Changes in ecosystem functions generated by fish populations after the introduction of a non-native predator (Cichla kelberi) (Perciformes: Cichlidae)

The introduction of non-native predators is a matter of great concern, but their impacts on ecosystem functions remain poorly understood. We investigated how changes in fish diversity following the invasion of Cichla kelberi affected ecosystem functions generated by fish populations. Fish assemblages were sampled in macrophyte patches in a Neotropical impoundment over a 5-year period, before and after the introduction of the predator. We assigned seven ecosystem functions (26 trait-states) to each fish species, and examined how these functions behaved after the invasion. We collected 577 fish belonging to 25 species. Species richness, fish biomass and main species declined significantly over periods. The biomass of ecosystem functions changed significantly over time, and most trait-states declined. Few trait-states were lost, but all functions had at least one trait-state reduced by more than 85%. A null model analysis showed that changes in functions were not driven by species identities, while species richness correlated positively with total biomass and with most functions, suggesting that the loss of taxa and biomass drove observed changes in ecosystem functions. Our study provided evidence that community disassembly associated with the invasion of C. kelberi translated to the decline of several ecosystem functions, affecting energy mobilization and transference.(AU)

A introdução de predadores não-nativos tem gerado grande preocupação, mas seus impactos sobre a geração de funções ecossistêmicas permanecem pouco investigados. O presente estudo investigou como mudanças na diversidade de peixes, associadas com a invasão de Cichla kelberi, afetaram funções ecossistêmicas geradas por populações de peixes. As assembleias de peixes foram amostradas em bancos de macrófitas em um grande reservatório Neotropical durante um período de cinco anos, antes e depois da introdução do predador. Um conjunto de funções ecossistêmicas (26 trait-states) foi atribuído a cada espécie de peixe, e examinamos como as funções se comportaram depois da invasão. Foram coletados 577 peixes pertencentes a 25 espécies. Registramos declínio significativo da riqueza de espécies, biomassa total e biomassa das principais espécies ao longo dos períodos. A biomassa das funções ecossistêmicas mudou significativamente ao longo do tempo, e a maioria dos trait-states declinou. Poucos trait-states foram perdidos, mas todas as funções tiveram pelo menos um trait-state reduzido em mais de 85%. Uma análise de modelos nulos mostrou que as mudanças nas funções não foram impulsionadas pela identidade das espécies, enquanto que a riqueza de espécies correlacionou positivamente com a biomassa total e com a maioria das funções, sugerindo que a perda de espécies e biomassa impulsionou as mudanças observadas nas funções ecossistêmicas. Nosso estudo apresenta evidências de que a desestruturação da comunidade, associada com a invasão de C. kelberi, se traduziu no declínio de várias funções ecossistêmicas, afetando a mobilização e transferência de energia.(AU)

Negative impacts of mining on Neotropical freshwater fishes

Mining activities have significantly affected the Neotropical freshwater ichthyofauna, the most diverse in the world. However, no study has systematized knowledge on the subject. In this review, we assembled information on the main impacts of mining of crude oil, gold, iron, copper, and bauxite on aquatic ecosystems, emphasizing Neotropical freshwater fishes. The information obtained shows that mining activities generate several different disturbances, mainly via input of crude oil, metals and other pollutants, erosion and siltation, deforestation, and road construction. Mining has resulted in direct and indirect losses of fish diversity in several Neotropical waterbodies. The negative impacts on the ichthyofauna may change the structure of communities, compromise entire food chains, and erode ecosystem services provided by freshwater fishes. Particularly noteworthy is that mining activities (legal and illegal) are widespread in the Neotropics, and often located within or near protected areas. Actions to prevent and mitigate impacts, such as inspection, monitoring, management, and restoration plans, have been cursory or absent. In addition, there is strong political pressure to expand mining; if - or when - this happens, it will increase the potential of the activity to further diminish the diversity of Neotropical freshwater fishes.(AU)

As atividades de mineração têm impactado significativamente a ictiofauna de água doce Neotropical, a mais diversa do mundo. Porém, nenhum estudo sistematizou o conhecimento sobre o assunto. Nesta revisão, reunimos informações sobre os principais impactos da mineração de petróleo, ouro, ferro, cobre, e bauxita sobre os ecossistemas aquáticos, com ênfase nos peixes de água doce Neotropicais. As informações obtidas mostram que as atividades de mineração geram diferentes distúrbios, principalmente por meio de petróleo bruto, metais e outros poluentes, erosão e assoreamento, desmatamento e construção de estradas. A mineração resultou em perda direta e indireta de diversidade de peixes de vários corpos d'água Neotropicais. Os impactos negativos sobre a ictiofauna podem alterar a estrutura das comunidades, comprometer cadeias alimentares inteiras, bem como degradar os serviços ecossistêmicos fornecidos pelos peixes de água doce. Particularmente importante é que as atividades de mineração (legais e ilegais) são generalizadas na região Neotropical, e frequentemente estão localizadas dentro ou perto de áreas protegidas. Ações de prevenção e mitigação de impactos, como planos de fiscalização, monitoramento, manejo e restauração, têm sido precárias ou ausentes. Além disso, há forte pressão política para expandir a mineração; se - ou quando - isso acontecer, aumentará o potencial da atividade em diminuir ainda mais a diversidade de peixes de água doce Neotropicais.(AU)

Using long-term data to predict fish abundance: the case of Prochilodus lineatus (Characiformes, Prochilodontidae) in the intensely regulated upper Paraná River

Populations show spatial-temporal fluctuations in abundance, partly due to random processes and partly due to self-regulatory processes. We evaluated the effects of various external factors on the population numerical abundance of curimba Prochilodus lineatus in the upper Paraná River floodplain, Brazil, over a 19-year period. Panel data analysis was applied to examine the structure of temporal and spatial abundance while controlling auto-regressive processes and spatial non-homogeneity variances that often obscure relationships. As sources of population variation, we considered predation, competition, selected abiotic variables, construction of a dam upstream of the study area, water level and flood intensity during the spawning period. We found that biological interactions (predation and competition) were not significantly related to variations in curimba abundance; specific conductance was a space indicator of abundance, apparently linked to the biology of the species; intensity of floods determined inter-annual variation in abundances; Porto Primavera Dam negatively impacted the abundances at sites in the floodplain directly affected by discharges from the dam. Panel data analysis was a powerful tool that identified the need for intense flooding to maintain high abundances of curimba in the upper Paraná River. We believe our results apply to other species with similar life strategy.(AU)

As populações apresentam flutuações espaço-temporais em abundância devido a processos aleatórios e auto-regulatórios. Nesse trabalho avaliamos efeitos de vários fatores sobre a abundância da curimba, Prochilodus lineatus, em cinco ambientes da planície de inundação do alto rio Paraná, Brasil, durante 19 anos. A análise de dados em painel foi utilizada por examinar variações espaço-temporais na abundância considerando processos auto-regressivos e variâncias espacialmente heterogêneas, que por vezes dificultam a identificação das relações. Como fontes de variação na abundância da curimba foram consideradas: predação, competição, variáveis abióticas selecionadas, construção da barragem de Porto Primavera, nível da água do rio Paraná e intensidade de cheia no período reprodutivo. Foi identificado que predação e competição não foram significativamente associadas às abundâncias da curimba; condutividade específica foi indicadora espacial da abundância; intensidade das cheias foi determinante de variações interanuais na abundância; barragem de Porto Primavera influenciou, negativamente, a abundância em corpos d'água diretamente afetados. A análise de dados em painel mostrou ser uma poderosa ferramenta preditiva, que possibilitou identificar a necessidade de cheias intensas para manutenção de elevadas abundâncias de curimba no alto rio Paraná. Acreditamos que o mesmo seja válido espécies de peixes que apresentam estratégia de vida similar.(AU)

Fish passages in South America: an overview of studied facilities and research effort

River regulation has fragmented fluvial ecosystems in South America, affecting fish migration and dispersion dynamics. In response, authorities have installed fish passage facilities (FPF) to mitigate impacts. However, little is known about the geographical distribution of these facilities, and no synthesis of the research effort applied to understanding their functioning and limitations exists. To address this issue, our study gathered the available scientific literature about fishways in South America to provide an overview of studied FPF and associated research effort. We found 80 studies that investigated 25 FPF, mostly ladders installed in the upper reaches of large rivers, particularly in the Paraná River Basin. One important finding is that most facilities do not lead to upstream and/or downstream sites due to the presence of other dams with no FPF. Though the number of studies has increased over the past 10 years, there is no consistent trend towards increased research effort. Overall, studies have focused on the fishway itself (i.e. upstream passage), and rarely evaluated broader issues (i.e. habitat distribution, population dynamics, conservation and management success). Our research therefore identified technical limitations of past studies, and revealed important gaps in the knowledge of FPF as a management tool.(AU)

A implantação de barragens tem perturbado e fragmentado os ecossistemas fluviais da América do Sul, afetando a migração dos peixes e dinâmicas de dispersão. Sistemas de transposição de peixes (STPs) têm sido instalados na tentativa de atenuar esses impactos. No entanto, pouco se sabe sobre a distribuição geográfica desses dispositivos, bem como o esforço de pesquisa aplicado para entender seu funcionamento e limitações. Nosso trabalho reuniu a literatura disponível com a finalidade de fornecer um panorama sobre os mecanismos investigados na América do Sul, bem como revelar o esforço e perfil das pesquisas. Encontramos 80 estudos que investigaram 25 STPs, a maioria escadas instaladas nos trechos superiores de grandes rios, particularmente na bacia do rio Paraná. Um resultado interessante é que a maior parte dos STPs está desconectada de trechos a montante e jusante devido à presença de outras barragens sem STPs. Embora o número de estudos tenha aumentado na última década, não registramos tendência consistente de incremento ao longo dos anos. No geral, os estudos abordam aspectos do próprio STP, especificamente a passagem ascendente, ignorando temas mais abrangentes (i.e. distribuição de habitats, dinâmica populacional). Além disso, o foco da pesquisa se direciona especialmente às questões de eficiência da passagem e raramente ao contexto da conservação e sucesso do manejo. Nossa avaliação, portanto, indicou que os estudos pretéritos são tecnicamente limitados, revelando importantes lacunas sobre o conhecimento dos STPs como medida de manejo.(AU)

Is coexistence between non-native and native Erythrinidae species mediated by niche differentiation or environmental filtering? A case study in the upper Paraná River floodplain

The limiting similarity theory predicts that divergence in the functional traits of native and introduced species is an essential component in species establishment, as introduced species must occupy a niche that is unoccupied by resident species. On the other hand, the environmental filtering hypothesis predicts convergence between introduced and native species, as both possess traits that make them adapted to the local abiotic environment. Morphology, spatial co-occurrence, diet, feeding selectivity, and niche breadth and overlap of Erythrinidae were evaluated to detect possible mechanisms acting in the coexistence between non-native and native species. Native (Hoplias sp. B and Hoplias cf. malabaricus) and non-native (Hoplerythrinus unitaeniatus and Hoplias mbigua) species presented differences in morphological traits, spatial co-occurrence, diet, selectivity, and niche breadth and overlap. The mechanisms mediating species coexistence seem to vary according to species. The absence of spatial and feeding overlap suggests that non-native species H. unitaeniatus occupy a different niche than native species, supporting its successful establishment without eliminating the native species. However, low feeding overlap and similar morphologies between non-native and native species of Hoplias point to environmental filters; in this case, the non-native H. mbigua is able to establish due to similarities in functional traits.(AU)

Teorias sobre nicho ecológico afirmam que divergência em traços funcionais entre espécies nativas e introduzidas são essenciais ao estabelecimento da espécie introduzida, pois estas devem ocupar um nicho não utilizado pelas espécies residentes. Por outro lado, a teoria de filtros ambientais afirma a convergência entre espécies introduzidas e nativas, pois ambas possuem traços funcionais que fazem com que essas espécies estejam mais adaptadas as variáveis ambientais. Foram avaliadas a morfologia, ocorrência espacial, dieta, seletividade alimentar, sobreposição e largura de nicho em Erythrinidae para detectar possíveis mecanismos atuando na coexistência de espécies nativas e não nativas. Espécies nativas (Hoplias sp. B e Hoplias cf. malabaricus) e não nativas (Hoplerythrinus unitaeniatus e Hoplias mbigua) apresentaram diferenças em todos os atributos testados. Os mecanismos mediando a coexistência de espécies nativas e não nativas parecem variar de acordo com a espécie considerada. A ausência de sobreposição espacial e na dieta sugere que a espécie não nativa H. unitaeniatus ocupa um nicho distinto que as espécies nativas, favorecendo seu estabelecimento sem eliminar as espécies nativas, apontando para segregação de nicho. Por outro lado, morfologias similares, porém com diferentes dietas foram observadas para as espécies de Hoplias, sugerindo que as espécies coexistem devido à filtros ambientais, assim, neste caso, a espécie não nativa H. mbigua é capaz de se estabelecer no novo ambiente devido à similaridades em traços funcionais.(AU)

Temporal variability of fish larvae assemblages: influence of natural and anthropogenic disturbances

Natural and induced disturbances greatly influence the temporal distribution of ichthyoplankton abundance. This study assesses and compares the temporal variability of fish larvae assemblages in controlled and free environments to determine the influence of environment variables on the main taxa in these systems. The study was conducted at the Chapecó (without dam impact) and Ligeiro (with dam impact) river mouths, which are located in the upper Uruguay River. Samples were made between October 2001 and March 2004 during three reproductive periods. The larvae assemblages were composed of small and medium-sized Characiformes and Siluriformes. The variation in the distribution of larvae was mainly temporal (>85%). When the three reproductive periods were compared, it was observed in the second period, characterized by a larger water flow and a lower temperature, that there was a reduction in abundance, a lower number of taxa, an absence of stages in post-flexion and a high dissimilarity in larvae assemblage structure. In general, the environmental variables of water flow and temperature most influenced the distribution of egg and larvae abundance. In the studied area, a smaller temporal variability was observed in the structure of larvae assemblages at the sampling sites in the Chapecó River mouth than in in the Ligeiro River mouth under the influence of dams.

Os distúrbios naturais e induzidos têm notável influência na distribuição temporal da abundância do ictioplâncton. Este estudo visa avaliar e comparar a variabilidade temporal das assembleias de larvas de peixes, entre ambientes regulados e ambientes livres, bem como, determinar a influência das variáveis ambientais sobre os principais táxons presentes nestes ambientes. O trabalho foi conduzido na foz dos rios Chapecó (sem impacto de barramento) e Ligeiro (impactado por barragens), ambos localizados no alto rio Uruguai. As coletas foram realizadas entre outubro de 2001 e março de 2004 durante três períodos reprodutivos. As assembléias de larvas estiveram compostas principalmente por Characiformes e Siluriformes de pequeno e médio porte. A variação na distribuição de larvas foi principalmente temporal (>85%). Quando comparados os três períodos reprodutivos, foi observado que no segundo período, caracterizado por uma maior vazão da água e menor temperatura, houve redução na abundância, menor número de táxons, ausência de estágios em pós-flexão e elevada dissimilaridade na estrutura da assembléia de larvas. Em geral, as variáveis ambientais vazão e temperatura da água foram as que mais influenciaram a distribuição da abundância de ovos e larvas. Nos ambientes estudados, foi observado que existe uma menor variabilidade temporal na estrutura das assembléias de larvas das estações presentes na foz do rio Chapecó do que naquelas presentes na foz do rio Ligeiro, o qual esta sob influência dos barramentos.

Population structure, growth and fishery yield of Leporinus acutidens (Valenciennes, 1837) (Teleostei: Anostomidae) in Yacyretá Reservoir (Argentina)

The population structure and dynamics of Leporinus acutidens (Valenciennes, 1837), upstream from Yacyretá Dam (Upper Paraná River, Argentina) were analyzed for their relation to age, condition factor, growth, mortality and fishery yield. The pre- (1990-94) and post- (1995-98) filling phases of the reservoir were compared with regard to age structure, condition factor, and the length/weight relationship of fish. Fish sampling was carried out at four sampling sites following a longitudinal gradient along the river. The catches took place monthly using eight monofilament gillnets (mesh 40 to 160 mm). The growth marks on the scales were annual (9-year maximum). The study of the variation in the monthly averages of the scale marginal increments revealed that the period of the growth ring formation shifted from winter to spring in the post-filling phase. The length/weight relationship coefficient (b) was higher after dam closing. The condition factor increased before the reproduction period and during late summer, reaching maximum values in the post-filling phase, and especially at the sampling site placed within the reservoir region. The von Bertalanffy growth coefficient k for both sexes was 0.16, and the asymptotic length L" reached 338 mm. Natural mortality during the whole study period, according to Pauly's equation, was 0.25 years -1 and total mortality was 0.37 years -1. The Beverton-Holt yield per recruit (Y/R) model attained 57.23 g, with a maximum sustainable yield (MSY) of 70.75 g. Low total mortality was associated with the lack of commercial exploitation of the species.

A população de Leporinus acutidens (Valenciennes, 1837), a montante da barragem de Yacyretá (Alto Paraná, Argentina) foi analisada em relação à idade, crescimento, condição nutricional, mortalidade e rendimento da pesca, sendo realizadas comparações na estrutura etária, condição nutricional e relação peso-comprimento nos períodos pré (1990-94) e pós (1995-98) represamento. As amostragens foram conduzidas em quatro localidades ao longo do rio. As capturas foram realizadas mensalmente com oito redes monofilamento (malhagens de 40 a 160 mm). Os anéis de crescimento nas escamas são formados anualmente (máximo 9 anos). A análise das variações mensais na média do incremento marginal das escamas revelou que o período de formação dos anéis de crescimento alterou do inverno para a primavera após o represamento. Já o coeficiente da relação peso/comprimento (b) foi maior, para ambos os sexos, após o represamento. O fator de condição apresentou-se mais elevado antes do período reprodutivo e no final do verão, alcançando valores máximos após o represamento, especialmente em locais dentro do reservatório. O valor do coeficiente k da curva de crescimento de von Bertalanffy foi 0.16 e o comprimento assintótico L" alcançou 338 mm. A mortalidade natural, estimada a partir da equação de Pauly, foi de 0.25 year-1 e a mortalidade total de 0.37 year-1. O rendimento por recruta, estimado pelo modelo de Beverton-Holt (Y/R) atingiu 57.23 g, com um rendimento máximo sustentável (RMS) de 70.75 g. A baixa mortalidade total foi associada com a inexistência de uma exploração comercial relevante do estoque.