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.

Diet and ecomorphological relationships of an endemic, species-poor fish assemblage in a stream in the Iguaçu National Park

This study investigated the morphological and dietary relationships of the fish assemblage in a stream with an endemic fauna and low species richness. The ichthyofauna was sampled quarterly from September 2011 to July 2012, through the electrofishing technique. The stomach contents of 419 individuals belonging to seven species were analyzed by the volumetric method, and the ecomorphological traits of 30 specimens of each species were estimated. The main food items consumed were detritus, aquatic and terrestrial insects, and other aquatic invertebrates. We observed low levels of trophic niche breadth and diet overlap between most species. The PCA scores indicated the occurrence of three ecomorphotypes. PCA axis 1 segregated at one extreme, species with dorsoventrally depressed bodies, longer caudal peduncles, and well-developed swimming fins; and at the other extreme, species with compressed bodies and peduncles, and relatively larger eyes and anal fins. PCA axis 2 segregated species with elongated bodies and ventrally oblique mouths. The partial Mantel test revealed a significant correlation between diet and morphology, indicating independence from the phylogeny. The patterns observed suggest that the low richness did not result in a broadening of the species' trophic niches, or in the absence of some of the main ecomorphotypes expected.

Este estudo teve como objetivos investigar as relações morfológicas e alimentares de uma assembleia de peixes com fauna endêmica e de baixa riqueza de espécies. Os peixes foram amostrados trimestralmente entre setembro de 2011 a julho de 2012, através da técnica da pesca elétrica. Foram obtidas as medidas morfométricas que possibilitaram os cálculos dos índices ecomorfológicos e analisados os conteúdos estomacais de 419 indivíduos, pertencentes a sete espécies, através do método volumétrico. Os principais itens alimentares consumidos pela assembleia de peixes foram detrito, insetos aquáticos e terrestres e outros invertebrados aquáticos. Observou-se baixos valores de amplitude de nicho trófico e de sobreposição alimentar entre a maioria das espécies. Os escores da PCA, indicaram a ocorrência de três ecomorfotipos. O eixo CP1 segregou em um extremo espécies com corpo deprimido dorso-ventralmente, pedúnculo caudal longo e as nadadeiras desenvolvidas, enquanto no outro extremo, espécies com corpos e pedúnculos comprimidos, área dos olhos e das nadadeiras anais relativamente maiores. Por outro lado, o eixo CP2 segregou espécies com corpos mais alongados, bocas ventralmente oblíquas. Através do Teste de Mantel verificou-se relação significativa entre a dieta e a morfologia. Assim, os principais padrões tróficos e ecomorfológicos verificados sugerem que a baixa riqueza, não repercutiu no alargamento do nicho trófico das espécies ou na inexistência de algum dos principais grupos ecomorfológicos.

Variación diurna de la composición bacterioplanctónica y daño en el ADN de la comunidad microbiana de una laguna oligotrófica de los Andes / Diurnal variation in bacterioplankton composition and DNA damage in the microbial community from an Andean

La Laguna Azul es un ambiente oligotrófi co localizado a 4560 m de altura y sometido a elevados niveles de radiación solar. La composición de su comunidad bacterioplanctónica fue analizada empleando la técnica de electroforesis en gradiente desnaturalizante y se investigó el impacto de la radiación ultravioleta cuantifi cando los dímeros de pirimidina (CPD). Además, se expusieron simultáneamente cultivos puros de Acinetobacter johnsonii A2 y Rhodococcus sp. A5 para estudiar la acumulación de CPD. El análisis de los geles mostró siete secuencias pertenecientes a Alpha-proteobacteria (1 banda), Beta-proteobacteria (1 banda), Bacteroidetes (2 bandas), Actinobacteria (1 banda) y Firmicutes (1 banda). A lo largo del día se observaron cambios mínimos en la composición de la comunidad y no se detectaron CPD. A. johnsonii A2 presentó un daño bajo mientras que Rhodococcus sp. A5 no presentó daño en su ADN, sugiriendo que la comunidad bacteriana está muy bien adaptada a este ambiente altamente irradiado

Laguna Azul is an oligotrophic lake situated at 4,560 m above sea level and subject to a high level of solar radiation. Bacterioplankton community composition (BCC) was analysed by denaturing gradient gel electrophoresis and the impact of solar ultraviolet radiation was assessed by measuring cyclobutane pyrimidine dimers (CPD). Furthermore, pure cultures of Acinetobacter johnsonii A2 and Rhodococcus sp. A5 were exposed simultaneously and CPD accumulation was studied. Gel analyses generated a total of 7 sequences belonging to Alpha-proteobacteria (1 band), Beta-proteobacteria (1 band), Bacteroidetes (2 bands), Actinobacteria (1 band), and Firmicutes (1 band). DGGE profi les showed minimal changes in BCC and no CPD was detected even though a high level of damage was found in biodosimeters. A. johnsonii A2 showed low level of DNA damage while Rhodococcus sp. A5 exhibited high resistance since no CPD were detected under natural UV-B exposure, suggesting that the bacterial community is well adapted to this highly solar irradiated environment

Hydropeaking effects of on the diet of a Neotropical fish community

The impact of hydropeaking by dams is still poorly understood. Studying the diet of fish subjected to that variation allows us to test the following hypotheses: 1) seasonal and daily changes in river flow, causes changes in the use of the feeding resources; 2) species presenting larger differences in diet between seasons will be those with larger diet changes due to hydropeaking; 3) hydropeaking effects will be more evident in species feeding on items that can be more affected by variable flows. Fish diet collected from the Grande River, downstream from Itutinga Dam, in January and July 2010, was characterized by the feeding index (IA). NMDS, ANOSIM and SIMPER analyses were used to compare the diets under different hydropeaking and season. Relationship among diet dissimilarity between treatments was tested using Pearson Correlation. Seasonality and flow effects were not resulted in changes in the diet of species (hypothesis 1 rejected). In July, there was correlation of differences in the diet between stable and hydropeaking periods with the divergence caused by seasonality (hypothesis 2 accepted). The invertivores guild was the most affected by hydropeaking effects (hypothesis 3 accepted). This is the first study in Brazil that evaluates hydropeaking effects on ichthyofauna.

O impacto da flutuação de vazão causada pelas barragens ainda é pouco entendido. Estudando a dieta dos peixes sujeitos à variação na vazão conseguimos testar as seguintes hipóteses: 1) mudanças sazonais e diárias na vazão do rio promovem mudanças no uso dos recursos alimentares; 2) espécies que apresentam maiores diferenças na dieta entre as estações serão aquelas com maiores mudanças causadas pela variação de vazão; 3) os efeitos da flutuação na dieta serão mais evidentes naquelas espécies que se alimentam dos itens potencialmente mais afetados pela variação de vazão. A dieta dos peixes coletados no rio Grande, à jusante da barragem de Itutinga, em janeiro e julho de 2010, foi caracterizada pelo Índice Alimentar (IA). NMDS, SIMPER e ANOSIM foram usados para comparar a dieta em diferentes períodos e estações. As relações entre a dissimilaridade das dietas entre tratamentos foram testadas utilizando Correlação de Pearson. Os efeitos da sazonalidade e flutuação não resultaram em mudanças na dieta das espécies (hipótese 1 rejeitada). Em julho, houve correlação das diferenças nas dietas entre os períodos de vazão estável e flutuante com a dissimilaridade provocada pela sazonalidade (hipótese 2 aceita). A guilda invertívoros foi a mais afetada pelo efeito de flutuação de vazão (hipótese 3 aceita). Este é o primeiro estudo no Brasil que avalia os efeitos da flutuação de vazão sobre a ictiofauna.