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Manta,
22-23 de Enero de 2013
François Gerlotto
Lima, 20 de Marzo de 2013
METAPOBLACIONES, MÁXIMO RENDIMIENTO SOSTENIBLE Y MANEJO PESQUERO DEL JUREL Trachurus murphyi
EN EL PACIFICO SUR
Manejo pesquero: un fracaso global
Estado de las poblaciones marinas explotadas en el mundo, desde 1950
(Pauly, 2007, con datos de la FAO)
¿Un fracaso que se debe a razones coyunturales repetidas, o sistémicas?
USSR Russia + China + others (+ Chile offshore)
New Zealand
Europe + others
El jurel del Pacifico Sur: un caso ejemplar
Extensión de las pesquerías internacionales de jurel en el Pacifico Sur
Chile
Perú
PERU E.U USSR/RUSSIA CHILE
El cinturón del jurel
Los problemas del manejo pesquero del jurel en el Pacifico Sur
Fracaso global del manejo pesquero cuando no se toman en cuenta la biologia y la ecologia del recurso y que se usan solamente datos
de pesca.
Cap
tura
to
tal (e
n k
. to
nela
das)
A pesar de inversiones importantes
en investigación pesquera, las
pesquerías tuvieron que acompañar
pasivamente una caída :
de 5 M. toneladas (1995)
a 0.5 M. toneladas (2011)
URSS/Rusia
Perú
Centro Chile
Norte Chile
SPRFMO:
South Pacific Regional
Fisheries Management
Organization
OROP-PS:
Organisación Regional de
Ordenamiento Pesquero,
Pacífico Sur
ORP-PS :
Organisation Régionale
des Pêcheries du
Pacifique Sud
www.southpacificrfmo.org
OROP: UN INSTRUMENTO INTERNACIONAL DE MANEJO PESQUERO
“Low recruitment, low and declining spawning..”En realidad el 2008 fue un año de fuerte reclutamiento tal como se observo en las muestras de huevos y larvas, pero esta información no se tomó en cuenta
“further declines in stock status are likely
unless fishing mortality is reduced..”
Aunque indicaciones de alto reclutamiento
se dejaban ver, el ”paradigma” de la presión
pesquera impidió tomarlas en consideración
Aplicando modelos basados sobre datos de pesca y fundados sobre el RMS, la OROP no es libre de los problemas relacionados con el ecosistema
“an increasing stock since 2010… at
very low levels” Este aumento de la
abundancia del jurel no fue previsto (a
pesar de indicaciones del ecosistema)
y sobre todo no corresponde con la
realidad por no tomaren cuenta el
reclutamiento del 2008-9
El reconocimiento de la existencia de
una sub-población en Perú y Ecuador
obligó a revisar todo el modelo
aplicado los años anteriores…
DEFINIR LA ESTRUCTURA
DE LA POBLACIÓN ES ESENCIAL
Manta,
22-23 de Enero de 2013
Definición de la estructura poblacional del jurel
Definición de una población: el triángulo de Harden-Jones
Ad/H : adultos desovando y huevos
(área de desove)
(L) : larvas (si diferente del área de crianza)
j : juveniles (área de crianza)
Aa : adultos en fase de alimentación
(área de engorda)
Migraciones entre area de desove, zonas de
crecimiento y d ealimentacion (periodo anterior al
Niño 1998) (Arcos et al., 2001).
Aplicación al caso del jurel en Chile
Ad/H
j
Aa
(L)
(Harden-Jones, F. 1968. Fish Migration. Edward Arnold Ltd, London)
¿Que pasa cuando una misma especie ocupa varios triángulos de Harden-Jones en zonas vecinas?
¿?
¿?
¿?
Ad/H : adultos desovando y huevos
L : larvas
j : juveniles
Aa : adultos en fase de alimentación
Ad/H
J
Aa
(L)
Ad/H
J
Aa
(L)
Ad/H
J
Aa
(L)
Las tres principales estructuras poblacionales
Poblaciones independientes:
triángulos vecinos pero sin
ningún intercambio entre
poblaciones
D
j A
D
j A
D
j A
Metapoblación: triángulos
independientes pero con
conexiones esporádicas a
nivel de individuos
(intercambio genético)
D
j A
D
j A
D
j A
Patchy population
(poblacion en parches): un
solo triángulo aunque
unos de los ángulos (con
excepción del área de
desove) pueden ser
múltiples
D
A A
j
A
Kritzer y Sales, 2004
Una hipótesis sobre la formación de metapoblaciones pasando de población simple (I) a metapoblación (IV) en 4 etapas
R
J
A
I
A adultos
L larvas
J juveniles
R desove
Population
R
J
A
A
II
Patchy population
R
J
A
A
R
III
Mixed
R
J
A
A
R J
J
AIV
L
Metapopulation
óptima
promedia
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Vida imposible Condic
ión a
mbie
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l
Metapopulation Patchy population
Población fuente Sub-poblaciones
Una descripción del concepto de metapoblación a través de la “Basin theory” de McCall
Cara
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Poco
conveniente
Espacio
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Vida imposible Condic
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Metapopulation Patchy population
Población fuente Sub-poblaciones
Condiciones ambientales poco favorables
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Poco
conveniente
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óptima
promedia
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Vida imposible Condic
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Metapopulation Patchy population
Población fuente Sub-poblaciones
Mejoramiento de las condiciones ambientales
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Poco
conveniente
Espacio
óptima
promedia
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Vida imposible Condic
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Metapopulation Patchy population
Población fuente Sub-poblaciones
Condiciones ambientales óptimas
Cara
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Poco
conveniente
Espacio
óptima
promedia
mala
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Vida imposible Condic
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Metapopulation Patchy population
Población fuente Sub-poblaciones
Condiciones ambientales pasando de optimas a promedias
Cara
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el nic
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ecoló
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óptimo
Poco
conveniente
Espacio
Estructura poblacional del jurel ¿una metapoblación?
Distribución espacial de las principales especies del género Trachurus
Estructura genética de la población
Los resultados enseñan la existencia de una población única
Bertrand et al 2004b
No limitado en su fisiología a un tipo particular de agua (aunque principalmente
limitado a las aguas subtropicales oxigenadas y moderadamente cálidas)
Figure 5 Scatter plot (grey dots) and cubic spline smoothers fits (black solid lines) of bivariate GAM models based on jack mackerel (c) log-transformed fish back-scattered acoustic energy by surface unit (sA) according to distance to the coast (DC) in nautical miles (1 nautical miles ¼ 1852 m), sea surface temperature (SST) in degree centigrade, salinity and dissolved oxygen (DO) in mL L)1. The black dotted lines show the 95% confidence limits of GAM models. Left y-axis shows the log-transformed fish sA. The right y-axis are in relative scale, they corresponds to the spline smoother that was fitted on the data, so that a y-value of zero is the mean effect of the environmental variable on the response. Positive and negative y-values indicate respectively positive and negative effect on the response. Tick marks on the x-axis show the location of data points.
Las relaciones con las condiciones ambientales (1) C
amp
agn
e d
e p
rosp
ecti
on
aco
ust
iqu
e
Límite vertical del hábitat
0 1 2 3 4 5 6 7
Dissolved Oxygen (mL.L-1)
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Lo
g(s
A E
ch
o-t
rac
e)
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Temperature (°C)
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Lo
g (
sA E
ch
o-t
rac
e) Exclusion zoneExclusion zoneExclusion zone
Ph
ysio
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ica
l lim
it
Ph
ysio
log
ica
l lim
it
Ph
ysio
log
ica
l lim
itP
hysio
log
ica
l lim
it
Ph
ysio
log
ica
l lim
itP
hysio
log
ica
l lim
it
El oxigeno es un factor limitante de la distribucion espacial: el jurel no puede pasar
por debajo de la ZMO (la cual es una característica del área)
Las relaciones con las condiciones ambientales (2)
Individuos
dispersos
Agregaciones
pequeñas
Cardúmenes
densos
Agregaciones
medianas
Cubillos et al 2008
Gran plasticidad del jurel frente a temperatura
para el desove: areas de desove no unicamente
definidas por caracteristicas abioticas
GAM presentando las relaciones entre abundancia de huevos y
temperatura de superficie (SST)
Según los años el
preferendum varia de
15º a 19º
Las relaciones con las condiciones ambientales (3a) Reproduccion & Ambiente
Las relaciones con las condiciones ambientales (3b)
Reproducción , 1972-1995 (síntesis de los datos sobre presencia de huevos)
En síntesis: Un área de desove principal al oeste de 80º W entre latitudes 35-40ºS Una (o varias) área(s) de desove costeras entre 12ºS y 25ºS Desoves esporádicos dispersos en toda el área observada
los resultados ulteriores (y
particularmente los de estos
últimos año) confirmaron estas
observaciones.
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2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
1982
1981
Las dinámicas demográficas según las zonas (vistas a través de los datos de pesca)
CS Chile N Chile Perú
Según los años
se pueden
observar
diferencias en la
dinámica
demográfica por
área
Cohortes importantes aparecieron de
forma diferentes en la pesca chilena y
la del “Far North”, demostrando la
existencia de desoves y
reclutamientos diferentes según las
áreas
• Population size or density is significantly affected by migrations • Population density is affected by patch areas and isolation • Existence of asynchronous local dynamics • Population turnover, local extinctions and establishment of new populations • Presence of empty habitats • Metapopulations persist despite population turnover • Extinction risk depends on patch area • Colonization rate depends on patch isolation • Patch occupancy depends on patch area and isolation • Spatially realistic metapopulation models can be used to make prediction about metapopulation dynamics in particular fragmented landscape • Metapopulation coexistence of competitors • Metapopulation coexistence of prey and its predator • Evidence of genetic linkage • Genetic or morphometric, meristic or biological/behavioural differences • Existence of source/sink populations • Discrete local populations
• Especie ubiquista de vida larga (>15 años). • Una sola población genética • Similitud de conductas (Chile y Perú) • Comportamiento gregario afectado por El Niño (biomasa y talla de los cardúmenes) • Alta adaptabilidad a las variaciones del ambiente • No tiene exigencias particulares en cuanto a las características del agua (subtropical) • Biomasa altamente variable • El oxígeno es el factor limitante principal • No tiene exigencias particulares para el área de desove • Un área de desove principal permanente y zonas segundarias temporales • Relaciones predador/presa poco claras • Siempre presente en una zona central (80-120ºW, 30-40ºS) • Reclutamiento probablemente relacionado con los ENSO • reclutamiento sumamente exitoso cada 5-10 años • Colapso simultaneo en toda el cinturón al fin de los 90 (relacionado con La Vieja ?) • Bajada luego aumento del área ocupado en el norte (Perú-Ecuador) • Etc…
Características del jurel Condición para una metapoblación
Metodología para identificar una metapoblación
¿Está el stock de jurel del Pacífico Sur organizado en metapoblación?
-Áreas de desove separadas (II) -Reclutamientos independientes III -Distribuciones espaciales diferentes
-Población genética única (I)
Una metapoblación requiere (entre otras condiciones):
-105 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
(I)
(II)
0
10
200
10
0
10
0
10
0
10
0
10
Frec
uenc
i a (
%)
0
10
0
10
200
10
0
10
200
10
200
10
200
10
20
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Longit ud Horquilla (LH, cm)
LH >25cm ( % Núm er o) LH <26cm ( % Núm er o) % Peso
2 0 0 7
2 0 0 6
2 0 0 5
2 0 0 4
2 0 0 3
2 0 0 2
2 0 0 1
2 0 0 0
1 9 9 9
1 9 9 8
1 9 9 7
1 9 9 6
1 9 9 5
(III) ϖ
ϖ
Conclusión: queda confirmado que las condiciones del stock son las de una metapoblación
R
J
A
A
II
R
J
A
A
R
III
R
J
A
A
R J
J
A IV
L
Population Patchy population Mixed Metapopulation
Consecuencias de la organización en metapoblación para el manejo (1)
R
J
A
I
A adultos
J juveniles
L larvas
R desove
Manejo global Manejos diferenciados
Consecuencias de la organización en metapoblación para el manejo (2)
características particulares de la población fuente
- Patchy population: es la única y todo el stock se maneja de forma clasica;
-metapoblación: la fuente es la única parte “permanente” del stock y requiere de un
manejo específico : la existencia a largo plazo de las sub-poblaciones depende de su
sobrevivencia
óptima
promedia
pésima
Vida posible
Vida imposibleCo
nd
ició
n a
mb
ien
tal
Metapopulation Patchy population
ATENCIÓN: no confundir “manejo independiente” y “manejo
diferenciado”. La metapoblación necesita de un manejo diferenciado
dentro de un sistema global. El manejo independiente sirve para
poblaciones independientes, lo que no es el caso de las metapoblaciones
Aplicabilidad de los métodos tradicionales de manejo pesquero al caso del jurel: el Rendimiento Maximo Sostenible , RMS (en inglés Maximal Sustainable Yield, MSY)
Manejo pesquero: MSY, el paradigma dominante
Growth over-
fishing
Mortality
Growth
Biomass
Beverton y Holt
en Lowestoft in
1954 Edad crítica
“This is logical, and is how a farmer would
produce meat, bearing in mind that he must
leave a breeding stock.”
Beverton and Holt, 1954
Hillis and Arnason 1995
“.. a fishery will yield its
maximum physical returns
if all fish are allowed to grow
to the point where the rate of
increase in weight just
ceases to outstrip losses due
to natural mortality and then
harvested…
Critical age!
Pero todos sabemos
que hay problemas con
este paradigma …
MSY: un muerto …
… desde mas de 40 años.
«Stocks should be kept at biomass levels that
can produce MSY» Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar (UNCLOS)
UNCLOS (1982) – WSSD ( 2002) Declaration § 31 (a)
¿Porque esta diferencia entre lo que se sabe y lo que se hace?
Un principio criticado desde los 70 por los científicos pero siempre considerado en todas las cumbres
… que es todavía (muy) vivo
Parte « util » de la cohorte
(stock reproductor: mejor
fecundidad, viabilidad de
los huevos, entrenamiento,
etc.)
Desove importante
(40 000 adultos => 109 huevos por desove)
Edad (=talla)
Núm
ero
de indiv
iduos
Mortalidad huevos y larvas
Mortalidad
por predación
(juveniles)
Mortalidad por pesca
Talla primera reproducción
(= talla mínima de captura)
Esquema de una reja de escape en un arrastre, permitiendo pescar
solamente peces grandes (talla de los individuos representada por la
dimensión de las flechas)
“This is logical, and is how a
farmer would produce meat,
bearing in mind that he must leave
a breeding stock.”
Abundancia por
talla
Mortalidad
por predación
(adultos)
Hillis and Arnason 1995
La “logica” de un
ganadero no puede ser la
misma que la de un
pescador
« … ecological dynamics in the oceans can be characterized by nonlinear amplification of stochastic physical forcing by biological processes. [That ] should call into question static conceptions of maximum sustainable yield [because of ] rapid and unpredictable shifts in response to environmental stochasticity and human impact. »
Chi-Hao Hsieh et al (2005)
Otro factor limitante del MSY: su reduccionismo determinista
Esquema de los "regime
shifts" (Collie et al, 2004)
Serie cronológica
de una variable
sometida a un
sistema caótico y
a « atractores
extraños »
(Lorenz, 1963)
Algunas alternativas posibles al MSY cumpliendo con la necesidad de un enfoque ecosistemico
Una nueva estrategia de pesca cumpliendo con el enfoque ecosistémico: el concepto de “Balanced Harvest”
(conferencia y documentos de Serge Garcia)
Bio
mass
Size
La estrategia obedeciendo a las reglas del MSY: pescar unicamente los individuos mas grandes
Produce un desequilíbrio en la cadena trófica y en el ecosistema en general
Balanced harvesting
From Serge M. Garcia, 2012
Fishing
Bio
mass
Size
Pescar “todas” las especies y las tallas proporcionalmente a su productividad natural
Reconcilia los objetivos de mantener la estructura de la comunidad y maximizar la producción
Balanced harvesting
Fishing
From Serge M. Garcia, 2012
«…because the [Darwinian evolutionary] trial-and-error procedure has gone for billions of years, (…) every living thing has or is a machinery for learning, remembering, and forecasting. The objective is to provide anticipatory reactions to the interactions with the external world ". Marchetti
(1998)
Primera observación. Las especies animales desarrollaron estrategias de sobrevivencia para adaptarse a (anticipar) eventos de tipo caótico. Segunda observación. Los animales seleccionaron señales integradoras del ambiente (a) a los cuales reaccionan a umbrales inferiores a las capacidades de medición de los instrumentos actuales o (b) que el hombre no mide.
Otra alternativa conceptual al MSY: El enfoque ecosistémico a través del uso del
comportamiento de las poblaciones
Charles Darwin Jean-Henri Fabre
Es imposible conocer todo un ecosistema: dejemos que los peces lo
hagan para nosotros
40
« Lo simple es falso; lo complicado es inutilisable » Valéry, 1930?
Complex
and multiple
Interactions
Food-Webs with
preferential trophic
interactions
Trophic levels
Food-Chain
La evolución implementa, por el intermedio de patrones comportamentales, algoritmos analógicos que permiten a los animales desarrollar respuestas simples y eficaces a
situaciones procediendo de dinámicas complejas
))
Hacia una « eco-etología pesquera »
« No podemos siempre comprender pero podemos medir » Gerlotto, 2002
Survey VARGET 1/97 (Senegal)
School characteristics (RESON SEABAT)
Distance to the vessel (metres)
Fr
eq
ue
nc
y 0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
66
72
78
84
9 29 48 68 88
>Survey Ivory Coast Vargget 3/97
Distance to the vessel
Fr
eq
ue
nc
y
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
8 24 40 56 72 88
Survey VARGET 1/97 (Senegal)
School characteristics (RESON SEABAT)
Distance to the vessel (metres)
Fr
eq
ue
nc
y 0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
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66
72
78
84
9 29 48 68 88
>Survey Ivory Coast Vargget 3/97
Distance to the vessel
Fr
eq
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nc
y
0
5
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40
45
50
55
60
65
8 24 40 56 72 88
Evitement (Senegal)
Evitement (RCI)
Pas d’évitement (Chile)
Prospection factors Fishery factors Biotic factors
•Surveyed area (geographicalcharacteristics)•The vessel: noise, dimension, speed, light, etc•Period (moonlight, season, rythms, etc.).•The environment: transparency, SST, salinity, sound velocity and absorption, Chlorophylle, etc.
•History of thefishery•Fishing power•Fishing effort
•Species proportions•Schooling behaviour (size, swimming speed and patterns etc.)•school depth•biological cycles (spawning, feeding, migration, etc.)•demographic structure•spatial structure•presence of predators•learning?
Behaviour
Avoidance characteristics:•vertical components•horizontal components•speed and patterns•distance of alarm•school morphology, etc.
Raw data (survey)
Avoidancemodel?
Or Continuousrecording of
avoidanceparameters?
Corrected data: Abundance, school characteristics, assessment, distribution, behaviour etc.
« DNA is an active memory that learns through hypothesis (mutation in a broad sense) and experiment (survival value of the mutated offspring). » Marchetti, 1998
-
Bertrand S., 2004;
2007
-78.5 -78.0 -77.5 -77.0 -76.5
-14.5
-1
4.0
-1
3.5
-1
3.0
-1
2.5
-1
2.0
-1
1.5
Vuelos de Lévy
P(N(x ~ x a
Aves
Pescadores
Aplicación metodologica de los conceptos de “eco-etologia pesquera” (parte inspirada de un trabajo de Jérémie Habasque, robandole figuras)
Eddy kinetic energy in South Pacific (figura prestada por Demarcq y Habasque)
42
Introducir el animal en su ambiente a traves de la observacion directa permanente
Usando los conocimientos y modelos biologicos y ecologicos
y los datos colectados en tiempo real sobre toda el area de distribucion,
…podemos obtener una descripcion del habitat potencial del jurel
SST and CHL-a range estimation
[9-26°C] & >0.07 g/m3
Se modeliza la abundancia del jurel con los parametros ambientales mas relevantes
SST CHL-a
Jack M
ackere
l
sA
SST CHL-a
PERU 1997-
2008
CHILE 1998-
1999
44
Definicion y mapeo del habitat potencial
• posiciones de los barcos de pesca y estrategia de prospección • distribución espaciotemporal de las presas (micronekton) • medición en continuo de índices ambientales : termoclina, oxiclina, etc. • Detección de predadores apicales. • Identificación especifica en caso de uso de multifrecuencia • Posibilidad de detección e identificación automatizada.
Una metodología realizable gracias a la riqueza de la información acústica y oceanográfica colectada a bordo de los barcos de pesca
Sv (blue) and NASC per school
(red) during the trip. EDSU: 0.5
nautical mile
Drawing of the routes and CJM
abundance
Separating the trip in 3 parts: route to fishing grounds
( A ), exploration/exploitation ( E ), return ( R )
A
E R
Análizar los datos acústicos colectados a bordo de un barco durante un viaje de pesca
Echogram of the whole trip
Map of the 150 000 structures
sampled by the 4 main fishing
companies, January-March,
2011
Routes of the 25 fishing trips
used for the research (15000 EDSUs).
Black: distribution of the CJM schools
observed during the trips. Circles are
proportional to the NASCs
Orange: fishing operations
January-March, 2011
Pruebas realizadas durante un taller sobre datos de los pescadores, Lima, marzo de 2011
Datos acústicos sobre jurel proporcionados
por 4 Empresas pesqueras (Enero-Marzo
2011)
Escenario
Historia (series temporales)
Conclusión (1) ¿Y ahora?
¿(Que) podemos predecir en un sistema caótico ? ¿Que metodología desarrollar?
¿predecible?
¿predecible?
impredecible
A. Observar la especie en su ecosistema (in situ) y delimitar su habitat
B. Comprender y reproducir (modelar) los algoritmos seleccionados por la
especie en sus estrategias de sobrevivencia y de adaptación para responder a las presiones del ambiente (ejemplo: estrategia de reproducción)
C. Analizar y modelar sus interacciones (tróficas y no tróficas) con sus presas
/ predadores / competidores / comensales /parásitos /atractores etc.
D. Definir dentro de sus conductas las que son
• Motivaciones autónomas propias a la especie • Reacciones / adaptaciones a los cambios ambientales
E. Efectuar mediciones lo mas exhaustivas posible (uso de los pescadores
como fuente de información eco—etológicas) y grabar simultáneamente las características eco-etológicas y ambientales 3D de todos los compartimientos (desde el plancton hasta los predadores apicales y la pesca)
F. Construir indicadores sobre las métricas obtenidas por los instrumentos de
observación directa
G. Introducir los indicadores en modelos probabilistas con todas las otras
informaciones históricas (escenarios), hidrológicas, climáticas, ecológicas y pesqueras
H. … Rezar para que funcione.
Conclusión (2) Metodología para un manejo de las pesquerías
dentro de un enfoque ecosistémico