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)

Comparative analysis of the reproductive activity of Leporinus piau (Characiformes: Anostomidae) in lentic and lotic environments

In this study, we determined the main reproductive parameters of piau gordura, Leporinus piau, in two sections of the São Francisco River basin. Between May 2015 and April 2016, a total of 573 specimens were captured from a lentic environment (section 1), the Três Marias Reservoir (TMR), and a lotic environment (section 2), downstream of the TMR at the confluence of the São Francisco River (SFR) with the Abaeté River. Analysis of reproductive activity showed that L. piau from both sections reproduced, but females and males from section 1 exhibited higher total length, body weight, Fulton condition factor, and gonadosomatic index values, as compared to section 2. Sexual dimorphism was evident in the species, with females being larger than males. Moreover, males reached first gonadal maturation at a smaller size than females. The peak maturation/mature stage was observed in November/April for females and males in section 1 and in November/December in section 2, coinciding with high temperatures and precipitation in the region. In both sections of the river, L. piau exhibited the typical characteristics of partial spawning, with a prolonged spawning period, and preferential reproduction in lentic environments.(AU)

Neste estudo, determinamos os principais parâmetros reprodutivos do piau gordura, Leporinus piau, em duas seções da bacia do rio São Francisco. Entre maio de 2015 e abril de 2016, um total de 573 espécimes foram capturados de um ambiente lêntico (seção 1), o reservatório de Três Marias (RTM), e um ambiente lótico (seção 2), à jusante da RTM na confluência do rio São Francisco (RSF) com o rio Abaeté. A análise da atividade reprodutiva mostrou que L. piau se reproduz nas duas seções, mas fêmeas e machos da seção 1 apresentaram maiores valores de comprimento total, peso corporal, fator de condição de Fulton e índice gonadossomático em comparação com a seção 2. O dimorfismo sexual foi evidente na espécie com as fêmeas sendo maiores do que os machos. Além disso, os machos atingiram a primeira maturação gonadal em tamanho menor do que as fêmeas. O pico do estágio de maturação/maduro foi observado em novembro/abril para fêmeas e machos na seção 1 e em novembro/dezembro na seção 2, coincidindo com altas temperaturas e precipitação na região. Em ambas as seções do rio, L. piau apresentou características típicas de desova parcelada com período de desova prolongada e reproduz preferencialmente em ambientes lênticos.(AU)

Growth hormone on ovarian morphology of lambaris (Astyanax bimaculatus) after induced spawning / Hormônio de crescimento sobre a morfologia ovariana de lambaris (Astyanax bimaculatus) após desova induzida

ABSTRACT: Lambari, Astyanax bimaculatus, is an oviparous, multiple-spawning fish that is reproductively active throughout the year, which makes it promising for cultivation and research. This research histologically evaluates the ovaries of lambari that have undergone artificial spawning induced with pituitary extract (control group), and the effect of growth hormone at a dose of 2 mg/g body weight (treatment group) on the subsequent process of ovarian recovery. Ovaries of fish in both the control and treatments groups were collected at 120 hours after spawning and analyzed using optical microscopy to characterize the average quantities of: follicles in different stages of development, post-ovulatory follicles, follicular atresia and granulocytes. Quantity and morphology of early and advanced primary follicles did not differ between the treatment and control groups; an important and necessary factor for ovarian recovery for subsequent spawning. There was a greater amount of granulocytes in initial atresia in the group treated with growth hormone. These results demonstrated that the administration of growth hormone may potentiate the process of ovarian recovery after induced spawning.

RESUMO: O Lambari Astyanax bimaculatus é um peixe ovíparo de desova múltipla que é reprodutivamente ativo durante todo o ano, o que o torna promissor para cultivo e pesquisa. Este trabalho avalia histologicamente os ovários de lambaris submetidos à desova artificial, induzida pelo extrato hipofisário (grupo controle) e o efeito do hormônio de crescimento na concentração de 2 μg/g de massa corporal (grupo tratamento) no subsequente processo de recuperação ovariana. Os ovários dos peixes dos grupos controle e tratamento foram coletados às 120 horas após a desova e analisados em microscopia óptica para caracterizar as quantidades médias de: folículos em diferentes estágios de desenvolvimento, folículos pós-ovulatórios, atresia folicular e granulócitos. A quantidade e a morfologia dos folículos primários iniciais e avançados não diferiram entre os grupos tratamento e controle; um fator importante e necessário para a recuperação dos ovários para posterior desova. Houve maior quantidade de granulócitos na atresia inicial no grupo tratado com hormônio de crescimento. Esses resultados demonstram que a administração do hormônio do crescimento pode potencializar o processo de recuperação ovariana após a desova induzida.

The influence of a large reservoir on the reproductive activity of the white piranha, Serrasalmus brandtii (Lütken, 1875) in Southeast Brazil / A influência de um grande reservatório na atividade reprodutiva da piranha branca, Serrasalmus brandtii (Lütken, 1875) no sudeste do Brasil

Abstract: In order to assess the influence of the Três Marias dam on the reproduction of the white piranha, Serrasalmus brandtii, 1569 specimens captured from June 2011 to May 2012 in three sections of the São Francisco River basin were analyzed: section 1 = Três Marias reservoir (TMR); section 2 = São Francisco River (SFR) segment immediately downstream of TMR; and section 3 = SFR segment at the confluence with the Abaeté River. Total length (TL), body weight (BW), gonadosomatic index (GSI), and gonadal maturation stages were determined for each specimen, while vitellogenic follicle diameter, and absolute (AF) and relative (RF) fecundities were also determined for females. Reproductive activity, including spawned females and spermed males, was recorded throughout the year in the three river segments. Higher frequencies of females and males at the maturing/mature stage were found in the November/December and January/February, which coincided with the period of higher temperature, rainfall, and dissolved oxygen concentration. Mean GSI and vitellogenic follicle diameter were higher in sections 1 and 3 than in section 2 (P <0.05), while AF and RF were higher in section 1 (P <0.05) than in sections 2 and 3. The results of the present study showed that S. brandtii had lower reproductive performance in section 2, probably due to thermal disturbances caused by the dam, thus confirming the influence of dams on the reproduction of fish downstream from hydroelectric plant reservoirs.

Resumo: Com o objetivo de avaliar a influência da barragem de Três Marias na reprodução da piranha branca, Serrasalmus brandtii, foram analisados 1569 exemplares capturados de junho de 2011 a maio de 2012 em três trechos da bacia do rio São Francisco: seção 1 = reservatório de Três Marias (RTM); seção 2 = segmento do rio São Francisco (SRF) imediatamente a jusante do RTM; e seção 3 = segmento RSF na confluência com o rio Abaeté. O comprimento total (CT), peso corpóreo (PC), índice de gonadossomático (IGS) e estágio de maturação gonadal foram determinados para cada amostra, enquanto o diâmetro do folículo vitelogênico, fecundidade absoluta (FA) e relativa (FR) foram determinadas para fêmeas. Nas três seções estudadas, a atividade reprodutiva foi registrada ao longo do ano, incluindo fêmeas desovadas e machos espermiados. Maiores frequências de fêmeas e machos na fase de maturação/maduro foram encontradas nos meses de novembro/dezembro e janeiro/fevereiro, coincidindo com o período de maior temperatura, precipitação e concentração de oxigênio dissolvido. O IGS médio e o diâmetro do folículo vitelogênico foram maiores nas seções 1 e 3 do que na seção 2 (P <0,05), enquanto FA e FR foram maiores na seção 1 (P <0,05) do que nas seções 2 e 3. Os resultados do presente estudo mostraram que S. brandtii teve menor desempenho reprodutivo na seção 2, provavelmente devido a perturbações térmicas causadas pela barragem, confirmando a influência das barragens na reprodução de peixes a jusante de reservatórios de usinas hidrelétricas.

Comparative morphology of gonads from six species of fish belonging to the family Anostomidae (Characiformes: Anostomidae) / Morfología comparativa de las gónadas de seis especies de peces de la familia Anostomidae (Characiformes: Anostomidae)

AbstractIn fishes, gonad morphology is an important parameter to understand the reproductive biology, phylogenetic relationships and systematic studies. The main objective of this study was to make a comparative analysis of the morphology of mature ovary and testis in six fish species of the family Anostomidae. A total of 212 specimens, presenting maturing gonads, were captured from the São Francisco River, Três Marias Reservoir area, in Southeastern Brazil, between August 2008 and December 2010. The six analyzed species had mature ovaries and showed a grayish color. In vitellogenic oocytes (VO), cortical alveoli (CA) were composed by small vesicles in all Leporinus species, but in Leporellus vittatus and Schizodon knerii the CA were large vesicles. However, the CA of all species showed similar histochemical content. The pellucid zone consists of two layers to all species, but it was thicker in S. knerii (11.5 ± 1.8 µm) than in L. vittatus (9.0 ± 0.8 µm) and Leporinus species (3.5 ± 0.6 - 8.7 ± 0.9 µm). Follicular cells of the VO were respectively cubic and prismatic in animal and vegetative poles of S. knerii (22.3 ± 3.2 and 61.1 ± 9.6 µm), and squamous in the other species (1.3 ± 0.3 - 1.6 ± 0.3 µm). Females of S. knerii and males of L. vittatus showed lower values of gonadosomatic index (GSI) than the other assessed species. All evaluated species presented testicular morphology similar to most neotropical Characiformes, with unrestricted spermatogonial testis and anastomosing tubular organization of seminiferous tubules. Phenotypical differences in the vitellogenic oocyte of Anostomidae fishes, confirmed the taxonomic position of S. knerii as different genus in relation to Leporinus and L. vittatus. Despite being placed in different genera, the characteristics of the vitellogenic oocytes of L. vittatus were similar to those found in the studied Leporinus.

ResumenTeniendo en cuenta que la morfología de las gónadas es un parámetro importante para la comprensión de la biología de la reproducción, las relaciones filogenéticas y estudios sistemáticos, el objetivo principal de este estudio fue realizar un análisis comparativo de la morfología de ovarios maduros y testículos en seis especies de peces de la familia Anostomidae. Un total de 212 especímenes, con las gónadas en maduración, fueron capturados en el río São Francisco, área de embalse de Três Marias, en el sureste de Brasil, entre agosto 2008 y diciembre 2010. Las seis especies analizadas mostraron ovarios maduros de un color grisáceo. En los ovocitos vitelogénicos (VO), los alvéolos corticales (CA) están compuestos por pequeñas vesículas en todas las especies de Leporinus, pero en Leporellus vittatus y Schizodon knerii los CA son grandes vesículas. Los CA de todas las especies mostraron, no obstante, un contenido histoquímico similar. La zona pelucida se compone de dos capas en todas las especies, pero es más gruesa en S. knerii (11.5 ± 1.8 µm) que en L. vittatus (9.0 ± 0.8 µm) y las especies de Leporinus (3.5 ± 0.6 - 8.7 ± 0.9 µm). Las células foliculares de los VO son, cúbico y prismática en polos animales y vegetativos de S. knerii (22.3 ± 3.2 y 61.1 ± 9.6 µm), respectivamente, y escamosas en las otras especies (1.3 ± 0.3 - 1.6 ± 0.3 µm). Las hembras de S. knerii y los machos de L. vittatus mostraron menor GSI que las otras especies evaluadas. Todas las especies presentan una morfología testicular similar a la mayoría de los Characiformes neotropicales, los cuales poseen testículos espermatogonias sin restricciones y organización tubular anastomosis de los túbulos seminíferos. Las diferencias fenotípicas en los VO entre las especies de Anostomidae confirman la posición taxonómica de S. knerii como género diferente en relación a Leporinus y L. vittatus. A pesar de ser colocados en diferentes géneros, las características de los ovocitos vitelogénicos de L. vittatus son similares a los encontrados en los Leporinus estudiados.

Influence of a large dam and importance of an undammed tributary on the reproductive ecology of the threatened fish matrinxã Brycon orthotaenia Günther, 1864 (Characiformes: Bryconidae) in southeastern Brazil

A total of 312 adults of matrinxã were captured bimonthly, between 2011-2012, in two sites of the rio São Francisco: immediately downstream of the Três Marias Dam (site 1) and in the confluence with the rio Abaeté (site 2). Specimens of Brycon orthotaenia from site 2 presented higher values of total length (32.24 ± 5.70 cm for females and 26.64 ± 3.79 cm for males) and body weight (506.66 ± 332.17 g for females and 267.36 ± 145.84 g for males), when compared with the site 1. In site 2 was registered the highest GSI means (9.97 ± 2.96 for females and 0.93 ± 0.52 for males), compared with the site 1 means. Reproduction period occurred from October to February. Unlike site 2, no spawned females or spent males were captured in site 1. Significant differences were found between females and males in site 2 (χ2 = 26.84, df = 1, P < 0.05). Physical-chemical parameters of the water presented higher values in site 2. The canonical correlation test indicated that the reproduction of males is less susceptible to environmental factors than that of females. These results show that B. orthotaenia finds favourable conditions to reproduction just in site 2.

Um total de 312 adultos de matrinxã foram capturados bimestralmente entre 2011-2012, em dois pontos do rio São Francisco: imediatamente a jusante da barragem de Três Marias (ponto 1) e na confluência com o rio Abaeté (ponto 2). Exemplares de Brycon orthotaenia do ponto 2 apresentaram maiores valores de comprimento total (32,24 ± 5,70 cm para fêmeas e 26,64 ± 3,79 cm para machos) e peso corporal (506,66 ± 332,17 g para fêmeas e 267,36 ± 145,84 g para machos) quando comparado com peixes do ponto 1. No ponto 2, foi registrado as maiores médias de IGS (9,97 ± 2,96 para fêmeas e 0,93 ± 0,52 para machos) em comparação com o ponto 1. O período reprodutivo ocorreu de outubro a fevereiro. Ao contrário do ponto 2, fêmeas desovadas e machos espermiados não foram capturados no ponto 1. Foram encontradas diferenças significativas entre fêmeas e machos no ponto 2 (χ2 = 26,84, gl = 1, P < 0,05). Parâmetros físico-químicos da água apresentaram maiores valores no ponto 2. A análise de correlação canônica indicou que a reprodução de machos é menos susceptível a fatores ambientais do que de fêmeas. Estes resultados mostram que B. orthotaenia encontra condições favoráveis para a reprodução apenas no ponto 2.

Reproduction of pimelodus maculatus (siluriformes: pimelodidae) in three section of grande river basin, downstream Porto Colombia dam, south-eastern Brazil

The alterations to the hydrologic regime downstream from hydroelectric dams may cause an impact on the reproductive success of fishes. This study aimed to analyse the influence of the physical and chemical parameters of the water of the Grande and Pardo Rivers on gonadal maturation, oocyte diameter, follicular atresia and biological indices of Pimelodus maculatus collected from three river sections: Grande River, downstream from the Porto Colômbia dam (S1), Grande River, downstream from the confluence with the Pardo River (S2) and in the Pardo River channel (S3). Males and females captured in S1 presented significantly higher average values for total length and body weight than those captured in S2 and S3. The gonadosomatic index values were significantly higher in fish collected in S3 and the Fulton condition factor did not show significant differences in fish collected from the three sections. The oocyte diameter, the follicular cells height and the zona pellucida thickness did not show any statistical differences between the sections. Conductivity presented a significant difference between S1 and S3 and during the reproductive period, water transparency presented similar values in the two sampling sections of the Grande River, but a much lower value in the Pardo River. A low frequency of fish with reproductive activity was registered in S1, whereas in S2 and S3 higher frequencies were recorded, emphasising the need of preserving the tributaries for the reproductive success of P. maculatus of the Grande River in south-eastern Brazil.

A jusante das barragens hidrelétricas ocorrem alterações no regime hidrológico que podem causar impactos sobre o processo reprodutivo dos peixes. O objetivo do presente estudo foi analisar a influência de parâmetros físico-químicos da água do rio Grande e rio Pardo sobre a maturação gonadal, diâmetro ovocitário, atresia folicular e índices biológicos de Pimelodus maculatus coletados em três trechos: a jusante do reservatório de Porto Colômbia (P1), a jusante da confluência do rio Grande com rio Pardo (P2) e na calha do rio Pardo, a aproximadamente 100 km de P2 (P3). Machos e fêmeas capturados no ponto 1 apresentaram valores médios de comprimento total e peso corporal significativamente maiores do que aqueles capturados nos pontos 2 e 3. Os valores de IGS foram significativamente maiores nos peixes coletados no ponto 3 e o fator de condição de Fulton não apresentou diferenças significativas entre os peixes coletados nos três pontos. O diâmetro ovocitário, a altura das células foliculares e a espessura da zona pelúcida dos ovócitos vitelogênicos não mostraram diferenças estatísticas entre os pontos. A condutividade apresentou diferença significativa entre os pontos 1 e 3 e a transparência da água durante o período reprodutivo apresentou valores próximos nos dois pontos amostrais do rio Grande, e valor bem menor no ponto amostral do rio Pardo. Em P1 registrou-se baixa frequência de peixes em atividade reprodutiva, e em P2 e P3 maiores frequências de peixes reproduzindo. Os resultados encontrados enfatizam a necessidade de conservação de tributários para o sucesso reprodutivo de P. maculatus, do rio Grande no sudeste do Brasil.