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Abstract

Globally, aquatic communities, especially those in arid lands, are challenged by environmental stressors exacerbated by climate change. Elucidating long-term responses to stressors, such as extreme wildfire and extended droughts, is critical to inform conservation of these communities. We used demographic and environmental data gathered between 1938 and 2023 to characterize the dynamics of the fish assemblage in the Cliff-Gila Valley reach of the Gila River in southwestern New Mexico, USA, in response to shifting disturbance regimes. Linear regression and principal component analysis were used to evaluate temporal assemblage changes, and a multivariate linear regression model was used to predict fish densities in response to species identity, hydrology, and wildfire. Over the past century, the Cliff-Gila Valley experienced 2 extended droughts: one between 1944 and 1957 (1950s Drought) and a second from 2000 through 2021 (Millennial Drought). Climatic conditions were comparable between these droughts, but extreme low discharge events were more frequent during the Millennial Drought. Prior to the 1970s, small and low-severity wildfires occurred irregularly in the watershed. Large and severe wildfires became more frequent during the Millennial Drought. Contrary to expectations of a decline due to extended droughts, multiple wildfires, and invasive species, the majority of the native fish species persisted with the exception of roundtail chub Gila robusta, which was extirpated; spikedace Meda fulgida declined markedly in proportional abundance. The remaining 5 native species, if affected by extreme events, regained pre-event abundances within 1–3 years. Using higher-resolution but smaller-temporal-extent data, our analysis showed a nonlinear response of native fish densities to mean spring discharge, which peaked around 10.0 m3/s, and a general linear increase with summer minimum flow. Our analysis of an 86-year empirical record in a relatively unmodified system suggests persistence of the native aquatic fauna in this aridland system despite an intensified disturbance regime. Future persistence will likely depend upon the extent to which natural ecosystem function and stream connectivity are maintained. Otherwise, fish community integrity will be compromised and not sustainable without human intervention.


A nivel mundial, las comunidades acuáticas, especialmente aquellas ubicadas en zonas áridas, enfrentan desafíos debido a factores ambientales de estrés que el cambio climático ha intensificado. Comprender las respuestas a largo plazo frente a estos factores, tales como los incendios forestales extremos y las sequías prolongadas, resulta esencial para orientar estrategias de conservación eficaces. Para caracterizar la dinámica de la comunidad de peces en el tramo del Valle Cliff-Gila del río Gila, ubicado en el suroeste de Nuevo México (EE.UU.), se analizaron datos demográficos y ambientales recolectados entre 1938 y 2023, en relación con los cambios en los regímenes de disturbio. Para evaluar los cambios temporales en la composición de la comunidad de peces se llevaron a cabo análisis de regresión lineal y análisis de componentes principales, y para predecir la densidad de peces, tomando en cuenta la especie, la hidrología y la ocurrencia de incendios forestales, se utilizaron modelos de regresión lineal multivariados. Durante el último siglo, el Valle Cliff-Gila atravesó dos períodos prolongados de sequía: uno entre 1944 y 1957 (la Sequía de los años 50) y otro desde el año 2000 hasta 2021 (la Sequía Milenaria). Las condiciones climáticas fueron similares en ambos períodos, sin embargo, los eventos de descarga extremadamente baja ocurrieron con mayor frecuencia durante la Sequía Milenaria. Antes de la década de 1970, los incendios forestales pequeños y de baja severidad se presentaban de forma esporádica en la cuenca. Sin embargo, incendios grandes y severos se hicieron más frecuentes durante la Sequía Milenaria. Contrario a las expectativas de disminución de las especies debido a sequías prolongadas, múltiples incendios forestales y la presencia de especies invasoras, la mayoría de las especies de peces nativos persistieron, con la excepción de la carpa del Gila (Gila robusta), que desapareció localmente y la disminución notable de en la abundancia del pez dardo (Meda fulgida). Las otras cinco especies nativas, aunque afectadas por los eventos extremos, recuperaron su abundancia en un plazo de uno a tres años. Al analizar datos de mayor resolución, pero en períodos temporales más cortos, se observó que las densidades de peces nativos respondieron de manera no lineal a las descargas promedio de la primavera, alcanzando un punto máximo alrededor de los 10.0 m3/s, y mostraron un aumento lineal general en relación con el caudal mínimo del verano. Este análisis, basado en 86 años de registros empíricos dentro de un sistema relativamente poco modificado, sugiere que la fauna acuática nativa ha logrado persistir en este ecosistema de tierras áridas a pesar del aumento en la intensidad de los disturbios. La persistencia futura dependerá en gran medida de la capacidad para mantener el funcionamiento natural del ecosistema y la conectividad del cauce. De lo contrario, se comprometerá la integridad de la comunidad de peces, que no podrá sostenerse sin la intervención humana continua.

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