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

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.(AU)

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.(AU)

More than two decades after the introduction of Limnoperna fortunei (Dunker 1857) in La Plata Basin / Duas décadas após a chegada de Limnoperna fortunei (Dunker 1857) na Bacia do Prata

The golden mussel, Limnoperna fortunei, is an Asian freshwater bivalve introduced in South America in the beginning of the 1990s, probably through ballast water releases in La Plata River estuary. It dispersed north through Paraná, Uruguay and Paraguay Rivers. The study evaluated the macroscale (18° to 34° S; 45° to 60° W) distribution of L. fortunei (larval stages) in the main rivers and reservoirs of La Plata Basin. Samplings were performed through 68 µm vertical plankton net hauls. Limnological variables were simultaneously determined. Larvae abundance correlated significantly with oxygen (positively) in summer, with temperature (positively) in winter and with total phosphorus and total nitrogen (both negatively) in winter. We expected densities to decrease towards north (latitudinal gradient) and increase in lentic conditions (reservoirs). Despite maximum density was found near the introduction point (La Plata River) similar value was also observed 2,000 km north (Paraguay River). The first hypothesis was refuted. The second hypothesis was partially accepted. Abundances were consistently higher in summer. Higher trophic conditions and fast flow seem to inhibit population growth. Food resources (chlorophyll a) locally influenced temporal variation. Limnoperna fortunei is widely distributed in La Plata basin, reaching high larval densities superior to 10,000 ind. m-3, in all major sub-basins. The species exhibits a high intrinsic dispersal ability (free planktonic larvae), wide tolerance to environmental factors and dispersion is potentialized by natural dispersion processes (e.g. fauna displacement) and human facilitation (e.g. commercial navigation).(AU)

O mexilhão dourado, Limnoperna fortunei, é um bivalve de água doce originário da Ásia e introduzido na América do Sul no início de 1990, provavelmente através da água de lastro liberada no estuário do rio La Plata. Dispersando-se para o norte através dos rios Paraná, Uruguai e Paraguai. Esse estudo avaliou a distribuição em macroescala (18° a 34° S; 45° a 60° W) de L. fortunei (estágios larvais) nos principais rios e reservatórios da bacia La Plata. Amostragens foram realizadas através de arrastos verticais com rede planctônica de 68 µm. Variáveis limnológicas foram simultaneamente determinadas. A abundância larval correlacionou-se significativamente com oxigênio (positivamente) no verão, com a temperatura (positivamente) no inverno e com fósforo total e nitrogênio total (ambos negativamente) no inverno. Esperávamos um decréscimo da densidade em direção ao norte (gradiente latitudinal) e aumento em condições lênticas (reservatórios). Apesar de a densidade máxima ter sido encontrada próximo do ponto de introdução (La Plata River) valores similares também foram observados 2.000 km ao norte (rio Paraguai). A primeira hipótese foi refutada. A segunda hipótese foi parcialmente aceita. Abundâncias foram consistentemente maiores no verão. Condições eutróficas e fluxo rápido parecem inibir o crescimento populacional. Recurso alimentar (clorofila a) local influenciou a variação temporal. Limnoperna fortunei está amplamente distribuído na bacia de La Plata, alcançando densidades larvais superiores a 10.000 ind. m-3 em todas as principais sub bacias. A espécie possui alta capacidade de dispersão intrínseca (larva planctônica livre), ampla tolerância aos fatores ambientais e os processos de dispersão são potencializados por processos naturais (e.g. deslocamento de fauna) e facilitação humana (e.g. navegação comercial).(AU)

A contribution for the limnological knowledge of basaltic knickzones / Uma contribuição para o conhecimento limnológico dos pedrais basálticos

The knickzones are defined as locally steep riverbed segments, such as a convex reach in a concave-up longitudinal profile. They are worldwide distributed and geologically well studied, but despite their distinctiveness as a particular kind of macrohabitat there is a notorious lack of ecological knowledge. In this context, this research proposal aims to provide a physical description, in terms of kind of habitats, and a limnological characterization of a basaltic knickzone. Information is based on a case study carried out in the Sapucaí-Mirim River, Southeast Brazil. Samplings were performed in three different habitats well represented in the knickzone (runs, riffles and pools) during rainy and dry conditions. A clear discrimination in terms of habitat type and seasonality was demonstrated through a principal component analysis. Pools exhibited higher amplitude of variation for most limnological parameters when compared to runs and riffles, probably due to a great influence of the internal metabolism (photosynthetic production and community respiration). Despite of their geological ancient formation and the little understanding of their ecological role, the knickzones are in imminent threat in several regions of the world by hydropower dams implementation. The lack of ecological information on knickzones is probably due to inherent access difficulties and how to compare the distinct kinds of habitats. Thereby, further studies should be encouraged.(AU)

Os pedrais são definidos como segmentos de rio com leito localmente íngreme, tais como um alcance convexo em um perfil longitudinal côncavo. Eles são mundialmente distribuídos e geologicamente bem estudados, mas apesar de sua distinção como um tipo particular de macrohabitat há uma notória falta de conhecimento ecológico. Neste contexto, a proposta desta pesquisa é fornecer uma descrição física, em termos de tipo de habitats, e uma caracterização limnológica de um pedral basáltico. A informação é baseada em um estudo de caso realizado no rio Sapucaí-Mirim, no Sudeste do Brasil. As amostragens foram realizadas em três diferentes habitats bem representados na zona de pedral (rápidos, corredeiras e poças) durante as condições chuvosa e seca. Uma clara discriminação em termos de tipo de habitat e sazonalidade foi demonstrada através de uma análise de componentes principais. As poças apresentaram maior amplitude de variação para a maioria dos parâmetros limnológicos quando comparadas aos rápidos e corredeiras, provavelmente devido a grande influência do metabolismo interno (produção fotossintética e respiração das comunidades). Apesar de sua formação geológica antiga e da pouca compreensão de seu papel ecológico, os pedrais estão em ameaça iminente em várias regiões do mundo pela implementação de barragens hidrelétricas. A falta de informações ecológicas sobre os pedrais é provavelmente devido às dificuldades inerentes de acesso e como comparar os tipos distintos de habitats. Assim, devem ser encorajados novos estudos.(AU)

Habitat architecture influencing microcrustaceans composition: a case study on freshwater Cladocera (Crustacea Branchiopoda) / Arquitetura do habitat influenciando a composição taxonômica de microcrustáceos: um estudo de caso sobre Cladocera de águas continentais (Crustacea Branchiopoda)

Abstract Environmental complexity is considered a key factor for diversity enhancement in aquatic ecosystems. Macrophyte stands are a major contributor for this complexity due to their differential architectures. Nevertheless, the influence of distinct aquatic habitat architectures (with different types of macrophytes or without them) on microcrustaceans taxa composition, usually found in macrophyte colonized water bodies, is underexplored in limnological studies. The main objective of this study was to analyze this influence by comparing the Cladocera composition among four habitat architectures: (1) fluctuant macrophytes, (2) rooted emergent macrophytes, (3) submerged macrophytes and (4) the limnetic zone of oxbow lakes associated to a large subtropical reservoir. Wide compositional variation was observed. Fluctuant macrophytes exhibited the richest Cladocera assemblage, dominated by Chydoridae. Submerged and rooted emergent macrophytes had the most similar assemblages between them. The most distinctive fauna was found in the limnetic zone, dominated by Bosminidae. Probable differences in resource availability in each sampled habitat architecture are considered as the driving factor for the Cladocera composition variation. We concluded that for a complete inventory of a given local fauna, it is imperative to take into account the aquatic habitat architecture, including macrophyte stands, in the data sampling design.(AU)

Resumo A complexidade ambiental é considerada um fator chave para o aumento na diversidade de ambientes aquáticos. A presença de bancos de macrófitas é um dos principais contribuintes para tal complexidade devido às suas arquiteturas diferenciadas. Entretanto, a influência de diferentes arquiteturas de habitat (com diferentes macrófitas ou sem elas) sobre a composição taxonômica de microcrustáceos, comumente encontrados em ambientes colonizados por macrófitas, é pouco explorada em estudos limnológicos. O objetivo desse estudo foi avaliar esta influência através da comparação da composição das associações de Cladocera entre quatro arquiteturas de habitat: (1) macrófitas flutuantes, (2) macrófitas enraizadas emersas, (3) macrófitas submersas e (4) a zona limnética em lagoas laterais associadas a um grande reservatório subtropical. Ampla variação composicional foi observada. Macrófitas flutuantes apresentaram as mais ricas assembléias de Cladocera, dominadas por Chydoridae. Macrófitas submersas e emersas enraizadas apresentaram as associações mais similares. A fauna mais distinta foi a da zona limnética, dominada por Bosminidae. Prováveis diferenças na disponibilidade de recursos entre as arquiteturas de habitat amostradas foram consideradas o fator mais relevante levando à variação composicional dos microcrustáceos. Concluímos que para um inventário completo de uma determinada fauna local é imperativo que seja considerada a arquitetura dos habitats aquáticos, incluindo os bancos de macrófitas, no desenho amostral.(AU)

Habitat architecture influencing microcrustaceans composition: a case study on freshwater Cladocera (Crustacea Branchiopoda)

Abstract Environmental complexity is considered a key factor for diversity enhancement in aquatic ecosystems. Macrophyte stands are a major contributor for this complexity due to their differential architectures. Nevertheless, the influence of distinct aquatic habitat architectures (with different types of macrophytes or without them) on microcrustaceans taxa composition, usually found in macrophyte colonized water bodies, is underexplored in limnological studies. The main objective of this study was to analyze this influence by comparing the Cladocera composition among four habitat architectures: (1) fluctuant macrophytes, (2) rooted emergent macrophytes, (3) submerged macrophytes and (4) the limnetic zone of oxbow lakes associated to a large subtropical reservoir. Wide compositional variation was observed. Fluctuant macrophytes exhibited the richest Cladocera assemblage, dominated by Chydoridae. Submerged and rooted emergent macrophytes had the most similar assemblages between them. The most distinctive fauna was found in the limnetic zone, dominated by Bosminidae. Probable differences in resource availability in each sampled habitat architecture are considered as the driving factor for the Cladocera composition variation. We concluded that for a complete inventory of a given local fauna, it is imperative to take into account the aquatic habitat architecture, including macrophyte stands, in the data sampling design.

Resumo A complexidade ambiental é considerada um fator chave para o aumento na diversidade de ambientes aquáticos. A presença de bancos de macrófitas é um dos principais contribuintes para tal complexidade devido às suas arquiteturas diferenciadas. Entretanto, a influência de diferentes arquiteturas de habitat (com diferentes macrófitas ou sem elas) sobre a composição taxonômica de microcrustáceos, comumente encontrados em ambientes colonizados por macrófitas, é pouco explorada em estudos limnológicos. O objetivo desse estudo foi avaliar esta influência através da comparação da composição das associações de Cladocera entre quatro arquiteturas de habitat: (1) macrófitas flutuantes, (2) macrófitas enraizadas emersas, (3) macrófitas submersas e (4) a zona limnética em lagoas laterais associadas a um grande reservatório subtropical. Ampla variação composicional foi observada. Macrófitas flutuantes apresentaram as mais ricas assembléias de Cladocera, dominadas por Chydoridae. Macrófitas submersas e emersas enraizadas apresentaram as associações mais similares. A fauna mais distinta foi a da zona limnética, dominada por Bosminidae. Prováveis diferenças na disponibilidade de recursos entre as arquiteturas de habitat amostradas foram consideradas o fator mais relevante levando à variação composicional dos microcrustáceos. Concluímos que para um inventário completo de uma determinada fauna local é imperativo que seja considerada a arquitetura dos habitats aquáticos, incluindo os bancos de macrófitas, no desenho amostral.

Impact assessment of the introduction of Cichla kelberi in a large Neotropical reservoir and its lateral lagoons (Upper Paraná River Basin, Brazil) / Avaliação do impacto da introdução da Cichla kelberi em um reservatório Neotropical de grande porte e suas lagoas laterais (Bacia do Alto Paraná, Brasil)

This study aimed to understand how the introduction of Cichla kelberi in Rosana Reservoir (Paranapanema River) affected the native ichthyofauna. Data on the structure of the small fish fauna assemblage were obtained before and after the introduction of this carnivorous species. Samplings were carried out in February and September of 2004, previously to the register of Cichla kelberi in the reservoir, and after its introduction, November of 2004, January, March, May and August of 2005, February and June of 2006, February and July of 2007, February and October of 2008 and February of 2009. A total of 4,693 fish, belonging to 43 different species was sampled between 2004 and 2009. The order Characiformes was the most abundant, followed by Perciformes and Siluriformes. Comparative analyses, before and after the introduction, could not demonstrate significant changes in composition, richness, abundance, biomass, mean length and diversity of fish. Aquatic insects were the main feeding item of C. kelberi, followed by tetragonopterinae fish. Cannibalism was recorded during the whole study period. The results showed that Cichla cannot deeply affect the ichthyofauna assemblages of a large Neotropical reservoir, at least in a short or medium term period after its introduction. The results also allowed concluding that the introduction of C. kelberi in the reservoir is in the phase 3. In this phase, the specie can survive and reproduce in the new environment; however it is not totally established and disseminated. The reasons for the fact that Cichla is still not dominant in Rosana Reservoir could be related to feeding competition, high rate of cannibalism and the presence of large amount of aquatic macrophytes (refuge zones). In spite of the results, the continuous monitoring of the role of non-native species on the local fish fauna is absolutely necessary because the impacts caused by colonization of this undesirable species can be magnified by complex processes, usually correlated with other environmental disturb, especially the negative effects of damming.(AU)

O objetivo deste estudo foi entender como a introdução da Cichla kelberi no reservatório de Rosana (rio Paranapanema) afeta as assembléias de peixes. Dados da estrutura da ictiofauna de pequeno porte foram obtidos antes e após a introdução dessa espécie carnívora. As coletas foram realizadas em fevereiro e setembro de 2004, quando Cichla kelberi, ainda não havia sido registrado no reservatório, e após sua presença, em novembro de 2004, janeiro, março, maio e agosto de 2005, fevereiro e junho de 2006, fevereiro e julho de 2007, fevereiro e outubro de 2008 e fevereiro de 2009. Um total de 4693 peixes, pertencentes a 43 espécies foi amostrado entre 2004 e 2009. A Ordem Characiformes foi a mais abundante, seguida por Perciformes e Siluriformes. Análises comparativas, antes e depois da introdução, não demonstraram mudanças significativas na composição, riqueza, abundância, biomassa, comprimento médio e diversidade dos peixes. Insetos aquáticos constituíram no principal item da alimentação de Cichla kelberi, seguido por peixes tetragonopterídeos. Canibalismo foi registrado durante todo o período de estudo. Os resultados mostraram que Cichla não afeta substancialmente a ictiofauna dos reservatórios neotropicais, pelo menos no curto e médio prazo após sua introdução. Os resultados também permitiram concluir que a introdução de Cichla kelberi se encontra na fase 3. Nessa fase, a espécie pode sobreviver e reproduzir no novo ambiente, contudo ela não está totalmente estabelecida e disseminada. As razões que explicam a ausência de dominância de Cichla no reservatório de Rosana podem estar relacionadas à competição alimentar, a alta taxa de canibalismo e grande quantidade de macrófitas aquáticas (zonas de refúgio). Apesar dos resultados, o monitoramento contínuo do papel das espécies não nativas sobre a ictiofauna local é de extrema importância, pelo fato de que os impactos causados por essas espécies podem ser amplificados, geralmente correlacionados com outros distúrbios ambientais, principalmente efeitos negativos do barramento.(AU)

Phytoplankton assemblages in lateral lagoons of a large tropical reservoir / Assembleias fitoplanctônicas em lagoas laterais de um reservatório tropical de grande porte

This study aimed to analyse the composition and ecological attributes of the phytoplankton assemblages in four lateral lagoons and in the main channel of Rosana Reservoir (Paranapanema River, SE Brazil). Fieldwork was carried out in September and November/2004 and January, March, May and August/2005. A total of 283 taxa was identified. Zygnemaphyta was the most specious group, followed by Chlorophyta and Bacillariophyta. Higher richness, abundance and biomass were observed in the lagoons when compared with the river-reservoir sampling point, especially during the rainy period. Cryptophyceae and Bacillariophyceae dominated numerically. Cryptomonas brasiliensis Castro, Bicudo and Bicudo was the main species of the phytoplankton in terms of abundance and frequency of occurrence. The dynamics of the most important taxa are discussed and the results showed that the phytoplankton assemblages are mainly influenced by meteorological factors and nutrient availability (the main driving forces). Correlation analyses indicated that the assemblage abundance was limited by nutrient (nitrogen and phosphorus). The phytoplankton abundance influenced positively the zooplankton abundance, what indicates the prevalence of bottom-up control routes in the lateral lagoons system. The results validate the hypotheses that lateral lagoons have a prominent ecological role on the phytoplankton diversity, as already previously demonstrated for fish and zooplankton. Therefore, the incorporation of the lateral lagoons in environmental programmes should be a target strategy for the conservation of the regional aquatic biota, minimising the negative impact of the dam.(AU)

O objetivo deste estudo foi analisar a composição e os atributos ecológicos das assembleias fitoplanctônicas de quatro lagoas marginais e canal principal do Reservatório de Rosana (SE, Brasil). Os trabalhos de campo foram realizados em setembro e novembro de 2004, e janeiro, março, maio e agosto de 2005. O número total de táxons identificados foi de 283. Zygnemaphyta foi o grupo com maior número de espécies, seguido por Chlorophyta e Bacillariophyta. Maior riqueza, abundância e biomassa foram observadas nas lagoas, quando comparadas ao canal do rio-reservatório, especialmente durante o período chuvoso. Cryptophyceae e Bacillariophyceae dominaram numericamente as assembleias. Cryptomonas brasiliensis Castro, Bicudo e Bicudo foi a principal espécie do fitoplâncton, em termos de abundância e frequência de ocorrência. Os resultados mostraram que as assembleias fitoplanctônicas são influenciadas principalmente pelos fatores meteorológicos e nutrientes (funções de força). Análises de correlação mostraram que a abundância do fitoplâncton foi limitada por nutrientes (nitrogênio e fósforo). Por sua vez, a abundância fitoplanctônica influenciou positivamente a abundância do zooplâncton, o que indica a predominância de mecanismos de controle ascendente no sistema de lagoas laterais. Os resultados validaram a hipótese, assim como já havia sido demonstrado para peixes e zooplâncton, de que as lagoas laterais têm um proeminente papel na diversidade do fitoplâncton. A incorporação das lagoas laterais em programas ambientais seria uma boa estratégia para a conservação da biota aquática regional, minimizando o impacto negativo do represamento.(AU)

Importance of lateral lagoons for the ichthyofauna in a large tropical reservoir / Importância das lagoas laterais para a ictiofauna num grande reservatório tropical

This study aimed to analyse the composition and the ecological attributes of small-sized fish assemblages in four lagoons and in the main channel of Rosana Reservoir (SE Brazil). Fieldwork was carried out in September and November/2004 and January, March, May and August/2005. In each sampling station and period five manual throws were performed towards aquatic macrophyte stands, using a hand net (1.5 × 5 m; 0.3 cm of mesh size). The ichthyofauna collected was represented by 42 species, totalizing 3,424 individuals, 2,186 g in weight. The order Characiformes was dominant, mainly in the lagoons with low connectivity with the river. The main taxon (Importance Index) was Hemigrammus marginatus. Higher richness, abundance, biomass, diversity and lower individual mean length were observed in the lagoons, especially during the rainy period. Spatial segregation of some species was showed by the canonical correspondence analysis indicating the habitat complexity. The results validate the hypotheses that lateral lagoons have a prominent ecological role in the life cycle of juveniles and small fish and demonstrate how the connectivity river/lagoons may be important for assemblages maintenance.

O objetivo deste estudo foi analisar a composição e os atributos ecológicos das assembleias de peixes de pequeno porte em quatro lagoas e no canal principal do reservatório de Rosana, no rio Paranapanema (SE, Brasil). Os trabalhos de campo foram realizados em setembro e novembro de 2004 e janeiro, março, maio e agosto de 2005. Em cada coleta foram realizados cinco arrastos manuais junto aos bancos de macrófitas, utilizando uma rede de arrasto (1,5 × 5 m; 0,3 cm entre nós). Foram coletados 42 espécies e 3.424 indivíduos, totalizando 2.186 g de biomassa. A ordem Characiformes foi dominante, especialmente nas lagoas com menor conectividade com o rio. O principal táxon (Índice de Importância) foi Hemigrammus marginatus. Altos valores de riqueza, abundância, biomassa, diversidade e menor comprimento médio dos indivíduos foram observados nas lagoas, especialmente durante o período chuvoso. A análise de correspondência canônica mostrou haver segregação entre algumas espécies. Os resultados corroboram as hipóteses de que as lagoas marginais têm um importante papel ecológico no ciclo de vida dos juvenis e das espécies de pequeno porte e demonstra como a conectividade rio/lagoa é importante para a manutenção dessas assembléias.