Influence of oceanography and larvae behaviour on recruitment of temperate fishes: the importance of physics-biology links to manage fisheries at a local scale

Abstract

A central question in the ecology of fishing resources is understanding the mechanisms behind recruitment variability. This thesis aimed to analyse the factors responsible for recruitment variability of two economically relevant species, in Portugal, white seabream (Diplodus sargus) and two-banded seabream (Diplodus vulgaris). The temporal variability in sea surface temperature (SST) was studied over specific regions of the Portuguese coast, along the last decades. The effects of changes in environmental variables and fishing pressure on these resources were evaluated, using a multi-model approach. Swimming capabilities of fish larvae and their behavioural responses to environmental cues, potentially relevant for the selection of nursery areas and recruitment, were determined using Ria Formosa coastal lagoon and white seabream as a case study. The analysis of SST during the period 1980-2010 showed a generalized warming along the Portuguese coast, with region- and season-variable tendencies. The effects of environmental and fishing variability on the landings were species-specific, and also varied depending on region and season. The swimming ability of white seabream larvae, as well as their exploratory activity, increased during ontogeny. However, this species did not select any of the environmental stimuli tested. The exploratory behaviour of white seabream larvae presented consistent individual differences throughout ontogeny, indicating that the personality traits emerge early in their life cycle.The integration of these results into an individual-based model showed that both the location of spawning sites and directional swimming capabilities are important determinants of the ingress success of white seabream into a nursery area, as the Ria Formosa lagoon. Thus, the integration of region- and season-specific oceanographic and fishing processes, as well as fish larvae behaviour and dispersion modelling, and supported climate change scenarios, are required for improving the estimates of fish recruitment.

Uma questão central na ecologia dos recursos pesqueiros é compreender os mecanismos que causam variabilidade no recrutamento. Esta tese teve como objetivo analisar os fatores responsáveis pela variabilidade do recrutamento de espécies economicamente relevantes em Portugal, o sargo-legítimo (Diplodus sargus) e a safia (Diplodus vulgaris). A variabilidade na temperatura da superfície do mar (SST) foi estudada em regiões específicas da costa portuguesa nas últimas décadas. Os efeitos das alterações nas variáveis ambientais e da pescada nestes recursos foram avaliados, usando uma abordagem multimodelo. As capacidades natatórias das larvas de peixe e as suas respostas comportamentais às pistas ambientais, potencialmente relevantes para a seleção de zonas nursery e recrutamento, foram determinadas utilizando a Ria Formosa e o sargo-legítimo como estudo de caso. A análise da SST durante o período 1980-2010 mostrou um aquecimento generalizado ao longo da costa portuguesa, com tendências regionais e sazonais variáveis. Os efeitos da variabilidade ambiental e da pesca nos desembarques foram específicos para cada espécie, e também variaram dependendo da região e estação do ano. A capacidade natatória das larvas de sargo-legítimo, bem como a sua atividade exploratória, aumentou durante a ontogenia. No entanto, esta espécie não selecionou nenhum dos estímulos testados. O comportamento exploratório das larvas de sargo-legítimo apresentou diferenças individuais consistentes ao longo da ontogenia, indicando que os traços de personalidade aparecem cedo no seu ciclo de vida. A integração destes resultados num modelo individual mostrou que a localização dos locais de postura e a natação direcional são determinantes do sucesso do ingresso das larvas de sargo-legítimo numa zona de nursery, como a Ria Formosa. Assim, a integração dos processos oceanográficos e da pesca específicos para cada região e estação, bem como o comportamento das larvas de peixe e a modelação da dispersão, suportados pelos senários de alterações climáticas, são necessários para melhorar as estimativas de recrutamento de peixes.