Fish die-off in river and reservoir: A review on anoxia and gas supersaturation

Albeit massive fish mortality has an extraordinary visual impact and is certainly a fatality, we still have rudimentary understanding on how addressing this problem in the Neotropical region. The processes that lead to fish die-off events are complex and sometimes ephemeral, which can lead to incorrect diagnosis. In this review, we discuss these events in Neotropical freshwaters, both in areas impacted by dams and natural environment, with a focus on deaths mediated by the lack of oxygen (anoxia) or the excess of dissolved gases (gas supersaturation). We examine the available knowledge about the related mechanisms, lethal thresholds for dissolved oxygen (DO) and total dissolved gases (TDG) for fish, and the sequelae of gas bubble disease (GBD). An assessment of the main mortality events in Brazil in the last 10 years is also presented, as well as the best practices for monitoring, prevention, and mitigation. Finally, it is concluded that the proliferation of hydroelectric plants in the Neotropical region might contribute to the expansion of these events and, consequently, increasing of impacts on fish conservation. We consider urgent the inclusion of this topic in the licensing processes for new hydropower projects by the environmental agencies.(AU)

Embora mortandades massivas de peixes tenham impacto visual extraordinário e sejam certamente uma fatalidade, estamos ainda engatinhando no entendimento e na solução desse problema. Os processos que levam aos eventos de mortes de peixes são complexos e algumas vezes efêmeros, o que explica diagnoses incorretas. Nessa revisão nós discutimos esses eventos em bacias hidrográficas neotropicais, tanto em barragens como em ambientes naturais, porém com o foco nas mortes por falta de oxigênio (anoxia) ou excesso de gases dissolvidos (supersaturação gasosa). Em particular são examinados o conhecimento disponível acerca dos processos que levam a essas condições, os limiares letais de oxigênio dissolvido (OD) e gases totais dissolvidos (GTD) para os peixes e as sequelas da doença das bolhas de gás (DBG). Uma avaliação dos principais eventos de mortandade que ocorreram no Brasil nos últimos 10 anos é também apresentada, bem como discutidas as melhores práticas para o monitoramento, prevenção e mitigação. Conclui-se, finalmente, que a proliferação de hidrelétricas deve contribuir com a expansão desses eventos e consequentemente com mais um fator de ameaça à biodiversidade. Consideramos urgente a inclusão desse tema nos processos de licenciamento de novos empreendimentos pelo órgão ambiental.(AU)

Estimation of peacock bass (Cichla spp) mortality rate during catch-release fishing employing different post-capture procedures / Estimativa da taxa de mortalidade do tucunaré (Cichla spp) durante a prática do pesque-solte

Abstract The effect of catch-and-release fishing on the survival of peacock bass (Cichla spp.) was evaluated by comparing two types of artificial bait (jig and shallow-diver plugs) and two types of post-catch confinement. Two experiments were conducted during the periods January-February and October-November 2012 in the Unini River, a right-bank tributary of the Negro River. In total, 191 peacock bass were captured. Both groups of fish were subjected to experimental confinement (collective and individual) for three days. Additionally, 11 fish were tagged with radio transmitters for telemetry monitoring. Mortality rate was estimated as the percentage of dead individuals for each type of bait and confinement. For peacock bass caught with jig baits, mortality was zero. The corresponding figure for shallow-diver bait was 1.66% for fish in collective containment, 18.18% for fish monitored by telemetry and 0% for individuals confined individually. Our results show low post-release mortality rates for peacock bass. Furthermore, neither the type of confinement nor the type of bait had a statistically significant influence on mortality rates. While future studies could include other factors in the analysis, our results show that catch-and-release fishing results in low mortality rates.

Resumo O efeito do pesque-solte na sobrevivência do tucunaré (Cichla spp.) foi avaliado comparando dois tipos de iscas artificiais, jig e de meia-água, e dois tipos de confinamento pós-captura. Dois experimentos foram conduzidos durante os períodos de janeiro-fevereiro e outubro-novembro de 2012, no Rio Unini, afluente da margem direita do Rio Negro. No total, 191 tucunarés foram capturados. Os peixes foram submetidos a um confinamento experimental (coletivo e individual) com duração de três dias. Além disso, 11 peixes foram marcados com radiotransmissores e liberados imediatamente após a captura, sendo monitorados por telemetria. A taxa de mortalidade foi calculada como a porcentagem de indivíduos mortos para cada tipo de isca e tratamento (confinamento individual, coletivo e sem confinamento). Não houve mortalidade para o grupo de tucunarés capturados com isca jig. A isca de meia-água mostrou uma taxa de mortalidade de 1,66% para o confinamento coletivo e 18,18% para os peixes monitorados por telemetria. Nossos resultados mostraram baixas taxas de mortalidade pós-soltura para tucunaré. Além disso, nem o tipo de confinamento, nem o tipo de isca tiveram influência significativa nas taxas de mortalidade. Ainda que estudos futuros possam incluir novos fatores na análise, os nossos resultados mostram que a prática do pesque-solte resulta em baixas taxas de mortalidade.

Estimation of peacock bass (Cichla spp.) mortality rate during catch-release fishing employing different post-capture procedures

Abstract The effect of catch-and-release fishing on the survival of peacock bass (Cichla spp.) was evaluated by comparing two types of artificial bait (jig and shallow-diver plugs) and two types of post-catch confinement. Two experiments were conducted during the periods January-February and October-November 2012 in the Unini River, a right-bank tributary of the Negro River. In total, 191 peacock bass were captured. Both groups of fish were subjected to experimental confinement (collective and individual) for three days. Additionally, 11 fish were tagged with radio transmitters for telemetry monitoring. Mortality rate was estimated as the percentage of dead individuals for each type of bait and confinement. For peacock bass caught with jig baits, mortality was zero. The corresponding figure for shallow-diver bait was 1.66% for fish in collective containment, 18.18% for fish monitored by telemetry and 0% for individuals confined individually. Our results show low post-release mortality rates for peacock bass. Furthermore, neither the type of confinement nor the type of bait had a statistically significant influence on mortality rates. While future studies could include other factors in the analysis, our results show that catch-and-release fishing results in low mortality rates.

Resumo O efeito do pesque-solte na sobrevivência do tucunaré (Cichla spp.) foi avaliado comparando dois tipos de iscas artificiais, jig e de meia-água, e dois tipos de confinamento pós-captura. Dois experimentos foram conduzidos durante os períodos de janeiro-fevereiro e outubro-novembro de 2012, no Rio Unini, afluente da margem direita do Rio Negro. No total, 191 tucunarés foram capturados. Os peixes foram submetidos a um confinamento experimental (coletivo e individual) com duração de três dias. Além disso, 11 peixes foram marcados com radiotransmissores e liberados imediatamente após a captura, sendo monitorados por telemetria. A taxa de mortalidade foi calculada como a porcentagem de indivíduos mortos para cada tipo de isca e tratamento (confinamento individual, coletivo e sem confinamento). Não houve mortalidade para o grupo de tucunarés capturados com isca jig. A isca de meia-água mostrou uma taxa de mortalidade de 1,66% para o confinamento coletivo e 18,18% para os peixes monitorados por telemetria. Nossos resultados mostraram baixas taxas de mortalidade pós-soltura para tucunaré. Além disso, nem o tipo de confinamento, nem o tipo de isca tiveram influência significativa nas taxas de mortalidade. Ainda que estudos futuros possam incluir novos fatores na análise, os nossos resultados mostram que a prática do pesque-solte resulta em baixas taxas de mortalidade.

Infestación masiva por Perulernaea gamitanae (Crustacea: Cyclopoida: Lernaeidae) en juveniles de gamitana, cultivados en la Amazonia peruana / Massive infestation by Perulernaea gamitanae (Crustacea: Cyclopoida: Lernaeidae) in juvenile gamitana, cultured in the Peruvian Amazon

The gamitana is a species of socio-economic importance in the Peruvian Amazon, often intensively produced locally for human consumption. Because of this, more studies concerning parasite populations affecting this species' culture are necessary. In this study, a heavy copepod infestation of Perulernaea gamitanae is reported in a managed culture of gamitana. The prevalence of infection was 100% and mortality of the fish population was complete. The average intensity and abundance of the parasite was 268.8 parasites per individual.

La gamitana constituye una especie de importancia socioeconómica en la Amazonia peruana, que ha llevado a su producción intensiva para el consumo humano, pero se requieren más estudios respecto de la población de parásitos que estén afectando su cultivo. En este estudio se identificó una alta infestación por copépodos de la especie Perulernaea gamitanae en un cultivo de gamitana. La prevalencia fue de 100%, con mortalidad de todos los peces. La intensidad media y la abundancia fue, en ambos casos, de 268.8 parásitos por individuo.

Swimbladder abnormalities in piapara (Leporinus obtusidens) captured downstream of the Funil Dam

Fish damage in hydroelectric stations has been extensively reported, but further investigations focusing on Brazilian migratory species, especially large fish, are needed. The present study describes swimbladder abnormalities in piapara Leporinus obtusidens, a migratory physoclistous species, collected downstream from the Funil Hydroelectric station dam, Minas Gerais, Brazil. The 117 specimens collected were dissected for swimbladder evaluation in the coelomic cavity. The abnormalities detected in 14 of the fish (12 percent) were swimbladder rupture with exteriorization (N = 12) and formation of sac-like projections (N = 2). The specimens that had swimbladder abnormalities weighed over 1300 g for both sexes. These abnormalities may be caused by bladder infections, however, inflammation process were not detected in these fish. The presence of anomalies in swimbladder suggests that the individuals were subjected to sudden depressurization, possibly related to passage through the turbines. Further comparative studies are needed to corroborate this hypothesis.

Os danos que as usinas hidrelétricas causam na fauna aquática tem sido relatados, mas novos estudos focando as espécies nativas, especialmente os peixes de grande porte são necessários. O presente estudo descreve as anomalias de bexiga natatória em piapara Leporinus obtusidens, uma espécie de peixe migratório, coletados a jusante da barragem da estação Hidrelétrica do Funil, Minas Gerais, Brasil. Os 117 exemplares coletados foram dissecados para avaliação da bexiga natatória na cavidade celomática. As anormalidades detectadas em 14 dos peixes capturados (12 por cento) foram ruptura do tecido com exteriorização da bexiga natatória (N = 12) e formação de projeções da bexiga (N = 2). Os exemplares que apresentavam anormalidades de bexiga, possuíam peso superior a 1300 g em ambos os sexos. Este tipo de anomalia pode ser causado por processo infeccioso da bexiga, no entanto, não foram detectados processos inflamatórios nesses peixes. O quadro de anomalias em bexiga natatória em piapara sugere que os indivíduos foram submetidos a uma brusca despressurização, possivelmente relacionada à passagem pelas turbinas. Outros estudos comparativos são necessários para corroborar esta hipótese.

Evaluation of the effects of pressure gradients on four Brazilian freshwater fish species

This work aimed to experimentally evaluate the behavior of Brazilian freshwater fish species when submitted to a gradual increase in pressure, as well as sudden decompression's effects simulating the passage through a hydroelectric turbine. Four species from the São Francisco river basin were tested: Astyanax bimaculatus, Hypostomus sp., Leporinus reinhardti and Prochilodus costatus. For all of them mortality rates due to decompression were extremely low. However, the symptoms related to decompression, such as bulged eyes and hemorrhage, were not observed only in Hypostomus sp., and were more frequent the larger the pressure values were, considering the values from which decompression was performed. All these symptoms decreased significantly after 24 h of observation. With the increase in pressure inside the apparatus, the four tested species moved towards the upper levels. This behavior could make possoble the implementation of bypass downstream fish passages in dams constructed in Brazil.

Este trabalho teve como objetivo avaliar experimentalmente o comportamento de espécies brasileiras quando submetidas a um aumento gradual na pressão, bem como os efeitos de uma descompressão rápida simulando a passagem por uma turbina hidrelétrica. Quatro espécies da bacia do rio São Francisco foram testadas: Astyanax bimaculatus, Hypostomus sp., Leporinus reinhardti e Prochilodus costatus. Para todas elas as taxas de mortalidade devido à descompressão foram extremamente baixas. No entanto, sintomas relacionados à descompressão, como exoftalmia e hemorragia só não foram observados em Hypostomus sp., sendo mais freqüentes quanto maior o valor de pressão a partir do qual realizou-se a descompressão. Todos estes sintomas diminuíram significativamente após 24 horas de observação. Com o aumento da pressão no aparato, as espécies testadas se movimentaram em direção aos níveis superiores. Este comportamento sugere a possibilidade de se utilizar passagens de peixes para jusante do tipo bypass em barragens a serem implantadas no Brasil.

Harmful phytoplankton blooms and fish mortality in a eutrophicated reservoir of northeast Brazil

The aim of this work was to study the eutrophication in the tropical freshwater ecosystems and the consequent cyanobacterial bloom formation and economical damage to fisheries and harmful effects to public health. Mass fish mortality due to toxin producing cyanobacterial blooms was registered during December 2003 in Marechal Dutra Reservoir, Acari/RN, Northeast Brazil. Phytoplankton and fish samplings were carried out on alternate days during the episode of fish mortality and monthly during January to June 2004. The cyanobacterial toxin was identified and quantified from the seston samples and liver of the dead fishes using the standard HPLC method. The results indicated that the toxic blooms of Cylindrospermopsis raciborskii and Microcystis aeruginosa were persistent for two weeks and represented 90% of the phytoplankton species assemblages. The lethally affected fishes were Oreochromis niloticus, Plagioscion squamosissimus, Cichla monoculus, Prochilodus brevis, Hoplias malabaricus and Leporinus friderici. The microcystin levels varied from 0.07 to 8.73µg L-1 the seston samples and from 0.01 to 2.59µg g-1in the liver samples of the fishes during the bloom period.

Eutrofização em ecossistemas limnéticos tropicais e a conseqüente formação de cianobactérias causam prejuízo econômico à produção pesqueira e efeitos danosos à saúde publica. A mortalidade em massa de peixes devido à produção de cianobactérias tóxicas foi registrada em Dezembro 2003 na Barragem Marechal Dutra, Acari/RN, nordeste Brasileiro. Amostras de fitoplâncton e de peixes foram realizados em dias alternados durante o episódio de mortalidade em massa dos peixes e mensalmente durante Janeiro a Junho de 2004. A toxina das cianobactérias, presente no seston e no fígado dos peixes mortos, foi identificada e quantificada, utilizando o método HPLC padronizado. Os resultados indicaram que a produção de toxinas de Cylindrospermopsis raciborskii e Microcystis aeruginosa foram persistentes por duas semanas e representaram 90% da composição de espécies de fitoplâncton Os peixes afetados letalmente foram Oreochromis niloticus, Plagioscion squamosissimus, Cichla monoculus, Prochilodus brevis, Hoplias malabaricus e Leporinus friderici. Os níveis de microcistinas variaram entre 0,07 a 8,73µg L-1 nas amostras do seston e 0,01 a 2,59µg g-1 nas amostras no fígado dos peixes, durante o período de aflorescimento.

Infestações maciças Por Acantocéfalos, Neoechinorhynchus buttnerae Golvan, 1956, (Eoacanthocephala: Neoechinorhynchidae) em Tambaquis jovens, Colossoma macropomum (cuvier, 1818) cultivados na Amazônia Central

The fishes Colossoma macropomum (Cuvier, 1818) from a farm fish stopped to eat and begun to die. Seventy-two fishes caught were examined. All fishes had a high intestinal infestation for Acanthocephala. The species was Neoechinorhynchus buttnerae Golvan, 1956. The prevalence was 100%, intensity range 30-406 and mean intensity and relative density (abundance) were 125,26. In the high infestations occurred the total occlusion of the gut lumen.

Os peixes de uma estação de cultivo de tambaquis pararam de se alimentar e começaram a morrer. Um total de 72 peixes foi examinado. Todos os peixes estavam com uma alta infestação intestinal por acantocéfalos. A espécie parasita foi identificada como Neoechinorhynchus buttnerae Golvan, 1956. A prevalência foi de 100%, a intensidade por hospedeiro variou de 30 a 406 e a intensidade média e densidade relativa (abundância) foram de 125, 26. Ocorreu oclusão total do trato intestinal nas altas infestações.