Movement ecology of coastal fishes in a marine protected area: implications for management and conservation

[eng] Animal movement is a key biological process for the maintenance of ecosystem services, and a major concern for the conservation of biodiversity. The aim of movement ecology is to understand the causes and consequences of these movements, including the effect of internal and external factors and its ecological implications. This research field has rapidly grown in the last decades fostered by recent technological and analytical developments, and is making substantial contributions to conservation biology, such as allowing the incorporation of the spatial and temporal scales of movements into management policies to enhance their scope and efficiency. Marine protected areas (MPAs) are the most used tools to face the effects of anthropogenic impacts on marine ecosystems. They play a major role in restoring and conserving overfished fish populations, and also potentially enhancing fisheries yield in adjacent areas through the direct spillover of juvenile and adult individuals. However, in order to be effective and generate such benefits, MPAs must be designed according to the movement attributes of targeted species, but this information is still rarely available, specially in temperate regions. In the last decades, passive acoustic telemetry techniques have demonstrated to be a valuable tool to study the movements and behavior of fishes covering large spatial and temporal scales, but the acoustic nature of the signals and the large amounts of data that they provide entail a series of challenges for their analysis and interpretation. The main objective of this thesis is to characterize the movement ecology of coastal fishes in relation to MPAs. This constitutes a basic information on the biology of species, which is required to understand changes in populations and ecosystems driven by natural or human induced impacts, as well as to correctly evaluate the outcomes of management actions. Specifically, the movements of two species, the white seabream (Diplodus sargus) and the common dentex (Dentex dentex), were monitored using acoustic telemetry in the Medes Islands MPA (Catalonia, NW Mediterranean Sea). Both species play important ecological and economical roles, shaping the structure and functioning of biological communities through top-down controls, and being an important resource for local artisanal and recreational fisheries. Nevertheless, they present a contrasting biology (omnivorous vs. predator), and therefore, different conservation needs. Firstly, we characterized the general movement attributes of the two species, including their habitat requirements and space use and activity patterns, within zones with different protection levels of the MPA. Secondly, we studied the behavioral responses of the two species to environmental fluctuations, by adding environmental information (seawater temperature and wave height) to movement analysis. These behavioral responses provide essential information on the ecology of the species such as their resistance to perturbations. Thirdly, we characterized their movement behavior during the spawning season, describing, for the first time, the formation of spawning aggregations for both species. Finally, this thesis also has an important computational and numerical component. A special effort has been done to adapt and develop new methods to visualize and analyze acoustic telemetry data, specially to improve the space use estimations by incorporating the vertical dimension, in order to provide a more comprehensive view of complex movement patterns. By studying the movement ecology of these species, we provide general mechanistic insights to understand the effects of protection on coastal fish species, as well as to predict future changes in their populations derived from climate change. We specially highlight the importance of studying the movement ecology of diverse species in order to propose integrative and more efficient management actions.[spa] Las áreas marinas protegidas (AMPs), son las herramientas de gestión más utilizadas para contrarrestar los impactos antropogénicos sobre los ecosistemas marinos y juegan un papel fundamental en la protección y restauración de las poblaciones de peces afectadas por la sobrepesca. Sin embargo, para ser efectivas y generar los beneficios que se esperan de ellas, las AMPs deben ser diseñadas en concordancia con los atributos de los movimientos de las especies de peces que se pretenden proteger, pero esta información no suele estar disponible. El principal objetivo de esta tesis es caracterizar, mediante técnicas de telemetría acústica, la ecología del movimiento de especies de peces costeros en relación a AMPs, mediante el estudio del movimiento de dos especies: el sargo común (Diplodus sargus) y el dentón (Dentex dentex), en la reserva marina de las islas Medas (Catalunya, Mediterráneo NO). Específicamente, se han caracterizado los patrones de movimiento y actividad generales de las dos especies, la presencia de respuestas comportamentales a fluctuaciones ambientales (temperatura y oleaje), y su comportamiento reproductor. Además, se ha hecho un esfuerzo especial en adaptar y desarrollar nuevas técnicas de análisis y visualización para datos de telemetría acústica, con el objetivo de mejorar las estimaciones del uso del espacio, incorporando la dimensión vertical, y de proporcionar una visión más exhaustiva de los complejos patrones de movimiento. Toda esta información es de gran aplicabilidad para la gestión de estas y otras especies costeras, así como para entender los cambios en las poblaciones y en los ecosistemas derivados del cambio global

Acquisition et renseignement de l’indicateur espèces thermophobes: État des populations de la gorgone blanche Eunicella singularis dans le Parc national de Port-Cros dans le cadre de OBi_1. (2016). Rapport final. Contrat Parc national de Port-Cros & Universitat de Barcelona

Étude réalisée par l’Universitat de Barcelona, dans le cadre d’un Partenariat Scientifique avec le Parc National de Port-Cros. Contrat n°: 16-010 - 83400 P

Effective dispersal and density-dependence in mesophotic macroalgal forests: Insights from the Mediterranean species Cystoseira zosteroides

Dispersal and recruitment are fundamental processes for population recovery following disturbances in sessile species. While both processes are well understood for many terrestrial species, they still remain poorly resolved for some macroalgal species. Here we experimentally investigated the effective dispersal and recruit survival of a mesophotic Mediterranean fucoid, Cystoseira zosteroides. In three isolated populations, four sets of settlement collectors were placed at increasing distances (from 0 to 10 m) and different orientations (North, South, East and West). We observed that effective dispersal was restricted to populations' vicinity, with an average of 6.43 m and not further than 13.33 m, following a Weibull distribution. During their first year of life, survival was up to 50%, but it was lower underneath the adult canopy, suggesting a negative density-dependence. To put our results in a broader context we compared the effective dispersal of other fucoid and kelp species reported in the literature, which confirmed the low dispersal ability of brown algae, in particular for fucoids, with an effective dispersal of few meters. Given the importance of recruitment for the persistence and recovery of populations after disturbances, these results underline the vulnerability of C. zosteroides and other fucoid species to escalating threats

Indicateurs espèces thermophobes: État des populations de la gorgone blanche Eunicella singularis dans le Parc national de Port-Cros.

Étude réalisée par l’Universitat de Barcelona, dans le cadre d’un Partenariat Scientifique avec le Parc National de Port-Cros Contrat n° : 13-030 - 83400 PCLes gorgones sont des composantes courantes des communautés coralligènes et elles jouent un rôle très important dans certains écosystèmes méditerranéens de fond dur car il s’agit d’espèces ingénieures qui modèlent l’habitat. Cependant, ces espèces sont parmi les plus menacées par le réchauffement climatique, mais des informations sur leur démographie et leur distribution, aspect crucial pour la conservation et la gestion durable, sont encore rares. Par conséquent, nous avons caractérisé les populations de Eunicella singularis dans le Parc national de Port-Cros tout en examinant leur distribution spatiale et en profondeur, ainsi que la structure de tailles de ces populations et l’affectation des perturbations. Cette espèce est présente principalement dans la partie sud des îles, sur des sites exposés à des courants et à une profondeur allant de 9,5 à 38 m, mais montrant une grande variabilité dans les limites de distribution supérieures et inférieures entre les sites. Les valeurs de la densité, la taille et la mortalité des populations étudiées ont été très semblables aux études précédentes menées dans d'autres endroits de la Méditerranée. La plupart des populations étudiées ont été dominées par des colonies de taille moyenne, ont montré une faible proportion de colonies fortement endommagées, et les colonies les plus blessées avaient des épibiontes, suggérant que la plupart d'entre elles n'ont pas été exposées à de fortes perturbations récentes. Dans un seul site, Le Petit Sarranier, les populations de E. singularis montrent un pourcentage élevé de la surface endommagée, principalement sans épibiose, ainsi que des colonies mortes et une forte dominance de petites colonies. Ça semble indiquer que cette population, celle de moindre profondeur parmi les populations examinées, est exposée à des perturbations naturelles. Nos résultats montrent que les populations les moins profondes (moins de 15 m) présentent des signaux de mortalité récente avec une forte proportion de blessures par rapport aux populations les plus profondes. Ainsi, il semble que la température de l’eau, avec une formation d'une thermocline saisonnière, pourrait être le principal facteur qui affecte les populations peu profondes de E. singularis dans le Parc national de Port-Cros, bien que d'autres facteurs que la température pourraient avoir un rôle important dans le façonnement des tendances observées. Cette étude a fourni une base pour de futures études sur cette espèce dans le Parc, ce qui sera essentiel pour améliorer notre compréhension de la dynamique de cette espèce sur des échelles de temps plus grandes et de leurs tendances futures dans le cadre du scénario global de changement environnemental

Ordinary and Extraordinary Movement Behaviour of Small Resident Fish within a Mediterranean Marine Protected Area

It is important to account for the movement behaviour of fishes when designing effective marine protected areas (MPAs). Fish movements occur across different spatial and temporal scales and understanding the variety of movements is essential to make correct management decisions. This study describes in detail the movement patterns of an economically and commercially important species, Diplodus sargus, within a well-enforced Mediterranean MPA. We monitored horizontal and vertical movements of 41 adult individuals using passive acoustic telemetry for up to one year. We applied novel analysis and visualization techniques to get a comprehensive view of a wide range of movements. D. sargus individuals were highly territorial, moving within small home ranges ( 50 m), where they aggregated to spawn. This study advances our understanding about the functioning of an established MPA and provides important insights into the biology and management of a small sedentary species, suggesting the relevance of rare but important fish behaviours

Estudi de la dinàmica de la població de l'espècie de briozou Pentapora fascialis de la Reserva Marina de les Illes Medes. Informe tècnic per al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter.

Estudi realitzat per la Universitat de Barcelona per encàrrec del Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix TerAquesta memòria presenta els resultats del grup de treball del Departament d’Ecologia de la UB respecte a l’estudi de les comunitats de briozous de la Reserva Marina de les Illes Medes amb l’objectiu d’estudiar i caracteritzar la dinàmica del briozou Pentapora fascialis i establir les bases per a utilitzar aquesta espècie com a indicadora de l’efecte dels submarinistes sobre les comunitats bentòniques

Seguiment anual de Briozous, Gorgònia vermella i Coves a la Reserva Natural Parcial Marina de les Medes del Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2017

Les mesures de protecció a les illes Medes van entrar en vigor el 1983, amb una Ordre de la Generalitat de Catalunya que establia la Reserva Marina de les illes Medes i que comportava restringir l’activitat en aquest indret de gran interès per a la biodiversitat marina. Al 1985 una resolució establia normes de compliment obligatori a la zona vedada i el 1990 i la Llei 19/1990 va convertir-se en el marc jurídic de la protecció i conservació de la flora i fauna del fons marí de les illes Medes i del tros de costa del Montgrí, entre la roca del Molinet i la Punta Salines. Finalment, El Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter es va crear per la llei 15/2010, de 21 de maig de 2010, amb l’objectiu principal d’unificar la normativa de protecció dels tres espais que conformen el Parc Natural (massís del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter). En aquest espai protegit podem trobar diferents zones amb diferents nivells de protecció: 1) la zona de Parc Natural (PN) a la costa del Montgrí entre la punta del Milà i la punta Salines, on la pesca, inclosa la pesca submarina és permesa; 2) la Zona Perifèrica de Protecció (ZPP) que correspon al tram de costa entre punta Milà i punta del Molinet, on la pesca submarina és prohibida; i 3) la Reserva Natural Parcial (RNP), que comprèn les illes Medes, on no es permet cap tipus d’activitat pesquera. La normativa específica dels usos i activitats de la zona estan regulats pel Pla Rector d’Usos i Gestió recollit aprovat el 2008 (en el Decret 222/2008, d'11 de novembre, pel qual s'aprova el Pla rector d'ús i gestió de l'Àrea Protegida de les illes Medes), i que recentment ha estat modificat en els seus annexes 1 i 6 (ORDRE AAM/112/2015, de 30 d'abril)..

Seguiment anual de Briozous, Gorgònia vermella i Coves a la Reserva Natural Parcial Marina de les Medes del Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2018

Comanda: Direcció General de Polítiques Ambientals i Medi Natural / Departament de Territori i Sostenibilitat, Generalitat de Catalunya. Número d’expedient: PTOP_2017_130Les mesures de protecció a les illes Medes van entrar en vigor el 1983, amb una Ordre de la Generalitat de Catalunya que establia la Reserva Marina de les illes Medes i que comportava restringir l’activitat en aquest indret de gran interès per a la biodiversitat marina. Al 1985 una resolució establia normes de compliment obligatori a la zona vedada i el 1990 i la Llei 19/1990 va convertir-se en el marc jurídic de la protecció i conservació de la flora i fauna del fons marí de les illes Medes i del tros de costa del Montgrí, entre la roca del Molinet i la Punta Salines. Finalment, El Parc Natural del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter es va crear per la llei 15/2010, de 21 de maig de 2010, amb l’objectiu principal d’unificar la normativa de protecció dels tres espais que conformen el Parc Natural (massís del Montgrí, les illes Medes i el Baix Ter). En aquest espai protegit podem trobar diferents zones amb diferents nivells de protecció: 1) la zona de Parc Natural (PN) a la costa del Montgrí entre la punta del Milà i la punta Salines, on la pesca, inclosa la pesca submarina és permesa; 2) la Zona Perifèrica de Protecció (ZPP) que correspon al tram de costa entre punta Milà i punta del Molinet, on la pesca submarina és prohibida; i 3) la Reserva Natural Parcial (RNP), que comprèn les illes Medes, on no es permet cap tipus d’activitat pesquera. La normativa específica dels usos i activitats de la zona estan regulats pel Pla Rector d’Usos i Gestió recollit aprovat el 2008 (en el Decret 222/2008, d'11 de novembre, pel qual s'aprova el Pla rector d'ús i gestió de l'Àrea Protegida de les illes Medes), i que recentment ha estat modificat en els seus annexes 1 i 6 (ORDRE AAM/112/2015, de 30 d'abril

Seguiment del medi marí al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2017

Aquesta memòria recull els resultats del grup de treball del Departament d’Ecologia de la Universitat de Barcelona relatiu al seguiment del medi marí al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter de l’any 2017, tal i com consta al plec de prescripcions amb expedient PTOP-2017-130 en compliment de la llei 19/1990 de 10 de desembre del Parlament de Catalunya, i amb les millores proposades a l’oferta tècnica homònima Els resultats dels treballs de camp tenen com a objectiu central l’avaluació de l’estat de les poblacions i dels hàbitats marins en relació tant amb les activitats humanes que es duen a terme als espais naturals estudiats com amb els factors ambientals. Així mateix s’analitza la seva evolució en el temps dels descriptors i s’intenta avaluar l’efecte de la protecció. El darrer objectiu és de detectar altres situacions de risc pel patrimoni natural com podrien ser l’arribada d’espècies alienes o invasores o bé els possibles efectes del canvi climàtic

Seguiment del medi marí al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter. Memòria 2018.

Aquesta memòria recull els resultats del grup de treball del Departament d’Ecologia de la Universitat de Barcelona relatiu al seguiment del medi marí al Parc Natural de Cap de Creus i al Parc Natural del Montgrí, les Illes Medes i el Baix Ter de l’any 2018, tal i com consta al plec de prescripcions amb expedient PTOP-2017-130 en compliment de la llei 19/1990 de 10 de desembre del Parlament de Catalunya, i amb les millores proposades a l’oferta tècnica homònima. Els resultats dels treballs de camp tenen com a objectiu central l’avaluació de l’estat de les poblacions i dels hàbitats marins en relació tant amb les activitats humanes que es duen a terme als espais naturals estudiats com amb els factors ambientals. Així mateix s’analitza la seva evolució en el temps dels descriptors i s’intenta avaluar l’efecte de la protecció. El darrer objectiu és de detectar altres situacions de risc pel patrimoni natural com podrien ser l’arribada d’espècies alienes o invasores o bé els possibles efectes del canvi climàtic