Ecosystem dynamics under top down and bottom up control situations generated by intensive harvesting rates

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Los procesos de control de "arriba-hacia-abajo" y de "abajo-hacia-arriba" en ecosistemas explotados se han caracterizado por sus impactos en el nivel trófico medio de las capturas, los cambios en la biomasa, y ciertos atributos del ecosistema. Sin embargo, la mayoría de las contribuciones científicas se han basado en estudios de casos de determinados ecosistemas. El objetivo de este estudio fue identificar y comprender los procesos del ecosistema que definen su respuesta a la pesca en un sentido más global. Las simulaciones se desarrollaron para diferentes ecosistemas modelados usando la plataforma de programas denominada "Ecopath with Ecosim". Dos casos fueron examinados donde se seleccionaron especies para ser explotadas durante las simulaciones; un grupo de alto nivel trófico (tiburones) y un grupo de bajo nivel trófico (camarón) fueron elegidos para representar las situaciones de control "de arriba hacia abajo" y "de abajo hacia arriba". En ambos casos, un gradiente de explotación fue simulado, y los atributos del ecosistema estimados. Las tasas de captura (HR) variaron a lo largo de un gradiente de HR = 0.4 a HR = 0.7 para los tiburones y HR = 0.3 a HR = 0.8 para el camarón. Para cada simulación, sólo el grupo objetivo fue modificado. Se aplicó un Análisis de Componentes Principales y las salidas fueron obtenidas utilizando los ecosistemas como variables y atributos como factores, y viceversa. spa

Para los tiburones, los resultados indican que para una HR baja, los atributos del grupo son los que regulan la respuesta a la explotación. Sin embargo, cuando HR es alto (mayor que el correspondiente al rendimiento máximo sostenible), los atributos del ecosistema emergen como relevantes en lugar de los atributos del grupo. Para los tiburones, que representan el control de "arriba-hacia-abajo", se observa un patrón gradual de respuesta que refleja la transición de stock hacia los procesos a nivel de ecosistema, a medida que aumenta HR. Para el camarón, que representa el tipo de control de "abajo-hacia-arriba", no surgió patrón alguno, siendo los mismos atributos relevantes los que aparecen como respuesta del stock y del ecosistema, independientemente del nivel de HR. Estos resultados se explican en términos de historias de vida, el nivel trófico, y la eficiencia de la transferencia en la cadena alimentaria; y sugieren que los procesos del ecosistema tras la sobrepesca están relacionados con el nivel trófico, y como consecuencia la práctica de la ordenación pesquera debe reconocer estas particularidades para el éxito del manejo. spa

"Top-down" and "bottom-up" control processes in exploited ecosystems have been characterised using their impacts on the mean trophic level of catches, changes in biomass, and certain ecosystem attributes. Most scientific contributions have been based on case studies of particular ecosystems. So, the aim of this study is to identify and understand ecosystem processes governing their response to fishing in a more global sense. Simulations were developed using different ecosystems models using the Ecopath with Ecosim suite of programs. Two cases were examined by selecting target species to be exploited during simulations experiments. A high trophic level group (sharks) and a low trophic level group (shrimp) were chosen to represent potential "top-down" and "bottom-up" control situations, respectively. For both cases, a gradient of exploitation was simulated, and ecosystem attributes were estimated. Harvest rates (HR) varied along a gradient of HR = 0.4 to HR = 0.7 for sharks and HR = 0.3 to HR = 0.8 for shrimp. For each simulation, only the target group was modified. Principal Components Analysis was applied, and outputs were obtained using ecosystems as variables and attributes as factors, and vice versa. For sharks, outputs indicate that under a low HR, group attributes govern the response to exploitation. However, when a high HR was applied (higher than the maximum sustainable yield), ecosystem attributes emerged as relevant instead of stock attributes. eng

For sharks, representing "top-down" control, a graphical arrangement of the first two components clearly shows a gradual pattern of response reflecting the transition from stock-level to ecosystem-level processes as HR increases. For shrimp, representing "bottom-up" control, no clear patterns emerged; in this case, the same relevant stock and ecosystem attributes appear across all HRs applied. These results are explained in terms of stock life histories, trophic level, and transfer efficiencies through the food web, suggesting that ecosystem processes behind overfishing are related to the trophic level, and then, fisheries management practice must recognise such particularities. eng

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