Benthic fisheries ecology in a changing environment: Unraveling process to achieve prediction

Écologie des pêches benthiques dans un environnement changeant : éclaircir un processus pour réussir une prévision

Department of Biological Sciences, Old Dominion University, Norfolk, Virginia 23529, USA

Corresponding author: mbutler@odu.edu

Received: 11 February 2005
Accepted: 4 May 2005

Abstract

Marine fisheries and the ecosystems that sustain them are increasingly beset by environmental deterioration, and the problem is particularly acute in coastal zones where human populations are increasing. In the best of circumstances, fishery managers are faced with the multiple, often conflicting, demands of resource users, politicians, and scientists when considering strategies for resource management. A further challenge is that management decisions must be made against a backdrop of a deteriorating environment and the shifting status of coastal ecosystem integrity. Traditional tools for single-species management may be inadequate in these settings. Furthermore, the necessary empirical data to appropriately parameterize models with vital rates representative of an altered environment are often lacking. Thus, we need approaches that better approximate the complicated dynamics between environmental conditions, fishery impacts, and multi-species interactions. Spatially-explicit, individual-based simulation modeling potentially permits this kind of integration, but it has seen limited use in marine resource management, especially with respect to benthic resources. My colleagues and I have used this approach, combined with targeted experimental work, to explore the impacts of nursery habitat deterioration, coastal freshwater management, and fishery activities on Caribbean spiny lobster populations and sponge community structure in the Florida Keys, Florida (USA). Although not applicable for all resource management situations, our experiences provide an example of the potential use of spatially-explicit, individual-based modeling and targeted empirical science in predicting resource conditions in a dynamic environment.

Résumé

Les pêches maritimes et les écosystèmes qui les supportent sont assaillis par la détérioration de l'environnement, et le problème est particulièrement aigu dans les zones côtières où les populations humaines augmentent. Dans les meilleurs des cas, les gestionnaires des pêches sont face à de multiples, et souvent conflictuelles, demandes des usagers des ressources, des politiciens, et des scientifiques lors de la mise en œuvre de stratégies pour la gestion des ressources. Un plus grand défi existe lorsque les décisions de gestion doivent être prises contre une détoriation de l'environnement et le changement de statut de l'intégrité de l'écosystème côtier. Les outils traditionnels pour la gestion d'une seule espèce peuvent être inadéquats dans ces montages. De plus, les données nécessairement empiriques pour paramétrer des modèles avec des taux vitaux représentatifs d'un environnement altéré font souvent défaut. Ainsi, nous avons besoin d'approches qui estiment mieux les dynamiques complexes entre conditions environnementales, impacts de la pêche, et interactions plurispécifiques. Spatialement explicites, les simulations à partir de modèles "individus-centrés" permettent potentiellement cette intégration, mais limités à l'usage de la gestion des ressources marines et en particulier benthiques. Mes collègues et moi-même avons utilisé cette approche, combinée avec un travail expérimental ciblé, pour explorer les impacts de la détérioration des habitats, des nourriceries, de la gestion des eaux douces côtières et des activités des pêches sur les populations de langoustes des Caraïbes et la structure de la communauté d'éponges de Floride Keys, Floride (USA). Bien que non applicable à toutes les situations de gestion, notre expérience donne un exemple de l'usage potentiel des modèles « individus-centrés » et de science empirique ciblée en prévoyant les conditions des ressources dans un environnement dynamique.