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2. Fish assemblage characterization and the index of biotic integrity performance in the Pantanal National Park, Poconé, MT, Brazil
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Carla Natacha Marcolino Polaz, Miguel Petrere Júnior, Evaldo Luiz Gaeta Espíndola, Flávio César Thadeo de Lima, Maria Letizia Petesse, and Mauro César Lambert de Brito Ribeiro
- Abstract
O Pantanal é um complexo de ecossistemas que exibe grande diversidade de ambientes aquáticos. O objetivo geral deste estudo foi caracterizar a estrutura da comunidade de peixes no Parque Nacional do Pantanal Mato-grossense (PNPM), uma Unidade de Conservação federal localizada no município de Poconé, MT, a fim de apoiar a construção de um instrumento de monitoramento baseado na integridade biótica do ambiente aquático. Tal objetivo foi obtido através da adaptação do Índice de Integridade Biótica para o PNPM (IIBPNPM). Previamente ao capítulo sobre a construção do IIBPNPM, que se espera representativo para uma porção ainda intocada do Pantanal, os dois primeiros capítulos fornecem os dados necessários para subsidiar a aplicação do índice. O primeiro trata da caracterização dos diferentes ambientes que ocorrem no PNPM, agrupados em quatro estratos ambientais: rios principais (rios Cuiabá e Paraguai), corixos (canais de ligação da planície de inundação), baías permanentes (não perdem a conexão na seca) e baías temporárias (aquelas que perdem conexão com os outros elementos da planície). Essa caracterização foi realizada na primeira campanha exploratória ao PNPM, em setembro de 2009, quando foram definidos os pontos de amostragem de água e de peixes. Testes estatísticos foram realizados para verificar a existência de associação entre os diferentes estratos e os fatores abióticos (variáveis físicas e químicas da água), porém, não foram significativos, indicando que os ambientes são homogêneos. As coletas de peixes foram realizadas em 12 pontos dentro do PNPM, no período seco, no final de outubro e início de novembro de 2010 e 2011. No segundo capítulo, foram identificadas 154 espécies de peixes, totalizando 19.839 indivíduos, das quais 146 espécies (18.954 exemplares) foram consideradas para a construção do IIBPNPM, por questões de padronização dos petrechos de pesca. Testes estatísticos também não evidenciaram associação entre a estrutura das assembleias de peixes e os estratos, reforçando a hipótese da homogeneidade dos ambientes. No entanto, os índices de diversidade de Shannon (H) e equabilidade de Pielou (J) foram significativamente diferentes entre os estratos. A homogeneidade dos ambientes pode ser explicada pelo fato do PNPM estar situado num pantanal de alta inundação, que pode durar até oito meses de um único ciclo hidrológico. Analisando o que os resultados indicaram, os poucos meses de estiagem parecem não ser suficientes para gerar variablidade ambiental detectável pelos métodos utilizados. O IIBPNPM final é composto por nove métricas e três classes de integridade biótica: excelente, regular e pobre, com intervalos específicos de pontuação. A maioria das métricas se enquadrou na classe excelente, algumas na classe regular e nenhuma na classe pobre, o que era esperado pelo fato de não haver indícios de degradação ambiental no interior do PNPM. A comunidade de peixes, portanto, é bem estruturada, rica e abundante. Não houve diferença significativa nas pontuações do IIBPNPM entre os anos (2010 e 2011). Embora a localização privilegiada do PNPM amorteça o efeito dos impactos antrópicos, eles estão presentes de maneira difusa em todo o Pantanal, com intensidade e magnitude diversas. Aliado a isso, há de se levar em conta que o PNPM é uma área de berçário de muitas espécies de peixes, e exerce papel fundamental no recrutamento de recursos pesqueiros. Por isso, recomenda-se aos gestores do PNPM a implementação de um programa de monitoramento ambiental que tenha a ictiofauna como indicadora dos processos ecológicos. Nesse sentido, a aplicação sistematizada do IIBPNPM pode auxiliar na síntese das informações e na comunicação dos resultados à sociedade. The Pantanal is a complex of ecosystems that displays high diversity of aquatic habitats. The overall objective of this thesis was to characterize the structure of the fish assemblages in the Pantanal National Park, a federal protected area located in the state of Mato Grosso, Brazil, to back up the construction of a monitoring instrument based on the biotic integrity of the aquatic environment. This objective was achieved by adapting the Index of Biotic Integrity for the Pantanal National Park habitats. Prior to the chapter on the construction of this index (IIBPNPM), expected to be representative of a quite pristine Pantanal portion, the first two chapters provide the necessary data to support the application of the index. The first one deals with the characterization of the different hábitats that occur in PNPM, grouped into four environmental strata: main rivers (Cuiabá and Paraguai rivers), corixos (channels that connect the floodplain elements), permanent bays (do not lose the river connection in the dry season) and temporary bays (lose the connection in the dry season). This characterization was performed in the first PNPM exploratory campaign, in September 2009, when the future sampling sites were defined by collecting water and fish. Statistical tests were performed aiming to detect the existence of an association between the different strata and abiotic factors (water quality variables). However, they were not significant, indicating that the hábitats are homogeneous. Fish sampling were performed at 12 points within the PNPM, during the dry season in late October and early November of 2010 and 2011. In the second chapter, we identified 154 species of fish, totaling 19,839 individuals from which 146 species (18,954 individuals) were considered for the IIBPNPM framing for reasons of standardization of the fishing gears. Statistical tests also showed no association between the structure of the fish assemblage and strata, reinforcing the hypothesis of homogeneity of environments. However, the Shannon diversity index (H\') and evenness (J) were significantly different between the strata. The homogeneity of the environments can be explained by the PNPM being located in a wetland of high flooding, which can last up to eight months of a single hydrological cycle. Analyzed results indicate that the few dry months are not sufficient to generate environmental variability detectable by the methods used. The final IIBPNPM consists of nine metrics and three classes of biotic integrity: \"excellent\", \"regular\" and \"poor\", with specific ranges of scores. Most metrics are framed in \"excellent\" class, some in \"regular\" and none in \"poor\" one, which was expected because there was no evidence of environmental degradation within the PNPM. The fish community is well structured, rich and abundant. There was no significant difference in scores between IIBPNPM years (2010 and 2011). Although the location of PNPM cushions the effect of human impacts, they are present in a diffuse manner throughout the Pantanal, with various intensities and magnitudes. Allied to this, one should take into account that the PNPM is a nursery area for many fish species, and plays an essential role in the recruitment of fishery resources. Therefore, we emphatically recommend to the PNPM managers that implement an active monitoring program considering the fish assemblage as an indicator of ecological processes. The periodic performance of IIBPNPM can assist in summarizing information and to communicate the results to society.
- Published
- 2013
3. Evolutionary biology and conservation of species of Glandulocaudini tribe (Characiformes: Characidae)
- Author
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Mariana Bissoli de Moraes, Ricardo Macedo Corrêa e Castro, Carla Natacha Marcolino Polaz, Erica Maria Pellegrini Caramaschi, Renata Guimarães Frederico, Naercio Aquino Menezes, José Sabino, and Luisa Maria Sarmento Soares Filho
- Abstract
A tribo Glandulocaudini (Characiformes: Characidae) é caracterizada pela presença de órgão caudal, localizado na base da nadadeira caudal, constituído por raios e escamas modificados e tecido glandular de células club, provavelmente associado à liberação de feromônios durante a corte reprodutiva. Os representantes dos Glandulocaudini possuem especificidades ambientais, ocorrendo em ambientes íntegros, primordialmente riachos de águas claras (algumas espécies, como M. lateralis e M. sylvicola, podem ser encontradas em águas escuras), com a presença da vegetação ciliar pouco alterada. Quatro das onze espécies citadas estão oficialmente ameaçadas de extinção, principalmente em decorrência da degradação da qualidade de habitat. Ainda há lacunas sobre os aspectos da história natural das espécies da tribo Glandulocaudini. No primeiro capítulo deste trabalho, foram analisadas as características ambientais, estrutura populacional, reprodutivas (RGS, EM, GA, fecundidade, tipo de desova e diâmetro do ovócito maduro), alimentares (GR, tipo de dieta e origem dos itens alimentares), comportamentais e de ocupação de habitat de nove espécies de Glandulocaudini (Lophiobrycon weitzmani; Lophiobrycon sp. nov.; Glandulocauda melanopleura, G. caerulea, Mimagoniates microlepis; M. lateralis; M. sylvicola; M. rheocharis e M. inequalis) e de um membro filogeneticamente próximo do grupoexterno, Pseudocorynopoma heterandria. Foram realizadas seis expedições de coleta, sendo amostrados 457 indivíduos de Glandulocaudini em 12 localidades, e 39 exemplares de P. heterandria, e analisados 287 estômagos e 191 gônadas de machos e fêmeas. O menor indivíduo amostrado foi um macho imaturo de M. sylvicola, com 13,7mm de CP, e o maior indivíduo amostrado foi um macho maduro de G. melanopleura, com 57,7mm de CP. Machos de M. microlepis, M. lateralis e M. sylvicola atingiram CP estatisticamente maiores que fêmeas. A proporção sexual foi 1:1 em todas as espécies, com exceção de G. caerulea (2,33 machos/fêmea), M. sylvicola (1,86 fêmeas/macho), M. rheocharis (1,9 machos/fêmea) e P. heterandria (2,25 fêmeas/macho). Todas as espécies apresentaram alta atividade alimentar (estômagos GR2 e GR3), com a dieta classificada como insetívora, sendo que todas as espécies consumiram predominantemente de itens alóctones, com exceção de L. weitzmani, M. microlepis e M. sylvicola, que consumiram igualmente itens alóctones e autóctones. As espécies apresentaram a tática alimentar de catação de itens carreados pela correnteza e de itens na superfície da água. Não foram amostradas fêmeas maduras de G. caerulea, M. inequalis e de P. heterandria. No geral, a RGS média de machos foi inferior a de fêmeas, com exceção de M. sylvicola e M. inequalis. Todas as espécies apresentaram desova parcelada, com diâmetro dos ovócitos variando de 0,1 a 1,3mm, e fecundidade absoluta média variando de 51 ovócitos em fêmeas em desenvolvimento de M. inequalis a 538,2 ovócitos, em fêmeas maduras de M. microlepis. Não foram observados comportamentos reprodutivos na natureza em G. caerulea, M. lateralis, M. inequalis e P. heterandria. As espécies ocuparam principalmente as margens dos riachos, em porções sombreadas, e o meio do canal, em toda a coluna d\'água. Foram mapeadas apenas as condições ancestrais das variáveis biológicas fecundidade e diâmetro do ovócito maduro, que apresentaram sinal filogenético na filogenia morfológica modificada de Menezes & Weitzman (2009), e a variável diâmetro de ovócitos maduros, na filogenia molecular modificada de Camelier et al. (2018). A filogenia molecular elaborada no presente estudo corroborou a monofilia do gênero Lophiobrycon, e o parafiletismo de Glandulocauda. No segundo capítulo deste trabalho, foi analisada a área da adequabilidade de habitat de M. sylvicola para a região das bacias do Atlântico Leste, com base em 13 pontos de ocorrência, elaborada pela MDE utilizando o Maxent. A área prevista pelo modelo foi congruente com o padrão de distribuição conhecida da espécie-alvo, localizada na região litorânea da Bahia e norte do Espírito Santo. Foram elencadas oito regiões prioritárias para a conservação da espécie, a partir da análise do uso e ocupação de solo da região e de ameaças à destruição de habitat, e da presença de Unidades de Conservação e da legislação ambiental vigente, sendo sugeridas ações de conservação para Mimagoniates sylvicola e seus ambientes, espécies sintópicas e as demais espécies ameaçadas de Glandulocaudini. The tribe Glandulocaudini (Characiformes: Characidae) is characterized by the presence of a caudal organ, located at the caudal fin, formed by modified fin rays and scales with a glandular tissue of club cells associated, probably responsible for release of pheromones during the courtship. The Glandulocaudini need special environmental requirements, as they occur in healthy environments, especially in clear freshwater streams, some species like M. lateralis and M. sylvicola can be found in acid blackwater streams, with riparian vegetation. Four of the eleven species are officially endangered, mainly due to habitat quality degradation. There are some gaps in the knowledge of the natural history of these species. In the first Chapter of this study, environmental characteristics, population structure, reproduction (RGS, EM, GA, fecundity, spawning type and diameter of mature oocyte), feeding (GR, diet type and origin of food items), behavior and habitat occupation of nine species of Glandulocaudini (Lophiobrycon weitzmani; Lophiobrycon sp. nov.; Glandulocauda melanopleura, G. caerulea, Mimagoniates microlepis; M. lateralis; M. sylvicola; M. rheocharis and M. inequalis) and a close phylogenetic species of the outgroup, Pseudocorynopoma heterandria are described. Six sampling expeditions were carried out, with 457 individuals of Glandulocaudini sampled in 12 locations, and 39 specimens of P. heterandria. 287 stomachs and 191 males and females gonads were analyzed. The smallest individual sampled was an immature male of M. sylvicola, with 13.7mm SL, and the largest one was a mature male of G. melanopleura, with 57.7mm SL. The standard length of males of M. microlepis, M. lateralis and M. sylvicola were statistically longer than females. The sex ratio was 1:1 in all species, with the exception of G. caerulea (2.33 males / female), M. sylvicola (1.86 females / male), M. rheocharis (1.9 males / female) and P. heterandria (2.25 females / male). All species exhibited high feeding activity (GR2 and GR3 stomachs), and their diet was classified as insectivorous. All species consumed predominantly allochthonous items, with the exception of L. weitzmani, M. microlepis and M. sylvicola, which also consumed equally allochthonous and autochthonous items. The Glandulocaudini species presented drift feeding and surface picking as major feeding strategies. Mature females of G. caerulea, M. inequalis and P. heterandria were not sampled. Generally, the RGS average of males was lower than the females RGS, with the exception of M. sylvicola and M. inequalis. All species showed multiple spawning, the oocyte diameter ranging from 0.1 to 1.3mm. The mean absolute fecundity varied from 51 oocytes in developing females of M. inequalis to 538.2 oocytes in mature females of M. microlepis. No reproductive behaviors were observed for G. caerulea, M. lateralis, M. inequalis and P. heterandria. The species occupied mainly the stream banks, in marginal shaded portions, and in the middle of the channel, throughout the water column. Ancestral conditions of the biological variables fecundity and diameter of mature oocyte were mapped, which exhibited phylogenetic signal in the modified morphological phylogeny of Menezes & Weitzman (2009), and the variable diameter of mature oocytes in the modified molecular phylogeny of Camelier et al. (2008). The molecular phylogeny estimated in the present study corroborates the monophyly of Lophiobrycon genus, and the paraphyly of Glandulocauda genus. In the second chapter, the area of habitat suitability of M. sylvicola was analyzed in the region of Atlantic East river basins of Brazil, based on 13 occurrence points, using MDE in Maxent. The predicted area was congruent with the distribution pattern of the target species, located in the coastal region of Bahia and northern Espírito Santo states. Eight priority areas for the species conservation were listed, based on the use and occupation of soil in the region and threats to habitat destruction, analyzing the presence of Conservation Units and the current environmental legislation. Conservation actions have been suggested for Mimagoniates sylvicola and its habitat, syntopic species and for other endangered species of Glandulocaudini.
- Published
- 2020
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