Reservoir longitudinal gradient promotes ordered losses on diversity and density of Ephemeroptera community

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.

Effects of food availability and habitat features on the Ephemeroptera species composition at seasonal and spatial scales from neotropical floodplain rivers

Abstract Brazilian floodplains have suffered great changes in their natural characteristics in recent decades, mainly in the flood pulse. The Upper Paraná River floodplain is one of the few places where are found remained areas in which such peculiar characteristics keep reflecting on its high biodiversity. Ephemeroptera nymphs are one of the higher density groups among benthic community, occurring in many water bodies like large rivers and secondary channels. We sought to understand which factors are needed for the species establishment and how much important is the species colonization, especially in environments with anthropogenic changes. The marginal areas, which are more structured with presence of macrophytes, showed the highest density and richness even in the Paraná River that has great human impact. We verified dominance of Americabaetis alphus, Tricorythopsis araponga, Tricorythopsis artigas on the Parana River, correlated with transparency, depth and electric conductivity, while the dominance of Traverella sp. was correlated with water temperature, especially in marginal areas. Consequently, the increasing transparency and electric conductivity due to the Porto Primavera dam in Parana River can be favoring those Ephemeroptera species. We demonstrated the importance of preserving the wetlands of Ivinhema River State Park mainly for Guajirolus sp., which was only registered in this region. Therefore, our study provides support for understanding gaps from previously studies using artificial substrates in three large rivers which are of great importance to the upper Paraná River floodplain.

Resumo Muitas planícies de inundação brasileiras vêm sofrendo enormes alterações em suas características naturais nas últimas décadas, principalmente no pulso de inundação. A planície de inundação do alto rio Paraná é um dos poucos lugares onde ainda há áreas nas quais essas características peculiares se mantêm, o que reflete em sua alta biodiversidade. Dentre a comunidade zoobentônica, Ephemeroptera é um dos grupos com maior densidade, ocorrendo em diversos corpos aquáticos como rios de grande porte e canais secundários. Nós buscamos compreender quais fatores são necessários para o estabelecimento das espécies e o quão importante é a colonização dessas espécies, principalmente em ambientes com modificações antrópicas. As áreas marginais mais estruturadas com presença de macrófitas apresentaram altas densidade e riqueza mesmo no rio Paraná que apresenta grande impacto antrópico. Verificamos que as dominâncias de Americabaetis alphus, Tricorythopsis araponga e Tricorythopsis artigas no rio Paraná foram correlacionadas com maiores valores de transparência, profundidade e condutividade, enquanto que a dominância de Traverella sp. foi correlacionada com temperatura, principalmente em áreas marginais. Consequentemente, o aumento da transparência e da condutividade devido à barragem de Porto Primavera no rio Paraná pode estar favorecendo essas espécies de Ephemeroptera. Nossos resultados demonstram a importância da preservação do Parque nacional das várzeas do rio Ivinhema, principalmente para o gênero Guajirolus sp., o qual apenas foi registrado nessa região. Portanto, nosso estudo vem trazer subsídios para compreensão de lacunas verificadas em estudos anteriores utilizando substratos artificiais em três rios de enorme influência na planície de inundação do alto rio Paraná.

Effects of food availability and habitat features on the Ephemeroptera species composition at seasonal and spatial scales from neotropical floodplain rivers

Abstract Brazilian floodplains have suffered great changes in their natural characteristics in recent decades, mainly in the flood pulse. The Upper Paraná River floodplain is one of the few places where are found remained areas in which such peculiar characteristics keep reflecting on its high biodiversity. Ephemeroptera nymphs are one of the higher density groups among benthic community, occurring in many water bodies like large rivers and secondary channels. We sought to understand which factors are needed for the species establishment and how much important is the species colonization, especially in environments with anthropogenic changes. The marginal areas, which are more structured with presence of macrophytes, showed the highest density and richness even in the Paraná River that has great human impact. We verified dominance of Americabaetis alphus, Tricorythopsis araponga, Tricorythopsis artigas on the Parana River, correlated with transparency, depth and electric conductivity, while the dominance of Traverella sp. was correlated with water temperature, especially in marginal areas. Consequently, the increasing transparency and electric conductivity due to the Porto Primavera dam in Parana River can be favoring those Ephemeroptera species. We demonstrated the importance of preserving the wetlands of Ivinhema River State Park mainly for Guajirolus sp., which was only registered in this region. Therefore, our study provides support for understanding gaps from previously studies using artificial substrates in three large rivers which are of great importance to the upper Paraná River floodplain.

Resumo Muitas planícies de inundação brasileiras vêm sofrendo enormes alterações em suas características naturais nas últimas décadas, principalmente no pulso de inundação. A planície de inundação do alto rio Paraná é um dos poucos lugares onde ainda há áreas nas quais essas características peculiares se mantêm, o que reflete em sua alta biodiversidade. Dentre a comunidade zoobentônica, Ephemeroptera é um dos grupos com maior densidade, ocorrendo em diversos corpos aquáticos como rios de grande porte e canais secundários. Nós buscamos compreender quais fatores são necessários para o estabelecimento das espécies e o quão importante é a colonização dessas espécies, principalmente em ambientes com modificações antrópicas. As áreas marginais mais estruturadas com presença de macrófitas apresentaram altas densidade e riqueza mesmo no rio Paraná que apresenta grande impacto antrópico. Verificamos que as dominâncias de Americabaetis alphus, Tricorythopsis araponga e Tricorythopsis artigas no rio Paraná foram correlacionadas com maiores valores de transparência, profundidade e condutividade, enquanto que a dominância de Traverella sp. foi correlacionada com temperatura, principalmente em áreas marginais. Consequentemente, o aumento da transparência e da condutividade devido à barragem de Porto Primavera no rio Paraná pode estar favorecendo essas espécies de Ephemeroptera. Nossos resultados demonstram a importância da preservação do Parque nacional das várzeas do rio Ivinhema, principalmente para o gênero Guajirolus sp., o qual apenas foi registrado nessa região. Portanto, nosso estudo vem trazer subsídios para compreensão de lacunas verificadas em estudos anteriores utilizando substratos artificiais em três rios de enorme influência na planície de inundação do alto rio Paraná.

Reservoir longitudinal gradient promotes ordered losses on diversity and density of Ephemeroptera community

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.