Limnoperna fortunei - Updating the geographic distribution in the Brazilian watersheds and mapping the regional occurrence in the Upper Uruguay River basin / Limnoperna fortunei - Atualização da distribuição geográfica nas bacias hidrográficas brasileiras e mapeamento da ocorrência regional na bacia do Alto Rio Uruguai

Abstract: Limnoperna fortunei is an invasive alien species (IAS) that cause serious ecological and economic problems in Brazilian freshwater environments. Due to its high dispersion capacity and the lack of new records in peer-reviewed journals we carried out an extensive survey to update the distribution of L. fortunei in the Brazilian hydrographic basins. We also performed a detailed investigation of its distribution in the Upper Uruguay River basin using a molecular method. We presented new records, showing the invasion in new basins and a wide distribution in the basins previously infested. Additionally, we confirmed that the Upper Uruguay River is fully colonized by the golden mussel, being distributed in the lentic, lotic, and transitional lotic/lentic environments presented in this region. This update is an important tool for the implementation of guidelines and the development of safety protocols and sanitary barriers to avoid the dispersion of this IAS to new environments..

Resumo: Limnoperna fortunei é uma espécie exótica invasora que causa sérios problemas ecológicos e econômicos em ambientes de água doce do Brasil. Devido à sua elevada capacidade de dispersão e à falta de novos registros em publicações científicas, o objetivo deste estudo foi realizar uma extensa pesquisa para entender e alertar sobre o atual cenário de distribuição de L. fortunei nas bacias hidrográficas brasileiras. Também realizamos uma investigação mais detalhada sobre a distribuição da espécie na bacia do Alto Rio Uruguai, utilizando um método molecular. Apresentamos novos registros de ocorrência da espécie, mostrando a invasão em novas bacias e uma ampla distribuição nas bacias anteriormente infestadas. Além disso, confirmamos que o Alto Rio Uruguai está totalmente colonizado pelo mexilhão-dourado, estando distribuído pelos ambientes lênticos, lóticos e de transição existentes na região. Esta atualização se mostra como uma importante ferramenta para a implementação de diretrizes e o desenvolvimento de protocolos de segurança e barreiras sanitárias para evitar a dispersão desta espécie invasora em novos ambientes.

A cascade of dams affects fish spatial distributions and functional groups of local assemblages in a subtropical river

Dams reduce the longitudinal connectivity of rivers and thereby disrupt fish migration and the spatial distribution of species, impacts that remain poorly studied for some Neotropical rivers from mega-diverse basins. We investigated the spatial distribution of fish species with different trophic and movement/reproductive/size characteristics to assess how functional groups have responded to a cascade of dams on the Uruguai River in southern Brazil. Fish abundance, biomass, and species composition were evaluated at eight locations along the longitudinal gradient. The fish assemblage in the upper stretch was mainly characterized by small and medium-sized species at higher trophic levels, whereas the sites located furthest downstream displayed more medium and large-sized species, including many carnivorous species. Species with high fecundity, seasonal migrants, and catfishes with internal fertilization were common in the river´s middle and lower reaches. Detritivorous species dominated areas distant from the dams. Overall, functional diversity of local fish assemblages was greater in lower reaches. The cascade of dams has impacted the distribution of functional groups of local fish assemblages of Uruguai River. The alteration of functional groups in upper reaches of the river has potential consequences for ecosystem processes and services, such as nutrient cycling and fisheries.(AU)

As barragens reduzem a conectividade longitudinal dos rios e interrompem a migração e a distribuição espacial das espécies, configurando impactos pouco estudados para alguns rios Neotropicais megadiversos. Investigamos a distribuição espacial de espécies de peixes com diferentes características tróficas e reprodutivas para avaliar como grupos funcionais responderam a uma cascata de reservatórios no rio Uruguai, sul do Brasil. Abundância de peixes, biomassa e composição de espécies foram avaliadas em oito locais ao longo do gradiente longitudinal. A assembleia de peixes no trecho superior foi caracterizada principalmente por espécies de pequeno e médio porte em níveis tróficos mais elevados, enquanto que os ambientes localizados mais a jusante apresentaram mais espécies de médio e grande porte, incluindo muitas espécies carnívoras. Espécies com alta fecundidade, migradores sazonais e bagres com fertilização interna foram comuns no curso médio e inferior. Espécies detritívoras dominaram áreas distantes das barragens. A diversidade funcional das assembleias de peixes locais foi maior nas partes inferiores. A cascata de barragens impactou a distribuição dos grupos funcionais das assembleias de peixes locais no rio Uruguai. A alteração da diversidade funcional no curso superior do rio tem consequências potenciais para a dinâmica e serviços do ecossistema, como ciclagem de nutrientes e pesca.(AU)

Anthropogenic river fragmentation reduces long-term viability of the migratory fish Salminus brasiliensis (Characiformes: Bryconidae) populations

Life-history, geographical barriers, and damming can shape the genetic diversity of freshwater migratory fish, which are particularly vulnerable to anthropogenic impacts. We investigated the genetic diversity of Salminus brasiliensis, a long-distance migratory species that is recognized as an important provider of ecosystem services. We implemented microsatellite analyses to assess genetic diversity and simulate future scenarios for evaluating the long-term viability of dammed and non-dammed populations from the Uruguay River. High levels of genetic diversity were detected for all sampled populations. However, effective population sizes were lower in the uppermost river stretches, where the landscape is highly fragmented. Population structure analysis indicated two spatial genetic populations. It is suggested that this genetic structure preserves populations partially isolated by an ancient natural barrier, instead of being a result of the presence of dams. The simulated genetic scenarios indicated that genetic variability of S. brasiliensis populations from upstream dams could collapse over the years, mainly due to the reduction in the number of alleles. Therefore, besides helping to better understand issues related to the influence of dams on the genetic diversity of migratory fish, our results are especially relevant for driving local fishery policies and management actions for the species conservation.'

História de vida, barreiras geográficas e barramento dos rios podem moldar a diversidade genética de grandes peixes migratórios de água doce, que são particularmente vulneráveis a impactos antrópicos. Nós investigamos a diversidade genética de Salminus brasiliensis, uma espécie migratória de longa distância que é reconhecida como um importante provedor de serviços ecossistêmicos. Realizamos análises de microssatélites para avaliar a diversidade genética e simular cenários futuros, possibilitando estimar a viabilidade em longo prazo de populações situadas em regiões com e sem represas do rio Uruguai. Altos níveis de diversidade genética foram detectados para todas as populações amostradas. Contudo, os tamanhos populacionais efetivos foram menores nos trechos superiores do rio, onde a paisagem é altamente fragmentada. A análise da estrutura populacional indicou duas populações genéticas espaciais. Sugere-se que esta estrutura genética preserva populações parcialmente isoladas por uma antiga barreira natural, ao invés de ser resultado da presença de barragens. Os cenários genéticos simulados indicaram que a variabilidade genética das populações de S. brasiliensis situadas a montante das barragens entraria em colapso ao longo dos anos, principalmente como resultado da redução do número de alelos. Portanto, além de ajudar a entender melhor questões relacionadas à influência de barragens na diversidade genética de peixes migradores, nossos resultados são especialmente relevantes para a condução de políticas pesqueiras locais e ações de manejo para a conservação das espécies.(AU)

Genetic evidence supports polygamous mating system in a wild population of Prochilodus lineatus (Characiformes: Prochilodontidae), a Neotropical shoal spawner fish

Behavioral observations made on fish have revealed remarkably diverse reproductive strategies, including polygamy by both sexes. Still, to date, most Neotropical species remain unstudied as to whether the observed reproductive behavior in natural populations correlates with their genetic mating systems. Here, we investigated the genetic mating system of a wild population of Prochilodus lineatus settled in the Middle Uruguay River basin. By using sibship reconstruction and parental inference methods based on microsatellites' genotypes, we inferred 45 females and 47 males as potential parents of the 87 larvae analyzed. We found evidence supporting polygamous mating in both sexes: while a high percentage of males (44.7%) fertilized the eggs of one female, 55.3% of the inferred males fertilized eggs of up to four females. Likewise, while 44.5% of the inferred females had their eggs fertilized by one only male, 55.5% of females were fertilized by multiple males. The estimated proxy of the effective population size (Nb) was 126, exhibiting moderate to high levels of genetic diversity. The genetic evidence contributed in this study complements earlier behavioral observations of formation of spawning nuclei of aggregating breeders, which may be promoting a polygamous mating strategy in this long-distance migratory fish.(AU)

Observações do comportamento de peixes neotropicais têm revelado estratégias reprodutivas marcadamente variáveis, incluindo poligamia nos dois sexos. Ainda assim, até então, a correlação entre comportamento reprodutivo observado em populações naturais e sistemas de acasalamento genético permanece pouco explorada para maioria de espécies Neotropicais. Neste estudo investigamos o sistema genético de acasalamento de Prochilodus lineatus em uma população natural estabelecida no Médio rio Uruguai. Utilizando métodos de reconstrução de grupos familiares e inferências parentais baseados em genótipos de microssatélites, inferimos 45 fêmeas e 47 machos como os possíveis parentais das 87 larvas amostradas. Encontramos evidência que permite apoiar a ocorrência de acasalamento poligâmico em ambos os sexos: enquanto uma percentagem alta de machos (44,7%) fertilizou somente uma fêmea, 55,3% dos machos inferidos fertilizaram mais de uma fêmea (até quatro por macho). Da mesma forma, enquanto que 44,5% das fêmeas inferidas tiveram seus ovos fertilizados por apenas um único macho, 55,5% das fêmeas tiveram ovos fertilizados por múltiplos machos. A estimativa do tamanho populacional efetivo (Nb) foi 126, exibindo níveis entre moderados e altos de diversidade genética. A evidência genética que apresentamos nesse estudo complementa observações iniciais da formação de núcleos de desova que podem promover estratégias de acasalamento poligâmico nessa espécie migratória de longa distância.(AU)

Wide reproductive period of a long-distance migratory fish in a subtropical river, Brazil

Salminus brasiliensis is a potamodromous fish species that occurs in southern South American rivers. In spite of its ecological and economic relevance, information regarding the reproductive biology of S. brasiliensis is still scarce. This study used data from 18 years of continuous sampling in the Upper Uruguay River Basin, analyzing 718 adult fish (307 males, 243 females, 168 undefined) captured at different months of the year. The results showed that the reproductive timing for S. brasiliensis is wide in the Upper Uruguay River, with the occurrence of mature fish between the month of August and March and spawned individuals between July and May of the next year. These results were sustained by the increase of gonadal somatic relationship (GSR) from August. The reproductive timing of S. brasiliensis in the Upper Uruguay River may start between the middle winter and early spring (from late July to late September), and may extend until the late summer and middle fall (from the middle February to early May). These findings contribute to information on the general biology of S. brasiliensis and provide valuable knowledge to management programs and to conservation efforts of this fisheries resource.(AU)

Salminus brasiliensis é uma espécie potamodroma que ocorre em rios da América do Sul. Apesar de sua importância ecológica e econômica, informações sobre a biologia reprodutiva de S. brasiliensis ainda são escassas. O presente estudo utilizou dados de 18 anos de amostragens contínuas na bacia do alto rio Uruguai, analisando 718 peixes adultos (307 machos, 243 fêmeas, 168 indefinidos) capturados em diferentes meses do ano. Os resultados mostraram que o período reprodutivo de S. brasiliensis é amplo na bacia do alto rio Uruguai, com a ocorrência de peixes maduros entre agosto e março, e de peixes desovados entre os meses de julho e maio do ano seguinte. A relação gonadossomática reforça essa observação, pois mostra um aumento a partir de agosto. O período reprodutivo de S. brasiliensis no alto rio Uruguai pode iniciar entre meados do inverno e início da primavera (entre final de julho e final de setembro), podendo se estender até o final do verão e meados do outono (entre meados de fevereiro e início de maio). Essas descobertas contribuem com informações sobre a biologia geral de S. brasiliensis e são relevantes para programas de gestão e para esforços de conservação desse recurso pesqueiro.(AU)

DNA barcoding confirms the occurrence of Rhamdia branneri and Rhamdia voulezi (Siluriformes: Heptapteridae) in the Iguaçu River Basin

DNA barcoding is a widely utilized molecular-based identification of species and taxonomic resolutions. Until recently, Rhamdia voulezi and Rhamdia branneri were considered species synonyms of Rhamdia quelen; however, morphological and cytogenetic analyses have suggested the validity of distinct species. Due to the absence of molecular taxonomy of R. voulezi and R. branneri, the objective of this study was to test its validity through traditional DNA barcoding and the GMYC (General Mixed Yule Coalescent) COI-based analyses in 19 specimens from the Iguaçu River Basin. In both methodologies, three MOTUs (Molecular Operational Taxonomic Units) were identified based on the estimated optimum threshold (OT = 0.77). The average inter-MOTU distance (NJ, K2P) between R. branneri and R. voulezi was 1.4%, and 0% intra-MOTU distance in both species. The two species identified as R. branneri and R. voulezi showed correspondence with taxonomic and morphological identifications. With regard to R. quelen, the average intra-MOTU distance was greater than OT (2.7%), indicating that this species can be formed by different MOTUs. We suggest that molecular and taxonomic studies should be employed concurrently in R. quelen, to prevent contamination of wild species by hybridizations.(AU)

O DNA barcoding é uma ferramenta molecular precisa para a identificação de espécies e resoluções taxonômicas. Até recentemente, Rhamdia voulezi e Rhamdia branneri eram consideradas sinônimas de Rhamdia quelen, contudo caracteres morfológicos e citogenéticos têm apontado à validade de ambas. Devido à escassez de informações sobre a taxonomia molecular de R. voulezi e R. branneri, o objetivo do presente estudo foi testar a validade das mesmas através do método de DNA barcoding tradicional e GMYC (General Mixed Yule Coalescent), por meio da análise do gene COI em 19 espécimes do rio Iguaçu. Em ambos os métodos, três MOTUs (Unidades Taxonômicas Operacionais Moleculares) foram identificadas com base no ótimo threshold (OT = 0,77). A média inter-MOTU (NJ, K2P) entre R. branneri e R. voulezi foi 1,4%, com valores de 0% intra-MOTUs em ambas espécies. As duas espécies identificadas como R. voulezi e R. branneri apresentaram correspondência com a identificação taxonômica e morfológica dos respectivos vouchers. No que se refere a R. quelen, os resultados intra-MOTU foram superiores ao OT (2,7%), evidenciando a possibilidade de existirem diferentes MOTUs denominadas como R. quelen. Sugerimos que estudos moleculares e taxonômicos sejam empregados em R. quelen, para evitar a contaminação de espécies selvagens por hibridizações.(AU)

Individual contributions to pooled-milt fertilizations of silver catfish Rhamdia quelen

Supplementary stocking of fish in natural environments is a way to mitigate or compensate for the changes imposed on wild populations by river damming. Since little is known about the genetic composition of the supplementary stocks obtained by pooled-milt fertilization, the aim of this study was to determine the individual contributions of male jundiá Rhamdia quelen to offspring. Sperm from four males were mixed using equal volume of sperm from each of the males to fertilize eggs from only one female, kept in three blend with six males and three females. The proportions of larvae sired by the different males were quantified using five polymorphic DNA microsatellite loci. Analysis of these loci allowed paternal determination of 84 percent of the progeny, at a 0.972 combined exclusion probability. Broodstock milt had good fertilizing capacity when used alone, but when pooled the fertilizing capacities, its fertilizing possibility varied from 4 to 65 percent. Results show that milt pools favor gametes of some males over others, thus reducing the progeny's genetic variability.(AU)

A estocagem de suplementação de peixes em ambientes naturais é uma das maneiras de mitigar ou compensar as alterações impostas pelo represamento dos rios às populações selvagens. Pouco se conhece sobre a composição genética dos estoques repovoadores obtidos através do manejo reprodutivo com fertilizações com o uso de pool de sêmen, de maneira que este trabalho teve como objetivo verificar a contribuição individual de machos de jundiá (Rhamdia quelen) na progênie. O mesmo volume de sêmen de quatro machos foi misturado para fertilizar os ovócitos de uma única fêmea, sendo mantidos em três combinações com seis machos e três fêmeas. A proporção de larvas geradas de diferentes machos foi quantificada através de cinco marcadores microssatélites. A análise dos cinco locus permitiu a determinação da paternidade de 84 por cento da progênie, com 0,972 de probabilidade de exclusão combinada. O sêmen dos reprodutores apresentou boa capacidade de fertilização quando utilizados separadamente, porém, quando utilizados em pool apresentaram capacidade de fertilização entre 4 a 65 por cento. Os resultados revelam que o pool de sêmen favorece alguns machos sobre outros, reduzindo a variabilidade genética da progênie(AU)