The use of pelvic fins for benthic locomotion during foraging behavior in Potamotrygon motoro (Chondrichthyes: Potamotrygonidae)

Synchronized bipedal movements of the pelvic fins provide propulsion (punting) during displacement on the substrate in batoids with benthic locomotion. In skates (Rajidae) this mechanism is mainly generated by the crural cartilages. Although lacking these anatomical structures, some stingray species show modifications of their pelvic fins to aid in benthic locomotion. This study describes the use of the pelvic fins for locomotory performance and body re-orientation in the freshwater stingray Potamotrygon motoro (Müller & Henle, 1841) during foraging. Pelvic fin movements of juvenile individuals of P. motoro were recorded in ventral view by a high-speed camera at 250-500 fields/s-1. Potamotrygon motoro presented synchronous, alternating and unilateral movements of the pelvic fins, similar to those reported in skates. Synchronous movements were employed during straightforward motion for pushing the body off the substrate as well as for strike feeding, whereas unilateral movements were used to maneuver the body to the right or left during both locomotion and prey capture. Alternating movements of the pelvic fins are similar to bipedal movements in terrestrial and semi-aquatic tetrapods. The pelvic fins showed coordinated movements during feeding even when stationary, indicating that they have an important function in maintaining body posture (station holding) during prey capture and manipulation. The use of pelvic fins during prey stalking may be advantageous because it results in less substrate disturbance when compared to movements generated by pectoral fin undulation. The range of pelvic fin movements indicates more complex control and coordination of the pelvic radial muscles.

The use of pelvic fins for benthic locomotion during foraging behavior in Potamotrygon motoro (Chondrichthyes: Potamotrygonidae)

Synchronized bipedal movements of the pelvic fins provide propulsion (punting) during displacement on the substrate in batoids with benthic locomotion. In skates (Rajidae) this mechanism is mainly generated by the crural cartilages. Although lacking these anatomical structures, some stingray species show modifications of their pelvic fins to aid in benthic locomotion. This study describes the use of the pelvic fins for locomotory performance and body re-orientation in the freshwater stingray Potamotrygon motoro (Müller & Henle, 1841) during foraging. Pelvic fin movements of juvenile individuals of P. motoro were recorded in ventral view by a high-speed camera at 250-500 fields/s-1. Potamotrygon motoro presented synchronous, alternating and unilateral movements of the pelvic fins, similar to those reported in skates. Synchronous movements were employed during straightforward motion for pushing the body off the substrate as well as for strike feeding, whereas unilateral movements were used to maneuver the body to the right or left during both locomotion and prey capture. Alternating movements of the pelvic fins are similar to bipedal movements in terrestrial and semi-aquatic tetrapods. The pelvic fins showed coordinated movements during feeding even when stationary, indicating that they have an important function in maintaining body posture (station holding) during prey capture and manipulation. The use of pelvic fins during prey stalking may be advantageous because it results in less substrate disturbance when compared to movements generated by pectoral fin undulation. The range of pelvic fin movements indicates more complex control and coordination of the pelvic radial muscles.(AU)

Gill dimensions in near-term embryos of Amazonian freshwater stingrays (Elasmobranchii: Potamotrygonidae) and their relationship to the lifestyle and habitat of neonatal pups

This comparative study of gill morphometrics in near-term embryos of freshwater stingray potamotrygonids examines gill dimensions in relation to neonatal lifestyle and habitat. In embryos of the potamotrygonids Paratrygon aiereba, Plesiotrygon iwamae, Potamotrygon motoro, Potamotrygon orbignyi, and cururu ray Potamotrygon sp. the number and length of filaments, total gill surface area, mass-specific surface area, water-blood diffusion distance, and anatomical diffusion factor were analysed. In all potamotrygonids, the 3rd branchial arch possessed a larger respiratory surface than the other gill arches. Larger embryos had more gill surface area and large spiracles, which are necessary to maintain the high oxygen uptake needed due to their larger body size. However, the higher mass-specific gill surface area observed in near-term embryos may be advantageous because neonates can use hypoxic environments as refuges against predators, as well as catch small prey that inhabit the same environment. As expected from their benthic mode of life, freshwater stingrays are sluggish animals compared to pelagic fishes. However, based on gill respiratory morphometry (such as gill area, mass-specific gill area, the water-blood diffusion barrier, anatomical diffusion factor, and relative opening of the spiracle), subtypes of lifestyles can be observed corresponding to: active, intermediate, and sluggish species according to Gray's scale.(AU)

Este estudo realizado com embriões a termo de arraias de água doce (Potamotrygonidae) compara e analisa as dimensões branquiais em relação ao estilo de vida e habitat dos neonatos. Nos embriões de Paratrygon aiereba, Plesiotrygon iwamae, Potamotrygon motoro, Potamotrygon orbignyi e Potamotrygon sp. (arraia cururu) foram analisados número e comprimento dos filamentos, área branquial, área superficial branquial massa-específica, barreira de difusão água-sangue e fator de difusão anatômico. Em todos os potamotrigonídeos estudados, o 3º arco branquial possui uma superfície respiratória maior que os demais arcos. Embriões de espécies de maior porte possuem grandes espiráculos e maior área de superfície branquial. Isso ajuda a manter a taxa de absorção de oxigênio proporcional ao requerimento do animal. No entanto, a grande área de superfície branquial massa-específica observadas nos embriões a termo pode ser vantajosa, pois os neonatos podem usar ambientes hipóxicos como refúgios contra predadores, bem como capturar pequenas presas que habitam o mesmo ambiente. Devido ao modo de vida bentônico, as arraias de água doce são nadadoras lentas comparadas aos peixes pelágicos. No entanto, com base na morfometria branquial (área de superfície branquial, área branquial massa-específica, barreira de difusão água-sangue, fator de difusão anatômico e abertura relativa do espiráculo), subtipos de estilos de vida podem ser observados: ativas, intermediárias e lentas, conforme escala definida por Gray.(AU)

Record of the freshwater stingrays Potamotrygon brachyura and P. motoro (Chondrichthyes, Potamotrygonidae) in the lower Uruguay river, South America / Registro das raias de água doce Potamotrygon brachyura e P. motoro (Potamotrygonidae) no baixo rio Uruguai, America do Sul

Freshwater stingrays, or potamotrygonids, are restricted to Neotropical river drainages. These elasmobranchs are well adapted to freshwater environments and the number of described species gradually increases as further research is carried out. Some of the first studies on their systematics and natural history were carried out in the 1960s and 1970s in southern South America. However, there is no new published data on potamotrygonids from Uruguayan waters since then (except for local journal reports from sportive fishermen and specimens deposited in Uruguayan collections). The present study aims to record the recent occurrence of two species of potamotrygonids caught by sport fishermen, with comments on other published historical records for the same area. As many other elasmobranchs, these species have an important, but not always well understood, role in the Uruguayan rivers ecosystems.(AU)

As raias de água doce ou potamotrigonídeos estão restritas às drenagens dos rios Neotropicais. Estas raias tem se adaptado bem aos ambientes de água doce e o número de espécies descritas aumenta gradualmente conforme as pesquisas na área se intensificam. Alguns dos primeiros estudos sobre a sistemática e a historia natural deste grupo foram realizados nas décadas de 1960 e 1970 na região Sul de América do Sul. Porém, há poucos dados publicados sobre potamotrigonídeos em águas uruguaias desde então (com exceção de registros de pescadores esportivos publicados em jornais locais, e espécimes depositados em coleções uruguaias). O presente estudo, portanto, tem como objetivo registrar a ocorrência de duas espécies de potamotrigonídeos no Uruguai capturados por pescadores esportivos assim como realizar uma compilação de ocorrências anteriores presentes na literatura. Como muitos outros elasmobrânquios, estas espécies possuem um papel importante nos ecossistemas dos rios uruguaios, embora não completamente compreendido.(AU)

Phylogeography and conservation genetics of the Amazonian freshwater stingray Paratrygon aiereba Müller & Henle, 1841 (Chondrichthyes: Potamotrygonidae)

The family Potamotrygonidae is monophyletic comprising three genera: Paratrygon Duméril, Potamotrygon Garman and Plesiotrygon Rosa, Castello & Thorson. The distribution of most species in this family is restricted to a single basin or fluvial system. Only Potamotrygon motoro, Potamotrygon orbignyi and Paratrygon aiereba are found in more than one river basin. In this study we investigate genetic structuring of Paratrygon aiereba, from five rivers of the Amazon region: Negro, Solimões-Amazon-Estuary system, Tapajós, Xingu and Araguaia. Sixty-three individuals were sequenced for ATPase 6, and a representative subsample of 27 individuals was sequenced for COI. The COI dataset analysis indicated that Paratrygon is sister to all other potamotrygonid genera and species. Population parameters inferred from the analysis of ATPase 6 sequences revealed that the populations of this species are structured within each river, with no or nearly non-existent gene flow occurring between rivers and a positive correlation between geographic and genetic distances. Paratrygon aiereba is comprised of three geographically restricted clades with K2P interclade distances of at least 2%. Intraspecific divergence within P. aiereba is similar to the interspecific divergence observed in Potamotrygon spp. sampled throughout the same geographic area. Using the premises of COI barcoding and the allopatric distribution of the three P. aiereba clades, the taxon P. aiereba most likely comprises three distinct biological species. Since freshwater stingrays of the family Potamotrygonidae are highly exploited for the aquarium trade, management and conservation strategies need to be implemented at the level of each river basin, rather than at the level of the Amazon basin.(AU)

A família Potamotrygonidae forma um clado monofilético com três gêneros: Paratrygon Duméril, Potamotrygon Garman e Plesiotrygon Rosa, Castello & Thorson. A maioria das espécies dessa família possui distribuição restrita a uma única bacia ou sistema fluvial, e somente as espécies Potamotrygon motoro, Potamotrygon orbignyi e Paratrygon aiereba estão presentes em mais de uma bacia hidrográfica. O presente estudo teve como objetivo investigar a estrutura genética de Paratrygon aiereba em alguns rios da região Amazônica: Negro, sistema Solimões-Amazonas, Tapajós, Xingu, e Araguaia. Para tal foram utilizados como marcador molecular os genes de ATPase subunidade 6, e COI. As análises com o fragmento de COI indicaram que o gênero Paratrygon é grupo irmão dos outros gêneros da família potamotrygonidae. Os resultados para o fragmento de ATPase mostraram que essas populações estão estruturadas dentro dos rios, com fluxo gênico restrito, ou mesmo sem fluxo gênico, apresentando uma correlação positiva entre distância genética e distância geográfica. Paratrygon aiereba é composta por três clados com distância genética de pelo menos 2%. A divergência encontrada dentro desse grupo é semelhante à observada entre Potamotrygon spp. Segundo as premissas para barcoding COI e a distribuição alopátrica de três clados em P. aiereba indicam que esse grupo pode ser um complexo de espécies. O rio Negro é conhecido por sua pesca ornamental, e na calha Solimões-Amazonas, esses animais são utilizados como fonte de proteína e sofrem com a pesca comercial. Em vista disso medidas de conservação para esta espécie devem ser tomadas em nível local, considerando cada rio separadamente, ao invés de empregar escalas regionais maiores.(AU)

Estudo da estrutura e função das hemoglobinas isoladas das arraias da Amazônia do gênero Potamotrygon

Summary The hemolysates isolated from Amazonian stingrays, Potamotrygon sp. are heterogeneous. Their apparent molecular weights, determined by gel filtration, vary from 54,000 - 58,000. Gel filtration experiments of ferro and ferrihemoglobin show that all of the hemolysates are tetramers which do not polymerize upon oxidation. A Bohr effect is evident in oxygen equilibrium experiments of whole blood and of hemolysates. The p1/2 of stripped hemolysates decreases 33-fold between pH 5.95 9.0. Neither NaCl nor urea in concentrations up to 4 M significantly affect the oxygen affinity of the stripped hemolysate. The hemoglobin shows cooperative behavior. The n values, determined by the Hill equation, fall within the range 1.0 1.6 between pH 6.0 9.0, The O2 dissociation and CO combination kinetics were measured by stopped flow spectrophotometry and flash photolysis respectively. The oxygen dissociation rate decreases and carbon monoxide combination rate increases with increasing pH both changing over four-fold between pH 6.3 8.8. The oxygen dissociation rate is also phosphate sensitive, increasing approximately 22% in the presence of 1 mM ATP at pH 6.3. Urea denaturation experiments indicate that Potamotrygonid hemoglobin is more stable at high urea concentrations than those of other elasmobranchs and teleosts, being only 50% denatured at urea concentrations greater than 9 M. The oxygen affinity of the blood is higher than those previously reported for many species of marine rays and skates p50 = 12 mm Hg at 30°C in the absence of CO2).

Resumo Os hemolisados isolados das arraias da Amazônia, Potamotrygon sp., são heterogêneos. Seus pesos moleculares aparentes, determinados pela filtração em gel, variam de 54.000 - 58.000. Os experimentos de filtração em gel do ferro e ferrilhemoglobina mostram que todos os hemolisados são tetrámeros, os quais não se polimerizam sob oxidação. Um efeito Bohr é evidente em experimentos de equilíbrio de oxigênio de sangue total e de hemolizados. O P1/2 dos hemolisados fracionado diminui 33 vezes entre pH 5,95 9,0. Nem NaCl nem uréia em concentrações até 4 M afetam significativamente a afinidade de oxigênio do hemolisado fracionado. A hemoglobina mostra um comportamento cooperativo. Os valores "n", determinados pela equação de Hill, caem dentro da faixa de 1,0 1,6 entre pH 6,0 9,0. As cinéticas de dissociação de O2 e combinação de CO foram medidas pelo espectrofotómetro "stopped flow" e de "flash photolysis" respectivamente. A velocidade de dissociação de oxigênio diminui e a velocidade de combinação com monóxido de carbono aumenta com o aumento de pH, mudando aproximadamente em quatro vezes entre pH 6,3 8,8. A velocidade de dissociação de oxigênio é também sensível ao fosfato, aumentando cerca de 22% na presença de ATP 1 mM a pH 6,3. Os experimentos de desnaturação de uréia indicam que a hemoglobina de Potamotrigonide é mais estável em concentrações elevadas de uréia do que as de outros elasmobrânqulos e teleósteos, sendo apenas 50% desnaturados em concentrações de uréia maiores que 9 M. A afinidade de oxigênio do sangue é mais elevada do que as previamente registradas para muitas espécies de arraias marinhas (P50 = 12 mm Hg a 30°C na ausência de CO2).

Estudo da estrutura e função das hemoglobinas isoladas das arraias da Amazônia do gênero Potamotrygon

Summary The hemolysates isolated from Amazonian stingrays, Potamotrygon sp. are heterogeneous. Their apparent molecular weights, determined by gel filtration, vary from 54,000 - 58,000. Gel filtration experiments of ferro and ferrihemoglobin show that all of the hemolysates are tetramers which do not polymerize upon oxidation. A Bohr effect is evident in oxygen equilibrium experiments of whole blood and of hemolysates. The p1/2 of stripped hemolysates decreases 33-fold between pH 5.95 9.0. Neither NaCl nor urea in concentrations up to 4 M significantly affect the oxygen affinity of the stripped hemolysate. The hemoglobin shows cooperative behavior. The n values, determined by the Hill equation, fall within the range 1.0 1.6 between pH 6.0 9.0, The O2 dissociation and CO combination kinetics were measured by stopped flow spectrophotometry and flash photolysis respectively. The oxygen dissociation rate decreases and carbon monoxide combination rate increases with increasing pH both changing over four-fold between pH 6.3 8.8. The oxygen dissociation rate is also phosphate sensitive, increasing approximately 22% in the presence of 1 mM ATP at pH 6.3. Urea denaturation experiments indicate that Potamotrygonid hemoglobin is more stable at high urea concentrations than those of other elasmobranchs and teleosts, being only 50% denatured at urea concentrations greater than 9 M. The oxygen affinity of the blood is higher than those previously reported for many species of marine rays and skates p50 = 12 mm Hg at 30°C in the absence of CO2).

Resumo Os hemolisados isolados das arraias da Amazônia, Potamotrygon sp., são heterogêneos. Seus pesos moleculares aparentes, determinados pela filtração em gel, variam de 54.000 - 58.000. Os experimentos de filtração em gel do ferro e ferrilhemoglobina mostram que todos os hemolisados são tetrámeros, os quais não se polimerizam sob oxidação. Um efeito Bohr é evidente em experimentos de equilíbrio de oxigênio de sangue total e de hemolizados. O P1/2 dos hemolisados fracionado diminui 33 vezes entre pH 5,95 9,0. Nem NaCl nem uréia em concentrações até 4 M afetam significativamente a afinidade de oxigênio do hemolisado fracionado. A hemoglobina mostra um comportamento cooperativo. Os valores "n", determinados pela equação de Hill, caem dentro da faixa de 1,0 1,6 entre pH 6,0 9,0. As cinéticas de dissociação de O2 e combinação de CO foram medidas pelo espectrofotómetro "stopped flow" e de "flash photolysis" respectivamente. A velocidade de dissociação de oxigênio diminui e a velocidade de combinação com monóxido de carbono aumenta com o aumento de pH, mudando aproximadamente em quatro vezes entre pH 6,3 8,8. A velocidade de dissociação de oxigênio é também sensível ao fosfato, aumentando cerca de 22% na presença de ATP 1 mM a pH 6,3. Os experimentos de desnaturação de uréia indicam que a hemoglobina de Potamotrigonide é mais estável em concentrações elevadas de uréia do que as de outros elasmobrânqulos e teleósteos, sendo apenas 50% desnaturados em concentrações de uréia maiores que 9 M. A afinidade de oxigênio do sangue é mais elevada do que as previamente registradas para muitas espécies de arraias marinhas (P50 = 12 mm Hg a 30°C na ausência de CO2).