Nonnative fishes in southwestern U.S. A. versus northwestern Mexico: time- lagged invasions as a predictor in desert fish communities

Authors: Unmack, Peter J.*1, Fagan, William F.2

Year: 2003 (xxxv)

Abstract

In 1994, W. L. Minckley began efforts to create a comprehensive database on southwestern fishes to allow accurate and quantitative investigations into various aspects of native and nonnative species. Unfortunately, Minckley passed aw ay before the first paper stemming directly from the database was published, but his legacy via this database continues to grow and expand. Minckley was intensely interested in the Pacific slope rivers of nort hern Mexico, especially their biogeography and conservation, hence the reason for their inclusion into the database. This presentation stems directly from Minckley, who in 1991, first put forth the hypo thesis we are testing toda y. Here we quantify the historical development of nonnative fish assemblages of two North American desert drainages, one with many nonnative fishes (Gila River basin, principally southwestern USA ), and one with few (Yaqui River basin, principally northwestern Mexico). Each drainage is similar in size, physiography, and ecology, but because of differences in the timing of regional developm ent, Minckley hypothesized that the richness and geographic spread of nonnative fishes in the Yaqui are time-lagged relative to the Gila, and that a slow, but steady increase of nonnative fish occurrence is underway in the Yaqui, similar to what occurred in the Gila. We found that increases in regional rich ness of persistent nonnative species over time were roughly linear in both basins. Meanwhile, previously established species have continued to spread, such that the cumulative number of reach-records for nonnative species has increased roughly exponentially in both systems. For all comparisons, a time lag of 40-50 years exists between the Gila and Yaqui. The majority of nonnative fishes are piscivores, and many have high levels of parental care, a life history trait affording considerable advantages over native fishes. These results predict that the presently abundant ichthyofauna of the Yaqui may become increasingly imperiled, with a future similar to the Gila, where most native fishes are either extirpated, threatened, or substantially reduced in range, and nonnative fishes dominate most fish communities. We recommend immediate actions to identify and protect high-priority portions of the Yaqui River from further nonnative fish invasions before further degradation occurs.

Resumen

Peces no-nativos en el suroeste de los Estados Unidos vs el noroeste de México: invasiones retrasadas en el tiempo como predictor en las comunidades de peces desérticos En 1994, W. L. Minckley comenzó los esfuerzos para crear una base de datos comprensiva acerca de los peces del suroeste de EUA para permitir investigaciones precisas y cuantitativas de varios aspectos de los peces nativos y no-nativos. Desafortunadamente, Minckley falleció antes de que se publicara el primer artículo derivado de dicha base de datos, pero su legado sigue creciendo y expandiéndose a través de esa base. Minckley estaba muy interesado en los ríos del pendiente del Pacifico del norte de México, especialmente en su biogeografía y conservación, de aquí la razón de que se incluyeran en la base de datos. Esta presentación surge directamente de Minckley quien, en 1991, fue el primero en proponer la hipótesis aquí planteada. Se cuantifica el desarrollo histórico de los conjuntos de peces no-nativos de dos afluentes desérticos en Norteamérica, una con muchos peces no-nativos (cuenca del Río Gila, principalmente en el suroeste de Estados Unidos) y una con pocos (cuenca del Río Yaqui, principalemente en el noroeste de México). Ambas cuencas son similares en tamaño, fisiografía, y ecología, pero debido a las diferencias temporales del desarrollo regional, Minckley hipotetizó que la riqueza y diseminación geográfica de los peces no-nativ os en el Yaqui son tardíos con respecto al Gila, y que se está dando un incremento lento, pero consta nte, en la ocurrencia de peces no-nativos en el Yaqui, de manera similar a lo ocurrido en el Gila. Se encontró que el increm ento en la diversidad regional de las especies no-nativas persistentes sobre el tiempo se ha dado de manera aproximadamente linear en ambas cuencas. Al mismo tiempo, las especies ya establecidas se han seguido diseminando, de tal manera que el número acumulado de especies no-nativas en cierta s secciones de los ríos se ha incrementado más o menos exponencialmente en ambos sistemas. En todas las comparasiones existe un retraso de 40 a 50 años entre el Gila y el Yaqui. La mayoría de los peces no-nativos son piscívoros, y muchos presentan un alto nivel de cuidado de los pa dres, una característica en su ciclo de vida que les confiere una ventaja considerable sobre los peces nativos. Estos resultados predicen que la diversa ictiofauna de hoy en día en el Río Yaqui, pudiera encontrarse en mayor peligro, con un futuro similar al Río Gila, en donde la mayoría de los peces nativos se han extirpado, puesto en peligro, o reducido substancialmente en cuanto a su distribución, y los peces no-nativos dominan en la mayoría de las comunidades ícticas. Recomendamos que se tome acción inmediata para identificar y proteger las partes de más alta prioridad en el Río Yaqui para detener la invasión de peces no-nativos antes de que la degradación sea mayor. Unmack, Peter J.1; Knowles, Glen W.*2; Baltzly, Michael R.3 (1-School of Life Sciences, Arizona State University; 2-US Fish and Wildlife Service, Arizona Ecological Services Office; 3- Unaffiliated, Tempe, Arizona) Green sunfish impacts on Gila chub, a natural experiment thanks to a waterfall ABSTRACT Gila chub, Gila intermedia , is a medium-sized minnow restricted to an irregular patchwork of isolated populations in the Gila River drainage. Popu lations are typically isolated by dry or unsuitable habitat and/or downstream pres ence of either roundtail chub, G. robusta, or headwater chub, G. nigra. Occurrence of G. intermedia in smaller tributary streams has allowed avoidance of most effects of major hydrologic alterations, so common in southwestern streams, such as dams and diversions, although minor alterations remain problematic for some populations. It has also avoided some impacts from exotic fishes, since it is ofte n isolated from other habitats by dry reaches or waterfalls. Despite relative isolation, at least one population, that at Monkey Spring, has been lost due to introduction of largemouth bass, Micropterus salmoides. Green sunfish, Lepomis cyanellus, has also been implicated as an impacting agent since populations of Gila chub have declined as green sunfish became more abundant. Recent rehabilitation efforts have narrowly saved two populations from impending extirpation due to green sunfish exposure (Sabino Canyon, O’Donnell Creek). Natural waterfalls apparently have also saved several populations (Turkey Creek, Sycamore Creek, Silver Creek) from impacts by exotics. At these sites, Gila chub is usually abundant above wate rfalls in the absence of green sunfish, but is rare below them when green sunfish are common. We investigated this pattern by sampling fish populations above and below the waterfall on Silver Creek (Agua Fria drainage). We found only Gila chub above the waterfall, where it was abundant (~160 captured in four brief seine

hauls). Below the waterfall, green sunfish was the most abundant, and, despite significantly more sampling effort with seine and electroshocker, Gila chub was considerably less abundant (only 23 individuals captured versus 200+ green sunfish). More striking, however, was the distribution of size classes. Above the waterfall, over half of the individuals were less than 70 mm, whereas this entire size class was missing from below the waterfall, sugges ting that recruitment is either very low or nonexistent there. We attribute this difference to presence of green sunfish. We plan additional work to test this hypothesis, although on the basis of the initial observations, it appears that these two species cannot coexist where green sunfish are abundant. Any populations of Gila chub in the presence of an abundance of green sunfish must be renovated, otherwise the former will eventually be extirpated as the latter invades further upstream. RESUMEN Los impactos del pez sol sobre la carpa del Gila, un experimento natural gracias a una cascada La carpa del Gila, Gila intermedia, es una carpa de tamaño mediano que está restringida a parches irregulares de poblaciones aisladas en la cuenca del Río Gila. Las poblaciones se ven comúnmente aisladas por hábitat seco o no propicio y/o por la presencia de la carpa cola redonda, G. robusta, o la carpa de origen, G. nigra , río abajo. La presencia de la carpa del Gila en los pequeños arroyos tributarios le ha permitido escapar a la mayoría de los efectos de las alteraciones hidrológicas principales, tan comunes en los arroyos del suroeste, tales como presas y desviasiones del agua, aunque algunas alteraciones menores siguen afectando a algunas poblaciones. Hasta cierto punto, la especie ha evadido también el impacto de los peces exóticos, puesto que a menudo está aislada de otros hábitats mediante bajos secos o cascadas. A pesar del aislamiento relativo, por lo menos una población, la de Manantiales Monkey, se perdió debido a la introducción de lobina negra, Micropterus salmoides. El pez sol, Lepomis cyanellus, también se ha visto implicado en su desaparición, ya que las poblaciones de carpa del Gila han disminuído mientras aumentan las de pez sol. Los esfuerzos de rehabilitación recientes apenas si han salvado dos poblaciones de la desaparición causadas por la exposición al pez sol (Cañón Sabino y Arroyo O´Donell). Las cascadas naturales también parecen haber salvado a varias poblaciones (arroyos Turkey, Sycamo re, y Silver) del impacto que ejercen especies exóticas. En estos lugares, la carpa del Gila usualmente abunda sobre las cascadas en ausencia del pez sol, pero raramente se encuentra en la porción corr iente abajo de las cascadas cuando abunda el pez sol. Se intentó investigar este patrón, muestreando las poblaciones de peces arriba y debajo de la cascada en Arroyo Silver (en el drene del Río Agua Fría). Se encontró a la carpa del Gila sólo arriba de la cascada, donde abundaban, capturándose aproximadamente 160 organismos en cuatro lances cortos con red de cerco. Debajo de la cascada, el pez sol fue el más abun dante y, a pesar de un esfuerzo considerablemente mayor de muestreo usando red de cerco y electropesca, la carpa del Gila fue considerablemente menos abundante (capturando sólo 23 individuos, contra más de 200 individuos del pez sol). Más sorprendente aún fue la distribución de tallas. Sobre la cascada, más de la mitad de la población midió menos de 70 mm, mientras que esta clase de talla estuvo ausente debajo de la cascada, sugiriendo que el reclutamiento ahí es muy bajo o no existe. Se atribuye esta diferencia a la presencia del pez sol. Se están planeando trabajos adicionales para efectuar más pruebas a dicha hipótesis aunque, basándose en los resultados iniciales, parece claro que éstas dos especies no pueden coexistir en donde abunde el pez sol. Cualquier población de carpa del Gila que habite donde haya abundancia de pez sol debería renovarse o la carpa del Gila desaparecerá mientras éste último continúa su invasión río arriba. Varela-Romero, Alejandro1; Ruíz-Campos, Gorgonio2; Blasius, Heidi*3 (1-DICTUS/Universidad de Sonora, Hermosillo; 2-Facultad de Ciencias, Universidad Autó noma de Baja California, Ensenada; 3- BLM, Safford, Arizona) Advances during 2003 in the study and conservation of native fishes in northwestern Mexico [Area report] A BSTRACT As a result of the project “Conservation status of the freshwater fishes of the PROY-NOM-ECOL- 059-2000 in Northwest Mexico, Sonora and Baja California,” the protective status of 21 species was reviewed. The systematic analysis of information on their current situation, based on Biotica 4.0 and the application of MEER methodology, supports a change in the numb er of species listed by protective

category. We now recognize five species extirpa ted from Mexico, six endangered species, seven threatened species, and only two species under “special protection.” One species would be delisted using this methodology. The application by experts of this methodology to the rest of the Mexican native species not listed in the current Norma Ofic ial Mexicana [Mexican Offi cial Standard dealing with the protective status of the native fauna], su rely would augment that official list with more protected species. This project was funded by Mexico’s Commission for Knowledge and Use of Biodiversity (CONABIO). The “Distribution, habitat, and conservation status of desert pupfish (Cyprinodon macularius) in the Lower Colorado River Basin, Mexico,” was recently published (2002) in Reviews in Fish Biology and Fisheries 12(2). The research project “Ecological and distributional evaluation of exotic fishes in the oases of the San Ignacio and La Purísima drainages, Baja California Sur, and their impacts on the endemic killifish Fundulus lima” is progressing. New localities for F. lima were discovered (three in San Ignacio drainage and two in La Purísima drainage), as well as the presence of four exotics ( Tilapia cf. zillii, Cyprinus carpio, Poecilia reticulata and Xiphophorus helleri), with high dominance of T. cf. zillii. This project is funded by the Secretariat of Environment and Natural Resources and the National Council for Science and Technology (SEMARNAT- CONACyT) and the Autonomous University of Baja California (UABC). An annotated distributional checklist of the freshwater fishes of the State of Ba ja California Sur was recently published in Reviews in Fish Biology and Fisheries, 12(2). The Native Fish Collection of Sonora project is in progress, funded by CONABIO. The collection is maintained by the Department of Scientific and Technological Research of the University of Sonora (DICTUS), and includes al most complete representation of the native and exotic freshwater fishes of Sonora. The collection is arranged following the classification of Eschmeyer (1998) and contains 1000 lots with 35,000 specimens. Collections records span the period from 1960s to present, and specimens are stored in glass jars in 70% ethanol. The collection contains specimens of the 64 freshwater fish species currently (and formerly) inhabiting the freshwaters of Sonora, representing 8.9% Mexico’s native fish species, 19.5% of its genera, 33.3% of its families and 38.8% of its orders. 53.48% of Sonora’s native fishes are included under some category of protection of the federal standard (or norm) that treats Mexico’s native fauna (NOM-059-2002). This project is computerizing the collection, and developing continual updating and display of the information it contains via the Global Network of Biodiversity Information (REMIB, operated by CONABIO) node located at DICTUS. RESUMEN Avances en el estudio y conservación de peces nativos en el noroeste de México durante 2003 [Informe de área] Como resultado del proyecto “Estatus de conser vación de los peces du lceacuícolas del PROY- NOM-ECOL-059-2000 en el noroeste de México, Sonora y Baja California”, se revisaron las categorías de protección de 21 especies de la ictiofauna dulceacuícola. El análisis sistemático de la información sobre su situación actual, apoyad o en Biotica 4.0 y la aplicación del MEER, apoya el cambio en el número de las especies enlistadas por categoría. Ah ora se reconocen cinco especies extirpadas de territorio nacional, seis en peligro, siete amenazadas y sólo dos como bajo “protección especial”. Una especie será eliminada de la lista bajo esta metodología. La aplicación de esta metodología por expertos, hacia el resto de las especies nativas mexicanas aún no consideradas en la Norma Oficial Mexicana (NOM) vigente (correspondiente a la protección y conservación de especies), seguramente modificará e incrementará la lista actual de especies protegidas. Este proyecto fue financiado por la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO). El “Estatus de la distribución, hábitat y conservación del cachorrito del desierto, Cyprinodon macularius, en la parte baja de la cuenca del Río Colorado, Mexico”, se publicó recientemente (2002) en Reviews in Fish Biology and Fisheries, 12(2). Actualmente se desarrolla el proyecto “Evaluación ecológica y distribucional de peces exóticos en los sistemas de oasis de las cuencas hidrológicas de San Ignacio y la Purísima, Baja California Sur, y su impacto sobre el pez endémico Fundulus lima”. Se han encontrado nuevas localidades de distribución para F. lima (3 en la cuenca de San Ignacio y 2 en la cuenca de La Purísima), así como la presencia de cuatro especies exóticas, Tilapia cf. z illii, Cyprinus carpio , Poecilia reticulata y Xiphophorus helleri, con alta dominancia de T. cf. zillii. Este proyecto está apoyado por la Secretaría de Medio ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), la Comisión Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) y la Universidad Autónoma de Baja California (UABC). Una lista distribucional anotada de los peces dulceacuícolas de Baja California Sur, se publicó recientemente en Reviews in Fish Biology and Fisheries, 12(2). El Proyecto AA005 “La Colección de Peces Nativos de Sonora” se

encuentra en desarrollo y es financiado por la CONABIO. El Departamento de Investigación y Tecnología de la Universidad de Sonora (DICTUS) mantiene la colección, que incluye casi la totalidad de la representación de los peces nativos y exóticos dulecacuícolas de Sonora. Está ordenada bajo la clasificación de Eschmeyer (1998) y consta de 35,000 ejemplares di stribuídos en 1000 registros. Las colectas datan de los 1960s al presente y se encuentran mantenidos en frascos de cristal en alcohol etílico al 70%. La colección está compuesta por ejempl ares de 64 especies de peces dulceacuícolas que habitan o habitaron anteriormente las cuencas de agua dulce en Sonora, los cual es representan el 8.9% de las especies de peces nativos del país, 19.5% del total de géneros, 33.3% del total de familias y el 38.8% de los órdenes a nivel nacional. El 53.48% de los peces nativos de Sonora se encuentra incluído bajo alguna categoría de protección de acuerdo a la NOM-059-2002. Es te proyecto pretende computarizar la colección de peces nativos de Sonora, ponerla a disposición de quién lo solicite, y tener la información actualizada de la colección a través del nodo de la REMIB que se mantiene en DICTUS.