Umeå University's logo

umu.sePublications
Change search
Link to record
Permanent link

Direct link
Malm-Renöfält, Birgitta
Alternative names
Publications (10 of 26) Show all publications
Widén, Å., Jansson, R., Ahonen, J. & Malm-Renöfält, B. (2023). Lagan inför miljöprövning av vattenkraften. Umeå: Umeå universitet
Open this publication in new window or tab >>Lagan inför miljöprövning av vattenkraften
2023 (Swedish)Report (Other (popular science, discussion, etc.))
Place, publisher, year, edition, pages
Umeå: Umeå universitet, 2023. p. 112
National Category
Ecology
Research subject
biology
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-202462 (URN)
Note

Version 2022-10-06

Available from: 2023-01-10 Created: 2023-01-10 Last updated: 2023-01-10Bibliographically approved
Widén, Å., Malm-Renöfält, B. & Jansson, R. (2023). Restaurering av Juktån. Umeå: Umeå Universitet
Open this publication in new window or tab >>Restaurering av Juktån
2023 (Swedish)Report (Other (popular science, discussion, etc.))
Abstract [sv]

Restaurering av Juktån är ett samverkansprojekt som har drivits på frivillig basis av den ideella föreningen Samverkan Umeälven (www.umealven.se) tillsammans med Umeälvensvattenregleringsföretag, Vattenfall och Umeå Universitet. Juktån är en 60 kilometer lång torrfåra med minimitappning om 12% av det oreglerade flödet (MQ) vid reglerings. I produktionssystemet har den en funktion som spillfåra. Projektets ambition och mål var att Juktån skulle återfå ekologisk funktion med fungerande reproduktion av öring och harr, mer naturlig och bredare strandvegetation och svämskogar, mer naturlig artsammansättning av makrofyter samt en sedimentationsprocess med mindre deponering av silt och finsediment. Juktånprojektet har kartlagt och genomfört biotopåtgärder samt restaurerat huvudfåran sträckan nedströms Tjangarn och sidofåran Lickotgrenen under 2019 och 2020. Totalt har dryga 35 kilometer torrfåra restaurerats, hundratals trösklar och flottledsobjekt har rivits ut. Juktåprojektet ansökte hos Mark och Miljö Domstolen (MMD) om att ändra den relativt statiska minimitappningen till en säsongsanpassad minimitappning, vilket beviljades i augusti 2020 och infördes våren 2021. Metoderna för att genomföra restaureringen bygger på restaureringsekologi och sambandet till naturlig flödesregim. Juktåns restaurering har inneburit en komplex restaurering från utrivning av grunddammar och trösklar, restaurering av den fysiska miljön för att gynna öring, harr, makrofyter, strandvegetation och processer. Vi har utgått från ekologi i oreglerade vattendrag och utvecklat metoder speciellt anpassat för torrfåror med minimitappning. Preliminära resultat visar på en ökad reproduktion av öring, mer naturliga processer kopplat till flöde, sedimentation, vattenhastighet och som har påverkat både makrofyter samt strandvegetation.

Place, publisher, year, edition, pages
Umeå: Umeå Universitet, 2023. p. 98
National Category
Behavioral Sciences Biology
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-204978 (URN)
Available from: 2023-02-17 Created: 2023-02-17 Last updated: 2023-02-20Bibliographically approved
Hoppenreijs, J. H. T., Marker, J., Maliao, R. J., Hansen, H. H., Juhász, E., Lõhmus, A., . . . Magurran, A. E. (2023). Three major steps toward the conservation of freshwater and riparian biodiversity. Conservation Biology, Article ID e14226.
Open this publication in new window or tab >>Three major steps toward the conservation of freshwater and riparian biodiversity
Show others...
2023 (English)In: Conservation Biology, ISSN 0888-8892, E-ISSN 1523-1739, article id e14226Article in journal (Refereed) Epub ahead of print
Abstract [en]

Freshwater ecosystems and their bordering wetlands and riparian zones are vital for human society and biological diversity. Yet, they are among the most degraded ecosystems, where sharp declines in biodiversity are driven by human activities, such as hydropower development, agriculture, forestry, and fisheries. Because freshwater ecosystems are characterized by strongly reciprocal linkages with surrounding landscapes, human activities that encroach on or degrade riparian zones ultimately lead to declines in freshwater–riparian ecosystem functioning. We synthesized results of a symposium on freshwater, riparian, and wetland processes and interactions and analyzed some of the major problems associated with improving freshwater and riparian research and management. Three distinct barriers are the lack of involvement of local people in conservation research and management, absence of adequate measurement of biodiversity in freshwater and riparian ecosystems, and separate legislation and policy on riparian and freshwater management. Based on our findings, we argue that freshwater and riparian research and conservation efforts should be integrated more explicitly. Best practices for overcoming the 3 major barriers to improved conservation include more and sustainable use of traditional and other forms of local ecological knowledge, choosing appropriate metrics for ecological research and monitoring of restoration efforts, and mirroring the close links between riparian and freshwater ecosystems in legislation and policy. Integrating these 3 angles in conservation science and practice will provide substantial benefits in addressing the freshwater biodiversity crisis.

Place, publisher, year, edition, pages
John Wiley & Sons, 2023
Keywords
agua dulce, biodiversidad, biodiversity, conocimiento ecológico tradicional, conservación, conservation, freshwater, humedales, policy, políticas, ribereño, riparian, traditional ecological knowledge, wetlands
National Category
Ecology Environmental Sciences
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-222693 (URN)10.1111/cobi.14226 (DOI)2-s2.0-85187865635 (Scopus ID)
Funder
EU, Horizon 2020, 860800
Available from: 2024-03-25 Created: 2024-03-25 Last updated: 2024-03-25
Widén, Å., Malm-Renöfält, B., Degerman, E., Wisaeus, D. & Jansson, R. (2022). Environmental Flow Scenarios for a Regulated River System: Projecting Catchment-Wide Ecosystem Benefits and Consequences for Hydroelectric Production. Water resources research, 58(1), Article ID e2021WR030297.
Open this publication in new window or tab >>Environmental Flow Scenarios for a Regulated River System: Projecting Catchment-Wide Ecosystem Benefits and Consequences for Hydroelectric Production
Show others...
2022 (English)In: Water resources research, ISSN 0043-1397, E-ISSN 1944-7973, Vol. 58, no 1, article id e2021WR030297Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

To enable prioritization among measures for ecological restoration, knowing the expected benefits and consequences of implementation is imperative but rarely explicitly quantified. We developed a novel method to prioritize among environmental flow measures to rehabilitate ecosystems in the Ume River catchment in northern Sweden, a river system heavily regulated for hydropower production. Our strategy was to identify measures with minimal impact on hydropower production while providing substantial environmental benefits. Based on field surveys of remaining natural values and potential for ecological rehabilitation, we quantified the projected gain in habitat area of implementing environmental flows for target organism groups, for example, lotic fish species and riparian vegetation, along the whole river length. We quantified the consequences for hydropower production by identifying a set of hydropower operational rules reflecting the constraints added by environmental flows. We then used production optimization software to calculate changes in hydropower production and revenues. Implementing restrictions on zero-flow events by mandating minimum discharge at all run-of-river hydropower stations and allocating 1%–12% of mean annual discharge to bypassed reaches in the entire catchment would result in a 2.1% loss of annual electricity production. Adding flow to fishways would increase the loss to 3.1% per year. With implementation of more natural water-level fluctuations in run-of-river impoundments, the loss increases to 3.8%. These actions would increase the habitat for lotic species like the grayling Thymallus more than threefold and increase the area of riparian vegetation by about 66%. Our method forms a basis for ongoing implementation of nationwide environmental rehabilitation schemes.

Place, publisher, year, edition, pages
John Wiley & Sons, 2022
Keywords
consequences on electricity production, cost-benefit analyses, environmental benefits estimated by habitat, hydropower optimization software, regulated rivers and hydropower, river restoration and environmental flow assessment at catchment level
National Category
Environmental Sciences Ecology
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-192267 (URN)10.1029/2021WR030297 (DOI)000751310200022 ()2-s2.0-85123633958 (Scopus ID)
Note

Originally included in thesis in manuscript form.

Available from: 2022-03-11 Created: 2022-03-11 Last updated: 2022-03-11Bibliographically approved
Widén, Å., Ahonen, J., Malm-Renöfält, B., Degerman, E. & Jansson, R. (2022). Ljungan inför miljöprövning av vattenkraften: naturvärden, flöden och strömhabitat samt möjliga miljönyttor. Umeå
Open this publication in new window or tab >>Ljungan inför miljöprövning av vattenkraften: naturvärden, flöden och strömhabitat samt möjliga miljönyttor
Show others...
2022 (Swedish)Report (Other academic)
Abstract [sv]

Denna rapport utgör en beskrivning av dagens vattenkraftproduktion, återstående strömhabitat och nutida och dåtida naturvärden i Ljungan med förslag till miljöåtgärder och en skattning av kostnaderna (i form av kraftproduktion) och miljönyttorna (främst räknat som tillgängliggjort habitat). I arbetet, som följer de riktlinjer som presenteras i rapporter från forskningsprojektet Priokliv, ingår även en bristanalys där dagens situation jämförs med förhållanden innan vattenkraften byggdes ut. Därefter har vi utformat förslag på miljöanpassade flöden, öppnade vandringsvägar samt kompletterande åtgärder. Miljöåtgärderna fokuserar främst på ett antal scenarier med olika åtgärder där kostnader och miljönyttor jämförs med dagens situation. Arbetet fokuserar på huvudfårorna av Ljungan och Gimån i de vattenkraftpåverkade delarna. Vattensystemet har delats in i 20 dämningsområden, sträckor mellan kraftverk, där naturvärdet beskrivs utifrån habitat (strömsträckor, deltaområden, tillgång till biflöden, skyddad natur och kulturmiljöer) och förekommande arter. För de senare ligger fokus på arter som är rödlistade eller pekas ut i Art- och Habitatdirektivet eller Fågeldirektivet. Artuppgifterna kommer från standardiserad övervakning (fisk, flodpärlmussla) redovisad i offentliga databaser samt från rapporterade artförekomster till SLU:s Artportal. Analyserna visar att en stor påverkan skett av vattensystemet med förändrat flödesmönster, omfattande korttidsreglering och 18 torrfåror i området med en samlad areal av 219 hektar. Ett normalår är det nolltappning vid 175 tillfällen nedströms Flåsjön och 286 tillfällen nedom Holmsjön. Påverkan från korttidsreglering i älvsystemet är således omfattande, och åtgärder som kan lindra dess effekter har stor potential. Fiskfaunan har påverkats och laxens område utgör idag endast 7% av den forna längden. Endast 3% av avrinningsområdets dammar har fiskvägar. Sammanställningen visar samtidigt att det finns naturvärden kvar. Vid jämförelse med fallhöjd före regleringen av Ljungan med nuvarande förhållande visar analyserna att 16% av fallhöjden återstår. Beskrivningen av naturvärden visar att de är klart högst i de övre delarna av Ljungan och Gimån, dvs ovanför området där vattenkraftproduktion sker, men ett antal ekologiska värdekärnor har identifierats i de nedre delarna. Vi har även beaktat effekterna av det framtida klimatet. För år 2040 beräknas produktionen av elektricitet öka med i medel 3,1% jämfört med nuvarande förhållanden för hela avrinningsområdet. Vi förordar mer dynamiska modeller för att beskriva miljönyttorna som omfattar påverkan på processer i vattendraget, gynnad areal av bristhabitat, tillgängliggjord areal genom konnektivitet samt biologi som är kopplat till hydrologi på varierande skala gällande tidsupplösning och geografi. Nyttorna beskrivs genom tillgänglig gjord eller förbättrad areal av strömmande habitat, minskad påverkan av korttidsregleringseffekter, konnektivitet i form av tillgängliggjort habitat och vattendragslängd i denna rapport. Ekologisk reglering har modellerats med 13 scenarios och resultaten varierar gällande produktionspåverkan från att produktionen ökar med 1,2% (nolltappningsförbud nedströms Holmsjön i framtida klimat 2040) till en minskning av produktionen med 15,2% (statiska spill till torrfåror motsvarande medellågvattenföring (MLQ)).  Samtliga scenarios med ekologisk reglering har påverkan på när produktionen av elektricitet sker över året, månad, vecka, dygn och timme. Det innebär att vi i modellerna flyttar produktionstillfället från tider med stora behov från samhället av elektricitet till tillfällen med lägre behov från samhället. Resultaten presenteras samlat mer utförligt i kapitel 8-9.  Vi belyser betydelsen av noggranna och detaljerade beskrivningar av åtgärder, kostnader, miljönyttor och produktionspåverkan på energisystemet med avrinnesområdet som den minsta geografiska ytan.

Place, publisher, year, edition, pages
Umeå: , 2022. p. 187
National Category
Ecology
Research subject
biology
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-192032 (URN)
Available from: 2022-01-31 Created: 2022-01-31 Last updated: 2022-02-01Bibliographically approved
Widén, Å., Segersten, J., Donadi, S., Degerman, E., Malm-Renöfält, B., Karlsson Tiselius, A., . . . Jansson, R. (2022). Sveriges torrfåror: geografi, naturvärden och metoder för miljöförbättringar.
Open this publication in new window or tab >>Sveriges torrfåror: geografi, naturvärden och metoder för miljöförbättringar
Show others...
2022 (Swedish)Report (Other academic)
Abstract [sv]

Syftet med projektet var att ta fram metoder för att underlätta beslut om minimitappning och andra miljöförbättringsåtgärder för torrfåror, d.v.s. vattendragssträckor där vatten letts bort via kanaler eller tunnlar för att passera genom vattenkraftverks turbiner. Ibland sker även överledning från ett vattendrag till ett annat för att på så sätt öka produktionen av vattenkraft i vissa kraftverksanläggningar. Detta lämnar den ursprungliga fåran helt eller delvis torrlagd under stora delar av året. Vi har i denna rapport valt att använda begreppet ”torrfåror” för att indikera att det mest utmärkande draget är den reducerade vattenföringen. Många av dessa sträckor var ursprungligen forsar, och ekosystem och arter knutna till forsar har blivit sällsynta. 

Vi kartlade förekomsten av torrfåror i Sverige, och totalt identifierades och verifierades 972 torrfåror i en databas. 366 av dessa är belägna i Götaland, 323 i Svealand och 283 i Norrland. Den absoluta majoriteten av Sveriges torrfåror saknar bestämmelser om minimitappning. För de 622 torrfåror där vi hittat uppgifter om vattenföring, saknar 481 (77%) en tilldömd minimitappning. De 137 torrfårorna med minimitappning hade i genomsnitt en medelminimitappning på årsbasis på endast 3,6% av den naturliga årsmedelvattenföringen. I 63% av torrfårorna med minimitappning var denna lika med eller mindre än 5% av den naturliga årsmedelvattenföringen, och 48% var flödet lika med eller mindre än 0,5 m3/s. 

Analyser av fiskfaunan baserat på elfiskedata visar att torrfåror hade i genomsnitt lägre andel fiskar som hör till typiskt sett strömlevande arter och lägre total fiskabundans jämfört med av vattenkraft opåverkade referenslokaler. Torrfåror med minimitappning hade bättre status vad gäller fiskfaunan än de utan minimitappning vad gäller andel strömlevande arter, total fiskabundans och artrikedom av fisk. Andel individer av strömlevande fiskarter, total fiskabundans och fiskartrikedom ökade med ökande minimitappning i torrfårorna, men sambanden var icke-linjära och planade ut med ökande minimitappning. 

Torrfårornas medellutning var relativt hög (3,6%), och de representerar till övervägande del strömmande och forsande miljöer som helt eller delvis har torrlagts. Torrfårorna var i genomsnitt 1317 m, medan medianlängden endast var 319 m. De korta (50-100 m) och mycket korta (<50 m) torrfårorna var framför allt belägna i södra Sverige, medan långa (1-10 km) och mycket långa (>10 km) var vanligare i Norrlands inland. Majoriteten av torrfårorna i Sverige låg i vattendragens nedströmsdelar, i vattendragsordning 1 eller 2 räknat från mynningen. 

Miljöförbättringsåtgärder av olika slag, som mer naturliga vattenflöden, fiskvägar eller biotopvårdande åtgärder, har utförts vid 10% av torrfårorna sedan 1970. Av de 574 torrfåror där överensstämmelsen med vattenförekomster i VISS var god var 434 klassade som naturliga och 140 som kraftigt modifierade. I det senare fallet var den ekologiska potentialen enligt Vattendirektivet alltid klassificerad som måttlig eller sämre. Av de 434 som definierades som naturliga vattenförekomster hade de flesta givits måttlig ekologisk status. De största problemen i vattenförekomster som helt eller delvis motsvarar torrfåror är brister i konnektivitet och att den hydrologiska regimen är förändrad. Våra resultat visar att kortare torrfåror, som bara omfattar en del av en vattenförekomst, ofta förbises vid statusklassningen enligt Vattendirektivet, och att torrfåran ges samma ekologisk status som vattenförekomsten i stort. 

För att kunna välja ut vilka torrfåror som ska restaureras och genomföra restaureringsprojekt i torrfåror är fungerande samverkansprocess mellan berörda parter (t.ex. verksamhetsutövare, myndigheter, konsulter och ideella organisationer) viktig för att underlätta vägen från kartläggning till genomförande. Vi presenterar aspekter som underlättar, och kompetenser som behövs hos för att processen ska bli lyckosam. 

För att underlätta genomförandet av miljöförbättringsåtgärder i torrfåror presenterar vi ett metodiskt och strukturerat arbetssätt som ger en komplett kartläggning av torrfåran samt dess omgivande dämningsområden med biflöden, som leder fram till analyser av påverkansgraden, brister jämfört med opåverkade ekosystem, och åtgärdsbehov. Behov av åtgärder grundar sig på vilken restaureringspotential som finns baserat på förhållanden innan reglering och opåverkade referenslokaler. När man summerar naturvärden ger det en bild av vad som är möjligt att göra och vad som kan åstadkommas inom rimliga gränser med tanke på vattenkraftsproduktion. Målet är att detektera för vattenkraftsproduktion kostnadseffektiva och i det långa perspektivet resursanpassade åtgärder som gynnar ekosystemet och bevarar eller ökar naturvärdena. Som en grund för att kunna bestämma nivå på minimitappning presenterar vi en lista på vilka flöden eller aspekter av en naturlig flödesregim som krävs för att uppnå olika naturvärden (ökad biologisk mångfald av naturligt förekommande arter på en vattendragssträcka) eller ekosystemfunktioner. Denna kan hjälpa att bedöma vilka aspekter av naturliga flödesregimer som behövs för att erhålla önskade naturvärden, eller omvänt, att kunna ge en prognos för vilka naturvärden som kan förväntas vid en viss flödesregim, allt fokuserat på torrfåror. 

Vi presenterar också en metodik för att inventera torrfåror med kvantitativa metoder som bygger på att med hjälp av stickprov skatta hur mycket det finns av olika strukturer. Syftet med inventeringen är att kvantifiera strukturer i och kring vattendraget som kan vara viktiga för en bedömning av potentialen för att återskapa naturvärden (både akvatiska och i strandmiljön) vid olika möjliga flöden i torrfåror. Det finns flera fördelar med att ha en sådan samplingdesign (istället för kvalitativa metoder) i studier av ekologiska restaureringsprojekt. Det möjliggör att skatta t.ex. medelvärdet eller storleken på variabler som är av intresse, vare sig det är ytan av ett vegetationsbälte, mängden död ved eller fraktioner av sediment i fåran. Det kanske viktigaste skälet att göra det är att det möjliggör kvantitativ utvärdering av miljöförbättringsåtgärder, och avgöra om åtgärder har haft avsedd effekt. 

Miljödomar bör utformas för att vara långsiktigt hållbara för torrfårans ekosystem, d.v.s. vara relevanta under flera decennier trots att elsystemet och klimatet förändras. Få föreslagna åtgärder gällande torrfåror har genomförts praktiskt och att utreda genom uppföljning och belägga huruvida genomförda åtgärder faktiskt gett miljönytta är essentiellt. Uppföljning förutsätter att en vetenskaplig förstudie har genomförts (naturvärde, nuläge, påverkans- och bristanalys). Om det finns förstudier så finns goda förutsättningar att utvärdera effekterna, om tillräckligt lång tid efter restaurering har gått för att åtminstone initial ekologisk respons ska ha skett. 

Sammanfattningsvis konstaterar vi att de allra flesta torrfåror saknar minimitappning eller andra åtgärder för att förbättra den biologiska mångfalden och vattendragsekosystemen, men att det finns stöd för att sådana åtgärder är effektiva. Vår förhoppning är att de metoder vi presenterar ska underlätta beslut och genomförande av miljöförbättringsåtgärder i torrfåror.

Abstract [en]

The aim of the project was to develop methods to facilitate decisions on minimum flow release and other environmental measures in bypassed river sections, that is, river sections where discharge has been diverted to hydropower stations. Sometimes, discharge is also diverted from one river to another to increase hydropower production. This leaves the original river channel dry or with reduced discharge. Many of these reaches were originally rapids, and ecosystems and species associated with them have become rare.  

We aimed to map all bypassed river reaches in Sweden, and identified 972 ones in a database. The majority of these lack any mandates on minimum flow release. Out of 622 reaches with flow data, 481 lacked mandated minimum flow release. The 137 bypassed reaches with minimum flows had an annual flow averaging being only 3.6% of their pristine mean annual discharge.  

The bypassed reaches had a lower proportion of rheophilic fishes and lower fish abundance compared to reference sites in free-flowing rivers, according to electrofishing data. Bypassed reaches with minimum flow release had fish communities with higher proportion of rheophilic species, higher abundance of fish, and more fish species per site compared to bypassed reaches with no minimum flow release. Furthermore, the proportion of rheophilic over lentic fish species, fish abundance as well as species richness of fish increased with increasing magnitude of minimum flow release, with diminishing returns at higher flow levels.  

The mean slope of the channels of the bypassed reaches was relatively high (3.6%), and they generally correspond to runs and rapids in terms of flow velocity. The average length of bypassed reaches was 1317 m, with median lengths being 319 m, the distribution being skewed with many short and fewer long ones. The majority of them were positioned in the lower reaches of catchments, in stream order 1 and 2 counting from the mouth. Many bypassed reaches were part of larger waterbodies as defined by the EU Water Framework Directive. Among the 570 where the bypassed reach constituted a waterbody, 140 had been classified as heavily modified.  

A functional collaboration process among stakeholders (including hydropower managers, authorities, consultants and NGOs) is key to be able to select which bypassed reaches to be targets of ecological rehabilitation, and to implement rehabilitation measures. We present a framework to facilitate the process, and discuss the competences needed for a successful process. We also present a methodology to enable a structured work flow going from mapping bypassed reaches, to analyses of impacts and needs and potential for ecological rehabilitation. When summing the natural values this gives an idea of both rehabilitation needs and what is practical to implement given ecosystem functions and services.  

As a basis for making decisions on the magnitude of minimum flow release, we present a list of ecosystem states or functions, and the aspect of the flow regime needed to maintain them. This can help determining the flow needed to obtain specific ecosystem functions or states, or conversely, given flow, what ecosystem functions and states are realistic to obtain. We also present a methodology for making surveys of bypassed reaches, taking quantitative randomized samples of important variables. The survey enables quantitative evaluations of rehabilitation outcomes. 

We argue that environmental court decisions on bypassed sections need to be formulated so they are relevant also in the face of climate change and changes in the electrical production system. This can be setting flow targets as proportions of the total discharge rather than in absolute numbers, and linking changes in discharge to changes in local run-off rather than setting fixed dates. 

To conclude, we found that although most bypassed river reaches lack mandated minimum flow release and have not been targets of structural rehabilitation efforts, such actions are deemed effective in improving ecological conditions, calling for implementation of such rehabilitation efforts.

Publisher
p. 106
Keywords
vattenkraft, biologisk mångfald, minimitappning, reglerade vattendrag
National Category
Ecology
Research subject
biology
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-204339 (URN)
Available from: 2023-02-01 Created: 2023-02-01 Last updated: 2023-02-09Bibliographically approved
Widén, Å., Malm-Renöfält, B., Degerman, E., Wisaeus, D. & Jansson, R. (2021). Let it flow: Modeling ecological benefits and hydropower production impacts of banning zero-flow events in a large regulated river system. Science of the Total Environment, 783, Article ID 147010.
Open this publication in new window or tab >>Let it flow: Modeling ecological benefits and hydropower production impacts of banning zero-flow events in a large regulated river system
Show others...
2021 (English)In: Science of the Total Environment, ISSN 0048-9697, E-ISSN 1879-1026, Vol. 783, article id 147010Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Hydropeaking, defined as rapid and frequent changes in flow to optimize hydropower production, is an increasingly common procedure negatively affecting lotic habitats in riverine ecosystems. An important aspect of hydropeaking is zero-flow events, occurring when hydropower stations are stopped due to low energy demand or low electricity prices. We quantified the ecological benefits and consequences for hydropower production of restricting zero-flow events. The 19 major hydropower stations in the Ume River system in northern Sweden stand still with no discharge 9% to 55% of the time a hydrologically normal year, transforming lotic habitat to stagnant water. The duration of zero-flow events is exacerbated in dry years, with no discharge for 28% of the time in a typical station, to be compared with 7% in a wet year. Zero-flow events affect the behavior of fish, altering the fish community, and potentially result in low oxygen levels and low food supply to filter-feeding macroinvertebrates. We modelled the consequences of restricting zero-flow events by introducing minimum flows equaling mean annual low flow or higher for the entire Ume River catchment. The measure would result in an additional 240 ha of shallow lotic habitat with gravel to boulder streambeds having flow velocity exceeding 0.1 m/s, i.e. suitable for lotic species such as grayling Thymallus thymallus. In addition, the measure would enable creating another 107 ha of similar habitat after structural rehabilitation of river reaches. All measures would result in a mean loss of hydropower production of 0.5% per year for the entire river system, 98% of which would occur between May and October when the demand for electricity is lower. Hydropower production would also be partly moved from daytime to nighttime. As zero-flow events are common in several other river systems, restrictions on their frequency and duration could be implemented in many areas.

Place, publisher, year, edition, pages
Elsevier, 2021
Keywords
Ecological restoration, Environmental flows, Hydropeaking, Hydropower production, Regulated rivers, Water flow velocity
National Category
Ecology Environmental Sciences
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-182761 (URN)10.1016/j.scitotenv.2021.147010 (DOI)000656998500016 ()34088117 (PubMedID)2-s2.0-85104284023 (Scopus ID)
Funder
Swedish Agency for Marine and Water Management, 40231-1Swedish Agency for Marine and Water Management, 46430-1
Available from: 2021-05-24 Created: 2021-05-24 Last updated: 2021-09-07Bibliographically approved
Kuglerová, L., Jansson, R., Sponseller, R., Laudon, H. & Malm-Renöfält, B. (2015). Local and regional processes determine plant species richness in a river-network metacommunity. Ecology, 96(2), 381-391
Open this publication in new window or tab >>Local and regional processes determine plant species richness in a river-network metacommunity
Show others...
2015 (English)In: Ecology, ISSN 0012-9658, E-ISSN 1939-9170, Vol. 96, no 2, p. 381-391Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

River systems form dendritic ecological networks that influence the spatial structure of riverine communities. Few empirical studies have evaluated how regional, dispersal-related processes and local habitat factors interact to govern network patterns of species composition. We explore such interactions in a boreal watershed and show that riparian plant species richness increases strongly with drainage size, i.e., with downstream position in the network. Assemblage composition was nested, with new species successively added downstream. These spatial patterns in species composition were related to a combination of local and regional processes. Breadth in local habitat conditions increased downstream in the network, resulting in higher habitat heterogeneity and reduced niche overlap among species, which together with similar trends in disturbance, allows more species to coexist. Riparian edaphic conditions were also increasingly favorable to more species within the regional pool along larger streams, with greater nitrogen availability (manifested as lower C:N) and more rapid mineralization of C and N (as indicated by ratios of stable isotopes) observed with downstream position in the network. The number of species with capacity for water dispersal increased with stream size providing a mechanistic link between plant traits and the downstream accumulation of species as more propagules arrive from upstream sites. Similarity in species composition between sites was related to both geographical and environmental distance. Our results provide the first empirical evidence that position in the river network drives spatial patterns in riparian plant diversity and composition by the joint influence of local (disturbance, habitat conditions, and breadth) and regional (dispersal) forces.

Keywords
boreal, connectivity, dispersal, disturbance, hydrochory, riparian, river network, soil conditions, spatial organization, vascular plants
National Category
Environmental Sciences Ecology
Research subject
biology, Environmental Science; Ecological Botany
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-100211 (URN)10.1890/14-0552.1 (DOI)000350484600010 ()2-s2.0-84927914847 (Scopus ID)
External cooperation:
Funder
Swedish Research Council Formas
Available from: 2015-02-25 Created: 2015-02-25 Last updated: 2023-03-23Bibliographically approved
Kuglerova, L., Jansson, R., Ågren, A., Laudon, H. & Malm-Renöfält, B. (2014). Groundwater discharge creates hotspots of riparian plant species richness in a boreal forest stream network. Ecology, 95(3), 715-725
Open this publication in new window or tab >>Groundwater discharge creates hotspots of riparian plant species richness in a boreal forest stream network
Show others...
2014 (English)In: Ecology, ISSN 0012-9658, E-ISSN 1939-9170, Vol. 95, no 3, p. 715-725Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Riparian vegetation research has traditionally focused on channel-related processes because riparian areas are situated on the edge of aquatic ecosystems and are therefore greatly affected by the flow regime of streams and rivers. However, due to their low topographic position in the landscape, riparian areas receive significant inputs of water and nutrients from uplands. These inputs may be important for riparian vegetation, but their role for riparian plant diversity is poorly known. We studied the relationship between the influx of groundwater (GW) from upland areas and riparian plant diversity and composition along a stream size gradient, ranging from small basins lacking permanent streams to a seventh-order river in northern Sweden. We selected riparian sites with and without GW discharge using a hydrological model describing GW flow accumulation to test the hypothesis that riparian sites with GW discharge harbor plant communities with higher species richness. We further investigated several environmental factors to detect habitat differences between sites differing in GW discharge conditions. Vascular plant species richness was between 15% and 20% higher, depending on the spatial scale sampled, at riparian sites with GW discharge in comparison to non-discharge sites, a pattern that was consistent across all stream sizes. The elevated species richness was best explained by higher soil pH and higher nitrogen availability (manifested as lower soil C/N ratio), conditions which were positively correlated with GW discharge. Base cations and possibly nitrogen transported by groundwater may therefore act as a terrestrial subsidy of riparian vegetation. The stable isotopes N-15 and C-13 were depleted in soils from GW discharge compared to non-discharge sites, suggesting that GW inputs might also affect nitrogen and carbon dynamics in riparian soils. Despite the fact that many flows of water and nutrients reaching streams are filtered through riparian zones, the importance of these flows for riparian vegetation has not been appreciated. Our results demonstrated strong relationships between GW discharge, plant species richness and environmental conditions across the entire stream size gradient, suggesting that both river hydrology and upland inputs should be considered to fully understand riparian vegetation dynamics.

Place, publisher, year, edition, pages
Ecological Society of America, 2014
Keywords
boreal forest, groundwater discharge, Krycklan catchment, riparian zone, soil nitrogen, soil pH, species richness, terrestrial subsidy, vascular plants
National Category
Ecology Environmental Sciences
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-88681 (URN)10.1890/13-0363.1 (DOI)000332823100019 ()2-s2.0-84901638544 (Scopus ID)
Available from: 2014-05-16 Created: 2014-05-12 Last updated: 2023-03-24Bibliographically approved
Jørgensen, D. & Renöfält, B. (2013). Damned if you do, dammed if you don’t: debates on dam removal in the Swedish media. Ecology and Society, 18(1)
Open this publication in new window or tab >>Damned if you do, dammed if you don’t: debates on dam removal in the Swedish media
2013 (English)In: Ecology and Society, E-ISSN 1708-3087, Vol. 18, no 1Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Dam removal is an increasingly common practice. Dams are removed for various reasons with safety, economics, and ecosystem restoration being the most common. However, dam removals often cause controversy. Riparian land owners and local communities often have a negative view on removal and the reasons why vary. It may be loss of recreational benefits like swimming and boating, loss of cultural and historical context tied to the dam, or fear that removal may have a negative effect on aesthetic values. Since controversies are often picked up by local media, and media in itself is an important channel to build support around a cause, the way dam removals are reported and discussed is likely to influence the debate. In this article, we examine the ways in which proponents and opponents of dam removal frame the services provided by two contrasting ecosystems—an existing dam and the potential stream without a dam—by performing a discourse analysis of the reasons given for removal and the reasons presented for the dam to remain in place. Our source material includes web-based newspaper articles and public comments on those articles in four dam removal controversies in Sweden. Our results indicate that public opposition is not based on knowledge-deficiency where more information will lead to better ecological decision-making, as is sometimes argued in dam removal science; it is instead a case of different understandings and valuation of the environment and the functions it provides.

Place, publisher, year, edition, pages
The Resilience Alliance, 2013
Keywords
controversies, dam removal, discourse analysis, ecosystem services, newspaper media, Sweden
National Category
Ecology
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-67527 (URN)10.5751/ES-05364-180118 (DOI)000317184800029 ()2-s2.0-84876764261 (Scopus ID)
Funder
Swedish Research Council Formas
Available from: 2013-03-22 Created: 2013-03-22 Last updated: 2024-01-23Bibliographically approved
Organisations

Search in DiVA

Show all publications