Hydroelectricity is often presented as a clean, reliable, and renewable energy source, but is also recognized for its potential impacts on aquatic ecosystem biodiversity. We used empirical data on change in fish species richness following impoundment to develop Characterisation Factors (CF) and Impact Scores (IS) for hydroelectricity production for use in Life Cycle Assessment (LCA). We used data collected on 89 sampling stations (63 upstream and 26 downstream of a dam) belonging to 27 reservoirs from three biomes (boreal, temperate and tropical). Overall, the impact of hydroelectricity production on fish species richness was significant in the tropics, of smaller amplitude in temperate and minimal in boreal biome, stressing for the need of regionalisation. The impact of hydroelectricity production was also quite consistent across scales (i.e., same directionality and statistical significance across sampling stations, reservoirs and biomes) but was sensitive to the duration of the study (i.e., the period over which data have been collected after impoundment), highlighting the need for a clear understanding of transient situations before reaching steady states. Our CFs and ISs contribute to fill a gap to assist decision makers using LCA to evaluate alternative technologies, such as hydropower, to decarbonize the worldwide economy.

Hydroelectricity is often presented as a clean and renewable energy source, but river flow regulation and fragmentation caused by dams are recognized to impact aquatic biodiversity in temperate and tropical ecosystems. However, the effects of boreal river impoundment are not clear as the few studies that exist have not been able to separate the hydrological changes brought about by dams from other factors (e.g. fish stocking, and species introduction). We adopted a multi-scale analysis to examine changes in nearshore fish communities over 20 years (spanning before and after impoundment) using a network of 24 sampling stations spread across from four reservoirs and two hydroelectricity complexes located in the boreal region (Northern Quebec, Canada). Given the remote location, confounding factors were minimal. We found no strong temporal trends in alpha- and gamma-diversity in impacted stations (upstream and downstream of the dam) relative to reference sites across the three spatial scales. Using beta-diversity analyses, we also detected a high stability in fish composition over time and space at the complex and reservoir scales. At the scale of the sampling stations, we observed higher rates of species turnover (beta-diversity) coincident with the time of reservoir filling and shortly after. Likewise, we detected species assemblage shifts that correlated with time since impoundment only at the sampling station scale. This pattern was masked at the complex and reservoir scales. Overall, the isolated effect of impoundment in these remote boreal ecosystems caused no loss of species and little change in fish diversity over 20 years, but resulted in substantial species assemblage shifts. Our work shows that examining community data at different scales is key to understand the anthropogenic impacts on fish biodiversity.

Dams are recognized to impact aquatic biodiversity and ecosystem functions, but the magnitude of effects vary across studies. By using a meta-analytical approach, we examined the effects of impoundment on fish community across three large biomes. The impacts of dams on richness and diversity differed across biomes, with significant declines in the tropics, lower amplitude but similar directional changes in temperate reservoirs, and no changes in boreal reservoirs. Our analysis also showed that non-native species increased significantly in tropical and temperate reservoirs, but not in boreal reservoirs. In contrast, temporal trajectories in fish assemblage metrics were common across regions, with all biomes showing an increase in mean trophic position and in the proportion of generalist species after impoundment. Such changes in fish assemblages may affect food web stability and merit closer study. Across the literature examined, predominant factors or mechanisms that render fish assemblages susceptible to impacts from dams were: 1) the transformation of the lotic environment into a lentic environment; 2) habitat fragmentation and 3) invasive or non-native species. Collectively our results highlight that an understanding of the regional context and a suite of metrics are needed to make robust predictions about how fish will respond to river impoundments.