivaara,  M.  (1997).  Eutrophication,  pollution,  and  fragmentation:  effects  on  parasite  communities  in  roach  (Rutilus  rutilus)  and  perch  (Perca  fluviatilis)  in  four  lakes  in  central  Finland.  Can.  J.  Fish.  Aquat.  Sci.  54:  572-­‐585.    Vidal-­‐  Martínez,  V.  M.,  Pech,  D.,  Sures,  B.,  Purucker,  S.  T.  &  Poulin,  R.  (2009).  Can  parasites  really  reveal  environmental  impact?  Trends  in  Parasitology,  26(1):  44-­‐51.    VISS  -­‐  Vatteninformationssystem  Sverige  (n.d)  Himleån  (Mynningen-­‐Munkån).  Retrieved  2016-­‐12-­‐07  from  http://viss.lansstyrelsen.se/Waters.aspx?waterEUID=SE634021-­‐128524    VISS  -­‐  Vatteninformationssystem  Sverige  (n.d)  Löftaån  (Mynningen-­‐Kullagärdsbäcken).  Retrieved  2016-­‐12-­‐07  from  http://viss.lansstyrelsen.se/Waters.aspx?waterEUID=SE636212-­‐128703    VISS  -­‐  Vatteninformationssystem  Sverige  (n.d)  Stensån  (Örebäcken-­‐L  Stensån)  Retrieved  2016-­‐12-­‐07  from  http://viss.lansstyrelsen.se/Waters.aspx?waterEUID=SE625668-­‐133029      Winger,  A.  C.,  Kanck,  M.,  Kristoffersen,  R.  &  Knudsen,  R.  (2008).  Seasonal  dynamics  and  persistence  of  Gyrodactylus  salaris  in  two  riverine  anadromous  Arctic  charr  populations.  Environ.  Biol.  Fish.,  83:  117-­‐123.    

     

   

Page 44: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  44  

Appendix      

                   

       

                       

       

Table  A1.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  prevalence  between  rivers  sampled  since  the  year  2000.  River  low  is  the  rivers  with  significantly  lower  prevalence,  and  river  high  the  rivers  with  significantly  higher  prevalence.    

Table  A2.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  intensity  between  rivers  sampled  since  the  year  2000.  River  low  is  the  rivers  with  significantly  lower  intensity,  and  river  high  the  rivers  with  significantly  higher  intensity.    

Page 45: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  45  

   

                                           

   

           

Table  A3.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  prevalence  between  stations  sampled  since  the  year  2000.  Station  low  is  the  stations  with  significantly  lower  prevalence,  and  station  high  the  stations  with  significantly  higher  prevalence.  

Table  A4.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  intensity  between  stations  sampled  since  the  year  2000.  Station  low  is  the  stations  with  significantly  lower  intensity,  and  station  high  the  stations  with  significantly  higher  intensity.    

Page 46: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  46  

     

                     

       

           

                     

               

Table  A5.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  prevalence  between  rivers  for  all  years  sampled.  River  low  is  the  rivers  with  significantly  lower  prevalence,  and  river  high  the  rivers  with  significantly  higher  prevalence.  

Table  A6.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  intensity  between  rivers  for  all  years  sampled.  River  low  is  the  rivers  with  significantly  lower  intensity,  and  river  high  the  rivers  with  significantly  higher  intensity.    

Page 47: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  47  

     

                                               

 

                     

Table  A7.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  prevalence  between  stations  for  all  years  sampled.  Station  low  is  the  stations  with  significantly  lower  prevalence,  and  station  high  the  stations  with  significantly  higher  prevalence.  

Table  A8.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  intensity  between  stations  for  all  years  sampled.  Station  low  is  the  stations  with  significantly  lower  intensity,  and  station  high  the  stations  with  significantly  higher  intensity.    

Page 48: Varied occurrence of a salmon parasite · Varied occurrence of a salmon parasite Explaining the temporal and spatial variations of Gyrodactylus salaris on the Swedish west coast JohannaLindberg&

  48  

       

                         

       

       

Table  A9.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  prevalence  between  years  for  all  rivers  except  Hjärtaredsån  and  Säveån.  Year  low  is  the  years  with  significantly  lower  prevalence,  and  year  high  the  years  with  significantly  higher  prevalence.    

Table  A10.  This  figure  displays  p-­‐  and  N-­‐values  for  significant  differences  in  intensity  between  years  for  all  rivers  except  Hjärtaredsån  and  Säveån.  Year  low  is  the  years  with  significantly  lower  intensity,  and  year  high  the  years  with  significantly  higher  intensity.