Mark-recapture monitoring, population modeling, and laboratory observations of Cuatro Ciénegas cichlid, Herichthys minckleyi

Authors: Hendrickson, Dean A.1, McEachron, Lucas*2

Year: 2005 (xxxvii)

Abstract

On-site mark-recapture projects with Cuatro Ciénegas cichlid, Herichthys minckleyi , and studies of a laboratory stock are contributing toward development of a life-table for the species. In Poza Mojarral Oeste (now also called “Poza Azul,” near the visitor center), 34 variable-size samples, taken between 18 June 1999 and 17 March 2005 (6 during 1999, 10 during each year of 2000 and 2001, 3 during each year of 2002 and 2003, and 1 during each year of 2004 and 2005), resulted in the marking and release of 1,798 individuals > 50 mm SL. More than half (58%, n = 1,038 ) of all marked fish have been recaptured. Numbers of individuals recaptured once, twice, and three to 10 times are, respectively, 681, 176, 87, 37, 26, 19, 6, 4, 1, and 1. Times between first and last recapture varied from one day to the maximum possible 2099 days (2 individuals). For several years now, the proportion of marked individuals in samples has ranged about 50-70%, despite long intervals (9-11 months) between each of the last three samples. Poza Mojarral Oeste discharges via both surface and subterranean flows to the much larger Poza Mojarral Este, which in turn discharges to the Río Mesquites. Little more than 100 m separates the two pozas (pools). Fish from Poza Mojarral Oeste have been observed to enter and move at least tens of meters downstream in the surface channel, and the species commonly enters the (much greater) discharge flowing through the subterranean outlet. Twenty-one samples from Poza Mojarral Este, between June 1999 and July 2002, allowed tagging and release 860 individuals there, but we obtained only 28 (3%) r ecaptures, and have not captured any individual tagged in one poza from the other poza. Obviously, the population in Poza Mojarral Este is very large and probably open, and we tentatively conclude that movements between these two pozas must be very limited. Population modeling, using Program Mark under Pollock’s robust design, yielded population size estimates for Poza Mojarral Oeste ranging from 367 to 802 individuals, and survival rates from 0.45 to 0.76. Additional details of the model and influences of the sampling regime on modeling results are discussed. The laboratory stock has allowed compilation of data on aspects of the species’ life history that are difficult to obtain in the field, such as fecundity, to complement field mark/recapture data (tag-shedding is essentially non-existent), and to make some interesting observations on breeding coloration and social behavior. Further refinements in life-table and movements data should prove useful for future management of this endangered, endemic and polymorphic species. [ Conservatively, this species is often placed in the genus Cichlasoma – Ed.]

Resumen

Muestreo de marcado-recaptura, modelado po blacional, y observaciones de laboratorio de la mojarra de Cuatro Ciénegas, Herichthys minckleyi Proyectos de marcado-recaptura in situ con la mojarra de Cuatro Ciénegas, Herichthys minckleyi*, y estudios de una población de laboratorio contribuyen al desarro llo de una tabla de vida para la especie. En la Poza Mojarral Oeste (ahora también llamada “Poza Azul”, cerca del centro de visitantes), 34 muestras de tamaño variable, tomadas entre el 18 de junio de 1999 y el 17 de marzo de 2005 (6 durante 1999, 10 en cada uno de los años de 2000 y 2001, 3 para cada uno de los años de 2002 y 2003, y 1 en cada uno de los años de 2004 y 2005), resultaron en el marcado y la liberación de 1,798 organismos mayores a 50 mm de longitud estándar. Más de la mitad (58%, n = 1,038) de todos los organismos marcados ha sido recapturado. Los números de organismos recapturados una vez, dos veces, y de tres a diez veces fueron, respectivamente: 681, 176, 87, 37, 26, 19, 6, 4, 1, y 1. Los períodos de tiempo entre la primera y las última recaptura variaron de un día al máximo posible de 2099 días (2 organismos). Desde hace varios años la proporción de organismos marcados en muestras han oscilado entre 50 y 70%, a pesar de los largos intervalos de tiempo (9-11 meses) entre cada una de las últimas tres muestras. La Poza Mojarral Oeste descarga flujos a nivel superficial y subterráneo a la Poza Mojarral Este que es mucho más grande, la cual a su vez descarga en el Río Mesquites. Ambas pozas están separadas por poco más de 100 m. Algunas de las mojarras de la Poza Mojarral Oeste se han visto penetrar por lo menos decenas de metros río abajo en el canal superficial, pero comúnmente entran al flujo de descarga (que es mucho más grande) a través de la salida subterránea. Entre junio de 1999 y julio de 2002, se logró el marcado y liberación de 860 organismos en 21 muestras de la Poza Mojarral Este, pero sólo se recapturaron 28 (3%), y no se ha captu-

rado ningún organismo marcado de una poza en la otra. Obviamente, la población en la Poza Mojarral Este es muy grande y probablemente sea una población abierta, por lo que concluimos tentativamente que el movimiento entre las pozas debe ser muy limitado. La modelación de la población, usando el programa Mark bajo el diseño robusto de Pollock, dio un estimado poblacional de entre 367 a 802 organismos para la Poza Mojarral Oeste, y tasas de sobrevivencia de 0.45 a 0.76. Se discuten los detalles adicionales del modelo e influencias del régimen de muestreo sobre los resultados del modelo. La población de laboratorio ha permitido la obtención de datos sobre aspectos del ciclo de vida de esta especie que son difíciles de obtener en el campo, tales co mo fecundidad, para complementar los datos de marcado-recaptura (la pérdida de marcas es prácticamente inexistente), y para hacer interesantes observaciones sobre la coloración de reproducción y conducta social. Las afinaciones futuras en los datos de la tabla de vida y de los movimientos serán útiles para el manejo futuro de esta especie polimó rfica, endémica y en peligro. [* Conservadoramente, esta especie es a menudo colocada en el género, Cichlasoma – Ed.] Hendrickson, Dean A. *1; Brooks, James E. 2; Camarena-Rosales, Faustino 3; Espinosa-Pérez, Héctor 4; Findley, Lloyd T. 5; García de León, Francisco 6; George, Anna L. 7; Kuhajda, Bernard R. 8; Mayden, Richard L. 7; Neely, David A. 7; Propst, David L. 9; Ruiz-Campos, Gorgonio 3; Santos-Camarillo, Ana Belia de los 10; St. Clair, Eric 7; Tomelleri, Joseph R. 11; Varela-Romero, Alejandro12; Zamora-Balbuena, Gerardo13 (1-Univ. Texas, Texas Nat. Hist. Coll., Austin; 2-U.S. Fish & Wildlife Service, Albuquerque, NM; 3-Univ. Autónoma Baja Californ ia, Ensenada; 4-Inst. Biología, Univ. Nacional Autónoma de México, México, D.F.; 5-Centro Invest. Alimentación y Desarrollo, Guayma s, Sonora; 6-CIBNOR, La Paz, Baja California Sur; 7-Dept. Biology , Saint Louis Univ., St. Louis, MO; 8-Dept. Biological Sciences, Univ. Alabama, Tuscaloosa; 9-New Mexico Dept. Fish & Game, Santa Fe; 10-Inst. Tecnológico de Ciudad Vi ctoria, Cd. Victoria, Tamaulipa s; 11-8436 Meadow Ln., Leawood, KS; 12-DICTUS, Univ. Sonora, Hermosillo; 13-Centro Acuícola del Zarco, SAGARPA, México, D.F.) Truchas Mexicanas: new discoveries and insights into diversity and conservation status of Mexico’s native trouts ABSTRACT Our growing bi-national ‘Truchas Mexicanas’ team continues exploring northwestern Mexico’s Sierra Madre Occidental (SMO). Undescribed native trouts have long been known from headwaters of the northern ríos Yaqui and Mayo, and the only formally described mainland-Mexico species, Oncorhynchus chrysogaster, occurs in the next Pacific drainages to the south; ríos Fuerte, Sinaloa and Culiacán. Farther southward, specimens from ríos Presidio and San Lorenzo headwaters, previously considered non-native or of uncertain status, are indeed native, according to preliminary genetic and morphological work, and new native forms were discovered even further south in the ríos Baluarte and Acaponeta basins. We also recently collected the first vouchered specimens of a native trout from the Río Conchos of the Rio Grande (Río Bravo) drainage. Desktop GARP modeling of native trout habitats, based on known localities and remotely sensed data, focused searches for new localities, and indicated potential trout habitat extending well beyond areas sampled to date. Preliminary analyses of mitochondrial and nuclear D NA sequence data support several recently derived but distinct Mexican lineages conflated with rainbow trout, O. mykiss , and a phylogenetic placement of O. chrysogaster that renders O. mykiss paraphyletic. Morphology and microsatellite DNA lamentably reveal introgression with non-native rainbow trout in many SM O areas, but also existence of pure stocks of each native form. All Mexican trout species are endangered by escape of hatchery rainbow trout from rapidly expanding aquaculture, and Infectious pancreatic Necros is (IPN)-exposed rainbow trout were recently shipped to hatcheries within ranges of SMO native trouts. Ha bitat degradation is increasingly common throughout the SMO, and all Mexican trouts are susceptible to climate change. Team members continue to work with Mexican government officials and local residents, promoting native trout conservation by increasing awareness, by pointing out risks posed by many human activities, and by researching adaptability of native stocks to aquaculture. Our fieldwork and genetic and morphological analyses continue focusing on describing new taxa, evolutionary histories and conservation statuses.

RESUMEN Truchas Mexicanas: nuevos descubrimientos y perspectivas en la diversidad y estatus de conservación de las truchas nativas en México Nuestro creciente equipo binacional “Truchas Mexicanas” continúa con sus exploraciones de la Sierra Madre Occidental (SMO) en el noroeste de México. Desde hace mucho tiempo, se sabe de la existencia de truchas nativas no-descritas que habitan en los orígenes de los ríos Yaqui y Mayo, y que la única especie continental formalmente descrita en México, Oncorhynchus chrysogaster, se registra en los orígenes de los ríos Fuerte, Sinaloa y Culiacán, que son los ríos próximos al sur, en la vertiente del P acífico. Más al sur, los especímenes considerados previamente como no-nativos o con estatus incierto y que habitan los ríos Presidio y San Lorenzo se registran ahora como nativos, de acuerdo a trabajos genéticos y morfológicos preliminares, y también al hallazgo de nuevas formas descubiertas aún más hacia el sur en las cuencas de los ríos Baluarte y Acaponeta. Además, de manera reciente y por primera vez, se co lectaron los primeros esp ecímenes confirmados de una trucha nativa del Río Conchos de la cuenca del Río Bravo. Usando modelos producidos via el programa GARP para hábitats potenciales de truchas nativas, que se basa en localidades conocidas y datos provenientes de sensores remotos, y centrado en la búsqueda de nuevas localidades, indicó hábitats potenciales de truchas que se extienden mucho más allá de las áreas muestreadas a la fecha. Los análisis preliminares de datos secuenciales de ADN mitocondrial y nuclear apoyan que existen varios linajes mexicanos distintos, derivados recientemente, que los unen a la trucha arcoiris, O. mykiss, y una colocación filogenética de O. chrysogaster que indica que O. mykiss es parafilética. Lamentablemente, la morfología y el ADN microsatélite de especimenes revelan una introgresión con la trucha arcoiris no-nativa (introducida por granjas) en muchas áreas de la SMO, así como la existencia de poblaciones puras de cada forma nativa. Todas las especies de truchas mexicanas nativas están en peligro por el escape de organismos de las granjas de trucha arcoiris, actividad acuacultural que crece rápidamente, y varios organismos de las truchas previamente expuestas a la necrosis pa ncreática infecciosa fueron recientemente llevadas a granjas que se encuentran dentro del área de distribución de la trucha arcoiris nativa en la SMO. La degradación del hábitat se incrementa de manera común a lo largo de la SMO, y todas las truchas mexicanas son susceptibles al cambio climático. Los miembros del equipo siguen trabajando con funcionarios del gobierno Mexicano y con residentes locales en la promoción de la conservación de truchas nativas, a través de advertencias sobre los riesgos de muchas actividades humanas e investigando la adaptación de poblaciones nativas al acuacultivo. Nuestro trabajo de campo, así como el análisis genético y morfológico, se mantiene dirigido a la descripción de nuevos taxa, historias evolutivas y estatus de conservación de las especies.