Adjustments in population and reproductive dynamics of native and non-native congeneric species during 26 years after invasion

We aimed to improve the understanding of the establishment of Serrasalmus marginatus (non-native), which was followed by a decrease in the abundance of Serrasalmus maculatus (native) in the upper Paraná River floodplain. We estimated age, mortality rate, length and age at first maturity and variations in gonad development in three time-periods along a 26-year truncated time scale for both species. Population and reproduction parameters of both species showed substantial fluctuations among periods. Most age classes were sampled in all time-periods, but with considerable difference in abundance, with predominance of older individuals in the second time-period and younger individuals in the third time-period for both species. The mortality rates decreased for both species in the second time-period, but increased for the native in the third time-period. Length and age at first maturity decreased in the second time-period for both species, increasing the number of mature individuals on their populations. In the third time-period, the number of immature individuals increased for both species. We suggest that species experienced stressful conditions during cooccurrence and this have resulted in physiological responses in both species, reflecting in population and reproductive adjustments that may have relaxed competitive interactions between them, optimizing survival, reproductive effort and coexistence.(AU)

Nosso objetivo foi aumentar o conhecimento sobre o estabelecimento de Serrasalmus marginatus (não nativa), que foi seguido pela diminuição na abundância de Serrasalmus maculatus (nativa) na planície de inundação do alto rio Paraná. Estimamos a idade, taxa de mortalidade, comprimento e idade de primeira maturação e variações no desenvolvimento gonadal em três períodos ao longo de 26 anos para as espécies. Os parâmetros populacionais e de reprodução das espécies mostraram flutuações substanciais. A maioria das faixas etárias foi amostrada em todos os períodos, mas com diferenças consideráveis na abundância, predominando indivíduos mais velhos no segundo período e indivíduos mais jovens no terceiro período para ambas as espécies. A taxa de mortalidade diminuiu para as espécies no segundo período, mas aumentou para a espécie nativa no terceiro período. O comprimento e a idade de primeira maturação diminuíram no segundo período para as espécies, aumentando o número de indivíduos adultos. No terceiro período, o número de indivíduos imaturos aumentou para ambas as espécies. Sugerimos que as espécies passaram por condições estressantes durante a coocorrência, resultando em respostas fisiológicas que desencadearam ajustes populacionais e reprodutivos que podem ter minimizado a interação competitiva entre elas, otimizando a sobrevivência, o esforço reprodutivo e a coexistência.(AU)

Condition factor variations over time and trophic position among four species of Characidae from Amazonian floodplain lakes: effects of an anomalous drought / Variações do fator de condição de quatro espécies de Characidae de lagos de várzea da Amazônia como função do tempo e da posição trófica: efeitos de uma seca anômala

Abstract The effects of extreme droughts on freshwater fish remain unknown worldwide. In this paper, we estimated the condition factor, a measure of relative fitness based on the relationship of body weight to length, in four fish species representing two trophic levels (omnivores and piscivores) from Amazonian floodplain lakes for three consecutive years: 2004, 2005 (an anomalous drought year), and 2006. The two omnivores, Colossoma macropomum and Mylossoma duriventre, exhibited trends consistent with their life cycles in 2004 and 2006: high values during the hydrologic seasons of high water, receding water, and low water, with a drop following reproduction following the onset of rising water. However during the drought year of 2005 the condition factor was much lower than normal during receding and low water seasons, probably as a result of an abnormal reduction in resource availability in a reduced habitat. The two piscivorous piranhas, Serrasalmus spilopleura and S. elongatus, maintained relatively stable values of condition factor over the hydrologic cycles of all three years, with no apparent effect of the drought, probably because the reduction in habitat is counterbalanced by the resulting increase in relative prey density. We suggest that if predictions of increasing drought in the Amazon are correct, predatory species may benefit, at least in the short run, while omnivores may be negatively affected.

Resumo Os efeitos de secas extremas sobre peixes de água doce ainda é globalmente desconhecido. Neste artigo, nós estimamos o fator de condição, uma medida relativa de bem estar baseada na relação entre e peso do corpo e o comprimento, em quatro espécies de peixes de lagos da Amazônia, pertencentes a dois níveis tróficos (onívoros e carnívoros), capturadas durante três anos consecutivos: 2004, 2005 (quando ocorreu uma seca anômala) e 2006. As duas espécies onívoras, Colossoma macropomum e Mylossoma duriventre exibiram tendências consistentes com seu ciclo de vida nos anos de 2004 e 2006: valores mais altos na cheia, vazante e seca, seguida por uma queda na enchente que coincide com a estação reprodutiva. No entanto, o fator de condição foi muito menor durante a seca e a enchente em 2005, provavelmente devido a redução anormal na disponibilidade de recursos em um habitat reduzido. As duas espécies piscívoras, as piranhas Serrasalmus spilopleura e S. elongatus, mantiveram relativa estabilidade nas estimativas do fator d condição, ao longo do ciclo hidrológico dos três anos, sem efeito aparente da seca extrema, provavelmente porque a redução do habitat foi contrabalanceada pelo aumento na densidade de presas. Caso as predições de aumento de frequência de secas extremas venha a se confirmar, acreditamos que espécies predadoras poderão ser beneficiadas, ao menos no curto prazo, enquanto as onívoras serão negativamente afetadas.

Condition factor variations over time and trophic position among four species of Characidae from Amazonian floodplain lakes: effects of an anomalous drought

Abstract The effects of extreme droughts on freshwater fish remain unknown worldwide. In this paper, we estimated the condition factor, a measure of relative fitness based on the relationship of body weight to length, in four fish species representing two trophic levels (omnivores and piscivores) from Amazonian floodplain lakes for three consecutive years: 2004, 2005 (an anomalous drought year), and 2006. The two omnivores, Colossoma macropomum and Mylossoma duriventre, exhibited trends consistent with their life cycles in 2004 and 2006: high values during the hydrologic seasons of high water, receding water, and low water, with a drop following reproduction following the onset of rising water. However during the drought year of 2005 the condition factor was much lower than normal during receding and low water seasons, probably as a result of an abnormal reduction in resource availability in a reduced habitat. The two piscivorous piranhas, Serrasalmus spilopleura and S. elongatus, maintained relatively stable values of condition factor over the hydrologic cycles of all three years, with no apparent effect of the drought, probably because the reduction in habitat is counterbalanced by the resulting increase in relative prey density. We suggest that if predictions of increasing drought in the Amazon are correct, predatory species may benefit, at least in the short run, while omnivores may be negatively affected.

Resumo Os efeitos de secas extremas sobre peixes de água doce ainda é globalmente desconhecido. Neste artigo, nós estimamos o fator de condição, uma medida relativa de bem estar baseada na relação entre e peso do corpo e o comprimento, em quatro espécies de peixes de lagos da Amazônia, pertencentes a dois níveis tróficos (onívoros e carnívoros), capturadas durante três anos consecutivos: 2004, 2005 (quando ocorreu uma seca anômala) e 2006. As duas espécies onívoras, Colossoma macropomum e Mylossoma duriventre exibiram tendências consistentes com seu ciclo de vida nos anos de 2004 e 2006: valores mais altos na cheia, vazante e seca, seguida por uma queda na enchente que coincide com a estação reprodutiva. No entanto, o fator de condição foi muito menor durante a seca e a enchente em 2005, provavelmente devido a redução anormal na disponibilidade de recursos em um habitat reduzido. As duas espécies piscívoras, as piranhas Serrasalmus spilopleura e S. elongatus, mantiveram relativa estabilidade nas estimativas do fator d condição, ao longo do ciclo hidrológico dos três anos, sem efeito aparente da seca extrema, provavelmente porque a redução do habitat foi contrabalanceada pelo aumento na densidade de presas. Caso as predições de aumento de frequência de secas extremas venha a se confirmar, acreditamos que espécies predadoras poderão ser beneficiadas, ao menos no curto prazo, enquanto as onívoras serão negativamente afetadas.

Fish ladders: safe fish passage or hotspot for predation?

Fish ladders are a strategy for conserving biodiversity, as they can provide connectivity between fragmented habitats and reduce predation on shoals that accumulate immediately below dams. Although the impact of predation downstream of reservoirs has been investigated, especially in juvenile salmonids during their downstream movements, nothing is known about predation on Neotropical fish in the attraction and containment areas commonly found in translocation facilities. This study analysed predation in a fish passage system at the Lajeado Dam on the Tocantins River in Brazil. The abundance, distribution, and the permanence (time spent) of large predatory fish along the ladder, the injuries imposed by piranhas during passage and the presence of other vertebrate predators were investigated. From December 2002 to October 2003, sampling was conducted in four regions (downstream, along the ladder, in the forebay, and upstream of the reservoir) using gillnets, cast nets and counts or visual observations. The captured fish were tagged with thread and beads, and any mutilations were registered. Fish, birds and dolphins were the main predator groups observed, with a predominance of the first two groups. The entrance to the ladder, in the downstream region, was the area with the highest number of large predators and was the only region with relevant non-fish vertebrates. The main predatory fish species were Rhaphiodon vulpinus, Hydrolycus armatus, and Serrasalmus rhombeus. Tagged individuals were detected predating along the ladder for up to 90 days. Mutilations caused by Serrasalmus attacks were noted in 36% of species and 4% of individuals at the top of the ladder. Our results suggested that the high density of fish in the restricted ladder environment, which is associated with injuries suffered along the ladder course and the presence of multiple predator groups with different predation strategies, transformed the fish corridor into a hotspot for predation.

Passagens para peixes têm sido consideradas como estratégias para conservação da biodiversidade, visando além de assegurar os deslocamentos entre habitats fragmentados, atenuar a mortalidade por predação dos estratos populacionais que se concentram nos trechos imediatamente abaixo de barragens. Embora a mortalidade por predação no trecho a jusante de reservatórios tenha sido bem investigada, especialmente sobre os juvenis de salmonídeos em movimentos descendentes, nada se sabe acerca da predação de peixes neotropicais em áreas de atração e confinamento de peixes, eventos comuns a essas facilidades de transposição. Nesse estudo são analisados aspectos da predação em um sistema de transposição de peixes (barragem de Lajeado, rio Tocantins, Brasil), buscando avaliar a abundância, a distribuição e o tempo de permanência de grandes peixes predadores na escada, as injúrias impostas por piranhas durante a passagem e a ocorrência de outros vertebrados predadores. Para isso foram realizadas amostragens a jusante, ao longo da escada, no trecho imediatamente acima da barragem e a montante do reservatório, utilizando redes de espera, tarrafas e contagens ou registros visuais durante o período de um ano (Novembro de 2002 a Outubro de 2003). Marcações com linha e missanga e registro de mutilações foram também realizados em concomitância. Peixes, aves, quelônios e cetáceos foram os principais grupos de predadores observados, com predomínio dos dois primeiros. A área nas imediações da entrada da escada, a jusante, foi a região com maior número de grandes predadores, sendo a única de relevância para vertebrados não peixes. Indivíduos marcados permaneceram na escada exercendo a piscivoria por até 90 dias. Rhaphiodon vulpinus, Hydrolycus armatus e Serrasalmus rhombeus foram os principais peixes predadores. Mutilações por ataques de Serrasalmus atingiram 36% das espécies e alcançaram 4% dos indivíduos no topo da escada. Os resultados sugerem que a alta densidade ...

Parasitism by argulids (Crustacea: Branchiura) in piranhas (Osteichthyes: Serrasalmidae) captured in the Caiçara bays, upper Paraguay River, Pantanal, Mato Grosso state, Brazil

In this study, 446 fishes were analyzed: 190 Pygocentrus nattereri, 193 Serrasalmus maculatus, and 63 S. marginatus.They were captured in two bays, upper and lower Caiçara, in the upper Paraguay River basin, during one hydrological cycle from May 2008 to April 2009. Six species of Branchiura were found: Dolops bidentata, D. longicauda, Dolops sp., Argulus multicolor, A. chicomendesi, and Dipteropeltis hirundo. All fish species were infested by more than one species of Branchiura and the overall prevalence was 33.4%. The following prevalences were observed: 52.6% in P. nattereri; 20.3% in S. maculatus, and 15.8% in S. marginatus. The relative condition factor (Kn) differed significantly between parasitized and non parasitized individuals only in P. nattereri and S. maculatus. There was no correlation between Kn and abundance of parasites nor between body length (Ls) and intensity of infestation, in all three host species.

Foram analisados 446 peixes: 190 Pygocentrus nattereri, 193 Serrasalmus maculatus e 63 S. marginatus, capturados nas baías Caiçara superior e inferior na bacia do alto rio Paraguai, durante um ciclo hidrológico nos meses de maio de 2008 a abril de 2009. Foram encontradas seis espécies de Branchiura: Dolops bidentata, D. longicauda, Dolops sp., Argulus multicolor, A. chicomendesi e Dipteropeltis hirundo. Todos os peixes estavam parasitados por mais de uma espécie de Branchiura e a prevalência geral foi 33,4%. As prevalências foram: P. nattereri 52,6%, S. maculatus 20,3% e S. marginatus 15,8%. O fator de condição relativo (Kn) diferiu significativamente entre indivíduos parasitados e não parasitados apenas em P. nattereri e S. maculatus. Não houve correlação significativa entre Kn e abundância de parasitos, nem entre comprimento padrão (Ls) e intensidade de infestação, nas três espécies de piranhas analisadas.

Piranha attacks in dammed streams used for human recreation in the State of São Paulo, Brazil / Ataques de piranhas em riachos represados usados para atividades de lazer, no Estado de São Paulo

In recent years, attacks by piranhas have become a common problem in dammed portions of rivers and streams in the State of Sao Paulo, Southeastern Brazil. In two outbreaks recorded in two neighboring counties in the Northwest region of the state, 74 bathers were bitten. Only one bite per person was recorded during a short period of the year. The bites were related to parental care and/or defense of spawning territory, which confirms previous studies and demystify the attacks by these legendary fish, as they are perceived by most people. Placement of fine mesh nets and removal of aquatic vegetation stopped the attacks.

Ataques por piranhas vêm se tornando um problema comum em trechos represados de rios e córregos no estado de São Paulo, Sudeste do Brasil. Em dois surtos ocorridos em dois municípios vizinhos no noroeste do estado, 74 banhistas foram mordidos. Uma mordida por pessoa foi registrada, em curto período do ano. As mordidas estão relacionadas a cuidado parental e/ou defesa do território de desova, o que reforça estudos anteriores e desmistifica os ataques por este peixe lendário, da maneira como são popularmente percebidos. A colocação de redes de malha fina e a remoção de vegetação aquática cessaram os ataques.

Reproductive aspects of piranhas Serrasalmus spilopleura and Serrasalmus marginatus into the Upper Paraná River, Brazil

Construction of the Itaipu Dam, 150 km downstream from Sete Quedas Falls, resulted in the drowning of that natural geographic barrier, with consequent invasion of Serrasalmus marginatus in the upper stream. This event was followed by the reduction in the abundance of the native species, S. spilopleura. Analyzes of reproductive activity these species revealed that in lotic waters S. marginatus had a very intense reproductive activity while activity of S. spilopleura was nil. This, probably made it possible for the invading species to occupy new environments into the Upper Paraná River, using the river as an entry port. In the 1987-1988 period there was a marked decline in reproductive activity of S. spilopleura reflecting the negative effects of its interaction with the invading species, S. marginatus. The assertiveness of S. marginatus in caring for its offspring and aggressiveness in establishing its feeding territory may be the determining factor for its competitive superiority over S. spilopleura, and consequently its success in colonizing the Upper Paraná River. In addition to the negative interference of S. marginatus, a possible recruitment failure of S. spilopleura could have benefited the colonization of the floodplain by the invader species.

A construção da barragem de Itaipu, 150 km a jusante do salto de Sete Quedas, resultou no afogamento da barreira geográfica natural com conseqüente invasão de Serrasalmus marginatus no trecho superior do rio. Este evento foi seguido pela redução na abundância da espécie nativa, S. spilopleura. A análise da atividade reprodutiva dessas espécies revelou que, nos ambientes lóticos, S. marginatus apresentou atividade reprodutiva muito intensa enquanto a atividade de S. spilopleura foi nula. Isto provavelmente possibilitou à espécie invasora ocupar novos ambientes do alto rio Paraná, usando o rio como porta de entrada. No período de 1987-1988 ocorreu forte redução na atividade reprodutiva de S. spilopleura, interpretada como reflexo do efeito negativo da interação com a espécie invasora. A agressividade de S. marginatus no cuidado da prole e na defesa do território de alimentação pode ter sido o fator determinante de sua superioridade competitiva e, conseqüentemente, de seu sucesso na colonização do Paraná superior. Além da interferência negativa de S. marginatus, uma possível falha no recrutamento de S. spilopleura pode ter beneficiado a colonização da planície de inundação pela espécie invasora.