International collaborations are central to our research. Here we summarize the results of an ongoing collaboration with Mexican colleagues to design a network of marine reserves in the Gulf of California, reported earlier in our blog. We do so in Spanish to ensure we reach a wider readership, particularly in Mexico!
El calentamiento de los océanos puede afectar la conectividad ecológica entre áreas que han estado vinculadas por miles de años, particularmente al reducir el intercambio de larvas transportadas por las corrientes marinas. El intercambio de larvas es fundamental para mantener poblaciones saludables de invertebrados y peces, incluidas especies de importancia comercial. Desafortunadamente, el calentamiento de los mares, puede acelerar el desarrollo de las larvas (desde su eclosión hasta su establecimiento en un arrecife) y ocasionar que las larvas viajen distancias cada vez menores. Lo anterior implica que algunos sitios que actualmente están conectados a través del movimiento de larvas (especialmente sitios conectados a través de largas distancias) podrían quedar aislados. Por lo anterior, es importante desarrollar métodos que consideren estos cambios de conectividad para mejorar el diseño de las redes de reservas marinas (i.e., zonas de no pesca, refugios pesqueros, zonas de restauración y recuperación).
Con el fin de abordar este reto, investigadores del Grupo de Planeación para la Conservación (The Conservation Planning Group) de la Universidad James Cook en Australia están colaborando en México con científicos, agencias de gobierno, organizaciones de la sociedad civil y pescadores para desarrollar un enfoque que logre contrarrestar los efectos del calentamiento global sobre la conectividad marina cuando se diseñan redes de reservas. El proyecto, coordinado por Comunidad y Biodiversidad A.C. (COBI), tiene como fin el diseño y la implementación de una red de reservas marinas en la Región de las Grandes Islas (Golfo de California, México), utilizando la mejor ciencia existente y con la participación de los pescadores artesanales de esta región, entre otros actores clave.
Para el diseño de la red de reservas, integramos Teoría de Gráficas (estudio de redes, en éste caso, de dispersión larvaria entre sitios) y fisiología para entender los cambios de conectividad larvaria debido al calentamiento de los océanos. A través de este análisis identificamos los sitios críticos que es necesario proteger para mantener el flujo de larvas entre las reservas. Estos sitios son parches de determinados hábitats, como arrecifes rocosos, que se mantienen bien conectados con el resto de los sitios en la región y ayudan a mantener el intercambio de larvas. Nuestro enfoque identifica y utiliza estas unidades para mejorar el diseño de redes de reservas, sin incrementar el costo económico de su implementación.
Los resultados de este estudio, dirigido por el investigador mexicano Jorge Álvarez-Romero, fueron recientemente publicados en la revista científica Global Change Biology. El artículo científico también está disponible en MarXiv.
Nuestra área de estudio fue la Región de las Grandes Islas al norte del Golfo de California, México, la cual es un área marina de gran relevancia para la conservación y un área importante para la pesca industrial, artesanal y recreativa. Imagen de satélite de ESRI, DigitalGlobe Vivid México, 2013 ©
El proyecto estuvo respaldado por datos de monitoreo a largo plazo desarrollado en colaboración con los pescadores. La foto muestra a un pescador de la localidad monitoreando poblaciones de peces en el Golfo de California. Foto de Arturo Hernández Velasco ©
¿Por qué es importante y oportuno este trabajo?
Por todo el mundo, el número de reservas marinas está aumentando para lograr la recuperación de pesquerías y cumplir con las metas internacionales de conservación. Aun así, la implementación de nuevas reservas necesita garantizar la persistencia de la diversidad de especies a través de mantener los procesos ecológicos, como el movimiento de organismos entre diferentes áreas de los océanos. Estos procesos son particularmente importantes para mejorar la recuperación de las poblaciones y los ecosistemas después de impactos ambientales, tales como el blanqueamiento de arrecifes coralinos, los ciclones y la sobrepesca, entre otros.
La recuperación a través del repoblamiento depende en gran medida del suministro de larvas que se logra al mantener la adecuada conectividad entre reservas dentro de una red. Por consiguiente, diseñar redes de reservas bien conectadas es fundamental para la persistencia a largo plazo de las poblaciones de invertebrados y peces de importancia comercial, así como de especies bajo alguna categoría de protección, y aquellas consideradas clave para mantener la salud de los ecosistemas marinos. Sin embargo, el calentamiento global puede perturbar la conectividad acortando las posibles trayectorias de dispersión a través de cambios en la fisiología de las larvas. Dichos cambios pueden reducir el desempeño de las redes de reservas, requiriendo así modificar su diseño para tomar en cuenta océanos más cálidos en el futuro cercano.
Con los cambios inminentes y continuos en los océanos, nuestro estudio aborda el reto de la importancia mundial de mantener la eficacia de las reservas a pesar de los cambios en la conectividad ecológica asociada con el calentamiento global.
¿Qué hicimos?
Desarrollamos un método para diseñar redes de reservas marinas que toma en cuenta una reducida conectividad larvaria debido al calentamiento global. Nuestro enfoque incluyó: 1) generar mapas y modelos de la distribución de los ecosistemas costeros y mas de 200 especies (usando miles de registros colectados a través de más de una década de trabajo de campo en la región), 2) modelar la dispersión por corrientes marinas de larvas de especies focales (bajo escenarios actuales y futuros de calentamiento en el Golfo de California), y 3) calcular los posibles costos económicos asociados con la exclusión de la pesca en las reservas marinas. Generamos distintas alternativas de redes de reservas usando la herramienta computacional de apoyo de decisiones Marxan. Comparamos el desempeño de las redes de reservas con base a un diseño convencional (es decir, basado sólo en la protección de las especies y los ecosistemas) y uno basado en Teoría de Gráficas y fisiología que busca maximizar la conectividad larvaria bajo los escenarios actuales y de calentamiento de los océanos.
Para este estudio, nos enfocamos en los ecosistemas de arrecifes rocosos costeros, y las especies y los hábitats asociados, los cuales cuentan con una destacada importancia biofísica y socioeconómica en la región. Las especies relacionadas con los arrecifes rocosos, como la cabrilla sardinera (Mycteroperca rosacea), son de particular importancia para la pesca artesanal y los medios de vida sustentables de la localidad.
Arrecife rocoso en la Región de las Grandes Islas, Golfo de California y cabrilla sardinera (Mycteroperca rosacea), una de las tres especies utilizadas para planificar la conectividad y el calentamiento del mar. Fotos de Octavio Aburto ©
Nuestro análisis incluyó bosques de algas (sargazo), manglares y praderas de pastos marinos porque brindan hábitats importantes para las especies asociadas a los arrecifes y tienen beneficios socioeconómicos para la localidad. Estos ecosistemas representan ambientes de desove y reclutamiento para las especies focales seleccionadas, por lo tanto los consideramos como parches de hábitats que pueden funcionar como sitios críticos que ayudan a mantener el flujo de larvas entre todas las reservas marinas o sirven como “conectores” entre zonas distantes, que en caso de perderse, reducirían en gran medida la conectividad total de la red de reservas.
Los manglares, los bosques de sargazo y las praderas de pastos marinos son hábitats clave para las especies asociadas a los arrecifes en el Golfo de California. (a) Manglares rodeando una isla, Foto de Octavio Aburto © (b) Camas de sargazo alrededor de Isla Tiburón, Foto de Thor Morales © (c) Fotografía satelital de las praderas de pastos marinos alrededor del Canal de Infiernillo, Imagen de satélite de ESRI, DigitalGlobe Vivid México 2013 (d) Morena lentejuela (Muraena lentiginosa) en el bosque de sargazo, Foto de Octavio Aburto ©
Nuestro enfoque tomó en cuenta los impactos socioeconómicos de las reservas con base en las posibles pérdidas económicas relacionadas con la exclusión de la pesca, concretamente el costo de oportunidad que refleja el valor económico de las distintas flotas que operan en la región. El costo de oportunidad de las pesquerías (artesanales, deportivas e industriales) se calcularon utilizando el modelo Atlantis, basado en el funcionamiento del ecosistema del Golfo de California.
Las pesquerías artesanales son muy importantes en el área de estudio en términos de capturas y seguridad de los alimentos. Los pescadores artesanales comúnmente usan pequeñas embarcaciones denominadas “pangas”, las cuales son lanchas multiusos que pueden utilizar diferentes artes de pesca, tienen capacidad para dos o tres pescadores y es la principal flota utilizada por los pescadores artesanales en el norte del Golfo de California. Foto de COBI ©
¿Qué encontramos?
Nuestros resultados indican que la conectividad larvaria actual puede reducirse en gran medida para varias de las especies por el calentamiento de los océanos. Estos resultados reiteran la necesidad de considerar los posibles impactos del calentamiento global en la conectividad e indican que pueden ser necesarios cambios importantes en el diseño de las redes de reservas marinas.
Los patrones regionales de la conectividad larvaria de la cabrilla sardinera (Mycteroperca rosacea) bajo escenarios actuales y de calentamiento global con base en un modelo dinámico de dispersión larvaria. La reducción estimada de conectividad se debe a la posible disminución de la duración del tiempo de vida de las larvas, desde su eclosión hasta el establecimiento de las mismas en los arrecifes, asociada al calentamiento del mar. Imágenes satelitales de ESRI, DigitalGlobe Vivid México, 2013 ©
Además, encontramos marcadas diferencias en la estructura de las redes de reservas marinas diseñadas con y sin considerar la conectividad, así como considerando la conectividad ante el calentamiento global. Por ejemplo, observamos que el intercambio de larvas entre reservas es más eficiente cuando el diseño toma en cuenta el calentamiento global. En particular, observamos que el diseñó disminuye la dependencia del funcionamiento de la red en pocas áreas o centros de conectividad, lo cual también puede aumentar la capacidad de recuperación de toda la red ante diversos impactos ambientales.
Patrones de conexión larvaria de la cabrilla sardinera (Mycteroperca rosacea) para alternativas de redes de reservas marinas diseñadas bajo el escenario de calentamiento global. Ignorar la conexión y los cambios debido al calentamiento resulta en redes menos conectadas (izquierda) que cuando se planifica para la conectividad (derecha). El tamaño de los nodos (reservas) corresponde a su importancia como centros de conectividad para mantener el flujo general de larvas a lo largo de toda la región (los nodos de mayor tamaño son más importantes).
En resumen, nuestro estudio demuestra que el típico diseño de redes de reservas marinas, basado sólo en la protección de sitios representativos de la diversidad de especies y ecosistemas, no es suficiente para mantener el flujo de larvas. En especial, regiones con fuertes corrientes que van en una sola dirección como en el Norte del Golfo de California, en donde además existen cambios estacionales en la dirección de las corrientes y donde existen sitios ubicados al inicio o al final de una corriente, requieren cambios importantes en la configuración de las redes de reservas. Sugerimos que, dadas las posibles reducciones en la trayectoria y distancia de dispersión de las larvas debido al calentamiento de los océanos, las futuras redes de reservas van a requerir más reservas o reservas de mayor tamaño, y más cercanas entre ellas para mantener la conectividad larvaria.
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