Comparison of ecological characteristics of three Devils Hole pupfish refuges

Authors: Karam, Abraham P., Lyons, Lindsey T., Parker, Michael S.

Year: 2004 (xxxvi)

Abstract

Attempts to maintain refuge populations of Devils Hole pupfish, Cyprinodon diabolis, in artificial tanks have achieved limited success. Changes in morphological, behavioral and genetic characteristics of refuge populations suggest that environmental conditions, and t hus selective pressures, are much different than in Devils Hole. Yet, to date, there have been no attempts to quantify differences among refuges or between refuges and Devils Hole. During the past year, we comp ared physical, chemical and biological characteristics

of the three existing refuges (Hoover Dam, School Springs and Point of Rocks). Temperature monitoring revealed large differences in mean temperatures and diel and seasonal fluctuations among the three refuges and between all three refuges and Devils Hole. On two occas ions we recorded extreme temperature fluctuations due to water supply malfunctions at Hoover Dam (8 ˚C temperature drop) and School Springs (20+ ˚C drop). Similar malfunctions in the past have caused large dec lines in, or losses of entire refuge populations. Substrate composition in refuges is very different than in Devils Hole. Because they are closed systems, thick layers of organic-rich, anoxic sediments have accumulated in refuges, particularly School Springs (mean depth 19.1 cm; range 1-30 cm) and Point of Rocks (mean depth 8.9 cm; range 5-39 cm), burying the rocky substrate designed to replicate the spawning shelf in Devils Hole. Algal standing crops differed several-fold among the three refuges, and in two of them were consistently greater than peak standing crops re ported for Devils Hole. In addition, algal biomass showed much less seasonal variation within all three refuges than has been reported for Devils Hole. Dissolved oxygen concentrations were much less variable in the refuges than in Devils Hole, particularly during the spring and summer when there are short periods of direct sunlight on the upper shelf. Benthic invertebrate abundances and taxonomic diversity also differed considerably among the three refuges, and taxa abundant in Devils Hole were consistently rare or absent. Our results show that existing refuge environments deviate considerably from natural conditions in Devils Hole and further illustrate the challenges faced in trying to establish and maintain refuge populations of C. diabolis.

Resumen

Comparación de las características ecológicas de tres refugios del cachorrito de Devils Hole Los intentos por mantener refugios de poblaciones del cachorrito de Devils Hole, Cyprinodon diabolis, en tanques artificiales han tenido un éxito limitado. Los cambios en las caracteristicas morfológicas, conductuales y genéticas de las poblaciones refugiadas sugieren que las condiciones ambientales, y por consiguiente la presión selectiva, son muy diferentes a los de Devils Hole. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha intentado cuantificar las diferencias entre los refugios o entre los refugios y Devils Hole. En el transcurso del año pasado, se compararon las caracteristicas físicas, químicas y biológicas de los tres refugios existentes (Presa Hoover, Manantiales School y Punta Rocosa). El monitoreo de temperatura reveló que existen grandes diferencias entre las temperaturas promedio y las fluctuaciones diurnas y temporales entre los tres refugios y entre éstos y los de Devils Hole. En dos ocasiones se registraron fluctuaciones extremas de temperatura debido a desperfectos en el suministro de agua en la Presa Hoover (baja de temperatura de 8°C) y en Manantiales School (baja de 20+°C). En ocasiones anteriores fallas similares han causado importantes disminuciones, y aún la pérdida de poblaciones refugiadas enteras. La composición del sustrato es muy diferente en los refugios que en Devils Hole. Ya que dichos refugios son sistemas cerrados, se han acumulado capas gruesas de sedimento orgánico anóxico, particularmente en los refugios de Manantiales School (con profundidad media de 19.1 cm; y un rango de 1-30 cm) y Punta Rocosa (con profundidad me dia de 8.9 cm; y un rango 5-39 cm). Tales capas de sedimento han enterrado al sustrato rocoso que fue diseñado para replicar las características del área de desove en Devils Hole. Los mantos algales fueron significativamente diferentes entre los tres refugios, y en dos de ellos fueron constantemente mayores a las máximas reportadas para Devils Hole. Además, la biomasa algal mostró mucho menos variación temporal dentro de los refugios que la que se ha observado en Devils Hole. La concentración de oxígeno disuelto fue mucho menos variable en los refugios que en Devils Hole, particularmente durante la primavera y verano, cuando hay períodos cortos de luz solar directo sobre la plataforma superior (área de desove). La abundancia y diversidad taxonómica de invertebrados bentónicos también varió considerablemente entre los tres refugios, y los taxa abundantes en Devils Hole fueron constantemente raros o ausentes. Los resultados muestran que los ambientes de refugio existentes se desvían considerablemente de las condiciones naturales en Devils Hole, y aumentan los retos que se enfrentan al tratar de establecer y mantener poblaciones de C. diabolis en refugio.