Chironomidae (Diptera) species diversity of estuaries across a land use gradient on the Caribbean coast of Costa Rica / Diversidad de especies de Chironomidae (Diptera) de estuarios en un gradiente de uso de suelo en la costa Caribe de Costa Rica

Abstract The family Chironomidae (Diptera) is the most widely distributed, most diverse, and often the most abundant of all families of benthic macroinvertebrates in aquatic ecosystems, including estuaries and other coastal marine ecosystems. Chironomid assemblages are likely to provide a useful measure of biotic integrity in estuaries of Costa Rica, which lack an intensive estuarine bioassessment tool to support environmental monitoring and regulatory programs. We characterized the taxonomic composition of Chironomidae, tested a Chironomidae Index of Biotic Integrity (CIBI) developed from extrinsic pollution tolerance values for its efficacy in evaluating the surface water quality and physical habitat, and made recommendations for increasing the sensitivity of the CIBI to detect differing degrees of stress across a range of estuaries in Costa Rica. Specifically, we selected nine estuaries within six different watersheds across a land use gradient located on the Caribbean coast of Costa Rica and collected Chironomidae surface-floating pupal exuviae (SFPE) samples biannually for two consecutive years (July 2012, Jan. 2013, July 2013, Jan. 2014). We identified 228 morphospecies and 70 genera from 17 071 Chironomidae pupal exuviae collected from nine estuaries, which ranked in the following order from lowest to highest biotic integrity based on CIBI scores: Estero Negro, Laguna Cuatro, Laguna Jalova, Laguna del Tortuguero, Río Parismina, Laguna Barra del Colorado, Río Pacuare, Río Bananito, and Río Estrella. The CIBI successfully differentiated between estuaries with poor versus good biotic integrity, indicating that CIBI could be used to evaluate the surface water quality and physical habitat of Costa Rican estuaries. We recommend that future studies refine our approach by developing regionally accurate genus and corresponding species-level tolerance values to improve the sensitivity of the CIBI for biological monitoring of Costa Rican estuaries. Rev. Biol. Trop. 66(3): 1118-1134. Epub 2018 September 01.

Resumen La familia Chironomidae (Diptera) es la más ampliamente distribuida, más diversa y a menudo, la más abundante de todas las familias de macroinvertebrados bentónicos en ecosistemas acuáticos, incluyendo estuarios y otros ecosistemas marinos. Probablemente, los ensambles de quironómidos proporcionen una medida útil de integridad biótica en estuarios de Costa Rica, los cuales carecen de una herramienta de evaluación biológica que respalde programas de monitoreo ambiental y programas regulatorios. Caracterizamos la composición taxonómica de Chironomidae, probamos un Índice de Integridad Biótica de Chironomidae (CIBI) desarrollado a partir de valores de tolerancia de contaminación extrínseca, por su eficacia en evaluar la calidad de la superficie del agua y el hábitat físico. Además, realizamos recomendaciones para incrementar la sensibilidad del CIBI para detectar diferentes grados de estrés en un rango de estuarios en Costa Rica. Específicamente, seleccionamos nueve estuarios dentro de seis cuencas diferentes a lo largo de un gradiente de uso de suelo en la costa Caribe de Costa Rica y recolectamos muestras de las exuvias pupales que flotan en la superficie (SFPE) por dos años consecutivos (Julio 2012, Enero 2013, Julio 2013, Enero 2014). Identificamos 228 morfoespecies y 70 géneros de 17 071 exuvias de pupas de Chironomidae recolectadas en nueve estuarios, los cuales se clasificaron en el siguiente orden de menor a mayor integridad biótica basado en los valores del CIBI: Estero Negro, Laguna Cuatro, Laguna Jalova, Laguna del Tortuguero, Río Parismina, Laguna Barra del Colorado, Río Pacuare, Río Bananito, y Río Estrella. El CIBI diferenció eficazmente entre estuarios con integridad biótica pobre versus buena, indicando que el CIBI puede ser usado para evaluar la calidad de la superficie del agua y el hábitat físico de estuarios de Costa Rica. Recomendamos que estudios futuros refinen nuestro planteamiento desarrollando valores de tolerancia de géneros precisos regionalmente y niveles correspondientes de especies para mejorar la sensibilidad del CIBI para el monitoreo de estuarios de Costa Rica.

Land use and biotic integrity in shallow streams of the Hondo River basin, Yucatán Peninsula, Mexico / Uso del suelo e integridad biótica en arroyos someros de la cuenca del río Hondo, península de Yucatán, México

Abstract Aquatic environments face a variety of threats in the Hondo River basin, Southeastern Yucatán Peninsula. Some of these impacts, like pollution by pesticides, may depend on land use and cover. Our objective was to assess the effect of land use/cover using a previously published index of biotic integrity (IBI), based on fishes and designed for shallow streams in the Hondo River basin. Our hypothesis was that land uses that cause deforestation and pollution, such as urbanization, cattle breeding, or sugar cane fields, would be reflected in low IBI values, at least at some spatial scales. The 23 sites originally used in 2008-2009 to estimate by electrofishing the relative abundance and other characteristics of selected fish species and guilds to construct the IBI, were revisited in February 2010, to validate by direct inspection the type of land use/cover suggested by landscape information in digital databases. We analyzed the effect of seven types of land use/cover (agriculture, pasture, human settlements, water bodies, wetlands, forest, and secondary vegetation) on the IBI values, at four spatial scales, i.e., the percent of every land use/cover at progressively larger circles (125, 250, 500, and 1 000 m diameter) centered on the water body where the IBI value was measured. Correlations were established among the percent land/use cover by scale around 23 sites, and with their corresponding IBI values. Then, Student's t tests were calculated to examine significant differences in land use/cover between groups of localities above and below the median IBI value, and Mann-Whitney's U tests were applied to compare IBI values between localities with andwithout a given landscape cover. Agriculture, human settlements, and secondary vegetation correlated negatively with the IBI; forests positively. Differences were significant (p<0.05) for forest (higher in sites with higher IBI values) and human settlements (lower in sites with higher IBI). Of all the landscape categories located in the Hondo River basin, with the exception of pasture, those of anthropogenic origin tended to be detrimental to aquatic biotic integrity.

Resumen Los ambientes acuáticos en la cuenca del río Hondo, sureste de la península de Yucatán, enfrentan diversas amenazas. Algunos de estos impactos, e.g. contaminación por plaguicidas, pueden depender del uso de suelo o cobertura. El objetivo fue evaluar el efecto del uso del suelo/cobertura sobre un índice biótico de integridad (IBI) basado en peces, publicado previamente, diseñado para arroyos someros en esta cuenca. La hipótesis era que los usos del suelo que involucran deforestación y contaminación, entre ellos urbanización, ganadería o cultivo de caña de azúcar, se verían reflejados en valores bajos del IBI, por lo menos a ciertas escalas espaciales. Los 23 sitios usados originalmente para estimar por electropesca la abundancia relativa y otras características de especies y gremios selectos de peces, para construir el IBI, fueron visitados de nuevo en febrero 2010 para validar por inspección directa el tipo de uso del suelo/cobertura sugerido por la información de paisaje en bases de datos digitales. Se analizó el efecto de siete tipos de uso del suelo/cobertura (agricultura, ganadería, asentamientos humanos, cuerpos de agua, humedales, bosque y vegetación secundaria) sobre los valores del IBI, a cuatro escalas espaciales, i.e., el porcentaje de cada uso del suelo/cobertura en círculos progresivamente mayores (125, 250, 500 y 1 000 m de diámetro) centrados en el cuerpo de agua donde se midió el valor del IBI. Los porcentajes de uso del suelo/cobertura por escala se correlacionaron entre sí y con los valores correspondientes del IBI para explorar su asociación; luego, mediante pruebas t de Student se buscaron diferencias significativas en cobertura entre grupos de localidades por encima y por debajo del valor mediano del IBI, así como pruebas U de Mann-Whitney para comparar valores del IBI entre localidades con o sin una cobertura dada. La agricultura, asentamientos humanos y vegetación secundaria mostraron una relación negativa con el IBI, lo cual sugiere un impacto de las actividades humanas sobre la salud de los ecosistemas acuáticos. Las diferencias fueron significativas para el bosque (mayor en sitios con mejor integridad acuática) y los asentamientos humanos (menor en sitios con mayor valor del IBI). De todas las clases paisajísticas en la cuenca del río Hondo, las de origen antrópico, excepto los pastizales para ganadería, tendieron a ser perjudiciales para la integridad biótica acuática.

The protected areas system in Brazil as a baseline condition for wetlands management and fish conservancy: the example of the Pantanal National Park

Considering the need for the Brazilian government to develop tools for environmental monitoring for biodiversity conservancy purposes in the national protected areas system, this paper focuses on determining reference site metrics (or baselines) for adapting the Index of Biotic Integrity (IBI) based on the fish assemblages in the Pantanal National Park (PNP). The habitats in the PNP were grouped into four categories: main rivers, corixos (channels connecting the floodplain), permanent bays, and temporary bays. Fish samplings were performed at 12 points during the dry season (Oct-Nov 2010 and 2011). 146 fish species were identified from the total 18,954 individuals collected with standardized fishing gear. There was no association between the structure of the fish assemblage and categories, suggesting a theory on homogeneity of habitats. The final IBIPNP consists of nine metrics, most of them were framed in excellent class, some in fair, and none in poor. There was no significant difference in IBIPNP scores between the two sampled years. This approach provides a direct application for wetland management purposes.(AU)

É iminente que o Brasil desenvolva ferramentas para monitorar o sistema de áreas protegidas do país, formado especialmente pelas Unidades de Conservação e tendo como foco a proteção efetiva da biodiversidade. Nesse contexto, esse trabalho discute métricas de referência (ou linhas de base) para compor um Índice de Integridade Biótica (IIB) baseado nas comunidades de peixes, tendo como área de estudo o Parque Nacional do Pantanal Matogrossense. Os hábitats encontrados no Parque foram agrupados em quatro estratos ambientais: rios, corixos (cursos d´água que se conectam à planície de inundação) e baías permanentes e temporárias. As coletas de peixes foram realizadas em 12 pontos amostrais durante o período seco (out/nov de 2010 e 2011). Foram identificadas 146 espécies de peixes, totalizando 18.954 exemplares coletados em amostragens padronizadas. Não houve associação entre a estrutura da comunidade e os estratos ambientais, sugerindo homogeneidade de hábitats. O IIB final foi composto por nove métricas, a maior parte alocada na classe excelente de integridade biótica, poucas na classe regular e nenhuma na classe pobre. Não houve diferença significativa no IIB entre os dois anos consecutivos. Esses resultados oferecem subsídios técnicos para a tomada de decisão sobre a gestão das áreas alagáveis no Pantanal brasileiro.(AU)

Integrity of fluvial fish communities is subject to environmental gradients in mountain streams, Sierra de Aroa, north Caribbean coast, Venezuela

We examined physical habitat and fish assemblages in rivers of the Aroa Mountains (Venezuela) with different levels of environmental protection due to the creation of Yurubí National Park within the drainage. We developed an Index of Biotic Integrity (IBI) and evaluated it using principal components analysis (PCA) and canonical correspondence analysis (CCA). Tributary rivers were divided into classes according to their origin (protected by the park) and physical characteristics of each, including substrate. Fishes were captured using standardized electrofishing. Fish communities showed greater species richness in heterogeneous habitat and protected rivers but overall abundance was higher in unprotected and impacted rivers. The IBI was sensitive to these differences and the scores were higher in protected rivers. The IBI detected degree of disturbance of fish communities without direct consideration of habitat parameters measured. The PCA revealed a gradient in substrate heterogeneity. Similarly, CCA revealed differences in fish assemblage composition along the environmental gradient and that varied with protection status of the river. The relationship between PCA and IBI scores was highly significant (r² = 0.61, P < 0.0001). The PCA and CCA analysis moderately validated the structure and predictability of IBI; but it is still necessary to refine the model and to extend its application for more time and over a wider area.

Foram avaliados o ambiente físico e as assembléias de peixes em rios das montanhas Aroa (Venezuela) com diferentes níveis de proteção ambiental devido a criação do Parque Nacional Yurubí nesta drenagem. Foi desenvolvido um índice de Integridade Biótica (IBI), avaliado através da análise de componentes principais (PCA) e análise de correspondência canônica (CCA). Rios tributários foram divididos em classes, de acordo com sua origem (proteção pelo Parque) e características físicas, incluindo o substrato. Peixes foram capturados utilizando-se pesca-elétrica padronizada. As comunidades de peixes mostraram maior riqueza de espécies em habitats heterogêneos e rios protegidos, porém a abundância foi maior em áreas não protegidas e rios não impactados. O IBI foi sensível a estas diferenças e os escores foram mais elevados em rios protegidos. O IBI detectou o grau de distúrbio nas comunidades de peixes sem a consideração direta dos parâmetros de habitat medidos. O PCA revelou um gradiente de heterogeneidade no substrato. De modo similar, a CCA revelou diferenças na composição da assembléia de peixes ao longo do gradiente ambiental que variou com o estatus de proteção do rio. A relação entre os escores de PCA e IBI foi altamente significativa (r² = 0,61, P < 0,0001). As análises de PCA e CCA validaram moderadamente a estrutura e a previsibilidade do IBI; porém, é necessário refinar o modelo e estender este aplicativo por mais tempo e área mais abrangente.