Taxonomic and functional turnover of Amazonian stream fish assemblages is determined by deforestation history and environmental variables at multiple scales

High rates of deforestation, either in the past or the present, affect many of the ecological processes in streams. Integrating deforestation history and the current landscape structure enhances the evaluation of ecological effects of land-use change. This is especially true when contemporary landscape conditions are similar but the temporal path to those conditions differs. One approach that has shown promise for evaluating biodiversity responses over time and space is the β-diversity partitioning, which combines taxonomic and functional trait-based approaches. We tested hypotheses related to stream fish assemblages' turnover in watersheds with different environmental conditions and deforestation histories. We sampled fish from 75 watersheds in the Machado River basin, Brazil, and environmental factors were quantified at multiple scales. Taxonomic turnover was higher than expected by chance, whereas functional turnover was lower than expected by the observed taxonomic turnover, indicating that deterministic processes are structuring these assemblages. The turnover, and the environmental factors differed among watersheds with different deforestation histories. Besides being scale-dependent, turnover patterns are also likely dependent on land use dynamics and involve time-lags.(AU)

Altas taxas de desmatamento, seja no passado ou no presente, afetam muitos processos ecológicos em riachos. Integrar o histórico do desmatamento à estrutura atual da paisagem melhora a avaliação dos efeitos ecológicos da mudança do uso do solo. Isto é especialmente verdadeiro quando as condições da paisagem contemporânea são semelhantes, mas seguiram trajetórias distintas. Uma abordagem promissora para avaliar as respostas da biodiversidade ao longo do tempo e espaço é a partição da diversidade-β, que combina abordagens taxonômica e funcional. Testamos hipóteses relacionadas à substituição das assembleias de peixes de riachos em microbacias com diferentes condições ambientais e histórias de desmatamento. Amostramos 75 microbacias na bacia do rio Machado, fatores ambientais foram quantificados em múltiplas escalas. A substituição taxonômica foi maior do que esperada pelo acaso, enquanto a substituição funcional foi menor do que o esperado pela substituição taxonômica, indicando que as assembleias são estruturadas por processos determinísticos. As substituições e fatores ambientais diferiram entre microbacias com históricos de desmatamento distintos. Além de serem escala-dependentes, os padrões de substituição provavelmente são dependentes da dinâmica do uso do solo, envolvendo defasagem temporal.(AU)

Stream fish from recently deforested basins in the Meridional Amazon, Mato Grosso, Brazil / Peixes de riachos de bacias recentemente desmatadas na Amazônia Meridional, Mato Grosso, Brasil

Abstract: The replacement of tropical forests to production systems is one of the leading causes of riverine ecosystem alterations. However, current assemblages' composition may also result from the time since these transformations have begun. Therefore, the knowledge of diversified historical scenarios can facilitate the accomplishment of actions that involve the aquatic environments recovery. In this study, an inventory of stream fish was carried out in basins whose deforestation was intensified in the last 20 years, to compose a baseline for ecological and taxonomic studies. The habitat, physical and chemical variables, and the fish assemblages from 60 streams in the northwest region of the state of Mato Grosso, in the Aripuanã and Juruena river basins, were sampled with standardized procedures. For a total of 130 species, a numerical predominance of small-sized Characidae and great rarity were registered, with 50 species represented by less than ten individuals and 19 singletons. Approximately 15% of the sampled taxa were identified only at the generic level, and for several taxa, more detailed taxonomic and molecular studies are required in order to achieve satisfactory identifications. None threatened species were so far reported. On the other hand, two specimens of non-native species were sampled. Although habitat quality is higher in forested streams, no differences in the species richness were registered when compared to the pasture with riparian forest streams or to more deforested streams. However, abundance was greater in these last two streams groups as a result of small-sized characins dominance.

Resumo: A substituição de florestas tropicais por sistemas de produção representa uma das principais fontes de alteração nos ecossistemas de riachos. Contudo, a composição atual das assembleias também depende do tempo decorrente desde o início dessas transformações e, desta forma, o conhecimento de cenários históricos variados pode facilitar a realização de ações que envolvam a recuperação de ambientes aquáticos. Neste estudo, foi realizado o inventário dos peixes de riachos em bacias cujo desmatamento foi intensificado nos últimos 20 anos, para compor uma linha de base que possa ser usada em estudos ecológicos e taxonômicos. Foram amostradas as variáveis do hábitat, físicas e químicas e os peixes de 60 riachos da região noroeste do estado de Mato Grosso, nas bacias dos rios Aripuanã e Juruena. No total, 130 espécies foram registradas, com predominância numérica de pequenos caracídeos e grande número de espécies raras, sendo 50 espécies representadas por menos que dez indivíduos e 19 por apenas um indivíduo. Aproximadamente 15% dos táxons amostrados foram identificados somente no nível genérico e vários precisam de estudos taxonômicos e moleculares mais detalhados para alcançar identificações satisfatórias. As espécies não-nativas foram representadas por dois exemplares e nenhuma espécie sabidamente ameaçada foi registrada. Embora a qualidade do hábitat seja superior nos riachos florestados, não houve diferenças na riqueza das assembleias quando comparada aos riachos de microbacias de pastagem, porém com faixa ripária florestada, ou com maior desmatamento. Contudo, a abundância foi maior nesses dois grupos de riachos, como resultado da dominância de caracídeos de pequeno porte.

Modification of Lotic Environments for Open Pit Coal Extraction: Effects on Biota and Recommendations / Modificación de ambientes lóticos para la extracción de carbón a cielo abierto: efectos sobre la biota y recomendaciones

RESUMEN La minería a cielo abierto de carbón posibilitará una serie de modificaciones a diferentes ambientes lóticos en Colombia. En este artículo analizamos el caso de una mina de carbón a cielo abierto ubicada en el departamento de La Guajira, Colombia, centrándonos en el estado de conocimiento de la ictiofauna, los potenciales efectos de las modificaciones sobre las comunidades acuáticas y la efectividad de las medidas de restauración/compensación. Para valorar el estado del conocimiento de la ictiofauna, revisamos bibliografía pertinente y utilizamos el estimador de riqueza de especies ICE. Para identificar los potenciales efectos de las modificaciones sobre la biota acuática y la efectividad de las medidas de restauración/compensación realizamos una revisión bibliográfica. Encontramos que cerca del 42 % de las especies de peces de la cuenca del río Ranchería y del área de concesión minera aún son desconocidas. Además, estudios relacionados indican que las transformaciones afectarán de manera negativa las características físicas de los cauces y, en consecuencia, la estructura y función de la biota acuática. Aunque aconsejamos la no intervención de los cuerpos de agua, planteamos algunas recomendaciones bajo un escenario de intervención, como realizar investigación abordando diferentes facetas de la biodiversidad, publicación de los resultados en medios arbitrados, acceso público a los datos, entre otras. Concluimos que si prevalece el beneficio económico derivado de la explotación de carbón sobre la preservación de los ambientes acuáticos habrá una pérdida de funciones y servicios ecológicos indispensables para el ser humano y el equilibrio del ecosistema.

ABSTRACT Open coal mining will cause a series of modifications to different lotic environments in Colombia. In this paper we analyzed the case of an open pit coal mine located in the Department of La Guajira, Colombia, focusing on the state of knowledge of the ichthyofauna, the potential effects of modifications on aquatic communities and the effectiveness of restoration/compensation measures. To assess the state of knowledge ofthe ichthyofauna, we reviewed relevant literature and used the ICE species richness estimator. To identify the potential effects of the modifications on aquatic biota and the effectiveness of the restoration/compensation measures, we carried out a literature review. We found that about 42 % of the fish species in the Ranchería river basin and the mining concession area are still unknown. Furthermore, related studies indicate that the modifications will negatively affect the physical characteristics of the channels and consequently, the structure and function of the aquatic biota. Although we advise the non-intervention of the lotic systems, we propose some recommendations under an intervention scenario, such as conducting research addressing different facets of biodiversity, publication of results in refereed journals, public access to data, among others. We concluded if the economic benefit derived from coal mining prevails over the aquatic environments preservation there will be a loss of functions and ecological services that are indispensable for the human well-being and the ecosystem balance.

Identification key for fishes from coastal streams of the Atlantic forest of southeastern Brazil / Chave de identificação para os peixes de riachos costeiros da Mata Atlântica, sudeste do Brasil

Abstract In recent decades, current knowledge about fish from Neotropical streams has greatly increased, but is still deficient. Here we present an identification key for fishes from coastal freshwater streams from a large conservation area of Atlantic rainforest of southeastern Brazil, including 39 species. Considering that most of these species (61.2%) are endemic to the coastal streams, this identification key will be useful not only for the species recognition of the sampled area, but also for the surrounding coastal region.

Resumo Nas últimas décadas, o conhecimento acerca dos peixes de riachos neotropicais aumentou consideravelmente, mas apesar disso ainda é deficiente. Apresentamos aqui uma chave de identificação para as 39 espécies de peixes de uma grande unidade de conservação da Mata Atlântica do sudeste do Brasil. Considerando que a maioria destas espécies (61,2%) são endêmicas dos riachos costeiros, esta chave de identificação será útil não só para o reconhecimento de espécies da área amostrada, mas também da região costeira do entorno.

Fish complementarity is associated to forests in Amazonian streams

The functional structure of communities is commonly measured by the variability in functional traits, which may demonstrate complementarity or redundancy patterns. In this study, we tested the influence of environmental variables on the functional structure of fish assemblages in Amazonian streams within a deforestation gradient. We calculated six ecomorphological traits related to habitat use from each fish species, and used them to calculate the net relatedness index (NRI) and the nearest taxon index (NTI). The set of species that used the habitat differently (complementary or overdispersed assemblages) occurred in sites with a greater proportion of forests. The set of species that used the habitat in a similar way (redundant or clustered assemblages) occurred in sites with a greater proportion of grasses in the stream banks. Therefore, the deforestation of entire watersheds, which has occurred in many Amazonian regions, may be a central factor for the functional homogenization of fish fauna.

A estrutura funcional das comunidades é comumente medida através da variabilidade nos traços funcionais, que pode demonstrar padrões de complementaridade ou redundância. Testamos a influência de variáveis ambientais na estrutura funcional de peixes de riachos Amazônicos ao longo do gradiente de desmatamento. Para cada espécie, calculamos seis traços ecomorfológicos relacionados ao uso do hábitat e usamos esses traços para calcular o índice de proximidade de táxon (NRI) e o índice do táxon mais próximo (NTI). Os conjuntos de espécies que usam o hábitat de modo distinto (comunidades complementares) ocorreram em trechos de microbacias com maior proporção de florestas, e os conjuntos de espécies que utilizam o hábitat de forma similar (comunidades redundantes) ocorreram em trechos com maior proporção de gramíneas nas margens. Portanto, o desmatamento de microbacias inteiras, como vem acontecendo em muitas regiões Amazônicas, pode ser o fator principal para a homogeneização funcional da ictiofauna.

Relación entre comunidad íctica y cobertura vegetal riparia en períodos hidrológicos (Eje Cafetero, Colombia) / Relação da comunidade de peixes e o tipo de cobertura da vegetação ripária em dois períodos hidrológicos (Eixo Cafeteiro da Colômbia) / Relationship between fish community and riparian vegetation cover in hydrological periods (Coffee-Growing Region, Colombia)

Objetivo. Evaluar la relación entre estructura y dieta de la comunidad íctica y la cobertura vegetal riparia (CVR) en dos períodos hidrológicos (PEHI) en riachos de la cuenca del río La Vieja. Materiales y métodos. Las colectas fueron realizadas con electropesca y rapiché en marzo y mayo de 2010. La eficiencia del esfuerzo muestral fue evaluada con el estimador Chao2. La estructura fue analizada mediante los índices: riqueza, dominancia, diversidad y equidad, siendo comparados a través de un ANOVA. Los contenidos gastrointestinales se analizaron usando los índices: coeficiente de vacuidad, frecuencia de ocurrencia, volumétrico e importancia alimentaria. Para analizar la relación entre dieta, PEHI y CVR se utilizó el coeficiente de correlación múltiple (r), el coeficiente de determinación (r2) y un Análisis de Correspondencias Canónicas (ACC). Resultados. Según el estimador Chao2, en la mayoría de los riachos los valores de riqueza íctica en estos ambientes son representativos. No existen diferencias significativas (P>0,05) entre las variables estructurales, el PEHI y las CVR. Según el r y el r2, la dieta de la mayoría de las especies no varió en función de la CVR y el PEHI. Sin embargo, según el ACC la dieta varió en función del PEHI, pero no en función de la CVR. Conclusiones. La estructura de la comunidad íctica no presentó cambios según la CVR o el PEHI. Aunque la mayoría de especies no cambiaron de dieta, la comunidad sí presenta cambios en esta en función del PEHI, debido al cambio en la composición; no obstante, los cambios de dieta no se detectaron por tipo de CV...

Relationship between fish community and riparian vegetation cover in two hydrological periods (Coffee-growing region, Colombia) Objective. To assess the relationship between structure and diet of the fish community and the riparian vegetation cover (RVC), in two hydrological periods (HYPE) in streams of the La Vieja river basin. Materials and methods. Collections were done with electrofishing and rapiché in March and May 2010. Efficiency of sampling effort was assessed with the estimator Chao2. Structure was analyzed using the indices of richness, dominance, diversity and evenness which were compared with an ANOVA. Gastrointestinal contents were analysed with the indices of vacuity coefficient, frequency, volume and food importance. We examined the relationship among diet, HYPE and RVC using the multiple correlation coefficient (r), the coefficient of determination (r2) and a Canonical Correspondence Analysis (CCA). Results. According to the Chao2 estimator, in most streams the fish species richness values are representative. There were no significant differences (P>0.05) among the structural variables, the HYPE and the RVC. According to r and r2 the diet of most fish species did not vary as a function of RVC and HYPE; however, according to the CCA diet varies as a function of HYPE but not of RVC. Conclusions. The fish community structure did not show changes according to RVC and HYPE. Although most species showed no changes in their diet, the community did show changes in diet according to HYPE, due to a change in composition; however diet changes were not detected by RVC...

Relação da comunidade de peixes e o tipo de cobertura da vegetação ripária em dois períodos hidrológicos (Eixo Cafeteiro” da Colômbia). Objetivo. Avaliar a relação entre estrutura e dieta da comunidade de peixes e a cobertura da vegetação ripária (CVR) em dois períodos hidrológicos (PEHI), em córregos da bacia do Rio “La Vieja”. Materiais e métodos. As coletas foram realizadas com pesca elétrica e rapiché em março e maio de 2010. A eficiência do esforço amostral foi avaliada com o estimador Chao2. A estrutura foi analisada através dos índices de riqueza, diversidade, dominância e equidade, e comparados pelo teste ANOVA. A dieta foi analisada pelos conteúdos gastrointestinales, utilizando-se os índices: coeficiente de vacuidade, freqüência de ocorrência, volume e importância alimentar. Para examinar a relação entre dieta, PEHI e CVR foram utilizados o coeficiente de correlação múltipla (r), o coeficiente de determinação (r2) e Análise de Correspondência Canônica (ACC). Resultados. De acordo com o estimador Chao2 na maioria dos córregos os valores da riqueza de peixes nestes ambientes foram representativos. Não existem diferencias significativas (P>0,05) entre as variáveis estruturais, tipo de CVR e PEHI. Segundo o r e o r2, a dieta da maioria das espécies variou em função da CVR e PEHI. Embora.Analizando a dieta da comunidade e segundo o ACC, a dieta variou em função do PEHI mas não em função da CVR. Conclusões. A estrutura da comunidade de peixes não apresentou mudanças segundo a CVR ou PEHI. Apesar que a maioria de espécies não apresentaram mudanças em sua dieta, a comunidade sim apresenta mudanças em esta em função do PEHI, devido á mudança na composição; embora, as mudanças na dieta não foram detectadas segundo o CVR...