Modelación multiespecífica del Ecosistema Costero Argentino‐Uruguayo (ECAU, 34º‐41º S)

Modelación multiespecífica del Ecosistema Costero Argentino‐Uruguayo (ECAU, 34º‐41º S)

Andrés C. Milessi

INIDEP-CIC

•ECOPATH se basa en un enfoque multiespecífico para estimar biomasas y consumo de alimento en sistemas acuáticos (Polovina, 1984).

•Posteriormente, se le adicionaron aproximaciones de ecología teórica para análisis de flujos tróficos (Odum, 1969; Ulanowicz, 1986 y otros).

•Entonces, ECOPATH incorpora relaciones tróficas de un ecosistema en particular y cuantifica flujos, biomasas, impactos tróficos y atributos ecosistémicos.

Introducción

Objetivos

• Construir dos modelos multiespecíficos (ECOPATH ) del Ecosistema Costero Argentino-Uruguayo (ECAU, 34º-41º LS) para 1981-83 y 2004-05.

• Analizar comparativamente los modelos ECOPATH, para evaluar probables cambios en el ECAU.

Sistema Costero Argentino Norte (34º- 41º S) (Angelescu & Prensky, 1987)

Distrito Bonaerense (Menni et al., 2010)

Definición de los límites espaciales por la distribución de comunidades de peces (Jaureguizar et al., 2004; 2006) y macro-invertebrados (Giberto et al., 2005) en el área de estudio.

Uruguay

Uruguay

Argentina

Argentina

ECAU: ~ 108355 km2

desde Chuy, Uruguay (34º S) hasta El Rincón, Argentina (41º S)

Modelo ecotrófico del Ecosistema Costero Argentino-Uruguayo,

ECAU (34-41º S)

Se consideró a 39 grupos tróficos:

-Predadores tope;

-recursos pesqueros (juv. y adultos);

-recursos bentónicos;

-zooplancton;

-fitoplancton.

En el ECAU se captura entre el 75 y 100% de la pesca variada costera, M. furnieri (corvina rubia) y C. guatucupa (pescadilla común) contribuyen con ~50000 ton. Capturas totales ~100000 ton.

1) Producción de cada grupo (i) puede ser separado en varios

componentes, y

2) Balance energético de cada grupo (i).

2 Ecuaciones Básicas

-Biomasa (B)-Producción/Biomasa (P/B) -Consumo/Biomasa (Q/B)-Composición dieta (DC)-Capturas (Y)-Eficiencia Ecotrófica (EE)

Entradas

Construcción modelos ecotróficos

Fuentes de información para la construcción de modelos ECOPATHGrupo Biomasa (t/km²) P/B (/año) Q/B (/año) Y (t/km²/año) Composición Dieta Sea lions 1 1,2,3,144 4,5 6 7,8,9,143,196,197Franciscana 10 10,11,12,13,119 14 15,16Seabirds 17,18 19? 17 9,17,18,20Menhaden 21 22 23,24,25 26,27,28,29 30,31,32,135,163,166Mullets 21 33 23,24,25 26,27,28,29 34,35,176Weakfish (a) 21,168,169,170,180 36 23,24,25 26,27,28,29 34,37,38,134,135,155,158,163Weakfish (j) 21,168,169,170,180 36 23,24,25 26,27,28,29 34,38,39,40,155,158,163Demersals III 21,168,169,170,180 22186 23,24,25 26,27,28,29 41,42,186Demersals II 21,168,169,170,180 22,133,178,179,190,201 23,24,25,179 26,27,28,29,133 42,43,44,45,46,47,157,158,163,178,190,201Demersals I 21,168,169,170,180 22 23,24,25 26,27,28,29 34,47,48,49,50,51,52,53,54,163Percophis 21,168,169,170,180 22,55,56 23,24,25 26,27,28,29 57Large pelag 21 22, 161,162 23,24,25 26,27,28,29,161,162 42*****161,162Medium pelag 21 22,58,181,182,183,184,185,189 23,24,25 26,27,28,29 58,59,60,61,62,136,146,156,163,167,181,182,183,184,185,189Small pelag 63,64 64 23,24,25 26,27,28,29 65,66,67,68,69,138,140,141,142,145,153,163,175Gatuzo 21,168,169,170,180 70164 23,24,25 26,27,28,29 71,72,73,147,154,163Angel shark 21,168,169,170,180 74,75 23,24,25 26,27,28,29 76,77Sharks III 21 78 23,24,25 26,27,28,29 72,73,78,79Rays 21,168,169,170,180 22 23,24,25 26,27,28,29 34,80,81Sharks I 21,168,169,170,180 22,148,149,150,151 23,24,25 26,27,28,29 82,83,84,85,148,154,163Croacker (a) 21,168,169,170,180 22,86,87,130 23,24,25 26,27,28,29 88,89,90,91,92,137,158,163Croacker (j) estimada por EwE 22,86,87 23,24,25 26,27,28,29 88,89,90,91,92,93,94,158,163L skates 21,168,169,170,180 95 23,24,25 26,27,28,29 84,96,97,154,160M skates 21,168,169,170,180 22 23,24,25 26,27,28,29 98,99,154,163S skates 21,168,169,170,180 22 23,24,25 26,27,28,29 100,101,163L flatfishes 21,168,169,170,180 22 23,24,25 26,27,28,29 102,103,104,105,129,139,198,199,200,202S flatfishes 21,168,169,170,180 22 23,24,25 26,27,28,29 102,103,104,105,129,139,198,199,200,202Catfishes 21 22 23,24,25 26,27,28,29 34,42,54Squids 192,165 22 106,107,108 26,27,28,29 106,107,108,109Anfípods 110,171,172,173 111 111 ******Shrimps 192174188 33,112,132 33 26,27,28,29 113,114,188L gastropods 115,174 116,117 193 26,27,28,29 *******S gastropods 115,174,203,204,205 118****** 193 26,27,28,29 *******Bivalves 115,174,203,204,205 22 118 26,27,28,29 120Isopods 192,174,207 ****** ****** *******Crabs 192,174,207,208 ****** 120 26,27,28,29 193Polychaetes 192,174 112 121 193Jellies 122,194,195 191,194,195 191 191MesoZooplank. 110 111 111 110Phytoplankton 123,124,125,126,131,159,177 128,206Detritus 127,******

Más de 200 referencias bibliográficas, conocimiento personal, empírico, estimaciones propias, etc.

Milessi (2013)

2004-2005

Milessi (2008)

1981-1983

Resultados

Bio

mas

as

(t/k

m2)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Sha

rks

III

L sk

ates

Gat

uzo

Pes

c. (

a)

L fla

tfis

h

Ray

s

Inicio

Fin

0%

56.4%22.8%

0%

0%28.3%

0

2

4

6

8

10

Pes

c (j)

Dem

er I

Mpe

lagi

cs

S s

kate

s

S f

latf

ish

Inicio

Fin

580.2%

357.4%

83.9%

867.2%

329.2%

Grupos

OK

±

OK

OK

OK ±

OK ±

OK ±

Balance de los modelos

Niv

eles

Tró

fico

sDiagrama de flujos del ECAU 2004-05

Biomasas totales de algunos grupos tróficos para los 2 modelos construidos.

0

5

10

15

20

25

30

mam

ifer

os

tib

uro

nes

raya

s

cam

aro

nes

pec

esó

seo

s

pel

ágic

os

can

gre

jos

biv

alvo

s

Bio

mas

a (t

on

/km

2)

81-83

04-05

Resultados

Indicador del Sistema 1981-83 2004-05 UnidadesSuma de todo el Consumo 12197,07 6294,246 t/km²/añoSuma de todas las Exportaciones 408,913 380,845 t/km²/añoSuma de todos los flujos de Respiración 6756,927 3343,478 t/km²/añoSuma de todos los flujos al Detrito 2487,801 1319,273 t/km²/añoTamaño Total del sistema 21851 11338 t/km²/añoSuma de toda la Producción 10701 5696 t/km²/añoNivel trófico medio de las capturas 3,71 3,49Eficiencia Bruta (Capturas/PPneta) 0,000193 0,000473Producción Primaria Neta total calculada (PP) 7082,142 3711,5 t/km²/añoPPT/Respiración Total 1,048 1,11Producción Neta del sistema 325,215 368,023 t/km²/añoPP/Biomasa Total (BT) 23,62 22,972BT/Flujos Totales 0,014 0,014BT (excluyendo al detrito) 299,837 161,567 t/km²Capturas totales 1,369 1,755 t/km²/añoIndice de Conectancia 0,323 0,318Indice de Omnivoría 0,316 0,302PPR (%) 3,99 14,39Indice de Pedigree 0,636 0,687Eficiencia de Transferencia Ecológica 23,6 26,1

Resultados

Indicadores ecosistémicos comparativos extraídos de ambos modelos ecotróficos

2,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5

NT isó topos

1,5

2 ,0

2 ,5

3 ,0

3 ,5

4 ,0

4 ,5

5 ,0

NT

EC

OP

AT

H

r2 = 0 ,667 ; r = 0 ,817 ; n = 34 ; p = 0 ,000000004

Correlación entre el NT estimado por el modelo ECOPATH y NT de isótopos estables para 34 especies del ECAU (Iribarne et al., 2000) .

Ecosistemas COMPLEJOS;Alta EFICIENCIABaja ENTROPÍA

F= Indicador holístico de sostenibilidad.

Máxima capacidad de auto-organización a niveles intermedios de α, disminuyendo hacia los extremos en función de la ganancia o la pérdida de entropía.

Ecosistemas POCO organizados;Baja EFICIENCIAAlta ENTROPÍA

F (p

oten

cial

de

au

to

orga

niza

ción

)

α(A/C, grado de orden)0 1

1

ENTROPÍA

F

α0

1

1

Años 1981-83F=0,976;

α=0,415

Años 2004-05F=0,638;

α=0,200

Evolución de las capturas y del nivel trófico medio de las capturas en el ECAU con datos de la CTMFM, 2010.

Milessi & Jaureguizar, 2013.

Corre lacion b iva r iadaNT d vs. años

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

T iempo (años)

3 ,40

3 ,45

3,50

3,55

3,60

3,65

3,70

3,75

3,80

NT

d

r2 = 0 ,4469 ; r = -0 ,6685; p = 0 ,0125

Tasa de disminución 0.41/década

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

totales

corvina

pescadilla

De

se

mb

arq

ue

s (

ton

)

02004006008001000120014001600

1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003

Desem

barque

(000 t)

3.13.23.33.43.53.63.73.83.9

NT

m

19891990 1991

19921993

1994 1995

1996199719981999

2000

20012002

200340050060070080090010001100120013001400Desembarque (000 t)

3.33.43.53.63.73.83.9

NT

m

Desemb

arque (

% total

)

Nt C1Nt C2

Nt C3

FIB Ind

ex0102030405060708090

1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003-0.8-0.6-0.4-0.20

0.20.4

1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003

FIB negativo al final del periodo

Jaureguizar & Milessi, 2005; 2008.

Milessi & Jaureguizar, 2011; 2013.

Especies

Dse

mba

rque

pro

med

io (%

)

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

1989-1993

1994-1995

1996-2001

2002-2003

ECAU ha evidenciado cambios significativos en su ictiofauna.

Conclusiones

• Modelos con 39 grupos funcionales desde fitoplancton hasta predadores tope, incluso pesquerías, lo cual permitió describir la estructura y funcionamiento de este ecosistema en ambos periodos.

• Más del 65% de la información fue colectada con métodos de alta precisión.

• Se observó disminución del NTm, PPR, Eficiencia, F y α.

• ECAU está en un nuevo estado (2004-05) menos eficiente, sus capturas se basan en especies de menor nivel trófico, y aunque se captura más, es necesaria mayor producción para sustentar estos desembarques.

Muchas Gracias!, Consultas?

Agradecimientos

INIDEP.

CIC.

Aníbal Aubone, Rodrigo Wiff, Franciso (Paco) Arreguín-Sánchez.

Organizadores 17° Simposio CTMFM.

Plagányi, 2007

Models are not like religion!!! (Andrew Trites)

– you can have more than one

– and you shouldn’t believe them

• no fishery model can be completely trusted to capture biological reality

(Schnute & Richards, 2001).

PPR para sostener las Pesquerías (%)

Nivel Trófico medio de los desembarques: (NTm)

Ascendencia, Capacidad de desarrollo, Overhead (Teoría de la Información: Ulanowicz & Norden, 1990).

Indicadores

C

Overhead

Ascendencia

• Q/B2 = 10(7.964 - 0.204 * Log W- 1.965 T + 0.083 AR + 0.532 h + 0.398 d)

(Palomares & Pauly, 1998)

• Q/B1 = 3.06 * W-0.2018 * Tc0.6121 * AR

0.5156 * 3.53 HD

(Palomares & Pauly, 1989)

• Q/B3 = 10 6.37 * 0.0313 Tc * W-0.168 * 1.38 P * 1.89 HD

(Pauly et al., 1990)

Modelos empíricos para estimar Q/B

RMS SobreexplotaciónRestauración

30

35

40

45

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Años

Tal

la m

edia

(cm

)

Talla media de largo plazo (38,9 cm)