Effects of flow regime on the fish communities of the lower Ebro River

Abstract

Els ecosistemes aquàtics presenten una estreta connexió entre forces físiques i processos ecològics. Als rius, aquesta interacció física-ecologia és dirigida pel cabal, un dels factors principals que determinen la integritat biològica. La combinació de grans alteracions hidrològiques degudes a la regulació per preses i una creixent presència d’espècies al·lòctones, posa en perill les comunitats de peixos autòctons a la Península Ibèrica. L’objectiu d’aquesta tesi és explorar les relacions entre el règim hidrològic i les comunitats de peixos del tram baix de l’Ebre per mitjà de l’anàlisi de dades de campanyes de pesca elèctrica realitzades durant més de 10 anys. Enfocàrem aquest objectiu des de tres punts de vista diferents: Al capítol 1 s’avaluaren les relacions entre les abundàncies de cada espècie i el règim hidrològic, mentre que als capítols 2 i 3, l’objecte d’estudi foren índexs de qualitat biològica basats en peixos i l’espectre de mides de la comunitat íctica, respectivament. Per descriure el règim hidrològic, férem servir un conjunt de variables calculades a partir de series diàries i horàries de cabals facilitades per la Confederació Hidrogràfica de l’Ebre (CHE). Els resultats mostraren la importància del cabal en determinar la composició íctica a nivell d’espècie, comunitat i estructura de mides. Aquests coneixements poden ser de gran utilitat pel desenvolupament d’eines de restauració ecològica i la conservació d’espècies de peixos, especialment en el context actual de creixents pressions sobre els ecosistemes d’aigua dolça (escalfament global, consum d’aigua i espècies invasores, entre d’altres).

En los ecosistemas acuáticos se observa una estrecha relación entre fuerzas físicas y procesos ecológicos. En los ríos, esta interacción física-ecología está dirigida por el caudal, uno de los factores clave que determinan la integridad biológica. La combinación de grandes alteraciones hidrológicas debidas a la regulación por presas y una creciente presencia de especies introducidas, pone en peligro las comunidades piscícolas nativas de la Península Ibérica. El objetivo de esta tesis es explorar las relaciones entre el régimen hidrológico y las comunidades de peces del tramo bajo del Río Ebro mediante el análisis de datos de campañas de pesca eléctrica realizadas durante más de 10 años. Enfocamos este objetivo desde tres puntos de vista diferentes: En el Capítulo 1 se evaluaron las relaciones entre las abundancias de cada especie y el régimen hidrológico, mientras que en los capítulos 2 y 3, el objeto de estudio fueron índices de calidad biológica basados en peces y el espectro de tamaños de la comunidad ictiológica respectivamente. Para describir el régimen hidrológico, utilizamos un conjunto de variables calculadas a partir de series de caudal diarias y horarias facilitadas por la Confederación Hidrográfica del Ebro (CHE). Los resultados mostraron la importancia del caudal en la determinación de la composición ictiológica a nivel de especie, comunidad y estructura de tamaños. Estos conocimientos pueden ser de gran utilidad para el desarrollo de herramientas de restauración ecológica y conservación de especies de peces, especialmente en el contexto actual de crecientes presiones sobre los ecosistemas de agua dulce (calentamiento global, consumo de agua y especies invasoras, entre otras).

Aquatic ecosystems are characterized by a strong coupling between physical forcing and ecological processes. In rivers, this physics-ecology interaction is driven by flow, one of the main factors determining biological integrity. The combination of high flow alterations due to dam regulation and an increasing presence of alien species is endangering native fish communities in the Iberian Peninsula. The aim of this thesis is to explore the relationships between flow regime and fish communities in the lower Ebro River by analysing data from electrofishing campaigns collected during more than 10 years. We addressed this objective through three different approaches: On Chapter 1, the relationships between single species abundances and hydrological regime were evaluated while in Chapter 2 and 3 the objects of study were fish-based biological quality indices and size spectrum of fish community, respectively. To describe flow regime, we used a set of hydrological variables calculated from daily and hourly flow data series provided by the Ebro Basin Water authority (Confederación Hidrográfica del Ebro). The results showed the importance of flow in shaping fish composition at species, community and size structure levels. This knowledge may prove useful for the development of ecological restoration tools and fish species conservation, especially in a context of increasing pressures over freshwater ecosystems (global warming, water consumption and invasive species, among others).