Una base de datos histórica global sobre distribuciones de larvas de atún, pez picudo y paparda

Datos científicos volumen 9, número de artículo: 423 (2022) Citar este artículo

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Conocer la distribución de las larvas de peces puede contribuir a la ciencia pesquera y la gestión de recursos de varias maneras: 1) proporcionando información sobre las zonas de desove; 2) identificar áreas clave para gestionar y conservar; y 3) ayudar a comprender cómo las presiones antropogénicas, como la sobrepesca y el cambio climático, afectan a las poblaciones de peces. Con la expansión de la actividad pesquera industrial después de 1945, se incrementó el muestreo de larvas de peces para ayudar a comprender mejor la variación en las poblaciones de peces. Sin embargo, los registros de larvas a gran escala son raros y a menudo no están disponibles. Aquí digitalizamos datos de Nishikawa et al. (1985), que fueron recopilados entre 1956 y 1981 y son casi globales (50°N–50°S), mapas de distribución estacional de larvas de peces de 18 taxones pelágicos principalmente comerciales de las familias Scombridae, Xiphiidae, Istiophoridae, Scombrolabracidae y Scomberesocidae. Se recopilaron datos de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico. Presentamos cuatro mapas estacionales de resolución de 1° × 1° por taxones que representan la abundancia de larvas por celda de la cuadrícula y destacamos algunos de los patrones principales. Los datos están disponibles como archivos de texto delimitado, rasterizados y vectoriales.

Mediciones)

abundancia de larvas

Tipo(s) de tecnología

remolques

Tipo(s) de factor

ubicación de remolques

Característica de la muestra: organismo

taxones de peces

Característica de la muestra: entorno

mar abierto

Característica de la muestra: ubicación

casi global (océanos Atlántico, Pacífico e Índico)

La pesca ayuda a garantizar la seguridad alimentaria mundial, ya que anualmente se capturan más de 80 millones de toneladas de recursos marinos, lo que representa el 17 % de la ingesta de proteínas animales a nivel mundial1. Gran parte del crecimiento de la industria pesquera se debió a la expansión de las pesquerías de palangre después del final de la Segunda Guerra Mundial, impulsada particularmente por el creciente mercado del atún japonés2. Acompañando esta expansión hubo un número creciente de estudios de proceso y de campo para ayudar a comprender y gestionar las poblaciones de peces. La mayor parte de la atención se centró en los peces adultos3,4, pero debido a que las áreas de desove de la mayoría de las especies eran desconocidas (o conocidas sólo para áreas específicas5,6,7,8), se produjo un aumento en los estudios de larvas de peces. El mayor de estos estudios de posguerra (1956-1981) fue el de Nishikawa et al. (1985). Contiene datos históricos casi globales sobre distribuciones larvarias de especies de peces con una resolución espacial de 1°. Algunos aspectos de este conjunto de datos se han utilizado en informes de pesca9 y en un análisis de siete especies de atún en cuadrículas de 5°10, pero los datos no están disponibles públicamente.

Los datos sobre la abundancia de larvas de Nishikawa deberían ser valiosos en al menos tres áreas principales de investigación. El primero es identificar posibles áreas clave de desove y sus impulsores ambientales. Los hábitats de desove pueden diferir de la distribución amplia de una pesquería, ya que muchas especies migran para desovar en áreas específicas para optimizar la supervivencia de huevos y larvas11. Estos hábitats de desove pueden identificarse utilizando datos brutos de abundancia de larvas. Alternativamente, los mismos datos brutos podrían combinarse con datos ambientales para crear modelos de idoneidad del hábitat10,12,13,14. Dichos modelos tienen la ventaja de proporcionar estimaciones de la abundancia de larvas en áreas sin muestreo (es decir, pueden llenar los vacíos espaciales en los datos sin procesar). Los modelos de idoneidad del hábitat también pueden proporcionar información sobre los posibles impulsores ambientales del desove de los peces.

La segunda área en la que se podrían utilizar los datos de Nishikawa es en la planificación espacial marina15,16,17. Las áreas de superposición en los puntos críticos de desove de muchas especies de peces podrían ser áreas focales para redes de áreas marinas protegidas en alta mar. Además, los datos de Nishikawa podrían usarse para informar el establecimiento de otras medidas de conservación efectivas basadas en áreas, como el cierre de pesquerías18,19,20,21. Estos cierres restringen el esfuerzo pesquero alrededor de las concentraciones de desove que son vulnerables a la pesca16,22,23, lo que permite que las poblaciones de peces sobreexplotadas se recuperen16,19,24. Los datos de peces larvarios resueltos espacial y temporalmente también pueden proporcionar evidencia para justificar e informar el establecimiento de vedas estacionales25,26. Las zonas de desove separadas en el tiempo y el espacio también pueden utilizarse para identificar potencialmente poblaciones de peces valiosas27.

La tercera área de investigación importante en la que se podrían utilizar los datos de Nishikawa es investigar los cambios en las poblaciones de peces en respuesta a presiones antropogénicas, como la sobrepesca y el cambio climático28,29,30,31. Las distribuciones históricas de larvas podrían compararse con datos más recientes, destacando las áreas de desove que no han cambiado, las que han desaparecido y las que han surgido recientemente. Esta comparación podría ayudar a identificar las causas potenciales de cualquier cambio en la distribución de desove de las especies. Además, al combinar datos históricos de abundancia de larvas con parámetros ambientales, es posible proyectar los impactos del cambio climático en las áreas de desove, o la fenología de desove29,32 de futuras poblaciones de peces28,31,33,34,35.

Aquí, digitalizamos gráficos de Nishikawa et al. (1985), que contiene datos históricos casi globales sobre distribuciones larvarias en 18 taxones de peces. Los datos originales estaban en gráficos globales estacionales con una resolución de 1° × 1° que abarcaban 25 años (1956-1981). El muestreo estuvo sesgado hacia las regiones del Pacífico occidental, principalmente porque los estudios de plancton fueron realizados por instituciones gubernamentales japonesas que inspeccionaban las zonas de pesca de atún con palangre36. El conjunto de datos de Nishikawa es un tesoro global que constituye una valiosa referencia de los hábitats de desove de los grandes peces pelágicos a mediados del siglo XX en el Antropoceno. Esperamos que hacer disponible públicamente lo que probablemente sea el mayor conjunto de datos sobre larvas casi global fomente su uso futuro extensivo de formas novedosas.

Nishikawa et al. (1985) contiene datos sobre larvas de peces recopilados estacionalmente entre 50°N y 50°S entre 1956 y 1981 en los océanos Pacífico, Índico y Atlántico. En total se registraron 63.017 remolques. Los datos fueron recopilados por diferentes organizaciones y de diferentes maneras, pero estos datos no están disponibles para cada remolque. Por lo tanto, sólo resumimos algunas de las principales diferencias en la metodología descritas en Nishikawa et al. (1985).

Los remolques fueron realizados por dos grupos de embarcaciones: embarcaciones de investigación más grandes y embarcaciones más pequeñas del gobierno local. Cada tipo de embarcación utilizó diferentes tamaños de redes cónicas de muestreo de larvas. Los buques de investigación utilizaron una red más grande, de 2,0 m de diámetro y 6,0 m de longitud, con una malla de 1,7 mm en la parte delantera que se estrechaba a una malla de 0,5 mm en el copo. Los buques del gobierno local utilizaron una red más pequeña, de 1,4 m de diámetro y 4,0 m de longitud, con tamaños de malla similares en comparación con la red más grande utilizada por los buques de investigación. En términos de profundidad, los buques de investigación realizaron remolques en la superficie y el subsuelo, mientras que los buques del gobierno local sólo hicieron remolques en la superficie. Las profundidades de remolque bajo la superficie rara vez excedían los 50 m y generalmente tenían entre 20 y 30 m de profundidad. Los remolques de los buques de investigación se realizaban sistemáticamente durante el día, mientras que los de los buques gubernamentales se realizaban durante la noche hasta 1969. Luego, en 1970 se introdujo el muestreo diurno, excepto para los estudios en el Pacífico Ecuatorial Occidental.

Debido a que se utilizaron diferentes métodos de remolque, la abundancia estacional de larvas por taxón se estandarizó para capturar por unidad de esfuerzo (CPUE)37 o el número de larvas por 1000 m3 de agua filtrada. Presentamos datos de los 18 taxones registrados en Nishikawa et al. (1985) (Tabla 1; tenga en cuenta que esta tabla también resume las especies en cada uno de los 18 taxones). Identificaron morfológicamente las larvas de peces, lo que dificultó la distinción de algunos especímenes y grupos a nivel de especie36. Además, no siempre se especificaron las especies en los grupos de taxones. Quedó claro en Nishikawa et al. (1985) que la melva (Auxis spp.) está formada por A. thazard y A. rochei36,38, y el grupo de los túnidos pequeños (Euthynnus spp.) comprende tres especies endémicas: E. affinis, E. lineatus y E. alletteratus36, 38. Las especies del grupo Bonitos (Sarda spp.) no se incluyeron específicamente, pero se supone que son S. orientalis, S. australis, S. chiliensis y S. sarda36,38,39. El grupo de los saurios (Familia: Scomberesocidae) probablemente estaba formado por el saurio del Pacífico (Cololabis saira), el saurio del Pacífico Sur Oriental (C. adocetus) y el lucio (Scomberesox saurus)36. Finalmente, algunas especies fueron agrupadas en Nishikawa et al. (1985). Por ejemplo, se han agrupado las distribuciones larvarias de: (1) aguja azul (Makaira mazara) y aguja azul del Atlántico (M. nigricans); (2) marlín rayado (Tetrapturus audax) y marlín blanco (Tetrapturus albides); y (3) marlín de pico corto (Tetrapturus angustirostris) y marlín de pico largo (Tetrapturus pfluegeri). Las distribuciones del atún rojo comprenden tanto Thunnus thynnus (Atlántico y Mediterráneo) como Thunnus orientalis (Pacífico). Las distribuciones restantes son para especies únicas, consistentes con lo reportado por Nishikawa et al. (1985).

El proceso de digitalización se resume en la Fig. 1. Las cartas originales se escanearon a 600 ppp. Se superpuso una cuadrícula de 5° × 5°, con líneas de cuadrícula cada 1°, sobre la imagen escaneada de cada gráfico. Primero creamos mapas de plantilla para cada temporada moviendo sistemáticamente la cuadrícula cuadrada de arriba a abajo y de izquierda a derecha de un gráfico estacional y repitiendo esto para las cuatro estaciones. Dado que las áreas de muestreo por temporada fueron las mismas en todos los taxones, las plantillas se utilizaron para digitalizar los gráficos de larvas de todos los taxones.

Resumen del proceso de digitalización. Un diagrama de flujo del proceso, con cuadros azules repetidos para todos los mapas estacionales de los 18 taxones y el esfuerzo de remolque.

Luego, la cuadrícula cuadrada se movió sistemáticamente de arriba a abajo y de izquierda a derecha de cada gráfico escaneado. Las categorías de CPUE, representadas por formas en el gráfico escaneado, se registraron como niveles numéricos (0 a 4) en una hoja de cálculo. Esto se hizo para los mapas estacionales de 18 taxones, dando un total de 72 mapas digitalizados. De manera similar, se digitalizaron mapas estacionales del esfuerzo de remolque (número de remolques de larvas y volumen de agua filtrada). Para validar los mapas digitalizados, guardamos las hojas de cálculo en formatos de mapas de bits semitransparentes, las superpusimos en los escaneos de las cartas, verificamos si había inconsistencias y luego actualizamos los archivos si era necesario. Luego, las hojas de cálculo se convirtieron en archivos de texto delimitados (archivos de valores guardados por comas o.csv) y se cargaron en R40.

Todos los datos y el código se encuentran en un repositorio Zenodo41. Los mapas de taxones digitalizados están disponibles como archivos de texto delimitado, raster42 y vector43. Los archivos tienen los siguientes encabezados: (1) Especies; (2) Temporada; (3) Longitud; (4) Latitud; (5) Abundancia; (6) Código CWP44 de la FAO; y (7) principales zonas de pesca de la FAO45. Las estaciones se representaron como rangos de meses: (1) enero-marzo; (2) abril-junio; (3) julio-septiembre; y (4) octubre-diciembre, como en Nishikawa et al. (1985). La abundancia se refiere a los niveles numéricos categóricos de CPUE: 0 = sin captura; 1 = 0,0–0,5 larvas·1.000 m-3; 2 = 0,5–1,0 larvas·1.000 m-3; 3 = 1,0–5,0 larvas·1000 m-3; y 4 = > 5,0 larvas·1.000 m−3.

También proporcionamos los datos digitalizados para el esfuerzo estacional en formatos de archivo de texto delimitado, raster42 y vector43. Los archivos tienen los siguientes encabezados: (1) Categoría; (2) Temporada; (3) Longitud; (4) Latitud; (5) Esfuerzo; (6) Código CWP44 de la FAO; y (7) principales zonas de pesca de la FAO45. El esfuerzo de remolque se expresó como volumen de agua filtrada (Categoría: “Volumen”) o número de remolques netos (Categoría: “Remolques”). Los valores de “esfuerzo” para la categoría “volumen” se refieren a los rangos de volumen de agua filtrada: 0 = < 5 × 103 m3; 1 = 5,0–20,0 × 103 m3; 2 = 20,0–30,0 × 103 m3; 3 = 30,0–50,0 × 103 m3; y 4 = ≥ 50,0 × 103 m3. Los valores de “esfuerzo” para la categoría “remolques” se refieren a los rangos de número de remolques: 0 = 1 remolque; 1 = 2 a 5 remolques; 2 = 6 a 15 remolques; 3 = 16 a 30 remolques; y 4 = ≥ 31 remolques. Los valores de abundancia y esfuerzo son los promedios estacionales de más de 25 años de recopilación de datos.

El área muestreada varió según las estaciones: (1) enero-marzo (3570 áreas de muestreo de 1° × 1°); (2) abril-junio (2.854 áreas de muestreo de 1° × 1°); (3) julio-septiembre (2.806 áreas de muestreo de 1° × 1°); y (4) octubre-diciembre (4,405 áreas de muestreo de 1° × 1°). Este esfuerzo de muestreo estacional fue consistente para todos los taxones. Para ayudar en la interpretación, proporcionamos mapas del esfuerzo estacional: el número de remolques (Fig. 2) y el volumen total de agua filtrada (Figura complementaria S1). El esfuerzo de remolque varía espacial y estacionalmente. Existe una mayor confianza en las muestras recolectadas en áreas con mayor número de remolques (Fig. 2) y mayor volumen de agua filtrada (Figura complementaria S1). Los estudios realizados en todas las estaciones se concentraron principalmente en el Océano Pacífico, en particular en el Océano Pacífico occidental. En octubre-diciembre hay más áreas de muestreo en el Océano Índico y el Océano Atlántico que en cualquier otra temporada.

Mapa de esfuerzo de remolque estacional. Mapas estacionales de 1° × 1° del esfuerzo de remolque en términos de número de remolques, con estaciones (1956-1981) representadas en rangos de meses: (1) enero-marzo; (2) abril-junio; (3) julio-septiembre; y (4) octubre-diciembre.

Aquí presentamos datos en cuatro mapas estacionales para los 18 taxones utilizando la proyección de Robinson (Fig. 3). Los taxones están ordenados en orden descendente de abundancia absoluta (es decir, suma de abundancia por taxón en todas las estaciones). El taxón más abundante fue el listado (Katsuwonus pelamis L.), luego el marlín azul (Makaira mazara) y el marlín azul del Atlántico (M. nigricans). Tres de los cinco taxones más abundantes provienen de la familia Scombridae, que puede resultar difícil de identificar a nivel de especie. De las miles de muestras recolectadas por temporada, la mayoría no tenía larvas de pez presentes. La mayoría de las muestras positivas (es decir, áreas de muestreo donde se registraron larvas) se encontraban en el Océano Pacífico tropical (25°N–25°S).

Mapas de distribución larvaria estacional. Mapas estacionales de 1° × 1° de 18 taxones (a–r), con estaciones (1956–1981) representadas en rangos de meses: (1) enero-marzo; (2) abril-junio; (3) julio-septiembre; y (4) octubre-diciembre. La captura por unidad de esfuerzo (CPUE) para cada celda de la cuadrícula se expresa en número de larvas·1.000 m-3.

Para resaltar la estacionalidad de los posibles puntos críticos de desove, calculamos las proporciones de muestras positivas para cada grado de latitud de 50 ° N a 50 ° S para cada uno de los 18 taxones (Fig. 4). Esto se calculó contando el número de áreas de muestreo de 1° × 1° donde se registra un taxón de larvas en particular y dividiéndolo por el número de áreas de muestreo en esa latitud. La estacionalidad en posibles puntos críticos de desove para taxones se puede ver cuando el diagrama de barras se desplaza o cambia con la estación. Por ejemplo, las larvas de atún listado están presentes durante todo el año, teniendo dos picos distintos alrededor de las latitudes subtropicales de enero a marzo, pero ampliándose en su rango latitudinal de abril a septiembre, y formando picos subtropicales nuevamente de octubre a diciembre (Fig. 4A). ). También hay taxones que no muestran estacionalidad, mostrando picos subtropicales en todas las estaciones, como el atún aleta amarilla (Thunnus albacares) (Fig. 4C), el atún blanco (T. alalunga) (Fig. 4D) y el marlín corto (Tetrapturus angustirostris) ( Figura 4E). Algunos taxones estaban restringidos tanto espacial como estacionalmente. Por ejemplo, las larvas de atún rojo (Thunnus thynnus y T. orientalis) solo fueron muestreadas de abril a septiembre, alrededor de 25°N (Fig. 4M). La confianza en estos puntos críticos de desove podría considerarse evaluando el esfuerzo de remolque en cada cuadrícula estacionalmente (Fig. 2).

Estacionalidad de los puntos críticos de desove. (a – r) Proporción de muestras positivas en latitudes (50 ° N – 50 ° S) y estaciones (1956–1981) para los 18 taxones.

Se podría probar la validez y precisión de los mapas digitalizados comparándolos con los datos de las cartas originales. Aquí proporcionamos un ejemplo del mapa digitalizado y un gráfico original de Nishikawa et al. (1985) uno al lado del otro (Fig. 5). Los mapas estacionales que se muestran en este documento se pueden replicar utilizando los guiones proporcionados41. Los mapas estacionales podrían superponerse a las cartas originales escaneadas. Al aumentar la transparencia del mapa o de la carta, cada punto de datos de 1° × 1° debe verificarse y verificarse de manera sistemática de arriba a abajo y de izquierda a derecha de toda la carta. Esto debería repetirse en los mapas estacionales de los 18 taxones, así como en los mapas que informan el esfuerzo de remolque.

Lado a lado del mapa estacional del listado para octubre-diciembre: (a) el gráfico original de Nishikawa et al. (1985); y (b) el mapa digitalizado.

Los gráficos originales se encuentran en Nishikawa et al. (1985). Los datos digitalizados en todos los formatos (texto delimitado, archivos vectoriales y rasterizados) están disponibles en línea41. Los mapas de distribución larval se pueden replicar ejecutando los scripts proporcionados. El archivo de texto delimitado (.csv) muestra las latitudes y longitudes del centroide de cada celda de la cuadrícula de 1° × 1°. Los archivos ráster y vectoriales muestran datos en formato de cuadrícula de 1° × 1°. Los archivos vectoriales se generan por taxón por temporada y se guardan como objetos sf43 en R (.rds) con la proyección Robinson. También proporcionamos una forma de crear archivos vectoriales no proyectados (con coordenadas de grados en longitud y latitud). Interconectamos los archivos vectoriales con el sistema de cuadrícula de áreas de 1° × 1°44 del Grupo de Trabajo Coordinador sobre Estadísticas Pesqueras (CWP) de la FAO44 y las principales zonas de pesca45 para que los datos digitalizados sean más fáciles de usar con fines estadísticos pesqueros. Los archivos ráster por taxón por temporada se guardaron como archivos GeoTIFF (.tif) no proyectados, pero también se proporciona el código para proyectar estos archivos en la proyección Robinson.

Algunos de los mapas de taxones no están especificados a nivel de especie. También se especifica y reconoce en el conjunto de datos de Nishikawa que algunas larvas son difíciles de distinguir a nivel de especie. Por ejemplo, las larvas de atún patudo se parecen mucho a las larvas de atún de aleta negra del Atlántico (Thunnus atlanticus L.)46 y a las larvas de atún de aleta amarilla (T. albacares), lo que significa que los mapas de especies proporcionados pueden incluir ya las distribuciones del atún de aleta negra del Atlántico. También existen algunas larvas de pez vela (Istiophorus platypterus), aguja blanca (Kajikia albida) y aguja azul (Makaira mazara) de difícil diferenciación47. Por lo tanto, recomendamos precaución al interpretar estos mapas de distribución.

Todos los scripts se publican en Zenodo con el identificador: https://doi.org/10.5281/zenodo.6592148/. Para garantizar que el código se ejecute sin problemas, utilice las versiones actualizadas de R y todos los paquetes de Comprehensive R Archive Network (CRAN) declarados en el repositorio. Usamos R versión 4.0.340.

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Nos gustaría agradecer a las autoridades pesqueras del gobierno nacional y local de Japón por financiar, recopilar y procesar estos datos. KCVB y AD contaron con el apoyo del Programa Conjunto de Maestría Erasmus en Biodiversidad y Ecosistemas Tropicales (EMJMD), que fue financiado en su totalidad por la Comisión Europea (CE). JDE fue financiado por el Proyecto de Descubrimiento No. DP19010229 del Consejo Australiano de Investigación. Agradecemos a Tony Miskiewicz y Barbara Muhling por la ayuda para confirmar y verificar la taxonomía actual de las especies incluidas en este conjunto de datos.

Facultad de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente, Universidad de Queensland, Santa Lucía, QLD, 4067, Australia

Kristine Camille V. Buenafe, Daniel C. Dunn y Alvise Dabalà

Escuela de Matemáticas y Física, Universidad de Queensland, Santa Lucía, QLD, 4067, Australia

Kristine Camille V. Buenafe, Jason D. Everett, Alvise Dabalà y Anthony J. Richardson

Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO), Océanos y Atmósfera, Recinto de Biociencias de Queensland (QBP), Santa Lucía, QLD, 4067, Australia

Jason D. Everett y Anthony J. Richardson

Centro de Innovación y Ciencias Marinas (CMSI), Universidad de Nueva Gales del Sur, Sydney, NSW, 2052, Australia

Jason D. Everett, James Mercer, Iain M. Suthers, Hayden T. Schilling y Charles Hinchliffe

Instituto de Ciencias Marinas de Sydney, Mosman, NSW, 2088, Australia

Iain M. Suthers, Hayden T. Schilling y Charles Hinchliffe

Ecología de sistemas y gestión de recursos, Departamento de Biología de Organismos, Facultad de Ciencias, Universidad Libre de Bruxelles - ULB, Avenue FD Roosevelt 50, CPi 264/1, 1050, Bruselas, Bélgica

Alvise Dabala

Ecología y Biodiversidad, Laboratorio de Biología Vegetal y Gestión de la Naturaleza, Departamento de Biología, Vrije Universiteit Brussel - VUB, Pleinlaan 2, VUB-APNA-WE, 1050, Bruselas, Bélgica

Alvise Dabala

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KCVB, JDE, JM, IMS, HTS, CH y AJR reconocieron la importancia y utilidad del conjunto de datos sobre larvas de Nishikawa que finalmente condujo a la concepción de esta investigación. KCVB y JM digitalizaron los gráficos originales, con la ayuda de AJR, IMS y JDEIMS verificaron los nombres de los taxones actuales y proporcionaron información sobre la taxonomía de las larvas de peces. KCVB escribió el primer borrador con valiosos aportes de JDE, DCD, JM, IMS, HTS, CH, AD y AJR. Todos los autores contribuyeron a la discusión de las ideas presentadas en esta investigación.

Correspondencia a Kristine Camille V. Buenafe.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Buenafe, KCV, Everett, JD, Dunn, DC y col. Una base de datos histórica global sobre distribuciones de larvas de atún, pez picudo y paparda. Datos de ciencia 9, 423 (2022). https://doi.org/10.1038/s41597-022-01528-7

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Recibido: 14 de marzo de 2022

Aceptado: 28 de junio de 2022

Publicado: 19 de julio de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41597-022-01528-7

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