Linking physical oceanography, metapopulation dynamics and human pressures. Toward sustainable hake fisheries in the NW Mediterranean Sea

In this work the ecological dynamics of Merluccius merluccius in the NW Mediterranean Sea were studied in order to identify candidate areas to be protected to facilitate the long term conservation of the stock and the profitability of fishery. As a first step, oceanographic connections between spawning grounds and nurseries have been studied by means of Lagrangian simulations in order to quantify the extent of the larval exchange between different GSAs in the NW Mediterranean Sea. Having ascertained that, in the majority of cases, less than 1 % of the eggs released in a GSA reaches other GSAs, the joint study of the only two GSAs for which the flow was substantial (i.e. the GSAs 9 and 10, Ligurian and Tyrrhenian Sea) has been carried out. Here an indepth evaluation of local scale connectivity was conducted on a grid formed by cells sized 0.125 ° (latitude) × 0.1875 ° (longitude); the result was summarized in a connectivity matrix. Spawning grounds, to date not mapped, were reconstructed using Lagrangian simulations and suitability maps. In the GSA 9 a metapopulation model was developed, which describes the spatio-temporal dynamics of an age-structured stock subject to the fishing pressure of different fishing vessels. This model was used to simulate the long-term effects of local protections (implemented through fishing closures): areas around Elba island were identified that can significantly increase the spawning stock and the amount of fishing yields with respect to a status quo scenario. Finally, a theorethical network analysis approach was used to characterize cells in terms of centrality indicators; instrenght, betweenness and, partially, information centrality were associated with cells whose closure provides good performance in terms of spawning stock and fishing yield increase.

In questo lavoro sono state studiate le dinamiche ecologiche di Merluccius merluccius nel mar Mediterraneo nordoccidentale al fine di identificate aree candidate ad essere protette per perseguire la conservazione dello stock e la redditività della pesca sul lungo periodo. In primo luogo sono state studiate le connessioni oceanografiche fra le aree riproduttive (spawning grounds) e le aree di raccolta degli avannotti (nurseries) per mezzo di simulazioni Lagrangiane al fine di quantificare l’entità dello scambio di larve fra diverse GSA del Mediterraneo nordoccidentale. Appurato che, nella maggioranza dei casi, meno dell’1 % delle uova rilasciate presso una GSA raggunge altre GSA, si è proceduto allo studio congiunto delle uniche due GSA per cui il flusso è risultato consistente, ovvero le GSA 9 e 10 (Mar Ligure e Tirreno). Qui è stata condotta una valutazione approfondita della connettività a scala locale su una griglia formata da celle di dimensioni 0.125 ° (latitudine) × 0.1875 ° (longitudine); il risultato è stato riassunto in una matrice di connettività. Le aree riproduttive, precedentemente non mappate, sono state ricostruite per mezzo di simulazioni Lagrangiane e mappe di idoneità ambientale. Nella GSA 9 è stato sviluppato un modello di metapopolazione, che descrive le dinamiche spaziotemporali di uno stock strutturato in classi di età sottoposto alla pressione di pesca di diversi pescherecci. Questo modello è stato utilizzato per simulare gli effetti sul lungo termine di protezioni locali (implementate tramite chiusure alla pesca): sono state identificate aree circostanti l’isola d’Elba in grado di aumentare significativamente lo stock di adulti riproduttori e la quantità di pescato rispetto allo status quo. Infine, si è fatto uso della teoria dell’analisi delle reti per caratterizzare le celle in termini di indicatori di centralità; instrenght, betweenness e, in parte, information centrality sono risultate associate a celle la cui protezione fornisce buone prestazioni in termini di aumento di adulti riproduttori e quantità di pescato.