The Tropical Andes is a biodiversity hotspot facing pressure from planned and ongoing hydropower development. However, the effects of dams on river ecosystems of the region as mediated by physico-chemical changes to water quality are poorly known. Colombia is unique among its peers in South America for managing central public environmental databases, including surface water quality data sets associated with environmental monitoring of dams. To assess the relationship between hydropower and Colombian river conditions, we analyze monitoring data associated with 15 dams, focusing on oxygen availability, thermal regimes and sediment losses because these properties are influenced directly by river damming and impose fundamental constraints on the structure of downstream aquatic ecosystems. We find that most Colombian dams (7 of 10) seasonally reduce concentrations of total suspended solids by large percentages (50-99%) through sediment trapping. Most dams (8 of 15) also, via discharge of warm reservoir surface waters, seasonally increase river temperatures by 2 to 4˚C with respect to upstream conditions. A subset of four dams generates downstream hypoxia (lt;4 mg L-1) and water 2 to 5˚C colder than inflows—both processes driven by the turbination and discharge of cold and anoxic hypolimnetic waters during periods of reservoir stratification. Reliance on monitoring data likely leads us to under-detect impacts because many rivers are only sampled once or twice per year and cannot capture temporal shifts across seasons and days (i.e., in response to hydropeaking). Despite these blind spots, the monitoring data point to some opportunities for planners and hydropower companies to mitigate downstream ecological impacts. These findings highlight the importance of implementing environmental monitoring schemes associated with hydrologic infrastructure in developing countries.

Los Andes tropicales son una zona de alta biodiversidad, que constantemente se enfrenta a la presión del desarrollo hidroeléctrico. Sin embargo, los efectos de los embalses en los ecosistemas fluviales de la regióninfluenciados por cambios fisicoquímicos en la calidad del agua son poco conocidos. Colombia es el único país en América del Sur que gestiona bases de datos ambientales públicos y centralizados, allí se incluyen conjuntos de datos sobre la calidad de aguas superficiales asociados a la vigilancia medioambiental de las represas. Para evaluar las relaciones entre las condiciones de los ríos en Colombia con relación a las centrales hidroeléctricas, analizamos los datos de monitoreo asociados con 15 represas, enfocándonos en la disponibilidad de oxígeno, el régimen térmico y la pérdida de sedimentos; ya que estas propiedades están influenciadas directamente por la construcción de represas en los ríos, e imponen restricciones fundamentales en la estructura de los ecosistemas acuáticos aguas abajo de la presa. Encontramos que en la mayoría de los embalses en Colombia (7 de 10) se reducen estacionalmente grandes porcentajes de las concentraciones de sólidos suspendidos totales (50-99%) debido a la captura de sedimentos. Adicionalmente, la mayoría de los embalses (8 de 15), a través de la descarga de aguas superficiales a mayor temperatura, aumentan estacionalmente las temperaturas del río (entre 2 y 4 °C) con respecto a las condiciones aguas arriba. Un subconjunto de cuatro represas genera hipoxia aguas abajo (lt;4 mg L-1), y aguas más frías que la de los flujos entrantes (entre 2 y 5 °C), ambos procesos impulsados por la turbinación y descarga de aguas hipolimnéticas frías y anóxicas durante los períodos de estratificación del embalse. Es probable que la dependencia de los datos de monitoreo nos lleve a subestimar los impactos, porque muchos de los ríos solo se monitorean una o dos veces al año y es posible detectar los cambios temporales entre las estaciones y los días (es decir, en respuesta al hydropeaking). A pesar de estos puntos ciegos, los datos de monitoreo representan algunas oportunidades para que los planificadores y las empresas hidroeléctricas mitiguen los impactos ecológicos río abajo. Estos hallazgos resaltan la importancia de implementar esquemas de seguimientos medioambientales asociados con la infraestructura hidrológica en los países en vía de desarrollo.

Resumen Los peces producen sonidos que generalmente están asociados con comportamientos y contextos particulares y son especie-específicos. Su caracterización permite usarlos como etiquetas acústicas naturales para identificar especies. Los machos de Prochilodus magdalenae emiten sonidos de apareamiento. Caracterizamos estas señales acústicas y probamos su uso en hábitats naturales, para utilizar el monitoreo acústico pasivo para la identificación de zonas de desove. Identificamos dos tipos de señales acústicas: pulsos simples y trenes de pulsos. Los pulsos simples tuvieron una duración de 13.7 ms y frecuencia pico de 365 Hz, mientras que los trenes de pulsos duraron 2.3 s, frecuencia pico de 399 Hz, 48.6 pulsos por tren, pulsos de 12.2 ms, intervalo interpulso de 49.0 ms y tasa de pulsos de 22.3 Hz. No detectamos desove en ausencia de sonidos de machos ni diferencias acústicas entre machos en parejas o en grupos de hembras. Dependiendo del origen de los machos, la duración del tren, frecuencia del pulso y duración del pulso en los trenes difirieron, pero los sitios no fueron bien discriminados basados en las variables bioacústicas. En ríos localizamos dos zonas de desove de P. magdalenae y pudimos distinguir sus sonidos respecto a los del pez Megaleporinus muyscorum. No encontramos una relación significativa entre el tamaño y la frecuencia pico para P. magdalenae.

Abstract Fish produce sounds that are usually species-specific and associated with particular behaviors and contexts. Acoustic characterization enables the use of sounds as natural acoustic labels for species identification. Males of Prochilodus magdalenae produce mating sounds. We characterized these sounds and tested their use in natural habitats, to use passive acoustic monitoring for spawning ground identification. We identified two types of acoustic signals: simple pulses and pulse trains. Simple pulses were 13.7 ms long, with peak frequency of 365 Hz, whereas pulse train were 2.3 s long, had peak frequency of 399 Hz, 48.6 pulses and its pulses lasted 12.2 ms, with interpulse interval of 49.0 ms long and 22.3 Hz pulse rate. We did not detect spawning in absence of male calls nor differences in male sounds at different female densities. We found differences in train duration, pulse rate, and pulse duration in trains, according to the fish’s source sites, but these sites were not well discriminated based on bioacoustical variables. In rivers, we located two P. magdalenae spawning grounds and recognized calls from another fish species (Megaleporinus muyscorum). We did not find a significant relationship between fish size and call peak frequency for P. magdalenae.

Resumen Las señales acústicas son una de las formas de comunicación más importante en la fauna, incluso en la ubicación espacial de los individuos y sus presas. El estudio de las señales acústicas fortalece los campos de investigación en ecología, comportamiento, identificación taxonómica, uso de hábitat e incluso el efecto de las actividades humanas sobre diferentes especies animales. Además, es una herramienta para la cuantificación y monitoreo de la biodiversidad. En este trabajo presentamos un análisis de los estudios basados en bioacústica que se han desarrollado en Colombia, con el fin de establecer una línea base e identificar vacíos en el conocimiento, sus fortalezas y debilidades, para discutir los retos futuros para el desarrollo de la investigación sobre bioacústica en el país. Nuestra búsqueda de información se concentró en publicaciones de tipo científico, trabajos de grado y presentaciones en conferencias, a partir de plataformas de datos electrónicos, usando diferentes palabras claves. En total obtuvimos 321 trabajos, en los que los grupos taxonómicaos más estudiados fueron las aves (36.4%) y los anfibios (35%). La mayoría de los trabajos se concentran en la región Andina (63%). La bioacústica es un campo con un creciente interés y, por ende, resulta necesario el trabajo colaborativo y multidisciplinario, la consolidación en las metodologías y el fortalecimiento y enriquecimiento de las colecciones de sonidos del país.

Abstract Acoustic signals are one of the most important ways of communication for fauna. The study of acoustic signals constitutes a valuable tool to obtain information on ecology, behavior, taxonomic identification, and the effect of human activities in natural environments and different animal species. Furthermore, it offers the possibility of quantifying and monitoring biodiversity in different Colombian ecosystems. In this work, we present an analysis of the research on bioacoustics that have been developed in Colombia, to establish a baseline, identify gaps in knowledge, strengths, weaknesses and discuss future challenges for bioacoustics research in Colombia. We searched information on scientific publications, degree papers, and electronic database conference presentations, using different keywords. We obtained 321 results;studies using acoustic tools are much more common in birds (36.4%) and amphibians (35%) than in any other taxonomic group, and there is a bias towards studying bioacoustics in the Andean region. However, this is a field with growing interest, and, therefore, there is a need for collaborative and multidisciplinary work, a consensus on methodologies, along with the strengthening and enrichment of the country’s sound collections.

Abstract Because dams block migratory routes of potamodromous fish to their spawning areas, and energy generation changes natural flow seasonality, it is necessary to identify spawning areas and their conditions. This information will help in management decisions in the Magdalena River basin regarding the future hydropower development. We identified which characteristics of the tributaries to the Magdalena River are important for determining potamodromous fish spawning grounds, and we estimated the percentage of future loss of spawning areas because of dam development. Ichthyoplankton density is directly related to the floodplain area, and inversely related with channel slope. Low channel slopes offer adult fish a longer distance for their upstream migration and a longer time for embryo development during their drift downstream from the spawning areas to nursery habitats (floodplain lakes). These features could increase the migration distance of the adults, the time for initial embryo development, and, because of its relationship with nursery habitats access, the offspring survival. The potential loss of the actual spawning grounds in the river network was estimated to be nearly 70% because of new dams. Our findings will help to reduce conflicts between hydropower and ecological interests.

Resumen La construcción de hidroeléctricas puede afectar la reproducción de los peces migratorios potamódromos, ya sea porque las represas bloquean las rutas migratorias a sus áreas de desove, o porque la generación de energía cambia la estacionalidad del flujo natural. Esto hace necesario generar información sobre las áreas de desove y sus características, que permitan tomar decisiones de manejo, teniendo en cuenta el desarrollo hidroeléctrico propuesto a futuro en la cuenca del río Magdalena. Identificamos qué características de algunos afluentes del río Magdalena son importantes para los desoves y estimamos el porcentaje de pérdida futura de áreas de desoves debido al desarrollo hidroeléctrico. La densidad del ictioplancton se relacionó directamente con el área de la llanura aluvial e inversamente con la pendiente del canal. Estas características aumentan la distancia de migración de los adultos maduros, el tiempo para el desarrollo inicial del embrión y la supervivencia de la descendencia debido a la proximidad y/o conectividad con los hábitats de cría. La pérdida potencial de las zonas de desove en la red fluvial se estimó en casi el 70% debido a las nuevas presas. Nuestros hallazgos ayudarán a tomar decisiones sostenibles para reducir los conflictos entre intereses de desarrollo hidroeléctrico y ecológicos.

RESUMEN Objetivo. Describir la respuesta endocrina asociada con la reproducción de un pez potamódromo tropical ante cambios en el régimen de descarga de caudal producido por la generación de hidro-energía en un río Andino. Materiales y métodos. Se analizó la reproducción de Prochilodus magdalenae en individuos de dos sectores de una cuenca neotropical: uno con flujo hidrológico natural y otro con un régimen regulado. Resultados. En la sección de la cuenca con flujo natural, se encontró que la producción de hormonas relacionadas con la reproducción de peces (FSH y LH) estaba correlacionada con el índice gonadosomático, mientras que en peces bajo la influencia del pulso de agua producto de la operación hidroeléctrica esta correlación no fue detectada. Conclusiones. La producción de hormonas asociadas con la reproducción en peces potamódromos fue sensible a cambios en el nivel/caudal. En consecuencia, peces expuestos a las alteraciones en el pulso de caudal estarían recibiendo estímulos ambiguos que afectan la producción de hormonas, la sincronización de la reproducción con las señales ambientales y la maduración, lo cual es esencial para el éxito reproductivo.

ABSTRACT Objective. Describe the endocrine response associated with the reproduction of a tropical potamodromous fish under changes in the flow discharge produced by hydropower in an Andean. Materials and methods. We analyzed Prochilodus magdalenae reproduction in individuals from two sectors of a Neotropical river basin: one with a natural flow and another one with a regulated hydrological regime. Results. In the sector of the basin with the natural flow we found that the production of hormones related with fish reproduction (FSH and LH) was correlated with the gonadosomatic index, while in fish experiencing hydropeaking due to hydroelectric operation no such correlation was detected. Conclusions. Hormone production associated to reproduction of the Potamodromous fish was sensitive to changes in water level and discharge. Then, fish exposed to hydropeaking would be receiving ambiguous stimuli that affect hormone production, reproduction synchronization with environmental cues, and ripening, which are essential for reproductive success.

Analizamos aspectos tróficos y reproductivos de Pimelodus blochii en el sistema cenagoso de Cachimbero (cuenca media del río Magdalena, Colombia), en tres periodos del ciclo pluviométrico del año 2003. Colectamos 384 individuos con una biomasa total de 31,4 kg y un intervalo de longitud estándar (LS) de 52,4 a 253,0 mm. No observamos diferencias entre las capturas en los diferentes periodos del ciclo pluviométrico, ni entre estaciones de muestreo. El coeficiente alométrico (b)y el factor de condición no mostraron diferencias entre periodos de muestreo ni entre sexos. La población estuvo representada en su mayoría por individuos en estados inmaduros. En octubre de 2003, observamos un pico de madurez gonadal para las hembras. El número de oocitos de las hembras fue igual entre los tres periodos pluviométricos. La proporción machos:hembras mostró una mayor cantidad de hembras que de machos. La relación gonadosomática y hepatosomática fluctuó estacionalmente para las hembras, mientras que en los machos se mantuvo constante. En los contenidos estomacales, encontramos restos de animales acuáticos y terrestres pertenecientes a 16 taxas, lo que sugiere que la especie tiene un nicho trófico amplio y se comporta como omnívoro oportunista.

We analyzed trophic and reproductive aspects of Pimelodus blochii in the Cachimbero floodplain lake (Magdalena river basin, Colombia) in three raining periods of year 2003. We collected 384 individuals with a total biomass of 31.4 kg and a standard length (LS) interval between 52.4 and 253.0 mm. Differences were not observed neither on the catches among three periods of the pluviometric cycle, nor among sampling stations. The allometric coefficient (b) and the condition factor did not show differences among pluviometric periods or sexes. Population was mainly represented by immature individuals. On October 2003, we observed a gonadic matureness peak for females. Relative number of oocytes was equal between in stomach contents, we pluviometric raining periods. Sex ratio showed a greater number of females than males. Females gonadosomatic and hepatosomatic relationships showed a seasonal fluctuation. Found aquatic and terrestrial animal fragments of at least 16 taxa, it suggests that this species has a wide trophic niche and an a opportunistic omnivorous feeding behaviour.