A biodiversidade dos rios brasileiros encontra-se sob severa ameaça, em razão da fragmentação e perda de hábitat que os barramentos representam. Até o presente, os aproveitamentos hidrelétricos têm seu licenciamento ambiental condicionado a análises de impacto locais, sem avaliação dos impactos cumulativos de múltiplas barragens em uma bacia hidrográfica, com relação à conservação da diversidade da ictiofauna. Estudos anteriores para subsídio de licenciamento de múltiplas barragens na bacia Taquari-Antas (RS) propuseram cenários alternativos de conservação (número e posição de barragens), quando ainda não havia métricas de conectividade dendrítica desenvolvidas. Entre os problemas identificados naqueles estudos figuram a quantificação dos efeitos cumulativos das barreiras sobre a conectividade da bacia, o estabelecimento de áreas prioritárias para conservação e a influência do número e da posição das barreiras na conservação da biodiversidade aquática em uma bacia. Avaliamos a aplicação de conectividade para mensuração de impactos cumulativos de fragmentação de bacias hidrográficas através de índices de conectividade dendrítica recentemente propostos. Propomos um método genérico e replicável para analisar quantitativamente os efeitos de sucessivos barramentos em relação à conectividade dos hábitats aquáticos em processos de migração e dispersão de peixes em bacias hidrográficas. Utilizamos simulações de cenários de múltiplos barramentos para a avaliação. Propomos também uma sistematização para a simulação de múltiplos barramentos. Além disso, hierarquizamos áreas para conservação por conectividade, aplicamos as novas métricas de conectividade a estudos anteriores e demonstramos casos de cenários de alta conectividade com outras implicações na conservação. Discutimos o amadurecimento do método para aplicação em licenciamento ambiental e planejamento de conservação, bem como limitações atuais e perspectivas para trabalhos futuros. / Biodiversity of Brazilian rivers is nowadays seriously threatened due to fragmentation and habitat loss that impoundments represent. Up to now, hydroelectric power plants have their environmental licensing processes conditioned to local impact analysis, with no evaluation of cumulative impacts of multiple dams in a watershed landscape on the conservation of the integrity of ichthyofauna. Former studies for supporting environmental licensing processes of multiple hydroelectric dams in the Taquaria-Antas basin (RS, Brasil) proposed alternative conservation scenarios (number and position of barriers), in a time when there were no dendritic connectivity metrics developed. Among the problems identified at that time, we point quantification of cumulative effects of multiple barriers on the drainage connectivity, detecting prioritary areas for conservation and detecting the influence of the number and position of the barriers in the catchment for best conservation of aquatic biodiversity. We evaluated the application of connectivity for quantifying the impacts of fragmentation in hydrographic basins through recently proposed indexes. We proposed a replicable and generic method for quantifying the effects of successive impoundments in relation to aquatic habitat connectivity in ecological processes of migration and dispersal of fishes in hydrographic basins. We used multiple barriers scenarios simulation in order to perform the assessments. We also propose a way of systematizing multiple barriers simulations. Moreover, we rank areas for conservation by connectivity, apply the new connectivity metrics on former studies and demonstrate cases of high connectivity scenarios with other implications on conservation. We discuss maturing the method for application on environmental licensing and conservation planning as well as current limitations and perspectives for future studies.

A biodiversidade dos rios brasileiros encontra-se sob severa ameaça, em razão da fragmentação e perda de hábitat que os barramentos representam. Até o presente, os aproveitamentos hidrelétricos têm seu licenciamento ambiental condicionado a análises de impacto locais, sem avaliação dos impactos cumulativos de múltiplas barragens em uma bacia hidrográfica, com relação à conservação da diversidade da ictiofauna. Estudos anteriores para subsídio de licenciamento de múltiplas barragens na bacia Taquari-Antas (RS) propuseram cenários alternativos de conservação (número e posição de barragens), quando ainda não havia métricas de conectividade dendrítica desenvolvidas. Entre os problemas identificados naqueles estudos figuram a quantificação dos efeitos cumulativos das barreiras sobre a conectividade da bacia, o estabelecimento de áreas prioritárias para conservação e a influência do número e da posição das barreiras na conservação da biodiversidade aquática em uma bacia. Avaliamos a aplicação de conectividade para mensuração de impactos cumulativos de fragmentação de bacias hidrográficas através de índices de conectividade dendrítica recentemente propostos. Propomos um método genérico e replicável para analisar quantitativamente os efeitos de sucessivos barramentos em relação à conectividade dos hábitats aquáticos em processos de migração e dispersão de peixes em bacias hidrográficas. Utilizamos simulações de cenários de múltiplos barramentos para a avaliação. Propomos também uma sistematização para a simulação de múltiplos barramentos. Além disso, hierarquizamos áreas para conservação por conectividade, aplicamos as novas métricas de conectividade a estudos anteriores e demonstramos casos de cenários de alta conectividade com outras implicações na conservação. Discutimos o amadurecimento do método para aplicação em licenciamento ambiental e planejamento de conservação, bem como limitações atuais e perspectivas para trabalhos futuros. / Biodiversity of Brazilian rivers is nowadays seriously threatened due to fragmentation and habitat loss that impoundments represent. Up to now, hydroelectric power plants have their environmental licensing processes conditioned to local impact analysis, with no evaluation of cumulative impacts of multiple dams in a watershed landscape on the conservation of the integrity of ichthyofauna. Former studies for supporting environmental licensing processes of multiple hydroelectric dams in the Taquaria-Antas basin (RS, Brasil) proposed alternative conservation scenarios (number and position of barriers), in a time when there were no dendritic connectivity metrics developed. Among the problems identified at that time, we point quantification of cumulative effects of multiple barriers on the drainage connectivity, detecting prioritary areas for conservation and detecting the influence of the number and position of the barriers in the catchment for best conservation of aquatic biodiversity. We evaluated the application of connectivity for quantifying the impacts of fragmentation in hydrographic basins through recently proposed indexes. We proposed a replicable and generic method for quantifying the effects of successive impoundments in relation to aquatic habitat connectivity in ecological processes of migration and dispersal of fishes in hydrographic basins. We used multiple barriers scenarios simulation in order to perform the assessments. We also propose a way of systematizing multiple barriers simulations. Moreover, we rank areas for conservation by connectivity, apply the new connectivity metrics on former studies and demonstrate cases of high connectivity scenarios with other implications on conservation. We discuss maturing the method for application on environmental licensing and conservation planning as well as current limitations and perspectives for future studies.

A biodiversidade dos rios brasileiros encontra-se sob severa ameaça, em razão da fragmentação e perda de hábitat que os barramentos representam. Até o presente, os aproveitamentos hidrelétricos têm seu licenciamento ambiental condicionado a análises de impacto locais, sem avaliação dos impactos cumulativos de múltiplas barragens em uma bacia hidrográfica, com relação à conservação da diversidade da ictiofauna. Estudos anteriores para subsídio de licenciamento de múltiplas barragens na bacia Taquari-Antas (RS) propuseram cenários alternativos de conservação (número e posição de barragens), quando ainda não havia métricas de conectividade dendrítica desenvolvidas. Entre os problemas identificados naqueles estudos figuram a quantificação dos efeitos cumulativos das barreiras sobre a conectividade da bacia, o estabelecimento de áreas prioritárias para conservação e a influência do número e da posição das barreiras na conservação da biodiversidade aquática em uma bacia. Avaliamos a aplicação de conectividade para mensuração de impactos cumulativos de fragmentação de bacias hidrográficas através de índices de conectividade dendrítica recentemente propostos. Propomos um método genérico e replicável para analisar quantitativamente os efeitos de sucessivos barramentos em relação à conectividade dos hábitats aquáticos em processos de migração e dispersão de peixes em bacias hidrográficas. Utilizamos simulações de cenários de múltiplos barramentos para a avaliação. Propomos também uma sistematização para a simulação de múltiplos barramentos. Além disso, hierarquizamos áreas para conservação por conectividade, aplicamos as novas métricas de conectividade a estudos anteriores e demonstramos casos de cenários de alta conectividade com outras implicações na conservação. Discutimos o amadurecimento do método para aplicação em licenciamento ambiental e planejamento de conservação, bem como limitações atuais e perspectivas para trabalhos futuros. / Biodiversity of Brazilian rivers is nowadays seriously threatened due to fragmentation and habitat loss that impoundments represent. Up to now, hydroelectric power plants have their environmental licensing processes conditioned to local impact analysis, with no evaluation of cumulative impacts of multiple dams in a watershed landscape on the conservation of the integrity of ichthyofauna. Former studies for supporting environmental licensing processes of multiple hydroelectric dams in the Taquaria-Antas basin (RS, Brasil) proposed alternative conservation scenarios (number and position of barriers), in a time when there were no dendritic connectivity metrics developed. Among the problems identified at that time, we point quantification of cumulative effects of multiple barriers on the drainage connectivity, detecting prioritary areas for conservation and detecting the influence of the number and position of the barriers in the catchment for best conservation of aquatic biodiversity. We evaluated the application of connectivity for quantifying the impacts of fragmentation in hydrographic basins through recently proposed indexes. We proposed a replicable and generic method for quantifying the effects of successive impoundments in relation to aquatic habitat connectivity in ecological processes of migration and dispersal of fishes in hydrographic basins. We used multiple barriers scenarios simulation in order to perform the assessments. We also propose a way of systematizing multiple barriers simulations. Moreover, we rank areas for conservation by connectivity, apply the new connectivity metrics on former studies and demonstrate cases of high connectivity scenarios with other implications on conservation. We discuss maturing the method for application on environmental licensing and conservation planning as well as current limitations and perspectives for future studies.

Die Besiedlung von Gewässern durch Fische, ist neben abiotischen Lebensraumbedingungen auch von der Erreichbarkeit d.h. von der art-spezifischen Ausbreitungsfähigkeit sowie von Wanderhindernissen abhängig. Der erste Teil dieser Arbeit bietet die erste umfangreiche quantitative Analyse von Ausbreitungsmustern und -distanzen von Flussfischen. Aus der Fachliteratur wurden 160 empirische Datensätze aus 71 wissenschaftlichen Studien zur Ausbreitung von 62 Fischarten in Flüssen extrahiert und an leptokurse Wahrscheinlichkeits-Dichte-Funktionen (Dispersal kernel) angepasst. Es konnte bei Fischpopulationen zwischen einer stationären (ca. 2/3) und einer mobilen Komponente (ca. 1/3) unterschieden werden deren Ausbreitungsdistanzen von vier Faktoren abhängig sind: Fischlänge, Form der Schwanzflosse, Fließgewässergröße, betrachtete Zeitspanne. Der zweite Teil dieser Arbeit widmet sich dem neu entwickelten Fischausbreitungsmodell FIDIMO einem GIS-Softwareprogramm zur Modellierung und Simulation der räumlichen und zeitlichen Ausbreitungsmuster von Fischen in Flüssen unter Berücksichtigung von Wanderhindernissen. FIDIMO verknüpft konzeptionelle Überlegungen zu Ausbreitungsmodellen in verzweigten Fließgewässernetzwerken mit empirisch bestimmten leptokursen Fischausbreitungskurven unter ausschließlicher Verwendung von Free and Open Source Software. Im dritten Teil der Arbeit wurde FIDIMO zur Modellierung der Ausbreitung von 17 Fischarten angewendet um die Einflüsse von (i) Habitatqualität, (ii) Ausbreitungsfähigkeit und (iii) Fließgewässer-Fragmentierung auf die Besiedlungsmuster durch Fische zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, dass die artspezifische Habitatqualität und Ausbreitungsfähigkeit die Besiedlung maßgeblich bestimmen. Dagegen wurde kein signifikanter Einfluss von Barrieren auf das Vorkommen einer Art gefunden. Über längere Zeiträume sinkt der Einfluss von Fischausbreitung auf das lokale Vorkommen einer Fischart während die Habitatqualität relativ wichtiger wird. / The colonisation of rivers by fishes is directly linked to abiotic habitat conditions but often impaired by dispersal abilities of fishes and movement constraints such as barriers. The first part of this thesis provides the first comprehensive quantitative analysis of freshwater fish movement while considering fish populations consisting of differently mobile specimens. 160 empirical datasets from 71 studies on the movement of 62 riverine fish species were analysed based on refitted leptokurtic probability-density functions (dispersal kernels). A share of one third and two thirds emerged as a general pattern of the mobile and stationary component of a fish population, respectively. Moreover, four variables were identified primarily determining dispersal distances: fish length, aspect ratio of the caudal fin, river size and time. In the second part of the thesis, the novel fish dispersal model FIDIMO is introduced. FIDIMO provides a GIS-tool for predicting and simulating spatio-temporal patterns of fish dispersal in dendritic river networks considering movement barriers. The fish dispersal model FIDIMO links conceptual considerations on dispersal modelling with empirically observed leptokurtic fish movement patterns and the strengths of geographically explicit modelling in Free and Open Source GIS. In the third part of the thesis, FIDIMO was applied for modelling dispersal of 17 fish species to disentangle the effects of (i) habitat suitability, (ii) dispersal constraints and (iii) network fragmentation on the distribution of river fishes. The results show significant positive effects of both, local-scale habitat quality and species-specific dispersal ability on the distribution of river fishes, whereas no significant effect of barriers influencing the presence of a species could be found. Over longer time periods the importance of dispersal decreased in favour of habitat suitability becoming relatively more relevant in determining species'' presence.