Significance of fluvial, sand-bed habitat to desert river minnows conservation

Authors: Hoagstrom, CW

Year: 2000 (xxxii)

Abstract

The native fish assemblage of desert and plains rivers includes a suite of fluvial specialist minnows (Cyprinidae). These rivers historically consisted of a shifting sand-bed, low, sparsely vegetated banks, and a wide floodplain. Efforts to quantify physical or biological conditions of sand-bed rivers have been limited in scope and have only been linked anecdotally to the life history of native fishes. Sand-bed rivers (rivers with an unlimited sand supply and sand to the depth of maximum scour) are hydraulically unique. In-channel morphology (bed configuration) is directly determined by mean and local velocity. Different bed configurations create and sustain different sand-bed characteristics (e.g., particle size, insterstitial space) which affects connectivity between surface water, parafluvial water, and groundwater. This connection is critical to in-stream nutrient cycling and primary productivity. Historical conditions provided multiple bed configurations (habitat types) at all times. The abundance, extent, shape, and location of each bed configuration was constantly changing as discharge varied and bed sand advanced downstream. Activities associated with human development (e.g., flood control, sediment control, flow diversion, groundwater depletion, channelization) have intentionally interrupted and eliminated the very processes which maintained fluvial, sand-bed habitat. Resulting degradation has caused species loss but the true nature of such loss is difficult to quantify due to lack of ecological understanding. This lack makes river restoration for native fish conservation a challenge. The upper Rio Grande [Río Bravo] Basin (upstream of the Fall Line) provides an example of the concurrent decline of fluvial, sand-bed conditions and fluvial specialist minnows. Historical accounts document that 1900 miles of the mainstem Rio Grande, Rio Chama, and Pecos River were dominated by fluvial, sand-bed conditions. Fluvial specialist minnows were historically collected from the majority of this stretch. Reaches from which fluvial specialist minnow occurrence was poorly validated (few collections or individuals) were most poorly sampled and most heavily impacted by early developments including upstream dams, upstream diversion, channelization, and groundwater mining. Currently, phantom shiner, Notropis orca , is extinct. Rio Grande silvery minnow, Hybognathus amarus , is confined to 283 km of the Rio Grande, and bluntnose shiner, Notropis simus , is restricted to 148 km of the Pecos River. Both reaches maintain sand-beds but fluvial conditions are endangered. Speckled chub, Macrhybopsis aestivalis , and Rio Grande shiner, Notropis jemezanus , persist in the remote canyonlands of the lower Pecos and Big Bend (Rio Grande/Río Bravo), TX. However, they are only abundant in the middle Pecos River, NM, where they are associates of bluntnose shiner. Primary threats to fluvial specialist minnows are water and sediment deprivation (habitat destruction). If they are to be conserved, unique ecological features of fluvial sand-bed channels must be recognized, described, protected, and restored.

Resumen

Importancia del hábitat fluvial lecho-arenoso para la conservación de carpas de ríos del desierto Entre los peces nativos de ríos del desierto y llanos se incluye un grupo de carpas fluviales especialistas (Cyprinidae). Históricamente los lechos de estos ríos se componían de arena en movimiento continuo, sus bancos bajos con vegetación escasa, y una amplia planicie de anegación. Hay pocos trabajos cuantitativos sobre condiciones físicas o biológicas de los ríos de lecho arenoso, y se les ha relacionado anecdóticamente a la la biología de los peces nativos. La hidrología de los ríos de lecho arenoso (suministro continuo de arena y arena a la profundidad de máxima erosión) es singular. La morfología del canal (configuración del lecho) se define por la velocidad media y local. Diferentes formas del lecho crean y mantienen diferentes características del lecho arenoso (tamaño de partícula, espacio intersticial) lo cual afecta la conectividad entre agua superficial, agua parafluvial, y agua del subsuelo. Tal conección es cr ítica para el ciclo de nutrientes y la productividad primaria. Las condiciones históricas generaron múltiples configuraciones de los lechos (tipos de hábitat) en todo tiempo. La abundancia, extensión, forma y localización de cada configuración del lecho cambiaba constantemente con la variación de la descarga y la arena del lecho avanzaba río abajo. Las actividades relacionadas con el desarrollo humano (control de inundaciones y de sedimentos, desvío de flujo, agotamiento de agua subsuperficial,

canalización) han interumpido y eliminado el mismo proceso que mantenía el hábitat fluvial de lecho arenoso. Tal degradación ha causado pérdida de especies cuya naturaleza es difícil cuantificar por el desconocimiento de la ecología del lugar. Esto convierte en un reto la restauración de los ríos para conservar a los peces nativos. La cuenca alta del Río Bravo [Rio Grande] (río arriba de la Línea Fall) es ejemplo de deterioro simultáneo de condiciones fluviales de lecho arenoso y de las carpas fluviales. En registros históricos se documenta que en 1,900 millas del cauce principal del Río Bravo, Río Chama, y Río Pecos dominaban condiciones fluviales de lecho arenoso. En la mayoría de estos lugares históricamente se colectaban carpas fluviales. Los tramos donde la presencia de carpas fluviales no se comprobó (pocas colecciones u organismos) fueron más impactadas por antiguas construcciones incluyendo presas, desvíos, canalización y uso de agua del subsuelo. Actualmente se encuentra extinto la carpita de El Paso, Notropis orca. La carpa Chamizal, Hybognathus amarus, está confinada a 283 km del Río Bravo, y la carpita chata, Notropis simus, se restringe a 148 km del Río Pecos. En ambos tramos persisten lechos de arena aunque la condición fluvial está en peligro. La carpa pecosa, Macrhybopsis aestivalis, y la carpita del Bravo, Notropis jemezanus, sobreviven en cañones remotos de la parte baja del Río Pecos y Big Bend (Río Bravo), Texas. No obstante, sólo abundan en la porción media del Río Pecos en Nuevo México, donde se asocian a la carpita chata. Las amenazas principales para las carpas fluviales especialistas son la carencia de agua y de sedimento (destrucción de hábitat). Si se lesquiere conservar, el caracter ecológico singular de los lechos de arena fluviales debe ser reconocido, descrito, protegido y restaurado.