Potential impact of small hydroelectric power plants on river biota: a case study on macroinvertebrates associated to basaltic knickzones / Potencial impacto de pequenas centrais hidreléticas sobre a biota aquática: um estudo de caso sobre macroinvertebrados associados a pedrais basálticos

Abstract Small hydroelectric power plants (SHP) have been considered as an alternative for the generation of electricity with reduced environmental impacts. Nevertheless, no studies have addressed changes in a particular kind of river macrohabitat commonly affected by SHPs, the knickzones. This study aimed to assess the impact of a SHP construction on the aquatic macroinvertebrate fauna associated with two basaltic knickzones located in Sapucaí-Mirim River, Southeast Brazil. The first, considered as a functional knickzone, follows the natural dynamics of the river flow and preserves the original rock substrate. The second, considered as non-functional knickzone, was permanently flooded after the SHP construction and the consolidated rock substrate was changed by fine sediment. Sampling was carried out in two seasonal periods and the data were analysed through multivariate analysis. It was observed differences in composition and structure of the macroinvertebrates community between the knickzones and periods. The functional knickzone exhibited a much higher richness, 72 taxa compared to 44 in the non-functional, as well as a large number of exclusive taxa (38, being only nine exclusive to the non-functional). Diversity, equitability and density mean values were also higher in the functional knickzone. The limnological parameters varied significantly between dry and rainy seasons but not between the distinct knickzones. This kind of macrohabitats and its potential role for the rivers biodiversity is practically unknown. In the scenery of fast SHP expansion, further studies and protection measures are necessary.

Resumo Atualmente, a instalação de pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) tem sido a alternativa mais visada quando a questão é suprir a demanda energética, considerando-se os menores impactos ambientais possíveis. Contudo, são escassos os trabalhos que avaliam as alterações causadas por esses empreendimentos, principalmente no que se diz respeito a um tipo de macro-habitat de rios, os pedrais. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o impacto da construção de uma PCH na fauna de macroinvertebrados aquáticos associada a dois pedrais basálticos, localizados no rio Sapucaí-Mirim, no Sudeste do Brasil. O primeiro, considerado como um pedral funcional, segue a dinâmica natural do fluxo do rio e possui o substrato rochoso original. O segundo, considerado como pedral não funcional, foi permanentemente inundado após a construção da PCH e o substrato consolidado foi alterado por sedimentos finos. A amostragem foi realizada em dois períodos sazonais e os dados foram analisados através de análise multivariada. Foram observadas diferenças na composição e estrutura da comunidade de macroinvertebrados entre os pedrais e períodos. O pedral funcional apresentou uma riqueza muito maior, 72 táxons em comparação com 44 no não funcional, bem como um grande número de táxons exclusivos (38, sendo apenas nove exclusivos do não-funcional). Os valores médios da diversidade, equitabilidade e densidade também foram maiores no pedral funcional. Os parâmetros limnológicos variaram significativamente entre as estações seca e chuvosa, mas não entre os diferentes pedrais. Este tipo de macro-habitat e seu potencial papel para a biodiversidade dos rios são praticamente desconhecidos. Assim, mais estudos e medidas de proteção são necessários, principalmente diante do atual cenário de rápida expansão das PCHs.

Reservoir longitudinal gradient promotes ordered losses on diversity and density of Ephemeroptera community / O gradiente longitudinal de um reservatório promove perdas ordenadas na diversidade e densidade da comunidade de Ephemeroptera

Abstract Reservoir operations alter, eliminate or restrain the natural hydrologic cycles. Biotic community has become subject to these non-cyclic events, responding by reducing the species diversity. Ephemeroptera species present distinct responses to environmental deterioration such that poses this assemblage between the most useful groups in biomonitoring programs. We hypothesized an alteration in beta diversity at the longitudinal species gradient, which will be influenced mainly by species losses between zones. Changes in temporal beta diversity is also expected, but the main drivers of such alterations will be the species turnover between the sampling period. Ephemeroptera community was monitored in nine sampling points from Itaipu Reservoir, where were installed three sets of substrates composed by a float and 2 wooden substrates. We took biological samples in triplicates monthly, from June-01 to August-02. Our initial hypothesis was partially supported and with significant variations only for spatial approach, between the Reservoir zones. The generated ordering from Non-Metric Dimensional Scale - NMDS - corroborated with spatial analyzes, with the formation of two groups along the gradient zonation of the reservoir. The temporal ordination showed no clear pattern. As expected, the contribution to beta diversity was different for our two approaches, such that the loss of species was more important along the spatial gradient and despite of no significant result, the species replacement was more important among months. The spatial results lead us to infer that differences in limnological characteristics between zones are important for determining differences in Ephemeroptera composition and can reflect the dependency degree of the species in relation to the lentic and sometimes-lotic conditions, mainly in the riverine zone of reservoirs. On the other hand, the absence of a temporal pattern can be result of chaotic variations in the physical and chemical attributes imposed by the reservoir operation, disrupting continuity of the biota and natural succession processes.

Resumo As operações de reservatórios alteram, eliminam ou restringem os ciclos hidrológicos naturais. A comunidade biótica torna-se sujeita a estes eventos não-cíclicos, respondendo com a redução da diversidade de espécies. As espécies de Ephemeroptera apresentam respostas distintas à deterioração ambiental, sendo o grupo muitousado em programas de biomonitoramento. Nós hipotetizamos uma alteração na diversidade beta das espécies no gradiente longitudinal, influenciada principalmente pelo componente aninhamento com a consequente perda de espécies entre as zonas do reservatório. Também são esperadas mudanças na diversidade beta entre os meses de amostragem, mas o principal fator dessas alterações será a substituição das espécies entre os períodos, em função dos rápidos ciclos de vida que o grupo apresenta. A comunidade Ephemeroptera foi monitorada em nove pontos amostrais do reservatório de Itaipu, onde foram instalados três conjuntos de substratos compostos por um flutuador e 2 substratos de madeira. Tomamos amostras biológicas em triplicatas mensalmente, de junho de 2001 a agosto de 2002. Nossa hipótese inicial foi parcialmente suportada, com variações significativas apenas na escala espacial. A ordenação gerada pelo Escalonamento Dimensional Não-Métrico - NMDS - corroborou com as análises espaciais, com a formação de dois grupos ao longo do gradiente de zonação do reservatório. A ordenação temporal não mostrou um padrão claro. Como esperado, a contribuição para a diversidade beta foi diferente para nossas duas abordagens, de modo que a perda de espécies foi mais importante ao longo do gradiente espacial e apesar de não haver resultado significativo, a substituição das espécies foi mais importante entre os meses de amostragem. Os resultados espaciais levam-nos a inferir que as diferenças nas características limnológicas entre as zonas são importantes para determinar as diferenças na composição de Ephemeroptera e podem refletir o grau de dependência das espécies em relação às condições lênticas e às vezes lóticas, principalmente na zona fluvial dos reservatórios. Por outro lado, a ausência de um padrão temporal pode ser resultado de variações caóticas nos atributos físicos e químicos impostos pela operação do reservatório, que interrompem a continuidade da biota e os processos de sucessão naturais.

Efecto del manejo sobre la diversidad de árboles en vegetación secundaria en la Reserva de la Biosfera de Calakmul, Campeche, México / Effect of management on tree diversity in secondary vegetation in the Biosphere Reserve of Calakmul, Campeche, Mexico

ResumenEl bosque tropical seco (BTS) de la Península de Yucatán ha sido manejado por siglos, pero la relación del efecto del manejo sobre la diversidad de árboles no ha sido completamente entendida. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del manejo forestal (aclareos, aprovechamiento y enriquecimiento de especies) en la estructura de la vegetación secundaria derivada de bosques tropicales secos, en dos comunidades en Calakmul, Campeche, Sureste de México. Se analizaron cambios en la composición, riqueza de especies, diversidad de especies y estructura en vegetación secundaria sujetas a los siguientes tipos de manejo: 1) vegetación secundaria con manejo apícola (MA), 2) vegetación secundaria con manejo forestal (MF), 3) vegetación secundaria sin manejo (SM) y bosque tropical seco (BTS). La composición de especies fue similar entre vegetación secundaria manejada y no manejada. Por otro lado, entre vegetación secundaria manejada y el BTS hubo diferencias en la composición de especies. La riqueza de especies no fue diferente entre todas las condiciones. La MA mostró la más baja diversidad de especies y presentó la mayor densidad promedio (5 413 ± 770.26 ind./ha). La MF tuvo la menor densidad promedio (3 289 ± 1 183.60 ind./ ha). El BTS mostró la mayor área basal promedio (24.89 ± 1.56 m2/ha) respecto a las demás condiciones. Se concluye que es necesario mantener el monitoreo de las áreas manejadas, para detectar efectos del manejo que pueden ser adversos o favorables para la conservación de la diversidad florística de los BTS.

Abstract:The tropical dry forest (BTS) of Yucatan Peninsula has been managed for centuries, but the relationship between these management efforts and their effects on trees diversity has not been fully understood. The aim of this study was to evaluate the effect of forest management (thinning, harvesting and enrichment of species), in the structure of secondary vegetation derived from dry tropical forests, in two communities in Calakmul, Campeche, Southeast Mexico. We analyzed changes in the composition, species richness, species diversity, and structure in secondary vegetation subject to following types of management: (1) secondary vegetation with beekeeping management (MA), secondary vegetation with forest management (MF), natural secondary vegetation (SM) and tropical dry forest (BTS). The species composition was similar between secondary vegetation managed and unmanaged. On the other hand, between managed secondary vegetation and BTS there were differences in species composition. Species richness was not different between all conditions. MA showed the lowest species diversity and presented higher average density (5 413±770.26 ind.ha-1).MF had lowest average density (3 289 ± 1 183.60 ind.ha-1). BTS showed the highest average basal area (24.89 ± 1.56 m2.ha-1) regarding the other conditions. We concluded that is necessary to keep monitoring the managed areas to detect effects of management that may be adverse or favorable to conservation of floristic diversity of BTS. Rev. Biol. Trop. 65 (1): 41-53. Epub 2017 March 01.

Using indigenous knowledge to link hyper-temporal land cover mapping with land use in the Venezuelan Amazon: "The Forest Pulse" / Utilización de conocimiento indígena para relacionar el mapeado hiper-temporal de coberturas de suelo con el uso del territorio en el Amazonas venezolano: "El Pulso del Bosque"

Abstract:Remote sensing and traditional ecological knowledge (TEK) can be combined to advance conservation of remote tropical regions, e.g. Amazonia, where intensive in situ surveys are often not possible. Integrating TEK into monitoring and management of these areas allows for community participation, as well as for offering novel insights into sustainable resource use. In this study, we developed a 250 m resolution land-cover map of the Western Guyana Shield (Venezuela) based on remote sensing, and used TEK to validate its relevance for indigenous livelihoods and land uses. We first employed a hyper-temporal remotely sensed vegetation index to derive a land classification system. During a 1 300 km, eight day fluvial expedition in roadless areas in the Amazonas State (Venezuela), we visited six indigenous communities who provided geo-referenced data on hunting, fishing and farming activities. We overlaid these TEK data onto the land classification map, to link land classes with indigenous use. We characterized land classes using patterns of greenness temporal change and topo-hydrological information, and proposed 12 land-cover types, grouped into five main landscapes: 1) water bodies; 2) open lands/forest edges; 3) evergreen forests; 4) submontane semideciduous forests, and 5) cloud forests. Each land cover class was identified with a pulsating profile describing temporal changes in greenness, hence we labelled our map as "The Forest Pulse". These greenness profiles showed a slightly increasing trend, for the period 2000 to 2009, in the land classes representing grassland and scrubland, and a slightly decreasing trend in the classes representing forests. This finding is consistent with a gain in carbon in grassland as a consequence of climate warming, and also with some loss of vegetation in the forests. Thus, our classification shows potential to assess future effects of climate change on landscape. Several classes were significantly connected with agriculture, fishing, overall hunting, and more specifically the hunting of primates, Mazama americana, Dasyprocta fuliginosa, and Tayassu pecari. Our results showed that TEK-based approaches can serve as a basis for validating the livelihood relevance of landscapes in high-value conservation areas, which can form the basis for furthering the management of natural resources in these regions. Rev. Biol. Trop. 64 (4): 1661-1682. Epub 2016 December 01.

Resumen:La teledetección y el conocimiento ecológico tradicional (CET) se pueden combinar para avanzar en la conservación de regiones tropicales remotas como la Amazonía, donde la toma de datos intensiva in situ a menudo es imposible. Integrar el CET en el seguimiento y el manejo de estas áreas permite la participación de la comunidad, y ofrece nuevos puntos de vista sobre el uso sostenible de los recursos naturales. En este estudio se desarrolla un mapa de cobertura del suelo del Escudo Guayanés (Venezuela), con una resolución espacial de 250 m, basado en datos de teledetección, y se utiliza el CET para validar su relevancia en relación con la subsistencia de los pueblos indígenas y el uso que éstos hacen del territorio. En primer lugar se ha empleado un índice de vegetación basado en teledetección hiper-temporal para realizar una clasificación del territorio. Durante una expedición fluvial de 8 días, a lo largo de 1 300 km por áreas sin carreteras en el Estado Amazonas (Venezuela), se han visitado seis comunidades que han proporcionado datos geo-referenciados sobre sus actividades cinegéticas, pesqueras y agrícolas. Estos datos de CET se han superpuesto al mapa de clasificación, con el fin de relacionar las clases de coberturas con los usos indígenas. Se han caracterizado las clases de cobertura en función de patrones de cambio temporal del verdor y la topo-hidrografía, y se han propuesto 12 tipos de cobertura del suelo, agrupadas en cinco tipos principales de paisaje: 1) masas de agua; 2) campo abierto/ márgenes del bosque; 3) bosques siempre-verdes; 4) bosques semi-caducifolios submontanos; y 5) bosques nublados. Cada clase de cobertura del suelo se ha identificado con un perfil pulsátil que describe cambios temporales en el verdor, de ahí que el mapa haya sido titulado "El Pulso del Bosque". Estos perfiles de verdor han mostrado una tendencia ligeramente ascendente, durante el periodo 2000 a 2009, en las clases que representan pastizales y zonas de matorral, así como una tendencia ligeramente decreciente en las clases que representan bosques. Este hallazgo es compatible con la ganancia de carbono en los pastizales como consecuencia del calentamiento del clima, y también con una cierta pérdida de vegetación en los bosques. De este modo, nuestra clasificación muestra potencial para la evaluación de efectos futuros del cambio climático sobre el paisaje. Algunas clases han resultado estar significativamente relacionadas con la agricultura, la pesca, la caza como práctica general, y más concretamente con la caza de primates, de Mazama Americana, Dasyprocta fuliginosa, y Tayassu pecari. Los resultados demuestran la utilidad de las aproximaciones basadas en CET como base para validar la importancia del paisaje, en áreas con alto valor de conservación, para la supervivencia de las personas, lo que proporciona una base para avanzar en el manejo de los recursos naturales en estas regiones.

Limnological and ecological methods: approaches, and sampling strategies for middle Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant / Estudo limnológico e da biota aquática no Rio Xingu na área de influência de UHE Belo Monte: metodologia e abordagens

In this paper the authors describe the limnological approaches, the sampling methodology, and strategy adopted in the study of the Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant. The river ecosystems are characterized by unidirectional current, highly variable in time depending on the climatic situation the drainage pattern an hydrological cycle. Continuous vertical mixing with currents and turbulence, are characteristic of these ecosystems. All these basic mechanisms were taken into consideration in the sampling strategy and field work carried out in the Xingu River Basin, upstream and downstream the future Belo Monte Power Plant Units.

Neste trabalho os autores descrevem as abordagens limnológicas e a metodologia e estratégia de amostragem adotadas no estudo do Rio Xingu, na área de influência da futura Usina da Belo Monte (UHE Belo Monte). O ecossistema de rios é caracterizado por velocidade unidirecional de correntes, muitas flutuações de fluxos dependendo do clima do padrão de drenagem e do ciclo hidrológico. Mistura vertical permanente e turbulências ocorrem constantemente devido a correntes predominantes. Todos estes mecanismos gerais e específicos característicos do Rio Xingu, foram levados em consideração no plano de estudos limnológicos e amostragens desenvolvidas na área de influência de UHE Belo Monte a montante e a jusante do futuro empreendimento.

Limnological and ecological methods: approaches, and sampling strategies for middle Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant / Estudo limnológico e da biota aquática no Rio Xingu na área de influência de UHE Belo Monte: metodologia e abordagens

Abstract In this paper the authors describe the limnological approaches, the sampling methodology, and strategy adopted in the study of the Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant. The river ecosystems are characterized by unidirectional current, highly variable in time depending on the climatic situation the drainage pattern an hydrological cycle. Continuous vertical mixing with currents and turbulence, are characteristic of these ecosystems. All these basic mechanisms were taken into consideration in the sampling strategy and field work carried out in the Xingu River Basin, upstream and downstream the future Belo Monte Power Plant Units.

Resumo Neste trabalho os autores descrevem as abordagens limnológicas e a metodologia e estratégia de amostragem adotadas no estudo do Rio Xingu, na área de influência da futura Usina da Belo Monte (UHE Belo Monte). O ecossistema de rios é caracterizado por velocidade unidirecional de correntes, muitas flutuações de fluxos dependendo do clima do padrão de drenagem e do ciclo hidrológico. Mistura vertical permanente e turbulências ocorrem constantemente devido a correntes predominantes. Todos estes mecanismos gerais e específicos característicos do Rio Xingu, foram levados em consideração no plano de estudos limnológicos e amostragens desenvolvidas na área de influência de UHE Belo Monte a montante e a jusante do futuro empreendimento.