Water level-dependent morphological plasticity in Sagittaria montevidensis Cham. and Schl. (Alismataceae). / Plasticidade morfológica dependente do nível da água em Sagittaria montevidensis Cham. And Schl. (Alismataceae).

Aquatic plants are able to alter their morphology in response to environmental condition variation, such as water level fluctuations. The aim of this study was to evaluate the effect of water level on Sagittaria montevidensis morphology through measures of vegetative structures formed in drought and flood periods. We hypothesised that the plant height and the biomass of S. montevidensis leaves will increase during flood periods, while the biomass and diameter of petioles, and the basal plant area will increase during dry periods. We sampled a total amount of 270 individuals in nine sediment banks per visit, totalling 1080 plants. In order to compare plant morphology between dry and flood periods, we measured the water level in each bank and took the following variables for each plant: diameter, height and diameter of the biggest petiole. In order to compare biomass allocation between dry and flood periods, we sampled a total amount of 90 individuals in nine sediment banks per visit, totalling 360 plants. Plants were dried and weighed in the laboratory. All measured morphologic traits, as well as the biomass of leaf blades and petioles, were higher during flood periods, indicating that water level highly influences the morphology of S. montevidensis individuals. Our results suggest that these morphological responses allow survival and maintenance of S. montevidensis populations under environmental stress. These results can be linked to the invasive potential of S. montevidensis and sheds light on basic management practices that may be applied in the future.

As plantas aquáticas são capazes de alterar a sua morfologia em resposta a variações nas condições ambientais, tais como mudanças no nível da água. Nosso objetivo foi avaliar o efeito do nível da água na morfologia de Sagittaria montevidensis através de medidas de estruturas vegetativas formadas em períodos de seca e de cheia. Nós hipotetizamos que a altura dos indivíduos e a biomassa das folhas de S. montevidensis aumentarão durante períodos de cheia, enquanto a biomassa e diâmetro dos pecíolos, além da área basal da planta, aumentarão durante períodos de seca. Nós amostramos um total de 270 indivíduos, distribuídos em nove bancos de sedimento, por visita, totalizando 1080 plantas. Para comparar a morfologia das plantas entre os períodos de cheia e seca nós medimos o nível de água em cada banco e tomamos as seguintes medidas para cada planta: diâmetro, altura e diâmetro do maior pecíolo. Para comparar a alocação de biomassa entre os períodos de cheia e seca nós amostramos um total de 90 indivíduos em nove bancos de sedimento por visita, totalizando 360 plantas. As plantas foram secas em estufa e pesadas em laboratório. As plantas foram maiores no período de cheia e também apresentaram maior número e biomassa de folhas, maior diâmetro e biomassa de pecíolos e maiores áreas basais das rosetas. Nós concluímos que o nível da água influencia muito na morfologia de S. montevidensis. Nossos resultados sugerem que essas respostas morfológicas podem permitir a sobrevivência e manutenção de populações de S. montevidensis em estresse ambiental. Esses resultados podem ser ligados ao potencial invasivo de S. montevidensis e lançam luzes sobre práticas de manejo que poderão ser aplicadas no futuro.

Water level-dependent morphological plasticity in Sagittaria montevidensis Cham. and Schl. (Alismataceae)

Aquatic plants are able to alter their morphology in response to environmental condition variation, such as water level fluctuations. The aim of this study was to evaluate the effect of water level on Sagittaria montevidensis morphology through measures of vegetative structures formed in drought and flood periods. We hypothesised that the plant height and the biomass of S. montevidensis leaves will increase during flood periods, while the biomass and diameter of petioles, and the basal plant area will increase during dry periods. We sampled a total amount of 270 individuals in nine sediment banks per visit, totalling 1080 plants. In order to compare plant morphology between dry and flood periods, we measured the water level in each bank and took the following variables for each plant: diameter, height and diameter of the biggest petiole. In order to compare biomass allocation between dry and flood periods, we sampled a total amount of 90 individuals in nine sediment banks per visit, totalling 360 plants. Plants were dried and weighed in the laboratory. All measured morphologic traits, as well as the biomass of leaf blades and petioles, were higher during flood periods, indicating that water level highly influences the morphology of S. montevidensis individuals. Our results suggest that these morphological responses allow survival and maintenance of S. montevidensis populations under environmental stress. These results can be linked to the invasive potential of S. montevidensis and sheds light on basic management practices that may be applied in the future.

As plantas aquáticas são capazes de alterar a sua morfologia em resposta a variações nas condições ambientais, tais como mudanças no nível da água. Nosso objetivo foi avaliar o efeito do nível da água na morfologia de Sagittaria montevidensis através de medidas de estruturas vegetativas formadas em períodos de seca e de cheia. Nós hipotetizamos que a altura dos indivíduos e a biomassa das folhas de S. montevidensis aumentarão durante períodos de cheia, enquanto a biomassa e diâmetro dos pecíolos, além da área basal da planta, aumentarão durante períodos de seca. Nós amostramos um total de 270 indivíduos, distribuídos em nove bancos de sedimento, por visita, totalizando 1080 plantas. Para comparar a morfologia das plantas entre os períodos de cheia e seca nós medimos o nível de água em cada banco e tomamos as seguintes medidas para cada planta: diâmetro, altura e diâmetro do maior pecíolo. Para comparar a alocação de biomassa entre os períodos de cheia e seca nós amostramos um total de 90 indivíduos em nove bancos de sedimento por visita, totalizando 360 plantas. As plantas foram secas em estufa e pesadas em laboratório. As plantas foram maiores no período de cheia e também apresentaram maior número e biomassa de folhas, maior diâmetro e biomassa de pecíolos e maiores áreas basais das rosetas. Nós concluímos que o nível da água influencia muito na morfologia de S. montevidensis. Nossos resultados sugerem que essas respostas morfológicas podem permitir a sobrevivência e manutenção de populações de S. montevidensis em estresse ambiental. Esses resultados podem ser ligados ao potencial invasivo de S. montevidensis e lançam luzes sobre práticas de manejo que poderão ser aplicadas no futuro.

Inter-annual variations in the abundance of young-of-the-year of migratory fishes in the Upper Paraná River floodplain: relations with hydrographic attributes / Variações interanuais na abundância de jovens-do-ano de peixes migradores da planície de inundação do Alto Rio Paraná: relação com atributos hidrográficos

In this study, we identified and characterized the hydrographic attributes related to the success of recruitment of migratory fishes in the Upper Paraná River floodplain. To achieve our objectives, we analyzed inter-annual variations in the abundance of young-of-the-year (YOY; index of recruitment) of six migratory species and their relations with hydrographic attributes. Recruitment was related to the intensity, duration (in different fluviometrical levels), elasticity, number of pulses, greater uninterrupted overflow and delay of the floods (all obtained using the PULSO software). Collections of fish were conducted in the period between January 1987 and November 2007 in distinct environments (river channels, secondary channels and connected and disconnected floodplain lakes) distributed along three subsystems (Paraná, Baía and Ivinheima). Relations between recruitment and the attributes of interest were determined through analysis of covariance. In the studied period, the highest abundances of YOY were registered in 2007, followed by 1992, 1993, 2005 and 1988. The abundance of YOY was positively correlated with an intensity of high water levels (potamophase) and the duration of potamophase 1 and negatively with the duration of low water levels (limnophase) and a delay of flood. Higher hydrometric levels (540 and 610 cm for Paraná and 325 and 450 cm for Ivinheima) and greatest uninterrupted overflow presented different relations (significant interactions) among subsystems, but all with positive effects on recruitment. Results evidenced that recruitment responded better when floods started in January with potamophase intensities above 610 cm and water levels above 450 cm over a period of 50 days and repeated every two years (or > 610 cm for 38 days and repeated every two or three years). Therefore, artificial control of the floods at intervals of two or three years by manipulating the discharge of dams located upstream from the floodplain ...

Este estudo buscou identificar e caracterizar os atributos hidrográficos relacionados ao sucesso do recrutamento de peixes migradores na planície de inundação do Alto Rio Paraná. Para isso, foram analisadas as variações interanuais na abundância de jovens do ano (indexador do recrutamento) de seis espécies de peixes migradores e sua relação com os atributos hidrográficos intensidade, duração (em diferentes níveis fluviométricos), elasticidade, número de pulsos, maior cheia contínua e atraso das cheias. As capturas foram realizadas no período de janeiro de 1987 a novembro de 2007 em diferentes ambientes (canal do rio, canais secundários e lagoas abertas e fechadas) distribuídos em três subsistemas (Paraná, Baía e Ivinheima). A relação entre recrutamento e os atributos foi avaliada através de análises de covariância. No período estudado, a maior abundância de jovens-do-ano ocorreu em 2007, seguida de 1992, 1993, 2005 e 1988, sendo incipiente nos demais anos. A abundância de jovens do ano relacionou-se positivamente com a intensidade de potamofase e duração de potamofase 1 e negativamente com a duração do período de águas baixas (limnofase) e atraso no início das cheias. Níveis hidrométricos mais elevados (540 e 610 cm no Rio Paraná e 325 e 400 cm no Rio Ivinheima) e as maiores cheias contínuas apresentaram relações distintas para os subsistemas (interação significativa), com respostas positivas no recrutamento. Os resultados permitem evidenciar que a melhor resposta no recrutamento foi verificada na cheia iniciada em janeiro, com intensidade de potamofase superior a 610 cm, com níveis superiores a 450 cm por mais de 50 dias e repetida a cada dois anos (ou >610 cm durante 38 dias e repetida a cada dois ou três anos). Diante disso, o controle artificial das cheias pela manipulação de vazão das hidrelétricas a montante, que permita a ocorrência de potamofases com potencial para assegurar sucesso no recrutamento dos peixes migradores, a cada ...

Inter-annual variations in the abundance of young-of-the-year of migratory fishes in the Upper Paraná River floodplain: relations with hydrographic attributes

In this study, we identified and characterized the hydrographic attributes related to the success of recruitment of migratory fishes in the Upper Paraná River floodplain. To achieve our objectives, we analyzed inter-annual variations in the abundance of young-of-the-year (YOY; index of recruitment) of six migratory species and their relations with hydrographic attributes. Recruitment was related to the intensity, duration (in different fluviometrical levels), elasticity, number of pulses, greater uninterrupted overflow and delay of the floods (all obtained using the PULSO software). Collections of fish were conducted in the period between January 1987 and November 2007 in distinct environments (river channels, secondary channels and connected and disconnected floodplain lakes) distributed along three subsystems (Paraná, Baía and Ivinheima). Relations between recruitment and the attributes of interest were determined through analysis of covariance. In the studied period, the highest abundances of YOY were registered in 2007, followed by 1992, 1993, 2005 and 1988. The abundance of YOY was positively correlated with an intensity of high water levels (potamophase) and the duration of potamophase 1 and negatively with the duration of low water levels (limnophase) and a delay of flood. Higher hydrometric levels (540 and 610 cm for Paraná and 325 and 450 cm for Ivinheima) and greatest uninterrupted overflow presented different relations (significant interactions) among subsystems, but all with positive effects on recruitment. Results evidenced that recruitment responded better when floods started in January with potamophase intensities above 610 cm and water levels above 450 cm over a period of 50 days and repeated every two years (or > 610 cm for 38 days and repeated every two or three years). Therefore, artificial control of the floods at intervals of two or three years by manipulating the discharge of dams located upstream from the floodplain in a way that promotes potamophases with the potential to ensure recruitment of migratory species may become an important tool for conservation of migratory fish species in the floodplain.

Este estudo buscou identificar e caracterizar os atributos hidrográficos relacionados ao sucesso do recrutamento de peixes migradores na planície de inundação do Alto Rio Paraná. Para isso, foram analisadas as variações interanuais na abundância de jovens do ano (indexador do recrutamento) de seis espécies de peixes migradores e sua relação com os atributos hidrográficos intensidade, duração (em diferentes níveis fluviométricos), elasticidade, número de pulsos, maior cheia contínua e atraso das cheias. As capturas foram realizadas no período de janeiro de 1987 a novembro de 2007 em diferentes ambientes (canal do rio, canais secundários e lagoas abertas e fechadas) distribuídos em três subsistemas (Paraná, Baía e Ivinheima). A relação entre recrutamento e os atributos foi avaliada através de análises de covariância. No período estudado, a maior abundância de jovens-do-ano ocorreu em 2007, seguida de 1992, 1993, 2005 e 1988, sendo incipiente nos demais anos. A abundância de jovens do ano relacionou-se positivamente com a intensidade de potamofase e duração de potamofase 1 e negativamente com a duração do período de águas baixas (limnofase) e atraso no início das cheias. Níveis hidrométricos mais elevados (540 e 610 cm no Rio Paraná e 325 e 400 cm no Rio Ivinheima) e as maiores cheias contínuas apresentaram relações distintas para os subsistemas (interação significativa), com respostas positivas no recrutamento. Os resultados permitem evidenciar que a melhor resposta no recrutamento foi verificada na cheia iniciada em janeiro, com intensidade de potamofase superior a 610 cm, com níveis superiores a 450 cm por mais de 50 dias e repetida a cada dois anos (ou >610 cm durante 38 dias e repetida a cada dois ou três anos). Diante disso, o controle artificial das cheias pela manipulação de vazão das hidrelétricas a montante, que permita a ocorrência de potamofases com potencial para assegurar sucesso no recrutamento dos peixes migradores, a cada dois ou três anos, pode tornar-se uma importante ferramenta para a preservação das espécies migradoras na planície.

Hydrologic cycle and dynamics of aquatic macrophytes in two intermittent rivers of the semi-arid region of Brazil

The dynamics of aquatic macrophytes in intermittent rivers is generally related to the characteristics of the resistance and resilience of plants to hydrologic disturbances of flood and drought. In the semi-arid region of Brazil, intermittent rivers and streams are affected by disturbances with variable intensity, frequency, and duration throughout their hydrologic cycles. The aim of the present study is to determine the occurrence and variation of biomass of aquatic macrophyte species in two intermittent rivers of distinct hydrologic regimes. Their dynamics were determined with respect to resistance and resilience responses of macrophytes to flood and drought events by estimating the variation of biomass and productivity throughout two hydrologic cycles. Twenty-one visits were undertaken in the rewetting, drying, and drought phases in a permanent puddle in the Avelós stream and two temporary puddles in the Taperoá river, state of Paraíba, Northeast Brazil. The sampling was carried out by using the square method. Floods of different magnitudes occurred during the present study in the river and in the stream. The results showed that floods and droughts are determining factors in the occurrence of macrophytes and in the structure of their aquatic communities. The species richness of the aquatic macrophyte communities was lower in the puddles of the river and stream subject to flood events, when compared to areas where the run-off water is retained. At the beginning of the recolonization process, the intensity of the floods was decisive in the productivity and biomass of the aquatic macrophytes in the Taperoá river and the Avelós stream. In intermediate levels of disturbance, the largest values of productivity and biomass and the shortest time for starting the recolonization process occurred.

A dinâmica de macrófitas aquáticas em rios intermitentes está relacionada com as características de resistência e resiliência das plantas as perturbações hidrológicas da cheia e da seca. A região semi-árida do Brasil apresenta rios e riachos intermitentes, com ocorrência de eventos de perturbação em diferentes graus de intensidade, freqüência e duração ao longo de um ciclo hidrológico. O objetivo deste estudo foi determinar a ocorrência e variação de biomassa de espécies de macrófitas aquáticas em dois rios intermitentes de regime hidrológico distintos. A dinâmica foi determinada pelas respostas de resistência e resiliência das plantas aos eventos de cheia e de seca, através da variação da biomassa e produtividade ao longo de dois ciclos hidrológicos. Foram realizadas 21 visitas de campo durante as fases de reinundação, vazante e seca, em uma poça permanente localizada no riacho Avelós e duas poças temporárias no rio Taperoá, estado da Paraíba, Brasil. A amostragem foi feita de acordo com o método dos quadrados. Durante o estudo ocorreram cheias de diferentes magnitudes no rio e no riacho. Os resultados mostram a cheia e a seca como fatores determinantes na ocorrência e na estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas. A riqueza da comunidade de macrófitas aquáticas foi menor nas poças do rio e riacho, sujeitos a eventos de cheia, quando comparada com a área de retenção de água, formada principalmente por escoamento superficial. A intensidade das cheias foi determinante no início da recolonização, na produtividade e na biomassa das espécies de macrófitas aquáticas no rio Taperoá e no riacho Avelós. Os maiores valores de produtividade, biomassa e o menor tempo para o início da recolonização ocorreram em níveis intermediários de perturbação.