Fish die-off in river and reservoir: A review on anoxia and gas supersaturation

Albeit massive fish mortality has an extraordinary visual impact and is certainly a fatality, we still have rudimentary understanding on how addressing this problem in the Neotropical region. The processes that lead to fish die-off events are complex and sometimes ephemeral, which can lead to incorrect diagnosis. In this review, we discuss these events in Neotropical freshwaters, both in areas impacted by dams and natural environment, with a focus on deaths mediated by the lack of oxygen (anoxia) or the excess of dissolved gases (gas supersaturation). We examine the available knowledge about the related mechanisms, lethal thresholds for dissolved oxygen (DO) and total dissolved gases (TDG) for fish, and the sequelae of gas bubble disease (GBD). An assessment of the main mortality events in Brazil in the last 10 years is also presented, as well as the best practices for monitoring, prevention, and mitigation. Finally, it is concluded that the proliferation of hydroelectric plants in the Neotropical region might contribute to the expansion of these events and, consequently, increasing of impacts on fish conservation. We consider urgent the inclusion of this topic in the licensing processes for new hydropower projects by the environmental agencies.(AU)

Embora mortandades massivas de peixes tenham impacto visual extraordinário e sejam certamente uma fatalidade, estamos ainda engatinhando no entendimento e na solução desse problema. Os processos que levam aos eventos de mortes de peixes são complexos e algumas vezes efêmeros, o que explica diagnoses incorretas. Nessa revisão nós discutimos esses eventos em bacias hidrográficas neotropicais, tanto em barragens como em ambientes naturais, porém com o foco nas mortes por falta de oxigênio (anoxia) ou excesso de gases dissolvidos (supersaturação gasosa). Em particular são examinados o conhecimento disponível acerca dos processos que levam a essas condições, os limiares letais de oxigênio dissolvido (OD) e gases totais dissolvidos (GTD) para os peixes e as sequelas da doença das bolhas de gás (DBG). Uma avaliação dos principais eventos de mortandade que ocorreram no Brasil nos últimos 10 anos é também apresentada, bem como discutidas as melhores práticas para o monitoramento, prevenção e mitigação. Conclui-se, finalmente, que a proliferação de hidrelétricas deve contribuir com a expansão desses eventos e consequentemente com mais um fator de ameaça à biodiversidade. Consideramos urgente a inclusão desse tema nos processos de licenciamento de novos empreendimentos pelo órgão ambiental.(AU)

Effects of light-dark cycle on the spatial distribution and feeding activity of fish larvae of two co-occurring species (Pisces: Hypophthalmidae and Sciaenidae) in a Neotropical floodplain lake / Efeitos do ciclo claro-escuro na distribuição espacial e na atividade alimentar de larvas de peixes de duas espécies coexistentes (Pisces: Hypophthalmidae e Sciaenidae) em uma lagoa de planície de inundação Neotropical

Abstract Most studies on mechanisms regulating fish larvae processes have focused on assessing the isolated effects of food distribution and feeding behavior. However, in natural ecosystems, fish larvae may strongly interact with zooplankton organisms in an array of complex, direct and indirect interdependencies. This study analyzed the spatial distribution, diet and feeding behavior of early stages of Hypophthalmus edentatus and Plagioscion squamosissimus, two fish species co-occurring in an isolated floodplain lake, during the light-dark cycle. Larvae fed more actively during dark periods (dusk and night) when they migrated toward the surface of the lake, and remained on the bottom and fed less during light periods (day and dawn). Cladocerans represented the most frequent prey in the diet of H. edentatus larvae. In turn, P. squamosissimus larvae initially preferred cladocerans and, as they developed, included calanoid copepods in the diet. Significant differences were detected in the frequencies of food items consumed during larval development, which could be related to a better ability of the most developed stages to explore the environment in search of other prey.

Resumo A maioria dos estudos de mecanismos que regulam os processos de larvas de peixes se concentra na avaliação dos efeitos isolados da distribuição do alimento e do comportamento alimentar. No entanto, em ecossistemas naturais, as larvas de peixes podem interagir fortemente com os organismos do zooplâncton em uma série de interdependências complexas, diretas e indiretas. Este estudo analisou a distribuição espacial, dieta e comportamento alimentar dos estágios iniciais de vida de Hypophthalmus edentatus e Plagioscion squamosissimus, duas espécies de peixes coexistentes em uma lagoa isolada de planície de inundação, durante o ciclo claro-escuro. As larvas se alimentaram mais ativamente durante os períodos escuros (crepúsculo e noite) quando ascenderam em direção à superfície da lagoa, enquanto durante os períodos luminosos (dia e amanhecer) permaneceram no fundo e pouco se alimentaram. Os cladóceros foram as presas mais frequentes na dieta de larvas de H. edentatus. Por sua vez, larvas de P. squamosissimus inicialmente preferiram cladóceros, e a medida que se desenvolveram incluíram copépodes calanóides na dieta. Diferenças significativas foram detectadas nas frequências dos itens alimentares consumidos durante o desenvolvimento larval, o que poderia estar relacionado a uma melhor capacidade dos estágios mais desenvolvidos em explorar o ambiente na busca por outras presas.

Effects of a small natural barrier on the spatial distribution of the fish assemblage in the Verde River, Upper Paraná River Basin,Brazil / Efeitos de uma pequena barreira natural sobre a distribuição espacial da assembleia de peixes no rio Verde, bacia do alto rio Paraná, Brasil

Abstract Geographical barriers influence species distribution and play an important role in the segregation of fish assemblages. The present study aims to test the influence of a small natural barrier on the spatial distribution of fish species in the Verde River, Upper Paraná River Basin, Brazil, considering two biotopes: upstream and downstream of the Branca Waterfall. We observed the highest species richness downstream of the Branca Waterfall, which also had the highest number of exclusive species. Richness, evenness, and abundance varied significantly among biotopes. The composition and structure of the fish assemblage differed between biotopes, which were characterized by different indicator species, mainly downstream of the Branca Waterfall. Physical and chemical variables and geographical distance between sites were not responsible for the differences observed. Hence, the present study shows that small barriers can also be crucial in structuring fish fauna and play a key role in the segregation of fish assemblages.

Resumo As barreiras geográficas influenciam a distribuição das espécies e desempenham um papel importante na segregação das assembleias de peixes. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar mudanças espaciais na assembleia de peixes do rio Verde, sob a influência de uma pequena barreira geográfica natural, bacia do alto rio Paraná, Mato Grosso do Sul, Brasil. Para isso, seis locais foram amostrados e agrupados em dois biótopos: montante e jusante da cachoeira Branca. Maior riqueza e número de espécies exclusivas foram observadas a jusante da cachoeira Branca. A riqueza, equitabilidade e abundância diferiram significativamente entre os biótopos. Além disso, a composição e a estrutura da assembleia de peixes também diferiram entre os biótopos, os quais foram caracterizados por distintas espécies indicadoras, especialmente a jusante da cachoeira Branca. As variáveis físicas e químicas da água e as distâncias geográficas, entre os locais, não foram responsáveis pelas diferenças observadas. Dessa forma, este estudo demonstrou que pequenas barreiras geográficas podem ser cruciais na estruturação da ictiofauna e desempenhar um papel-chave na segregação de assembleias de peixes.

Diel vertical migration and spatial overlap between fish larvae and zooplankton in two tropical lakes, Brazil / Migração vertical diária e sobreposição espacial entre larvas de peixes e zooplâncton em dois lagos tropicais, Brasil

The effect of fish larvae on the diel vertical migration of the zooplankton community was investigated in two tropical lakes, Finado Raimundo and Pintado lakes, Mato Grosso do Sul State, Brazil. Nocturnal and diurnal samplings were conducted in the limnetic region of each lake for 10 consecutive months from April 2008 to January 2009. The zooplankton community presented a wide range of responses to the predation pressure exerted by fish larvae in both environments, while fish larvae showed a typical pattern of normal diel vertical migration. Our results also demonstrated that the diel vertical migration is an important behaviour to avoid predation, since it reduces the spatial overlap between prey and potential predator, thus supporting the hypothesis that vertical migration is a defence mechanism against predation.

O efeito de larvas de peixes sobre a distribuição vertical dia-noite da comunidade zooplanctônica foi investigada em duas lagoas tropicais, lagoa Finado Raimundo e Pintado, Mato Grosso do Sul, Brasil. Foram realizadas amostragens noturnas e diurnas na região limnética de cada lagoa durante um período de 10 meses consecutivos, entre abril de 2008 a janeiro de 2009. A comunidade zooplanctônica apresentou uma variada gama de respostas à pressão de predação exercida pelas larvas de peixes nos dois ambientes, enquanto que as larvas de peixes exibiram um padrão típico de migração vertical diária normal. Os resultados mostraram ainda, que a migração vertical diária é um comportamento importante para evitar a predação, uma vez que diminuiu a sobreposição espacial entre presa e seu predador em potencial, dando suporte a hipótese de que a migração vertical é um mecanismo de defesa contra a predação.

Spawning season, recruitment and early life distribution of Anchoa tricolor (Spix and Agassiz, 1829) in a tropical bay in southeastern Brazil / Período de reprodução, recrutamento e distribuição de jovens de Anchoa tricolor (Spix and Agassiz, 1829) em uma baía tropical do sudeste do Brasil

The pattern of the use of the Sepetiba Bay, a semi-closed 450 km² area in southeastern Brazil, by Anchoa tricolor was investigated to assess spawning period, recruitment and to detect spatial-temporal patterns of this major fishery resource. Fishes were sampled by seine nets, from spring, 1998 to winter, 1999 and by beach seine, from spring, 1998 to winter, 2000. Reproductive season, measured in terms of GSI, gonad development and appearance of recruits, indicate that reproduction occurs from August to March, when they reach the best condition. Recruitment peaks in winter/spring at sandy beaches where they stay until late summer, moving toward deeper bay areas during autumn. After that, they join adults and perform movements between the bay and the adjacent continental shelf to reproduce.

O padrão de uso da Baía de Sepetiba, uma área semifechada no Sudeste do Brasil, por Anchoa tricolor foi estudado visando determinar o período reprodutivo, recrutamento e detectar padrões de distribuição espacial e temporal. As amostras foram realizadas por rede de cerco, entre a primavera de 1998 e o inverno de 1999, e por arrasto de praia, da primavera de 1998 ao inverno de 2000. O período reprodutivo, estimado com base no índice gonadossomático, desenvolvimento gonadal e aparecimento de recrutas, ocorre de agosto a março, quando é atingida a melhor condição dos adultos. O recrutamento ocorre principalmente no inverno/primavera nas praias arenosas onde eles permanecem até fins do verão, movendo-se para áreas mais fundas da baia durante o outono. Depois disto eles se juntam aos adultos e fazem movimentos entre a baia e a plataforma costeira adjacente para reproduzir.