Historia de vida temprana e inversión reproductiva de invertebrados bentónicos: integración al manejo y conservación a través de modelos de dispersión = Early life and reproductive investment of benthic invertebrates: integration to management and conservation throught dispersal models

Abstract

[spa] Las zonas costeras son uno de los ecosistemas que sufre mayor impacto antrópico a nivel mundial. La sobreexplotación de los recursos marinos es una de las actividades humanas que genera mayor impacto, reduciendo la abundancia y tamaño de las especies objetivo. Una de las medidas para proteger estos ecosistemas consiste en el establecimiento de áreas marinas protegidas. En Chile, el sistema actual de manejo de las pesquerías artesanales de especies bentónicas está basado en áreas parcialmente protegidas, las Áreas de Manejo y Explotación de Recursos Bentónicos (AMERBs), lo que ha supuesto una mejora en la sostenibilidad de una actividad de larga tradición en el país. Estas áreas entregan derechos de usos territoriales, conocidos mundialmente como TURF (sigla en inglés de Territorial Use Right for Fisheries). Sin embargo, actualmente estas áreas se gestionan de forma individualizada, de tal manera que la escala espacial de manejo no está acoplada a la escala de la dinámica de las poblaciones de invertebrados bentónicos. El objetivo de esta tesis es identificar áreas de alto valor para la producción, exportación y llegada de larvas en base a los patrones de historia de vida temprana, considerando variables y/o condicionantes relevantes de la fase adulta bentónica, como (a) la inversión reproductiva, (b) la densidad y talla de los adultos reproductores, variables determinantes de la distribución espacial de la producción de huevos y larvas, así como también variables que intervienen en la fase larval planctónica, como (c) los rasgos biológicos larvales, para acoplarlo con los patrones de circulación costera con el fin de contribuir a un mejor entendimiento de la dispersión y conectividad larval. Para este fin se seleccionaron dos especies relevantes social, comercial y ecológicamente: el erizo rojo (Loxechinus albus) y la lapa (Fissurella latimarginata). En primer lugar, se evaluó mediante muestreos de campo el efecto de la protección (relacionada con el régimen de explotación) y afloramiento costero sobre la inversión reproductiva y la condición individual de los adultos reproductores. Esta información sumada a los datos empíricos de distribución de tallas, densidad de individuos y fecundidad de las hembras reproductoras se utilizó para desarrollar un modelo de producción potencial de huevos en la costa central de Chile. Para el estudio del reclutamiento y dispersión se desarrolló un modelo biofísico de dispersión larvaria que permite evaluar el efecto de la variabilidad oceanográfica y los rasgos biológicos (migración vertical de las larvas y desarrollo dependiente de la temperatura) en la distancia de dispersión, el éxito del reclutamiento, y los patrones de conectividad larval. Los resultados sugieren que, para ambas especies, la protección y el afloramiento costero no tienen un efecto sobre la inversión reproductiva y la condición de los individuos. Sin embargo, la protección sí tuvo un efecto sobre la talla y densidad de individuos generando claros patrones espaciales de producción de gametos. Se observó que la variación geográfica y temporal de los procesos de circulación dominaneltransportey la dispersióndelas larvas enlaregión, independientemente de los rasgos biológicos evaluados. La mayoría del reclutamiento fue alóctono, con niveles bajos de auto-reclutamiento y retención local, incluso para la especie con un tiempo de vida planctónica corto (F. latimarginata). Los patrones geográficos de salida y llegada fueron similares para ambas especies, observándose una mayor importancia relativa de la región norte del dominio de estudio. Estos resultados permiten identificar los principales determinantes de la producción de huevos, el éxito del reclutamiento y la distancia de dispersión para dos especies de gran interés comercial en Chile, información que podría guiar recomendaciones para el manejo y la conservación en una de las regiones costeras más productivas pero también más explotadas del mundo.

[eng] Coastal zones are one of the ecosystems receiving higher anthropic impact. Fishing is a major source of human impact, reducing density and size of exploited species. Marine protected areas are one of the strategies established to control fishing impacts. The current artisanal fisheries management system in Chile is based on partially protected areas, TURFs (Territorial Use Right for Fisheries). This system enhances sustainability of one of the traditional activity in the country. However, these areas are individually managed so the scale of resource management is not coupled with the scale of exploited population dynamics. The objective of this thesis dissertation is to identify areas of high value for propagule production as well as source and sink areas based on early life history patterns, considering variables relevant for the adult phase such as (a) reproductive output, (b) density and size of reproductive adults as both variables define the spatial distribution of eggs and larvae, as well as variables that affect the larval phase such as (c) larval biological traits, coupling these pieces of information with coastal circulation models to reach a better understanding of dispersal and larval connectivity. Two benthic invertebrates species exploited by artisanal fisheries in Chile, the red sea urchin (Loxechinus albus) and keyhole limpet (Fissurella latimarginata) were used as models. First, I evaluated the effect of protection and coastal upwelling on reproductive output and individual condition of reproductive adults. Based on size distribution, density of individuals and fecundity data I developed an egg production model along the central coast of Chile. Finally, I developed a biophysical larval dispersal model to assess the effect of oceanographic variability and larval biological traits (larval diel vertical migration and temperature-dependent larval development) on dispersal distance, recruitment success and connectivity patterns. These results showed that fishing regime and coastal upwelling did not affect individual reproductive output either individual condition for both species. However, fishing regime had an effect on size and density of individuals. I found that the geographic and temporal variation in circulation processes dominate transport and effective dispersal of larvae in the study region, regardless of larval biological traits. Most recruitment to local population was allochthonous, with low levels of self-recruitment and local retention even for the species with short planktonic larval duration. Similar geographic patterns of source and destination strengths were observed in both species, with the northern region of the studied domain showing relatively higher importance. These findings allow identifying primary determinants of recruitment success and dispersal distance for two important exploited species in Chile, and to provide the bases to advance recommendations for management and conservation in one the most productive, but also exploited, coastal regions in the world.