Devils Hole, cradle of the Desert Fishes Council

Authors: Riggs, Alan C.

Year: 2003 (xxxv)

Abstract

It is an ecological truism that organisms do not exist in isolation, but are relevant only as components of, and in reference to, their environments. It follows, then, that to understand the Devils Hole pupfish we also have to understand the Devils Hole environment. What follows is an overview of the aspects of the Devils Hole physical environment that most strongly impact its suitability as Devils Hole pupfish habitat. A 110-160-km-wide swath of brittle Paleozoic carbonate rocks, which extends southward from eastcentral Nevada through the Spring Mountains, hosts an extensive network of interconnected subterranean fissures opened by extensional tectonism active in the Great Basin since the Miocene. The fissure network conducts snowmelt and rain water pr imarily from the well-watered upper elevations of the Spring Mountains to the arid circumjacent basin- floor discharge areas. The high-elevation recharge area assures that valley-floor springs flow even during arid climates (as at present), although the amount of flow and discharge-area water-level elevations appear to vary with both climate and tectonics. Devils Hole formed, apparently, about 60,000 years ago, wh en ceiling collapse of a small part of one of the fissures opened a skylight to the water table of the adjacent Ash Meadows oasis. Once Devils Hole had opened to the land surface, the 32-33-degree-C waters of the previously subterranean segment of the aquifer were available for colonization by a phot osynthetically based aquatic community. Since colonization, the extent and health of the aquatic community in the narrow 17-m-deep fissure has been largely dependent on (1) the height of the water table, which determines both the amount of semihorizontal subaquatic surface area that intercepts sunlight, and the intensity and duration of the sunlight intercepted, and (2) the configura tion of the hole as it evolves by continued spreading, wall collapse, and swallowing of breakdown blocks. Since about 750,000 years ago, the water table in the vicinity of Devils Hole has fallen roughly 26 m, but more importantly, available evidence indicates that in the 60,000 years since Devils Hole is thought to have opened, the water table has always been 7-17 m below ground surface, hence there is no obvious way for obligately aquatic organisms like the Devils Hole pupfish to have colonized the pool. From 60,000-15,000 years ago, the water table was 5-9 m higher than at present, presumably increasing the amount of shallow substrate, the duration and intensity of solar radiation on that substrate, and likely the suitability of Devils Hole as an aquatic

habitat, compared to today. In the last 15,000 years, the water table dropped precipitously to present levels, probably as a result of the change from glacial to interglacial climates. At present water levels, the shallow shelf, which is the upper surface of a breakdown block wedged just below water surface at the SW end of the pool, includes essentially all of the sub-horizontal, shallowl y submerged substrate in Devils Hole. The shallow shelf is thought to be critical to pupfish survival because it is the only place they are known to spawn, and is the location of a disproportionately large part of the primary productivity in Devils Hole. To the extent that the shallow shelf is critical to pupfish, their survival may be tenuous for several reasons: (1) Surfaces etched by photosynthetic endolithic borers on the nowshaded fissure wall, adjacent to the breakdown block, indicate that the block fell to its present position after Devils Hole opened to the sk y, i.e., relatively recently in geological time. The block presumably will fall deeper the next time the fissure spreads, or new blocks could fall on the shallow shelf, covering and/or shading it. (2) When it opened, Devils Hole captured a small ephemeral channel on Devils Hole ridge. During its approximately annual flows in response to thunderstorms, the channel flushes up to a cubic meter of sediment into Devils Hole, much of which is deposited on the shelf, flushing off algal mats, smothering the surface, and reducing water de pth. The tendency for sediment to accumulate on the shelf is apparently counteracted by seismic water-table bounces that set off mini-tsunamis that flush material off the shelf. (3) Groundwater pumping in the late 1960s and early 1970s lowered the water table to a level where most of the shelf was exposed. Had it been allowed to continue, pumping may well have exposed the whole shelf surface. And (4) at an unknown time in the past, the water table in Devils Hole dipped to about a meter below present – low enough to completely expose the shallow shelf. In sum, the present configuration of Devils Hole is a snapshot of a naturally dynamic environment where continuing change will pose continuing challeng es and opportunities for its aquatic inhabitants. Their responses to these challenges and opportunities will, as in the past, continue to determine the species composition and population density of all components of this unique aquatic community.

Resumen

Devils Hole, cuna del Consejo de Peces del Desierto Es un hecho ecológico que los organismos no existan en aislamiento, sino que son relevantes sólo como componentes de, y con referencia a, sus medios ambientes particulares. Por consiguiente, para entender al cachorrito de Devils Hole, necesitamos entender el medio ambiente del manantial de Devils Hole y por ello en el presente trabajo se presenta una revisión de los aspectos físicos de dicho lugar que más impactan su viabilidad como hábitat para este cachorrito. Una franja de 110-160 km de ancho, de frágiles rocas carbonatadas del Paleozoico, que se extiende hacia el sur de la parte este-central de Nevada a tr avés de las Montañas Spring, alberga una extensa red de fisuras subterráneas interconectadas, originadas por un activo movimiento tectónico extensional en la Gran Cuenca desde el Mioceno. Esa red de fisuras dirige el agua del deshielo y de lluvia, principalmente de las zonas elevadas de las Montañ as Spring, a las áreas áridas circundantes de las cuencas de descarga. El área de recarga de las zonas elevadas asegura que los manantiales de las planicies del valle fluyan aún durante periodos áridos (como lo es actualmente), aunque la cantidad del flujo y la elevación del nivel de agua en áreas de de scarga parece variar tanto por el clima como por los movimientos tectónicos. Aparentemente, Devils Hole se formó hace un os 60,000 años, cuando se cayó una pequeña parte del techo rocoso natural de una de las fisuras y abrió un tragaluz hacia el manto freático adyacente del oasis de Ash Meadows. Una vez que Devils Hole se abrió a la superficie, las aguas de 32-33 o C del segmento del acuífero antes subterráneo estuvieron disponibles para colonización por una comunidad acuática basada en la fotosíntesis. Desde dicha colonización, la extensión y salud de esa comunidad acuática, presente en una angosta fisura de 17 m de profundidad, ha dependido en gran medida de: (1) la altura del manto freático, que determina el tamaño de la superficie del área subacuática semihorizontal que intercepta la luz so lar, y la intensidad y duración de luz solar interceptada; y (2) la configuración del pozo (de manantial), que evoluciona expandiéndose por el colapso de las paredes y envolvi endo los pedazos resultantes de roca. Desde hace aproximadamente 750,000 años, el manto freático en las cercanías de Devils Hole ha bajado aproximadamente 26 m, pero lo más importante es que las evidencias disponibles indican que en los 60,000 años que se asume que Devils Hole se abrió, dicho manto ha estado siempre de 7 a 17 m por debajo de la superficie de la tierra circundante, por lo que no hay una manera obvia para organismos acuáticos como el cachorrito de Devils Hole de haber colonizado la poza del manantial. De hace 60,000 a 15,000 años, el manto freático estaba de 5 a 9 m más elevado que en la actualidad , presuntamente incrementando el área de sustrato

somero, la duración e intensidad de radiación solar sobre el sustrato, y probablemente la viabilidad de Devils Hole como un hábitat acuático, comparado al presente. En los últimos 15,000 años, el manto freático ha bajado de manera estrepitosa hasta los niveles actuales, probablemente como resultado del cambio climático glacial a interglacial. Los niveles de agua presentes y la plataforma somera, que es la superficie superior de un bloque rocoso justo debajo del agua en el extremo suroeste de la poza, incluye en esencia todo el sustrato sub-horizontal someramente sumergido en Devils Hole. Se piensa que la plataforma rocosa somera es crítica para la sobrevivencia del cachorrito, ya que es el único lugar donde se sabe que desovan y forma una sección de un a parte desproporcionadamente grande de la productividad primaria en Devils Hole. De tal manera, que dicha plataforma es crítica para el cachorrito, cuya sobrevivencia puede estar en riesgo por varias razones: (1) las superficies marcadas por agujeros fotosintéticos endolíticos sobre la ahora sombreada pared fisurada, adyacente al bloque rocoso que forma la plataforma, indican que el bloque cayó en esa posición después de que Devils Hole se abrió, presumiblemente en tiempos geológicos recientes. Se presume que dicho bloque caerá más profundo la próxima vez que la fisura se expanda, o nuevos bloque s podrían caer sobre la plataforma, cubriéndola y/o sombréandola; (2) cuando Devils Hole se abrió, capturó un pequeño canal efímero en la cresta encima de Devils Hole. Durante sus flujos con periodicidad más o menos anual, y en respuesta a las tormentas del verano, la descarga del canal es de hasta un metro cúbico de sedimento hacia el interior de Devils Hole, mucho de éste se deposita en la plataforma, y arrasa con los tapetes de algas, aumentando la superficie y reduciendo la prof undidad del agua. La tendencia del sedimento a acumularse sobre la plataforma es, en apariencia, c ontrarestada por rebotes del nivel del agua causados por eventos sísmicos, lo que provoca mini- tsunamis que sacan el material depositado sobre la plataforma; (3) el bombeo de agua subterránea a finales de los 1960s y principios de los 1970s disminuyó el nivel de dicha agua al punto de que la mayor parte de la plataforma estuvo expuesta. De haber permitido que eso siguiera, el bombeo podría haber expuesto toda la superficie de la misma; y, por último, (4) a un tiempo desconocido en el pasado, el nivel de agua en Devils Hole se bajó más o menos un metro por debajo de lo que está ahora—tan bajo como para exponer toda la plataforma. En resumen, la configuración actual de Devils Hole es una fotografía al instante de un ambiente naturalmente dinámico, donde el continuo cambio representará continuos retos y oportunidades a sus habitantes acuáticos. Sus respuestas a dichos retos y oportunidades determinarán – como en el pasado - - la composición de especies, y la densidad de población de todos los componentes de esta comunidad acuática única. Rinne, John N. *1; Carter, Cody D. 1; Miller, Dennis 2; Hilwig, Kara D. 3; Snider, Gary B.4 (1-U.S. Forest Service, Rocky Mountain Re search Station; 2-Western New Mexico Un iversity; 3-Northern Arizona University, Department of Biology; 4-Northern Arizona University, School of Forestry) Wildfire in the southwestern U.S.A.: effects on rare, native fishes and their habitats ABSTRACT “Skinny” Rinne first met W. L. (“Minck”) Minckley in an ichthyology class at Arizona State University in 1966. With manure on his shoes and grease on his hands, a young Nebraska farmboy began his journey. From field zoology in summer 1967, through graduate school at Arizona Sate, to finally working for one of “those agencies,” I, as many gathered here today, never have departed the influence of W. L. and Jim Deacon in our professional careeers. These two individuals have contributed to so many lives and careers while just doing what they did as graduate students on rivers in Kansas -biology. They have handed, and c ontinue to “hand the torch” to ru n the race for their clients – native southwestern fishes and their habitats. Let us hope we are up to the task. Always ahead of their times, in the late 1960s, after a wildfire on Mt. Ord, “Minck” was quick to suggest a need to study the effects of post-fire runoff on plankton in Roosevelt Lake. That brings me to the rest of this presentation (over 30 years later): the effects of wildfire on native southwestern fishes. Until recently, the effects of wildfire on aquatic ecosystems in the southwestern USA have been given little attention. In the early 1990s, wildfire impact son fishes and their habitats increased concern for this management issue. In summer 2002, wildfires burned over five million acres in the western USA. Several large wildfires occurred in the Southwest and provided opportunity to delineate the effects on a dozen native fishes, several of them threatened and endangered species. Information was gathered on

three fires in 2002 and two in 2003. In one stream, all fishes were lost in the fire-impacted reaches of stream. In the other two streams, a 70% reduction in total fish numbers was recorded. In 2002, differential responses by species also were recorded in one stream. Based on da ta collected in summers 2002-03, that from a fire in 1990, and historic data, immediate, post-fire stream-water quantity and quality, and both short and long-term alteration of habitat are primary determinants of impacts on fishes. Recent study and historic in formation indicate that listed species of fishes especially could be affected by post-wildfire impacts in southwestern stream ecosyst ems. The impact of fire on native fishes is a rapidly emerging management concern in the Southwest. RESUMEN Incendios naturales en el suroeste de los Estados Unidos: efectos sobre peces nativos raros y sus hábitats En 1966, “Skinny” Rinne conoció po r primera vez a W. L. (“Minck”) Minckley, el profesor de la materia de ictiología en la Universidad Estatal de Arizona (UEA). Con abono en sus zapatos y grasa en las manos, un joven granjero de Nebraska comenzó su aventura. Desde el curso de “Zoología de Campo”, durante el verano de 1967, hasta el posgrado en la UEA, y hasta finalmente trabajar para una de “esas instituciones”, yo, como muchos de los que estamos reunidos aquí, nunca hemos dejado ir de nuestras carreras profesionales la influencia de W. L. y Jim Deacon. Sólo con lo que hicieron como estudiantes de posgrado en los ríos de Kansas (la biología), estas dos personas han contribuído a la formación de muchas vidas y carreras. Ellos continúan sosteniendo la antorcha, corriendo la carrera por sus clientes, los peces nativos del suroeste y sus hábitats. Esperemos estar a la altura. Siempre viendo al futuro, “Minck” sugirió la necesidad de realizar un estudio de los efectos que sobre el plancton del Lago Roosevelt podrían tener las avenidas de agua formadas después del incendio que ocurrió en el Monte Ord en Arizona a finales de los 1960s. Eso me trae al resto de la presentación -después de 30 años – los efectos de incendio natural en los peces nativos del suroeste. Hasta hace poco, se les ha puesto poca atención a los efectos de los incendios naturales sobre los ecosistemas acuáticos en el suroeste de Estados Unidos. El interés sobre el tema del manejo de los impactos de los incendios naturales sobre peces y sus hábitats se incrementó a partir de los 1990s. En el verano de 2002, los incendios naturales arrasaron con cerca de cinco millones de acres en el oeste de los Estados Unidos. En el suroeste ocurrieron grandes incendios y permitieron documentar los efectos sobre una docena de peces nativos, algunos de ellos especies amenazadas y/o en peligro. Se recabó información de tres incendios ocurridos en 2002 y dos en 2003. En un afluente, todos los peces se perdieron en las secciones impactadas por el fuego. En los otros dos afluentes, se registró un 70% de reducción del número total de peces. Durante el año 2002, se regi straron también las respue stas diferenciales por especie en uno de los afluentes. Con base en los datos recabados en el verano de 2002 y 2003, más la de un incendio en 1990, y los datos históricos, se indica que los determinantes primarios del impacto sobre peces son: la cantidad y calidad del agua en la corriente inmediatamente después del incendio, y la alteración del hábitat a corto y largo plazo. Estudios recientes e información histórica, indican que las especies de peces enlistadas podrían ser especialmente afectadas por impactos post-incendio en los ecosistemas de corrientes en el suroeste. El imp acto de incendios sobre peces nativos es un tema preocupante y emergente para implementar un programa de manejo en el suroeste de EUA. Rissler, Peter H. *1; Scoppettone, G. Gary 1; French, Jim 2; Werdon, Selena3 (1-Reno Field Station, Western Fisheries Research Center, Biological Resources Disc ipline, U.S. Geological Survey; 2-Nevada Department of Wildlife; 3-Nevada Fish and Wildlife Office, U.S. Fish and Wildlife Service) Native fish status and di stribution in Soldier Meadows, Nevada, with emphasis on the desert dace ABSTRACT Desert dace, Eremichthys acros, is a threatened species endemic to thermal springs and streams in Mud and Soldier Meadows, Humboldt County, Nevada. Its habitat lies within the recently designated Black Rock/High Rock National Conservation Area. Ther e is little current status information on desert dace and other native fishes of Mud and Soldier Meadow s. In this study, we systematically surveyed Mud and Soldier Meadows seasonally. Since the la test survey in the mid-1990s, we found one

population of desert dace extirpated due to invasion by green sunfish, Lepomis cyanellus, and goldfish, Carassius auratus , but two additional populations were located. Other natives found were tui chub, Gila* bicolor, Tahoe sucker, Catostomas tahoensis, and speckled dace, Rhinichthys osculus. The green sunfish population has greatly expanded its range from Mud Meadows Reservoir into Mud Meadows, and, having already invaded two systems, it threatens to invade others. An aggressive effort is needed to control and/or extirpate the green sunfish population. [Placed in Siphateles by some workers—Ed.] RESUMEN Estatus y distribución de los peces nativos de Soldier Meadows, Nevada, con énfasis en la carpita del desierto La carpita del desierto, Eremichthys acros , es una especie amenazada, endémica a los veneros termales y las corrientes en Mud y Soldier Meadows, del Condado Humboldt, Nevada. Su hábitat está dentro de la recientemente establecida Área Naci onal de Conservación de Black Rock/High Rock. Existe poca información actualizada sobre la carpita del desierto y otros peces nativos de Mud y Soldier Meadows. En el presente estudio, dichos luga res se monitorearon estacionalmente de manera sistemática. Desde la última inspección a mediados de los 1990s, encontramos que una población de carpita del desierto había sido extirpada, debido a las invasiones de pez sol, Lepomis cyanellus, y carpa dorada, Carassius auratus. Sin embargo, se localizaron dos poblaciones adicionales de la carpita. Otros peces nativos que se encontraron son la carpa tui, Gila bicolor , el matalote de Tahoe, Catostomas tahoensis, y la carpita pinta, Rhinichthys osculus. La población de pez sol ha expandido mucho su área de distribución desde la Presa de Mud Meadows hasta Mud Meadows, y, habiendo ya invadido dos sistemas, amenaza con invadir otros más. Se necesita un agresivo esfuerzo para controlar y/o extirpar a la población de pez sol. [*Colocada en Siphateles por varios investigadores—Ed.]