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 :// creativecommons.org / licenses /by/2.0/es/
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TEMA 8. DINÁMICA DE POBLACIONES EXPLOTADAS. EL CASO DE LOS RECURSOS PESQUEROS
http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/es/. TEMA 8. DINÁMICA DE POBLACIONES EXPLOTADAS. EL CASO DE LOS RECURSOS PESQUEROS. Modelos clásicos de poblaciones de peces: stock unitario, mezcla dinámica (“dynamic-pool”) Ciclos vitales Teoría básica de la dinámica de la poblacional - PowerPoint PPT Presentation
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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/
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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.
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POBLACIÓN(STOCK)RECLUTAMIENTO
REPRODUCCIÓN MORTALIDADNATURAL (M)
MORTALIDADPOR PESCA (F)
(INMIGRACIÓN)(EMIGRACIÓN)
STOCK UNITARIO
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ÁREAS GEOGRÁFICAS Y STOCKS DEFINIDAS POR ORGANISMOS INTERNACIONALES DE GESTIÓN PESQUERA
FAO (Food and Agriculture Organization, ONU)
NAFO (North-Atlantic Fisheries Organziation)
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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
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MEZCLA DINÁMICA
EFECTO DE LA PESCA • Reduce la densidad poblacional• No cambia la distribución espacialPoblación vírgen
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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.
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CICLOS VITALES EN ORGANISMOS MARINOS
JUVENILES
> 15 mmpocosaños
ADULTOS
> 15 cmmuchos
años
LARVASvariosmm semanas
HUEVOS
1 mm días
Correlaciónalta
Correlaciónbaja
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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MODELO DE BEVERTON Y HOLT (1957)
R: reclutamientoS: stock
a: reclutamiento máximob: stock necesario para producir un reclutamiento a/2
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)
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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