ABSTRACT
Food webs depict the tangled web of trophic interactions associated with the functioning of an ecosystem. Understanding the mechanisms providing stability to these food webs is therefore vital for conservation efforts and the management of natural systems. Here, we first characterised a tropical stream meta-food web and five individual food webs using a Bayesian Hierarchical approach unifying three sources of information (gut content analysis, literature compilation and stable isotope data). With data on population-level biomass and individually measured body mass, we applied a bioenergetic model and assessed food web stability using a Lotka-Volterra system of equations. We then assessed the resilience of the system to individual species extinctions using simulations and investigated the network patterns associated with systems with higher stability. The model resulted in a stable meta-food web with 307 links among the 61 components. At the regional scale, 70% of the total energy flow occurred through a set of 10 taxa with large variation in body masses. The remaining 30% of total energy flow relied on 48 different taxa, supporting a significant dependency on a diverse community. The meta-food web was stable against individual species extinctions, with a higher resilience in food webs harbouring omnivorous fish species able to connect multiple food web compartments via weak, non-specialised interactions. Moreover, these fish species contributed largely to the spatial variation among individual food webs, suggesting that these species could operate as mobile predators connecting different streams and stabilising variability at the regional scale. Our results outline two key mechanisms of food web stability operating in tropical streams: (i) the diversity of species and body masses buffering against random and size-dependent disturbances and (ii) high regional diversity and weak omnivorous interactions of predators buffering against local stochastic variation in species composition. These mechanisms rely on high local and regional biodiversity in tropical streams, which is known to be strongly affected by human impacts. Therefore, an urgent challenge is to understand how the ongoing systematic loss of diversity jeopardises the stability of stream food webs in human-impacted landscapes.
As teias alimentares representam um emaranhado de interações tróficas associadas ao funcionamento de um ecossistema. Compreender os mecanismos que proporcionam estabilidade a estas teias alimentares é, portanto, vital para os esforços de conservação e gestão dos sistemas naturais. Aqui, primeiro caracterizamos uma meta teia alimentar de riachos tropicais e cinco teias alimentares individuais usando uma abordagem hierárquica Bayesiana unificando três fontes de informação (análise de conteúdo estomacal, compilação de literatura, dados de isótopos estáveis). Com dados sobre biomassa em nível populacional e massa corporal medida individualmente, aplicamos um modelo bioenergético e avaliamos a estabilidade da cadeia alimentar usando um sistema de equações LotkaVolterra. Em seguida, avaliamos a resiliência do sistema às extinções de espécies individuais usando simulações e investigamos os padrões de rede associados a sistemas com maior estabilidade. O modelo resultou em uma meta teia alimentar estável com 307 ligações entre os 61 componentes. Na escala regional, 70% do fluxo total de energia ocorreu através de um conjunto de dez taxa com grande variação nas massas corporais. Os restantes 30% do fluxo total de energia dependiam de 47 taxa diferentes, apoiando uma dependência significativa de uma comunidade diversificada. A meta teia alimentar foi estável contra extinções de espécies individuais, com uma maior resiliência em teias alimentares que abrigam espécies de peixes onívoros capazes de conectar múltiplos compartimentos da teia alimentar através de interações fracas e não especializadas. Além disso, estas espécies de peixes contribuíram amplamente para a variação espacial entre as cadeias alimentares individuais, sugerindo que estas espécies poderiam operar como predadores móveis conectando diferentes riachos e estabilizando a variabilidade à escala regional. Nossos resultados descrevem dois mecanismos principais de estabilidade da cadeia alimentar operando em riachos tropicais: (i) a diversidade de espécies e massas corporais que protegem contra distúrbios aleatórios e dependentes do tamanho (ii) alta diversidade regional e fracas interações onívoras de predadores que protegem contra a variação estocástica local na composição de espécies. Estes mecanismos dependem de uma elevada biodiversidade local e regional em riachos tropicais, que são conhecidos por serem fortemente afetados pelos impactos humanos. Portanto, um desafio urgente é compreender como a contínua perda sistemática de diversidade põe em risco a estabilidade das teias alimentares em paisagens impactadas pelo homem.
ABSTRACT
The traditional sediment quality triad generally uses three lines of evidence (LOE) in the assessment, integrating environmental chemistry, ecology and ecotoxicology. However the assessment is performed without considering the multivariate structure within LOE. In order to improve the sediment quality assessment, the M-Triad is proposed. Instead of averaging the values within a LOE, the new approach is based on the Euclidean distance between each sampling station and the reference station (s) for each LOE. These distances are then plotted in a radar-chart to obtain the area of the triangle and the quality assessment is subsequently obtained from the difference between the triangle areas of the impacted and the reference station. Three studies were selected to test the applicability of the M-Triad. In two cases, the M-Triad returned a more realistic ranking of the stations as observed in the principal component analysis (PCA) from each LOE By including the Euclidean distance, the use of M-Triad is advantageous when multiple variables with negative or uncorrelated patterns within a LOE are analyzed simultaneously. The combination of the M-Triad and the results of the PCA allows one to identify multiple contamination gradients and how biota and bioassays respond to each of these gradients. In comparison to the traditional method, the M-Triad reduces the uncertainty of the final analysis, permitting a more comprehensive ecological assessment.
ABSTRACT
Abstract The Paraná River basin has about 600 fish species. In the Upper Paraná, 310 fish species were recorded, with 52 species were registered in the streams and headwaters of the Paranapanema River. The aim of this study was to characterize the stream fish communities in the Upper Paranapanema River basin. Samplings were conducted with electrofishing during the dry season in the year of 2014. The collection effort consisted of 30 streams stretches. As a result, 41 species of stream fish were recorded in the Upper Paranapanema River basin, distributed in 26 genera, 11 families and 7 orders. Thirty-nine percent of the species can be considered rare, 41% intermediate and 20% common. We captured approximately eight species by stream stretch and the estimated richness (Schao2) was 40 ± 6 species. Around 40% of the individuals had less than 50 mm in length.
Resumo A bacia hidrográfica do Rio Paraná possui cerca de 600 espécies de peixes. No Alto Rio Paraná, 310 espécies de peixes foram registradas com 52 espécies registradas em riachos do Rio Paranapanema. O objetivo deste estudo foi caracterizar a comunidade de peixes de riachos da bacia do Alto Rio Paranapanema. O levantamento das espécies foi realizado com uso de pesca elétrica durante a estação seca de 2014. As coletas ocorreram em 30 trechos de riachos. Foram capturas 41 espécies distribuídas em 26 gêneros, 11 famílias e 7 ordens. Trinta e nove por cento das espécies podem ser consideradas raras, 41% intermediárias e 20% comuns. Foram capturadas cerca de 8 espécies por trecho de riacho e a riqueza estimada (Schao2) foi 40 ± 6 espécies. Cerca de 40% dos indivíduos possuem comprimento menor que 50 mm.
ABSTRACT
In stream environments habitat structure and limnological factors interact regulating patterns of energy and material transfer and affecting fish communities. In the coastal basins of Southeastern Brazil, limnological and structural characteristics differ between clear and blackwaters streams. The former have a diversity of substrate types, higher water velocities, and lower water conductivity, while the latter have sandy substrate, tea-colored and acidic waters, and low water velocities. In this study, we verified the relative importance of habitat structure and limnological variables in predicting patterns of variation in stream fish communities. Eight first to third order streams were sampled in the coastal plain of Itanhaém River basin. We captured 34 fish species and verified that community structure was influenced by physical habitat and limnology, being the former more important. A fraction of the variation could not be totally decomposed, and it was assigned to the joint influence of limnology and habitat structure. Some species that were restricted to blackwater streams, may have physiological and behavioral adaptations to deal with the lower pH levels. When we examined only the clearwater streams, all the explained variation in fish community composition was assigned to structural factors, which express specific preferences for different types of habitats. Em ambientes de riacho, fatores relacionados à estrutura dos habitats e limnologia interagem regulando os padrões de transferência de energia e matéria, afetando a composição da comunidade de peixes. Em bacias costeiras do sudeste do Brasil as características limnológicas e estrutura dos habitats diferem entre riachos de águas claras e pretas. Os primeiros são compostos por uma variedade de tipos de substrato, possuem velocidades de corrente mais elevadas e baixa condutividade, enquanto os últimos apresentam substrato arenoso, baixas velocidades de corrente e águas escuras e ácidas. Neste trabalho analisamos a importância relativa da estrutura dos habitats e das variáveis limnológicas como preditores dos padrões de composição em comunidades de peixes de riachos. Oito riachos de primeira a terceira ordem foram amostrados na planície costeira da bacia do rio Itanhaém. Capturamos 34 espécies e verificamos que a composição das comunidades foi influenciada por fatores estruturais e limnológicos, sendo os primeiros mais importantes. Uma fração de variação que não pode ser totalmente decomposta, deve-se à influência conjunta da limnologia e estrutura dos habitats. Algumas das espécies restritas aos riachos de águas pretas provavelmente apresentam adaptações fisiológicas e comportamentais para lidar com os baixos níveis de pH. Quando foram examinados somente os riachos de águas claras, toda a variação explicada na composição da comunidade de peixes foi atribuída aos fatores estruturais, devido a preferências específicas por diferentes características de hábitats.
Subject(s)
Animals , Ecosystem , Fishes , Aquatic Fauna/analysis , RiversABSTRACT
Visando conhecer a riqueza de espécies e aspectos ecológicos das assembléias ícticas de riachos de cabeceira da Bacia do Rio Cachoeira, foram realizadas coletas de peixes, de variáveis estruturais do ambiente e da água de oito riachos durante o mês de dezembro de 2007. Foram capturados 1.915 indivíduos pertencentes a 19 espécies das quais, cerca da metade, composta por organismos inferiores a 50 mm, o que sugere endemismo. Espécies com "status" taxonômico indefinido podem ser novas para a ciência. A confirmação de outras podem representar expansão da distribuição geográfica. Sugere-se novos levantamentos na área. Ocorreu correlação significativa entre as ordenações realizadas com dados ambientais e com abundância das espécies levando a formação de três assembléias distintas com suposta ação extrínseca nas suas organizações por parte da estrutura física do canal e de qualidade da água. Visando gerar instrumentos para programas de conservação e monitoramento da biodiversidade foram definidas espécies raras e dominantes.
Fish assemblage samples, environmental structure and water variables were collected from eight small streams in December of 2007 from Cachoeira river basin in the state of Bahia, Brazil. The objective was to obtain a set of information of the species richness and ecological aspects of the ichthyofauna. A thousand nine hundred and fifteen individuals of 19 species were captured. About half of the species contained individuals with a total length smaller than 50 mm. These findings suggest that some species are endemic. Two species with uncertain taxonomic status can be new. Confirmation of others two can represent expansion of the geographic distribution. These results indicate that new surveys in the area are necessary. Ordination analysis results with ambient data and abundance of the species showed significant correlation. Were identified three assemblages and it is suggested that were formed with extrinsic factors. Aiming to generate instruments for conservation programs and biodiversity monitoring species rare and dominant were defined.
