Modeling the potential distribution of the invasive golden mussel Limnoperna fortunei in the Upper Paraguay River system using limnological variables

ABSTRACT

The invasive golden mussel, Limnoperna fortunei (Dunker, 1857), was introduced into the La Plata River estuary and quickly expanded upstream to the North, into the Paraguay and Paraná rivers. An ecological niche modeling approach, based on limnological variables, was used to predict the expansion of the golden mussel in the Paraguay River and its tributaries. We used three approaches to predict the geographic distribution 1) the spatial distribution of calcium concentration and the saturation index for calcium carbonate (calcite); 2) the Genetic Algorithm for Rule-Set Production (GARP) model; and the 3) Maximum Entropy Method (Maxent) model. Other limnological variables such as temperature, dissolved oxygen, pH, and Total Suspended Solids (TSS) were used in the latter two cases. Important tributaries of the Paraguay River such as the Cuiabá and Miranda/Aquidauana rivers exhibit high risk of invasion, while lower risk was observed in the chemically dilute waters of the middle basin where shell calcification may be limited by low calcium concentrations and carbonate mineral undersaturation.

RESUMO

A espécie invasora mexilhão dourado, Limnoperna fortunei (Dunker, 1857), foi introduzida na bacia do Rio da Prata e rapidamente se expandiu em direção ao norte, nos rios Paraguai e Paraná. A modelagem de nicho ecológico com base em variáveis limnológicas foi utilizada para prever a expansão do mexilhão dourado na bacia do Alto Paraguai. Foram usados três métodos para prever a distribuição espacial do mexilhão dourado 1) a distribuição espacial da concentração de cálcio e o índice de saturação do carbonato de cálcio (calcita); 2) a modelagem utilizando o algoritmo Genetic Algorithm for Rule-Set Production (GARP); e 3) a modelagem usando o Maximum Entropy Method (Maxent). Outras variáveis como temperatura da água, oxigênio dissolvido, pH e sólidos totais suspensos também foram utilizadas na modelagem. Importantes tributários do Rio Paraguai como Cuiabá e Miranda exibem alto risco de invasão, e menores riscos foram observados para águas mais diluídas na parte média da bacia, onde a calcificação das conchas pode ser limitada pela baixa concentração do cálcio e dos carbonatos minerais abaixo do nível de saturação.