TEMA 8. DINÁMICA DE POBLACIONES EXPLOTADAS. EL CASO DE LOS RECURSOS PESQUEROS

ZOOLOGÍA, FACULTAD DE CIENCIAS, UDC

CONSERVACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ANIMALES > TEMA 8 > 1

•Modelos clásicos de poblaciones de peces: stock unitario, mezcla dinámica (“dynamic-pool”)• Ciclos vitales• Teoría básica de la dinámica de la poblacional• Relación stock-reclutamiento• Tipos de recursos pesqueros: efecto de la movilidad y del tipo de pesquería• Metapoblaciones marinas

TEMA 8. DINÁMICA DE POBLACIONES EXPLOTADAS. EL CASO DE LOS RECURSOS PESQUEROS

http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/es/



CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS MODELOS CLÁSICOS DE POBLACIONES DE PECES: STOCK UNITARIO

Pitcher & Hart (1982):- Población explotada

Hilborn & Walters (1992):- Colección arbitraria de poblaciones suficientemente grande para renovarse por reproducción (cambios de abundancia no dominados por migraciones).- Individuos presentan patrones similares de crecimiento, reproducción, migración y dispersión, y los mismos riesgos de mortalidad natural o por pesca.

Organismos encargados de la gestión de pesquerías(ej. International Council for the Exploration of the Sea, North Atlantic Fisheries Organziation, Food and Agriculture Organization):- Áreas geográficas (definidas por criterios ecológicos y políticos) cuyas poblaciones se evalúan y gestionan como una unidad.



POBLACIÓN(STOCK)RECLUTAMIENTO

REPRODUCCIÓN MORTALIDADNATURAL (M)

MORTALIDADPOR PESCA (F)

(INMIGRACIÓN)(EMIGRACIÓN)

STOCK UNITARIO



ÁREAS GEOGRÁFICAS Y STOCKS DEFINIDAS POR ORGANISMOS INTERNACIONALES DE GESTIÓN PESQUERA

FAO (Food and Agriculture Organization, ONU)

NAFO (North-Atlantic Fisheries Organziation)



CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS MODELOS CLÁSICOS DE POBLACIONES DE PECES: MEZCLA DINÁMICA (“DYNAMIC POOL”)

CONSECUENCIAS POBLACIONALES • Los individuos se distribuyen aleatoriamente dentro del área de

distribución del stock.• El stock no presenta estructura espacial.• Todos los individuos experimentan ambientes abióticos y bióticos

(densidad local) similares.

COMPORTAMIENTO INDIVIDUAL

• La velocidad y escala de movimiento de los individuos es grande en relación a la distribución geográfica del stock

• Todos los individuos tienen similar probabilidad de interaccionar entre si



MEZCLA DINÁMICA

EFECTO DE LA PESCA • Reduce la densidad poblacional• No cambia la distribución espacialPoblación vírgen

t = 0N = 1000

Poblaciónexplotada

t = 1N = 500

Capturas (C)C = q·E·N = 0.5 · Nq = capturabilidadE = esfuerzo de pesca

t = 2N = 250

Capturas (C)C = 0.5 · N



1 10 100 1000ESCALA ESPACIAL (km)E

SC

ALA

TEM

PO

RA

L (

día

s)

100

1

10

1000

PROPIEDADES ÚNICAS DE LAS POBLACIONES DE PECES

• Producción superabundante de embriones (huevos)• Fertilización externa• “Ambiente” abstracto y difícil de definir• Una fuente de mortalidad “externa”: pesca• Diferencias de escala considerables entre los eventos que afectan a los

adultos y los que afectan a larvas y juveniles

F

huevos,larvas

Z

Padultos

F: fitoplanctonZ: zooplanctonP: peces pelágicos

Rothschild, B. J. 1986. Dynamics of marine fish populations. Harvard University Press.



CICLOS VITALES EN ORGANISMOS MARINOS

JUVENILES

> 15 mmpocosaños

ADULTOS

> 15 cmmuchos

años

LARVASvariosmm semanas

HUEVOS

1 mm días

Correlaciónalta

Correlaciónbaja



TEORÍA BÁSICA DE LA DINÁMICA POBLACIONAL: DINÁMICA DE UNA COHORTE

COHORTE:• Grupo de individuos nacidos en un periodo de un año u otro

periodo menor

RECLUTAMIENTO:• Número de individuos vivos en una población en cualquier

momento arbitrario tras la fase larvaria• Número de individuos vivos en una población en el momento que

son vulnerables por primera vez a la captura por la pesquería

1) NÚMERO INICIAL DE RECLUTAS



2) MORTALIDAD (1/2)

dN / dt = - Z · N

N1 = N0 · e-Z = N0 · s

Nt = N0 · e-Z·t

ln Nt = ln N0 - Z·t

Edad

Tam

añ

o c

oh

ort

e (

N)

t0 tc

M

F

M

M+ FTasas instantáneas demortalidad:

Z: total (Z = M+F)

M: natural

F: por pesca

Supervivencia: s = e-Z

t0: reclutamiento

tc: edad de primera captura



2) MORTALIDAD (2/2)

Distribuciones de frecuencia de tasas de mortalidad natural en peces (Pauly 1980)

Tasa exponencial de mortalidad (Z)

% mortalidad anual

0.1 7.5

0.5 32.2

1 54.1

2 78.9



3) CRECIMIENTO INDIVIDUAL

Ecuación de crecimiento de Von Bertalanffy

dL / dt = K (L∞ - Lt) L: tamaño corporalLt = L∞ · (1 - e-k·t) W: peso corporalWt = · W∞ · (1 - e-k·t)3 L ∞, W∞: L, W

máximos

k: tasa de

crecimiento

Edad (t)

Tam

añ

o c

orp

ora

l (L

)

L∞



4) DINÁMICA TEMPORAL DE LA BIOMASA DE LA COHORTE (curva de biomasa virgen)

Nt · Wt = Bt = N0 · e-Z·t · W∞ · (1 - e-k·t)3

B: biomasa

Edad (t)Bio

masa d

e la c

oh

ort

e

Edad (t)

Tam

añ

o (

W)

Edad (t)

Coh

ort

e (

N)



5) PRODUCCIÓN DE HUEVOS

RELACIÓN CON TAMAÑO POBLACIONAL

• proporcional a la biomasa, pero• producción denso-dependiente

RELACIÓN CON ESTRATEGIA VITAL• edad (tamaño)• frecuencia puesta• relación fecundidad (número) / tamaño huevos

6) RELACIÓN ENTRE PRODUCCIÓN DE HUEVOS Y RECLUTAMIENTO



RELACIÓN STOCK-RECLUTAMIENTO

Relación empírica entre el tamaño del stock reproductivo y el reclutamiento subsiguiente de la cohorte producida por ese stock.

¿CUANDO SE DETERMINA LA MAGNITUD DEL RECLUTAMIENTO?

• Fases vitales con tasas de crecimiento y mortalidad elevadas: Larvas / Juveniles

FACTORES DETERMINANTES DEL ÉXITO LARVARIO(supervivencia hasta METAMORFOSIS):

• Abundancia de alimento + ‘Match/mismatch hypothesis’• Transporte físico a hábitats adecuados• Predación

FACTORES DETERMINANTES DEL ÉXITO DE JUVENILES(supervivencia hasta MADUREZ SEXUAL):

• Abundancia de alimento• Limitación de hábitats• Predación / Canibalismo



STOCK REPRODUCTIVO

RE

CL

UT

AM

IEN

TO

HIPÓTESIS NULAS SOBRE LA RELACIÓN STOCK-RECLUTAMIENTO

STOCK REPRODUCTIVO

RE

CL

UT

AM

IEN

TO

Desarrollo pesquería

“more commonly the number of recruits is effectively independent of the adult stock size over most of the observed range of stock size” (Gulland 1983)

Compensación Independencia de la densidad



PRINCIPIOS BÁSICOS DE LOS MODELOS DE RELACIÓN STOCK-RECLUTAMIENTO (Ricker, 1975)

• La curva stock-reclutamiento debería pasar por el origen: cuando no hay stock parental no hay reclutamiento

• La curva no debe descencer hasta reclutamientos nulos a niveles de stock muy elevados. La reproducción no es nunca eliminada totalmente a densidades elevadas

• La tasa de reclutamiento (reclutas/adulto) debería decrecer continuamente con los incrementos del stock parental

• El reclutamiento debe exceder al stock sobre una parte del rango de stocks posibles

(0, 0)STOCK REPRODUCTIVO

REC

LU

TA

MIE

NTO 1:1



EJEMPLOS DE RELACIONES STOCK-RECLUTAMIENTO

1. Obtención de series temporales stock y reclutamiento

2. Relación entre stock y reclutamiento subsiguiente

3. Ajuste de modelos estadísticos



MODELOS STOCK-RECLUTAMIENTO E ÍNDICES DE SUPERVIVENCIA (RECLUTAMIENTO / ABUNDANCIA STOCK ADULTOS)

Abundancia stock adultos, S

Reclu

tam

ien

toR

Índ

ice d

e s

up

erv

iven

cia

R/S

BEVERTON Y HOLT RICKER ‘HOCKEY STICK’

(Barrowman & Myers, 2001)



MODELO DE BEVERTON Y HOLT (1957)

R: reclutamientoS: stock

a: reclutamiento máximob: stock necesario para producir un reclutamiento a/2

Pendiente inicial (máximo reclutas / adulto) = a/b

Competencia entre juveniles determina una tasa de mortalidad dependiente linearmente del tamaño de la cohorte en cada momento:

• competencia por alimento o hábitat

R = a · S / (b + S)



MODELO DE RICKER (1954)

ea: pendiente inicial, b: valor de S al que R=Sa: reclutas/adulto cuando el stock es pequeño,b: velocidad con que los reclutas/adulto se reducen al aumentar el stock

R = S · ea · (1-S/b)R = a · S · e-b·S

Tasa de mortalidad de huevos, larvas y juveniles es proporcional al tamaño inicial de la cohorte (dependencia del stock, no denso-dependencia):

• canibalismo de juveniles por adultos• transmisión de enfermedades• crecimiento denso-dependiente acoplado con predación dependiente del tamaño



CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE RECURSOS PESQUEROS

MOVILIDAD DELRECURSO

Sedentario

Escasa movilidad,Repertorio comportamental limitado

Escasa movilidad,Repertorio comportamental complejo

Movilidad intermedia

Alta movilidad

algas, esponjas, corales, ostras, mejillones, cirrípedos, ascidias

pectínidos, holoturias,erizos

pulpos, gasterópodos, cangrejos

cangrejos, camarones, langostas, peces de arrecifes

camarones y peces costeros (y algunos oceánicos)

laminariales(‘kelp beds’)

pectínidos

snow and Tannercrabs, king crabs

peces, calamares, gambas

Modelosclásicos

TIPO DE PESQUERÍA

ARTESANAL.PEQUEÑA ESCALA

INDUSTRIAL.GRAN ESCALA



METAPOBLACIONES MEROPLANCTÓNICAS

DIFERENCIAS CON EL PARADIGMA DE METAPOBLACIÓN DESARROLLADO PARA ESPECIES TERRESTRES:

1. Especies marinas con fases larvarias (excepto en casos de duración muy corta) no presentan mecanismos de reproducción local. Por tanto, las poblaciones locales son abiertas. Las tasas de producción de adultos no son consecuencia de la dinámica de la población local.

2. La dinámica de la dispersión es simple en la mayoría de especies marinas dado que la propensidad a la dispersión no depende de las condiciones locales de densidad, abundancia de alimento, hábitat o predadores. Todas las larvas se dispersan independientemente de las condiciones del hábitat local.

3. Las larvas pelágicas se desarrollan en un fluido móvil, por lo que la dirección y amplitud de la dispersión es parcialmente un proceso de transporte físico.



DEFINICIONES DE TÉRMINOS IMPORTANTES PARA LAS METAPOBLACIONES MARINAS

POBLACIÓN LOCAL: grupo de individuos que interaccionan regularmente entre ellos

- Cerrada: migración entre poblaciones locales rara o inexistente. Crecimiento dependiente de la reproducción dentro de la población local.

- Abierta: migración entre poblaciones común. En especies marinas con vidas larvarias largas, la inmigración es el único mecanismo de crecimento en las poblaciones locales. En estas poblaciones, la reproducción local no afecta la dinámica de la población local.

METAPOBLACIÓN: grupo de poblaciones locales abiertas que interaccionan a través del intercambio de individuos. Para la mayoría de invertebrados marinos, esta migración se realiza a través de la dispersión larvaria.



Poblaciones locales de adultos

Tasas elevadas de reclutamiento

Tasas bajas de reclutamiento

TIPOS DE METAPOBLACIONES:Efecto de la distancia de dispersión larvaria

POBLACIÓN CERRADA(distancia de dispersión corta)

FUENTE - SUMIDERO(distancia de dispersión larga)

MÚLTIPLES FUENTES(distancia de dispersión larga)

‘POOL’ LARVARIO

LIMITADA POR LA DISTANCIA



Reserva protege la población fuente deotras muchas poblaciones

Reserva no protege ninguna población fuente

DISEÑO DE RESERVAS MARINAS:EJEMPLO DE LA IMPORTANCIA DE LA ESTRUCTURA METAPOBLACIONAL

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