Assessment of sábalo (Prochilodus lineatus) fisheries in the lower Paraná River basin (Argentina) based on hydrological, biological, and fishery indicators

This study assesses the change in fish exploitation patterns of the sábalo fisheries of the lower Paraná River basin based on hydrological, biological, and fishery indicators. From historical catch records, we recorded a shift from a lightly and moderate exploited status before 2001 to a heavily exploited one, as a result of the development of sábalo exports from 2001 onwards. Channel and floodplain connectivity indices demonstrated that the Paraná exhibited highly favorable hydrological conditions between 1972 and 1999 but more adverse conditions from 1999 to 2009, as a consequence of flood pulses reduction coincident with a fishing mortality increment. A total catch of 15,000 tons, including local consumption, regional market, informal sales, and exportation volumes, was estimated as the maximum sustainable catch. That level was instead exceeded 3 fold in 2004, in parallel with a decrease in the mean fish length from 48 to 42 cm, along with a reduction in both the mesh size from 16 to 12 cm and megaspawner proportion, and an increase of fishing mortality. Although growth overfishing was not noted, an analysis of the spawning potential ratio trend indicated that recruitment overfishing took place during 2005, since the fishing mortality rate was 4 times greater than the natural mortality rate. These observations suggest that less favorable hydrological conditions after 1999 coupled with a coincident high fishing pressure could have impacted the sábalo population biomass. Management of sábalo fisheries requires to set aside a single economic vision of the resource use moving to an ecosystem-oriented approach that incorporate, among others components, the hydrological regime, species life history traits, fishing impacts on other species, and main stakeholders socioeconomic requirements as key elements for the preservation of fishery sustainability.

Este estudio evalúa el cambio en los patrones de explotación de las pesquerías de sábalo (Prochilodus lineatus) en la baja cuenca del río Paraná basado en indicadores hidrológicos, biológicos y pesqueros. A partir de registros históricos de capturas se notó un desplazamiento de un estado de explotación ligera o moderada previa a 2001 a otro de explotación intensiva como resultado del desarrollo de una pesquería para exportación a partir de ese año. Los índices de conectividad hidrológica demostraron que el Paraná exhibió condiciones muy favorables para el sábalo entre 1972 y 1999, pero más adversas entre 1999 y 2009 al reducirse el caudal, que coincidió con un aumento en la mortalidad por pesca. Se estimó en 15.000 toneladas la captura máxima sostenible, incluyendo tanto la destinada al consumo local, venta informal y en mercados regionales, como la asignada a exportación. Este nivel, sin embargo, se triplicó en 2004, siendo acompañado por una disminución de la talla media y máxima de captura de 48 a 42 cm y de 64 a 58 cm respectivamente, una reducción de abertura de malla de 16 a 12 cm y un descenso en la proporción de megareproductores. Aun cuando no se detectó sobrepesca de crecimiento, el análisis de la tendencia de cambio del cociente de desove potencial muestra que hubo sobrepesca de reclutamiento en 2005, con stocks sobrepescados debido a que la tasa de mortalidad por pesca excedió en 4 veces la tasa de mortalidad natural. Estas observaciones sugieren que la existencia de condiciones hidrológicas menos favorables a partir de 1999, coincidentes con una elevada presión de pesca, pudieron haber impactado sobre la biomasa de esta especie. El manejo de esta pesquería requiere dejar de lado la visión exclusivamente economicista de uso del recurso ...

Fish passage system in an irrigation dam (Pilcomayo River basin ): when engineering designs do not match ecohydraulic criteria

The Route 28 Dam has the potential to block fish movements from La Estrella marsh to the Pilcomayo River. In addition, the many fish that concentrate immediately downstream of the dam may suffer high mortality when they are stranded during low water periods. The goals of this study are to determine if fish are able to pass the spillway and to assess if the design of the installed ladders (pool and weir type) effectively supports upstream migration of Prochilodus lineatus (sábalo). Results showed that only fish longer than 39 cm should be able to ascend the spillway chute, but when water levels on the spillway crest are over 0.4 m. Fish are also unable to jump from spillway toe to spillway crest because the downstream dissipation pool does not meet the minimum depth criterion for fish to accelerate to sufficient velocity. Fish ladders have insufficient number of pools and some pool dimensions and designs depart from accepted standard designs. Volumetric dissipation power in the upper pool of each fish ladder is too low for fish to rest. Also, attraction flows relative to total spillway discharge at the entrance to each fishway are insufficient. Fish passage failures of both the spillway and pool and weir systems in La Estrella marsh can be traced to the "salmon-centric" concept used by the designers. We conclude that the Route 28 Dam design including its fish passage systems, do not follow criteria to cope with the strong hydrological variability and bioecological characteristics of fish inhabiting pulsatile systems such as La Estrella marsh.

La represa dela ruta 28 posee el potencial de bloquear el desplazamiento del sábalo (Prochilodus lineatus) desde el bañado La Estrella hacia el río Pilcomayo. Adicionalmente los numerosos peces que se concentran aguas abajo de la represa pueden sufrir una alta mortalidad cuando quedan atrapados durante el período de aguas bajas. Los objetivos de este estudio es determinar si los peces son capaces de superar el vertedero y evaluar si el diseño de los pasos para peces del tipo tanque-escalón ya instalados esadecuado para facilitar la migración hacia aguas arriba. Los resultados muestran que solo aquellos peces mayores a 39 cm de longitud total son capaces de ascender la pendiente del vertedero, pero únicamente cuando el nivel del agua en la cresta del mismo alcanza o supera los 40 cm. Los peces son incapaces de saltar desde el pie del vertedero hasta la cresta debido a que la pileta de disipación no sigue los criterios de mínima profundidad requeridos para alcanzar la suficiente velocidad y altura. Asimismo, los pasos para peces no poseen el número suficiente de tanques y algunas de sus dimensiones y su diseño se apartan de los estándares aceptados. La potencia de disipación volumétrica en el tanque superior de cada paso es inadecuada para que los peces puedan descansar, mientras que los flujos de atracción relativos a la descarga del vertedero resultan insuficientes. La baja eficiencia del vertedero y de los sistemas de pasos para peces pueden ser adjudicados a un concepto de construcción orientado a salmónidos. Concluimos que la represa de la ruta 28, incluyendo sus sistemas de pasaje para peces, no siguen los criterios adecuados para hacer frente a alta variabilidad hidrológica y las características bioecológica de los peces que habitan en bañados pulsátiles como La Estrella.

Is fish passage technology saving fish resources in the lower La Plata River basin?

Over 450 dams have been constructed in the upper Paraná River basin in Brazil during the past 40 years. River regulation by these dams is considered a primary factor in the reduction of fish diversity and depletion of migratory species. In contrast to the upper Paraná Basin, only two large dams (both with upstream fish passage) have been constructed in the lower La Plata River basin. Fishery managers in the lower basin are concerned that existing and planned dams will further deplete populations of migratory fish species that constitute important recreational and commercial fisheries as has occurred in the upper basin. We assessed the sustainability of fisheries in the lower basin in the face of increased river regulation by using literature information to describe the efficiency of the fish passage systems used to mitigate river regulation impacts on fisheries. Our analysis shows that fish passage systems at both lower basin dams, Yacyreta and Salto Grande, fail to transfer sufficient numbers of upstream migrants to sustain populations of migratory species. Fish passage efficiency of target species in the fish elevators at Yacyreta is less than 2 percent. Fish diversity in the fish elevators is low because about 85 percent of the fish belong to only three non-migratory species (Pimelodus maculatus, Oxydoras kneri and Rhinodoras dorbignyi). Large migratory species targeted for passage rarely comprise even 5 percent of the fish number in the passage system. The two Borland locks at Salto Grande Dam cannot dependably pass large numbers of migratory species because passage efficiency is dependent upon interactions of powerhouse and spillway operation with tailrace elevations. Most species in the Borland system were either a small catfish (Parapimelodus valenciennis) or a engraulid (Lycengraulis grossidens). Again, the targeted migratory species were not abundant in the passage system. We conclude that existing fish passage technology in...

Mais de 450 barragens foram construídas no alto rio Paraná, Brasil, nos últimos 40 anos. A regulação dos rios por barragens é considerada um dos fatores primários de redução da diversidade de peixes e depleção de espécies migratórias. Em contraste, somente duas grandes barragens foram construídas nos trechos mais inferiores da bacia do rio da Prata. No momento, há uma grande preocupação acerca do impacto dos represamentos sobre espécies que se constituem a base da pesca comercial e esportiva na bacia. Este artigo aborda o desempenho das passagens de peixes das barragens de Yacyreta e Salto Grande, monstrando que as mesmas falham na transferência de grandes quantidades de espécies migratórias para os trechos a montante. A barragem de Yacyreta tem dois elevadores com problemas importantes de projeto. Como resultado, a eficiência na passagem das espécies-alvo é menor do que 2 por cento. A diversidade das espécies transferidas é baixa, uma vez que 85 por cento dos espécimes dominantes nos elevadores foram representadas por uma espécie de Pimelodidae (Pimelodus maculatus) e duas de Doradidae (Oxydoras kneri e Rhinodoras dorbignyi). A passagem de grandes espécies alvo migratórias raramente compreende até 5 por cento do número de peixes no sistema de passagem. A barragem de Salto Grande tem duas passagens do tipo eclusas de Borland linstaladas, cuja performance varia consideravelmente dependendo da operação da casa de força e dos vertedouros, bem como da elevação de nível no canal de fuga. A maioria dos espécimes que passam pertencem a uma pequena espécie de Pimelodidae (Parapimelodus valenciennis) e a uma espécie de Engraulidae (Lycengraulis grossidens). Um novo direcionamento no desenho de passagens de peixes é necessário para a preservação das espécies migratórias em rios Sul Americanos. Informações integradas de geomorfologia (habitat), atratores de natureza hidrodinâmica detectável pelos peixes para selecionar as rotas de migração ascendentes...

Can north american fish passage tools work for South american migratory fishes?

In North America, the Numerical Fish Surrogate (NFS) is used to design fish bypass systems for emigrating juvenile salmon as they migrate from hatchery outfalls and rearing habitats to adult habitat in the oceans. The NFS is constructed of three linked modules: 1) a computational fluid dynamics model describes the complex flow fields upstream of dams at a scale sufficiently resolved to analyze, understand and forecast fish movement, 2) a particle tracking model interpolates hydraulic information from the fixed nodes of the computational fluid model mesh to multiple locations relevant to migrating fish, and 3) a behavior model simulates the cognition and behavior of individual fish in response to the fluid dynamics predicted by the computational fluid dynamics model. These three modules together create a virtual reality where virtual fish exhibit realistic dam approach behaviors and can be counted at dam exits in ways similar to the real world. Once calibrated and validated with measured fish movement and passage data, the NFS can accurately predict fish passage proportions with sufficient precision to allow engineers to select one optimum alternative from among many competing structural or operational bypass alternatives. Although South American fish species are different from North American species, it is likely that the basic computational architecture and numerical methods of the NFS can be used for fish conservation in South America. Consequently, the extensive investment made in the creation of the NFS need not be duplicated in South America. However, its use in South America will require that the behavioral response of the continent's unique fishes to hydrodynamic cues must be described, codified and tested before the NFS can be used to conserve fishes by helping design efficient South American bypass systems. To this end, we identify studies that could be used to describe the movement behavior of South American fishes of sufficient...

Na América do Norte, o Numerical Fish Surrogate (NFS) é utilizado no projeto de sistemas de transposição de juvenis de salmão em seus deslocamentos dos habitats de desova e desenvolvimento inicial para o de adultos, no oceano. O NFS é estruturado em três módulos interconectados: 1) um modelo computacional de dinâmica de fluidos (CFD) que descreve o complexo escoamento acima da barragem em uma escala suficientemente apropriada para analisar, entender e prever os movimentos dos peixes, 2) um modelo de rastreamento de partículas que interpola informações hidráulicas dos nós da malha do modelo computacional para localizações múltiplas relevantes ao peixe em migração, 3) um modelo comportamental que simula o conhecimento e o comportamento de cada peixe em resposta à dinâmica do escoamento predita pelo modelo computacional. Esses três módulos juntos criam uma realidade virtual onde peixes virtuais exibem um comportamento realístico de aproximação da barragem e podem ser contados de uma forma similar a do mundo real. Uma vez calibrado e validado com medições do movimento dos peixes e dados de passagem, o NFS pode predizer acuradamente a proporção de passagem de peixes, com suficiente precisão para permitir que engenheiros selecionem uma alternativa ótima dentre as várias opções estruturais e operacionais. Embora as espécies de peixes Sul Americanas sejam diferentes das espécies da América do Norte, é provável que a arquitetura computacional básica e os métodos numéricos do NFS possam ser usados para a conservação de peixes na América do Sul. Consequentemente, o grande investimento feito na criação do NFS não precisa ser repetido na América do Sul. Contudo, seu uso na América do Sul exigirá que a resposta comportamental dessa fauna aos sinais hidrodinâmicos seja descrita, codificada e testada antes que o NFS possa ser usado na conservação de peixes pelo seu emprego na projeção de sistemas de transposição eficientes. Nesse contexto, o presente...