Metapopulation dynamics of the migratory fish Prochilodus lineatus (Characiformes: Prochilodontidae) in a lotic remnant of the Grande River, Southeastern Brazil

River impoundments for electricity generation lead to environmental changes which severely affect fish migration and species richness. However, little is known about their effect on the genetic structure and population dynamics downstream from the reservoir. Here, we analyzed a set of ten microsatellite loci of Prochilodus lineatus, an important South American migratory fish. Specimens (n = 150) were sampled from five sites in a remnant lotic system that includes sections of the Grande, Pardo and Mogi Guaçu rivers, southeastern Brazil. The data showed that all microsatellites were polymorphic with the allele number per locus ranging from 5 to 32, and genetic diversity (H e ) varied from 0.74 to 0.80. Indices of genetic differentiation and Bayesian analysis showed a significant genetic structure and three genetic clusters inhabiting this river system. An asymmetric gene flow suggests source-sink metapopulation dynamics from tributaries (genetic source) to the main river (genetic sink). A genetic cluster that was not detected in the upper Mogi and Pardo rivers tributaries may indicate there is a "trapped gene pool" downstream from the Porto Colômbia dam. Thus, here we provide new insights into the genetic structure and population dynamics of a migratory fish species in a highly dammed river basin.(AU)

Represamento de rios para geração de eletricidade levam a mudanças ambientais que afetam severamente a migração de peixes e riqueza de espécies. No entanto, pouco se sabe sobre seu efeito na estrutura genética e dinâmica populacional a jusante de reservatórios. Aqui, analisamos um conjunto de dez loci de microssatélites de Prochilodus lineatus, um importante peixe migratório sul-americano. Os espécimes (n = 150) foram amostrados em cinco locais de um sistema lótico remanescente que inclui seções dos rios Grande, Pardo e Mogi Guaçu, sudeste do Brasil. Os dados mostraram que todos microssatélites eram polimórficos com o número de alelos por locus variando de 5 a 32 e diversidade genética (H e ) variou de 0,74 a 0,80. Índices de diferenciação genética e análise de agrupamento baseada em modelo bayesiano indicou a presença de três agrupamentos genéticos habitando este sistema fluvial. Um fluxo gênico assimétrico sugere dinâmica metapopulacional de fonte-sumidouro dos tributários (fonte genética) para o rio principal (sumidouro genético). Um agrupamento genético que não foi detectado nos tributários rio Mogi e rio Pardo parecem indicar que há um "trapped gene pool" a jusante da represa de Porto Colômbia. Assim, nós provemos aqui novos conhecimentos sobre a estrutura genética e dinâmica populacional de uma espécie de peixe migratório em um rio altamente fragmentado por barramentos.(AU)

Trophic ecology of the fish Leporinus piau (Characiformes: Anostomidae) in an area influenced by a dam in the Parnaíba River

Introduction: Hydroelectric dams have several impacts on migratory fish, such as decreasing their abundance, local extinctions, and changes in the assemblage structure. Objective: To investigate the trophic and reproductive strategies of Leporinus piau upstream and downstream from a hydroelectric dam in the Parnaíba River. Methods: We identified food items and calculated trophic niche breadth in both sites to characterize the feeding strategy. We conducted permutational multivariate analysis of variance (PERMANOVA) to determine differences in diet between sites, followed by a SIMPER analysis in order to show which items were the most dissimilar. To characterize the reproductive strategy, we analyzed weight/length relationship, body condition factor, gonadosomatic index, and size at first maturity. Results: Leporinus piau was classified as an omnivore with a predominantly plant-based diet at both sites. The diet and niche breadth varied between sites. The condition factor differed between sites while size at first maturity differed between sites and sexes. Conclusions: Leporinus piauvariations upstream and downstream from a hydroelectric dam in the Parnaíba River are results of differences in life histories traits, as identified in the life history theory, which clarifies the differences on trophic and reproductive strategies.

Introducción: Los embalses hidroeléctricos tienen varios impactos en los peces migratorios, como la disminución de su abundancia, extinciones locales y cambios en la estructura del ensamblaje. Objetivo: Investigar las estrategias tróficas y reproductivas de Leporinus piau en aguas arriba y aguas abajo de un embalse hidroeléctrico en el río Parnaíba. Métodos: Para caracterizar la estrategia de alimentación, identificamos los alimentos consumidos y calculamos la amplitud del nicho trófico en ambos sitios. Para determinar diferencias en la dieta entre los sitios, realizamos un análisis Permutacional Multivariado de Varianza (PERMANOVA), seguido de un análisis SIMPER para mostrar cuales elementos generaron las diferencias. Para caracterizar la estrategia reproductiva, analizamos relación longitud/peso, factor de condición, índice gonadosomático y talla en la primera madurez. Resultados: Leporinus piau se clasificó como omnívoro con una dieta predominantemente de origen vegetal en ambos sitios. La dieta y la amplitud de nicho variaron entre sitios. El factor de condición difirió entre sitios mientras que la talla en la primera madurez difirió entre sitios y sexos. Conclusiones: Las variaciones de Leporinus piau aguas arriba y aguas abajo del embalse hidroeléctrico en el río Parnaíba, son resultado de diferencias en los rasgos de historias de vida, como es propuesto en la teoría de historia de vida que aclara las diferencias en las estrategias tróficas y reproductivas.

Asociación de tiburones con el Monte Submarino Las Gemelas y primera evidencia de conectividad con la Isla del Coco, Pacífico de Costa Rica

Introducción: Los montes submarinos y las islas oceánicas son conocidos como "puntos calientes" de biodiversidad pelágica, los cuales son utilizados por especies altamente migratorias como corredores biológicos naturales. En el Pacífico Tropical Oriental se han establecido una serie de Áreas Marinas Protegidas (AMPs) cuyo objetivo principal es proteger y manejar los recursos marinos que se encuentran dentro de esta región. Sin embargo, muchas de estas AMPs no incluyen esquemas de protección absoluta, y ninguna cuenta con la capacidad de de proteger a las especies altamente móviles una vez que estas se desplazan fuera de sus límites. Objetivos: El objetivo del presente estudio es dar a conocer la primer evidencia de conectividad entre el Parque Nacional Isla del Coco (PNIC) y el monte submarino Las Gemelas ubicado dentro del Área Marina de Manejo Montes Submarinos (AMM-MS) registrada por un tiburón martillo hembra (Sphyrna lewini). Métodos: Entre mayo del 2015 y mayo del 2016 un tiburón martillo y un tiburón zorro (Alopias pelagicus) fueron marcados (V16, Vemco Ltd.) y monitoreados por una serie de receptores acústicos ubicados en el PNIC y en Las Gemelas. Los datos fueron analizados descriptivamente y se calculó el índice de residencia (IR). Resultados: S. lewini realizó viajes de ida y vuelta entre los sitios ubicados dentro del PNIC y el AMM-MS. El mayor número de detecciones registradas por S. lewini ocurrieron en Roca Sucia, y todas las detecciones tuvieron lugar durante las horas de la mañana (7:00 - 12:00 h). S. lewini exhibió una baja residencia (IR=0.02) y una presencia periódica en el área de estudio. Se detectó la presencia de A. pelagicus en Las Gemelas casi un año después de haber sido marcado en ese mismo lugar. Conclusiones: La presencia periódica de S. lewini entre estas dos AMPs, y la presencia de A. pelagicus en Las Gemelas sugiere que los movimientos entre las islas oceánicas de la región puede ser más complejo que simples movimientos de "ida y vuelta", donde los montes submarinos juegan un papel importante en el desplazamiento de dichas especies. Nuestros resultados destacan la importancia de aumentar la protección a los montes submarinos y de crear corredores marinos que conecten las islas oceánicas con el fin de promover la conservación de especies altamente migratorias. Aunque la creación de AMPs alrededor de estas formaciones geológicas se ha propuesto como una manera efectiva de conservar y proteger la biodiversidad marina en aguas abiertas, su efectividad es solo parcial. Esta investigación resalta la importancia de estudiar la dinámica espacial de especies altamente migratorias con el objetivo de mejorar el diseño y la efectividad de AMPs ubicadas lejos del continente como es el caso del PNIC y el AMM-MS.

Introduction: Seamounts and oceanic islands are known as hotspots of pelagic biodiversity, which highly migratory species use as natural biological corridors. Although marine protected areas have been established in the Eastern Tropical Pacific with a goal to protect and manage region's marine biodiversity, not all utilize or enforce a no-take policy, and none are capable of protecting highly mobile species once they move outside of the limit of these areas. Objective: We present the first evidence of shark connectivity between Cocos Island National Park (CINP) and Las Gemelas seamount located in the Seamounts Marine Management Area (SMMA), by a female scalloped hammerhead shark (Sphyrna lewini). Methods: Between May 2015 and May 2016 a scalloped hammerhead shark and a pelagic thresher shark (Alopias pelagicus) were tagged (V16, Vemco Ltd.) and monitored by an array of acoustic receivers installed at CINP and Las Gemelas. We analyzed the acoustic data descriptively and we calculated the residency index (IR). Results: S. lewini performed persistent movements between these two marine protected areas. All detections in Cocos Island occurred during the morning (7:00-12:00 h) and Roca Sucia was the most visited site. The shark shows a low residency (IR=0.02) and intermittent presence in the study area. We recorded the presence of A. pelagicus at Las Gemelas almost one year after it was tagged at the site. Conclusions: The persistent movements of S. lewini between these two pelagic marine protected areas, and the presence of a tagged A. pelagicus at Las Gemelas seamount, suggests that movements between oceanic islands in the region may be more complex than simple "back and forth" movements, with seamounts in between them acting as stepping stones, where they may also stay for periods of time. Our results emphasize the importance of granting greater protection to seamounts and creating connecting swimways to oceanic island hotspots for the conservation of pelagic and highly migratory species. Although the establishment of marine reserves around oceanic islands and seamounts have been proposed as an effective way to conserve and protect marine biodiversity in the high seas, their effectiveness is only partial. This study highlights the importance of studying the spatial dynamics of highly migratory species to help improve the design and efficiency of marine protected areas located in the high seas such as CINP and SMMA.

Variation in the structure of the ichthyoplankton community in the lower Paraíba do Sul River

The Paraíba do Sul River is affected by extensive water collection for supply, organic and industrial pollution, and dams. Nonetheless, the ichthyofauna maintains biodiversity and sustains artisanal fisheries. This study analyzes the composition, abundance and distribution of fish larvae, an important approach to determine the reproductive period and spawning sites. The sampling occurred from August 2011 through February 2013 in five sites at a transect between the banks on the lower reach of the Paraíba do Sul River. A total of 5,412 larvae belonging to 20 taxa was captured. The predominant order was Characiformes. Larvae of Prochilodus spp. and Leporinus spp. were the most abundant; larvae of Brycon insignis, an endangered species, were present. Fewer larvae were collected in the second reproductive cycle during a severe drought. The absence of eggs indicates that the study area is not used for spawning, and highlights the need for studies in the main channel and in the tributaries of the Paraíba do Sul River. Fish larvae need to have access to the marginal lagoons along the lower stretch of the river, an area which is the object of disputes between fishermen and farmers.(AU)

O rio Paraíba do Sul é afetado por retirada de água para abastecimento, poluição orgânica e industrial e barramentos, mas mantém a biodiversidade de peixes e sustenta a pesca artesanal. Este estudo apresenta a composição, abundância e distribuição de larvas de peixes, abordagem importante para determinar o período de reprodução e locais de desova. A amostragem ocorreu entre agosto de 2011 e fevereiro de 2013 em cinco pontos de um transecto de 500 m entre as margens no trecho inferior do rio Paraíba do Sul. Um total de 5.412 larvas de 20 táxons foi capturado. Predominaram Characiformes, sendo que larvas de Prochilodus spp. e Leporinus spp. foram as mais abundantes. Larvas de Brycon insignis, espécie em extinção, foram registradas. Larvas foram menos abundantes no segundo ciclo reprodutivo, coincidindo com o início de uma seca severa na região. A ausência de ovos nas amostras indica que a área estudada não é utilizada para desova e aponta a necessidade de estudos no canal principal a montante e nos afluentes. Ressaltamos a necessidade de acesso das larvas às lagoas marginais no trecho inferior do rio Paraíba do Sul, área objeto de desentendimentos entre pescadores e agricultores.(AU)

Spatial distribution and habitat use by early fish stages in a dammed river basin, Southern Brazil / Distribución espacial y uso de hábitat de peces en estadios tempranos de una represa del sur de Brasil

Abstract Fish diversity loss is threatened by the construction of dams as they prevent the regular natural dispersal among populations. Thus, conservation of key riverine habitats for fish reproduction may be essential for the recruitment of new native species of fish. The present study aimed to identify key habitats for fish spawning and early development in the Paranapanema River basin, as well as to determine the taxonomic composition, reproductive and life-history strategy, and to report spatial distribution of eggs, larvae and juveniles. The importance of lagoons, tributaries, and sub-tributaries was evaluated in the Paranapanema River basin between October 2012 and March 2013. Eggs and larvae samples were collected at dawn and dusk with conical plankton nets (0.5 mm mesh size), whereas juveniles were captured during the day with seine and sieve (0.5 cm mesh size). A total of 547 eggs, 904 larvae and 1 228 juveniles were captured. We observed that 2 larvae and 288 juveniles of non-migratory species, parental care, and equilibrium life-history strategy, predominated in lagoons and tributaries. On the other hand, 13 larvae and 60 juveniles of short migratory distance, no parental care, and periodic life-history strategy predominated in sub-tributaries. The highest densities of eggs were recorded in tributaries and sub-tributaries (Tukey's test, P = 0.001 and P = 0.03, respectively), and the highest densities of larvae were recorded for lagoons and tributaries (P = 0.005 and P = 0.0001, respectively). Captures of eggs and larvae were higher at night; while the highest catches per unit effort of juveniles were recorded for tributaries and sub-tributaries. Fish species that adopt different life-history strategies can use diverse types of habitats during the early stages. Lagoons, tributaries and sub-tributaries of the Paranapanema River play different roles in the reproductive success of fish fauna in a heavily modified basin. The preservation of spawning and nursery areas trapped between reservoirs is necessary for Neotropical fish species recruitment and survival. Rev. Biol. Trop. 66(2): 605-621. Epub 2018 June 01.

Resumen Los riesgos de pérdida de diversidad de peces aumentan con la construcción de represas, ya que impide la dispersión de individuos entre las poblaciones. Por lo tanto, la conservación del habitat ribereño clave para la reproducción de peces puede ser esencial para el reclutamiento de nuevos individuos de especies nativas. El presente estudio tiene como objetivo identificar hábitats clave para el desove y el desarrollo temprano de peces en la cuenca del río Paranapanema, así como determinar la composición taxonómica, la estrategia reproductiva y la historia de vida, y reportar la distribución espacial de huevos, larvas y juveniles. Se evaluó la importancia de lagunas, afluentes y subafluentes en la cuenca del río Paranapanema entre octubre de 2012 y marzo de 2013. Se recogieron muestras de huevos y larvas al amanecer y al atardecer con redes de plancton cónico (tamaño de malla de 0,5 mm), mientras que los juveniles fueron capturados durante el día con redes de cerco y tamiz (tamaño de malla de 0,5 cm). Se capturaron un total de 547 huevos, 904 larvas y 1 228 juveniles. Como resultado fue observado que 2 larvas y 288 juveniles de especies no migratorias, cuidado parental y estrategia de vida de equilibrio son predominantes en lagunas y afluentes. Por otro lado, 13 larvas y 60 juveniles de espécies migratorias de corta distancia, sin cuidado parental y estrategia de vida periódica predominaron en subafluentes. Se registraron las densidades más altas de huevos para afluentes y subafluentes (Prueba de Tukey, P = 0.001 y P = 0.03, respectivamente), y se registraron las densidades más altas de larvas para las lagunas y afluentes (P = 0.005 y P = 0.0001, respectivamente). Las capturas de huevos y larvas eran más altas por la noche. Las mayores capturas por unidad de esfuerzo de juveniles se registraron para los afluentes y subafluentes. Las especies de peces que adoptan diferentes estrategias de historia de vida pueden utilizar diversos tipos de hábitats durante las primeras etapas. Lagunas, afluentes y subafluentes del río Paranapanema desempeñan diferentes papeles en el éxito reproductivo de la fauna de peces en una cuenca fuertemente modificada. La preservación de áreas de desove y cría atrapadas entre el embalse es necesaria para el reclutamiento de especies de peces neotropicales.

Fish passage post-construction issues: analysis of distribution, attraction and passage efficiency metrics at the Baguari Dam fish ladder to approach the problem

Fish passages are considered the oldest management tool used to minimize the impact of blocking fish migratory routes by hydroelectric power plants. However, fish passages are being installed without specific criteria in Brazil, with severe consequences to the conservation of the local fish fauna. Therefore, basic data gathered for fish passages already constructed could contribute to define operational rules, in addition to offer subsidies to decision-making and design of future facilities. Thus, the fish ladder of Baguari Dam was evaluated regarding temporal distribution, attraction, and ascension of the local fish fauna. A total of 20 fish samples were conducted immediately downstream of the dam and inside the fish ladder, from January 2010 to June 2011. Seasonal variation in fish abundance and richness was registered below the dam and inside the passage, with higher number of migratory fish in the reproductive season (Kruskall-Wallis, p = 0.04 and p = 0.05). Furthermore, higher concentration of migratory allochthonous and non-migratory species was registered for the spill bay (Wilcoxon, p = 0.009 and p = 0.006) compared to the tailrace, where the fish ladder entrance is located. This result suggests low efficiency of the attraction system of the mechanism during the reproductive period. Once entering the fish ladder, migratory species apparently ascend the facility due to the similar distribution throughout different stretches. Generally, the results showed that an operational rule for the Baguari Dam fish ladder should consider running the facility only during the reproductive period, unless the objectives of the passage are well defined. The attraction system must be more precisely evaluated, using technologies such as radiotelemetry. Similarly, fish ascension also should be better analyzed to evaluate the time spent to ascend and its influence in the reproductive biology of the species using the ladder. Pit-tag system could be used to approach this analysis. It is expected that the discussion of these results would be useful for companies of the energy sector and for environmental agencies in Brazil, subsidizing decisions related to the management of fish passages already installed and to the construction of new facilities in the country.

As passagens ou sistemas de transposição de peixes são uma das ferramentas de manejo mais antigas utilizadas para minimizar o impacto do bloqueio de rota migratória de peixes pela implantação de barragens. Todavia, sua implantação tem sido realizada sem muito critério no Brasil, trazendo consequências muitas vezes graves à conservação da ictiofauna local. Por essa razão, dados básicos obtidos para as passagens de peixes em funcionamento podem contribuir para definição de sua regra operativa, além de subsidiar tomada de decisões e o design de futuros sistemas. Assim, a escada de peixes da UHE Baguari foi avaliada quanto à distribuição temporal, atração e subida da ictiofauna local. Foram realizadas 20 amostragens a jusante da barragem e no interior da escada de peixes entre janeiro de 2010 a junho de 2011. Observou-se variação sazonal na distribuição e riqueza de espécies de peixes a jusante da barragem e dentro da escada, sendo que as espécies migradoras foram registradas em maior abundância durante o período reprodutivo (Kruskall-Wallis, p = 0,04 e p = 0,05). Além disso, nesse mesmo período, maior concentração das espécies migradoras alóctones e não migradoras foi registrada para a bacia de dissipação da barragem (Wilcoxon, p = 0,009 e p = 0,006) quando comparado ao canal de fuga, local onde se encontra a entrada da escada. Isso sugere que a eficiência do sistema de atração do mecanismo não seja a esperada nesse período. Uma vez dentro da escada, aparentemente as espécies migradoras percorrem todo o mecanismo, distribuindo-se de forma similar ao longo de sua extensão. Em geral, os resultados obtidos demonstram que, aparentemente, a regra operativa da escada deva indicar seu funcionamento apenas no período reprodutivo, ao menos até que os objetivos da transposição de peixes na UHE Baguari sejam de fato definidos. Já o sistema de atração da escada deverá ser avaliado de forma mais precisa, utilizando-se tecnologias como radiotelemetria. Da mesma forma, a subida dos peixes pela escada deve ser melhor analisada para se avaliar o tempo gasto e a influência desse período sobre a biologia reprodutiva dos peixes. O sistema de Pit-tag pode ser utilizado para realizar essa análise. Espera-se que a discussão das informações obtidas no presente trabalho possa ser utilizada pelas empresas do setor elétrico e órgãos ambientais para subsidiar decisões relacionadas ao manejo de sistemas de transposição de peixes já em funcionamento e à construção de novos empreendimentos.