4.5 Metode de prognoză și modele generale/empirice

Dimensiunile stocurilor pot fi prognozate pe baza unor modele adecvate (de ex. modelul de creștere-supraviețuire și modelele de corelație) cu rezultatele evaluării pre-sezoniere efectuate prin utilizarea unor metode experimentale, cum ar fi plasele de traul de adâncime medie, pentru a observa abundența cefalopodelor în faza juvenilă (Brunetti și Ivanovic, 1992; Kawabata et al, 2006; Kidokoro et al., 2014) și plasele de plancton care urmează să fie utilizate pentru anchete privind distribuția paralarvelor (Bower et al., 1999a; Goto, 2002; Murata, 1989; Yamamoto et al., 2007). În ceea ce privește pescuitul japonez de T. pacificus, studiile paralarvale au fost efectuate de peste 40 de ani (Goto, 2002; Murata, 1989; Okutani și Watanabe, 1983). În planul inițial, aceste studii au fost efectuate pentru a prognoza dimensiunea stocului în anul următor. Cu toate acestea, densitatea paralarvelor obținută în cadrul acestor studii a avut o putere slabă de a prezice dimensiunea stocului în anul următor, în timp ce părea să aibă o mare legătură cu dimensiunea stocului de reproducere (numărul populației scăpate) din generația anterioară (Goto, 2002; Murata, 1989). Aceste rezultate au însemnat că densitatea paralarvelor are aproape aceeași putere de a prognoza dimensiunea stocului în anul următor ca și metodele de prognoză bazate pe relația dintre reproducători și recrutare, deoarece rata de supraviețuire în stadiile premergătoare recrutării este foarte variabilă. În cazul în care abundența de premergători de cefalopode poate fi estimată cu precizie chiar înainte de deschiderea unui sezon de pescuit, dimensiunea stocului poate fi estimată prin abundența de premergători cu ajutorul unui model simplu (de exemplu, un model proporțional). În cadrul pescăriilor japoneze de T. pacificus se efectuează de un deceniu anchete care vizează abundența prerecrucilor cu ajutorul traulelor de adâncime medie (Kidokoro et al., 2014). Sondajele cu traule de adâncime medie pentru evaluarea cantitativă a populațiilor de cefalopode oceanice sunt susceptibile de a furniza subestimări grave ale densității populației, precum și o frecvență distorsionată a frecvenței dimensiunilor și a compoziției speciilor (Boyle și Rodhouse, 2005; Wormuth și Roper, 1983), care rezultă în principal din evitarea plaselor. Prin urmare, ținta anchetelor la mijlocul traulelor pentru T. pacificus se limitează la indivizii din clasa de mărime ML de 3-10 cm, care nu sunt stadii cu o mare putere de înot (Kidokoro et al., 2014). Cu toate acestea, rata netă de evitare rămâne neclară, astfel încât dimensiunea stocului nu este cuantificată cu ajutorul datelor obținute în cadrul acestor anchete. În schimb, dimensiunea stocului este prezentată ca un indice (de exemplu, media indivizilor/stoc) obținut în aceste anchete. Este posibil ca relația dintre rezultatele evaluării presezonale și dimensiunea stocului de recruți să nu fie proporțională, deoarece aceste evaluări presezonale conțin, de obicei, erori de observare mari. În exemplul evaluărilor pentru T. pacificus, această relație este ajustată cu un model liniar cu o interceptare mare (Kidokoro et al., 2013). Deși există unele probleme și dificultăți în ceea ce privește metodele de prognoză bazate pe evaluările pre-sezoniere, aceste metode au avantajul că nu necesită date istorice, ceea ce poate fi o caracteristică utilă pentru stocurile de cefalopode evaluate recent.

Datele din evaluările din timpul sezonului și cunoștințele despre schimbările sezoniere în zonele de pescuit cu modele de migrație pot fi utilizate pentru a prognoza capturile pe zone de pescuit individuale. În cazul pescuitului de T. pacificus, modelele de migrație detaliate au fost examinate de mult timp din cauza necesității de a prognoza starea capturilor la fiecare zonă de pescuit (Kasahara, 1978; Kidokoro et al., 2010; Murata, 1989; Okutani, 1983). Zonele de pescuit ale T. pacificus se schimbă în funcție de sezon în funcție de rutele de migrație (figura 2.13). Prin urmare, metodele de prognoză pentru capturile din fiecare zonă de pescuit au fost examinate prin relația dintre capturile din fiecare zonă de pescuit și relația dintre condițiile oceanografice și CPUE (Kasahara, 1978). Amplasamentul zonelor de pescuit pentru pescuitul la dungă și condițiile oceanografice ale acestora pot fi monitorizate cu ajutorul imaginilor din satelit (Kiyofuji și Saitoh, 2004; Rodhouse et al., 2001), astfel încât poate fi ușor de înțeles zona de distribuție a calmarilor, care este foarte legată de zonele de pescuit ale pescarilor de calmar la dungă. Modelele de dinamică oceanică (de exemplu, Regional Ocean Modeling System http://www.myroms.org/; Research Institute for Applied Mechanics Ocean Model http://dreams-i.riam.kyushu-u.ac.jp/vwp/) permit previziuni ale condițiilor oceanografice la rezoluție înaltă (în principal temperaturi), care au devenit larg aplicate în domeniul pescuitului. Pe baza acestor metode, pot fi prognozate schimbări în zonele de pescuit în următoarea săptămână sau în următoarea lună (figura 2.14), având cunoștințe despre relația dintre distribuția speciilor de cefalopode și condițiile oceanografice. Astfel de previziuni privind distribuția stocurilor de pescuit (figura 2.14) sunt considerate utile pentru pescari pentru a căuta zone de pescuit cu costuri reduse.

Figura 2.13. Diagrame schematice ale rutelor de migrație ale cohortei de toamnă și ale cohortei de iarnă a T. pacificus.

Modificat după Kidokoro et al. (2010).

Figura 2.14. Sistemul de prognoză pentru distribuția T. pacificus în Marea Japoniei. În acest sistem, distribuția densității de T. pacificus (număr de indivizi/km2) sunt temperaturile apei de la suprafața mării și de la 50 m adâncime care sunt prognozate pe baza modelului dinamic oceanic de asimilare a datelor (http://jade.dc.affrc.go.jp/jade/). Distribuția densității de T. pacificus (număr de indivizi/km2) poate fi prognozată în următoarea lună și poate fi utilizată în mod liber prin intermediul rețelei (http://jsnfri.fra.affrc.go.jp/shigen/kaikyo2/).

Relațiile fiabile între reproducători și recrutare sunt destul de importante și utile pentru prognoza stocurilor și gestionarea stocurilor de cefalopode. Cu toate acestea, nu există o relație clară între abundența stocului de reproducere și recrutarea ulterioară în stocurile de cefalopode (Basson et al., 1996; Pierce și Guerra, 1994; Uozumi, 1998). Variabilitatea anuală a condițiilor oceanografice determină variabilitatea recrutării (de exemplu, Dawe et al., 2000; Waluda et al., 2001a), ceea ce face ca relațiile dintre reproducători și recrutare să fie nesigure. În unele cazuri, relațiile dintre reproducători și recrutarea cefalopodelor au fost introduse în modelele Ricker (1975) și Beverton și Holt (1957) pentru a prognoza recrutarea în anul următor (Agnew et al., 2000; Kidokoro, 2009). Cu toate acestea, parametrii de estimare în aceste modele neliniare care utilizează date privind recrutarea reproducătorilor conțin, de obicei, probleme statistice care derivă, în principal, din erori de observare a variabilelor explicative (Walters și Martell, 2004). Aceste probleme conduc la o tendință de supraestimare a mărimii stocului, în special în cazul unei mărimi scăzute a stocului de reproducere, ceea ce tinde să inducă în eroare strategiile de gestionare a stocului (Walters și Martell, 2004). Modelele state-space care pot fi utilizate pentru a estima atât eroarea de proces, cât și eroarea de observație pot fi promițătoare pentru estimarea parametrilor în modelele de dinamică a stocurilor, cum ar fi relațiile dintre reproducători și recrutare (Bolker, 2008).

Modelurile empirice bazate pe datele privind condițiile oceanografice sunt adesea utilizate pentru a prognoza puterea de recrutare pentru cefalopode, în special pentru speciile de ommastrefide. În modelele empirice, forța de recrutare este de obicei prognozată pe baza indicilor oceanografici care sunt adesea disponibili sub forma unor serii temporale lungi. Deși aceste modele empirice pot fi utile, pentru o prognoză fiabilă sunt necesare mecanisme care să explice modul în care aceste condiții oceanografice influențează variabilitatea recrutării. Puterea de recrutare pentru D. gigas este puternic corelată cu evenimentele ENSO. Capturile comerciale de D. gigas în largul Peru au tendința de a fi mici în anul El Niño, când productivitatea primară tinde să fie scăzută (Waluda și Rodhouse, 2006). Aceste caracteristici sunt utile pentru aplicarea metodelor de prognoză a forței de recrutare. Domeniile de distribuție (Field et al., 2007) și mărimea corpului (Keyl et al., 2011) au variat în mare măsură în ultimii 20 de ani, odată cu variabilitatea recrutării la D. gigas, și este important să se determine modul în care condițiile oceanografice afectează aceste schimbări.

Condițiile oceanografice din jurul zonelor de reproducere sunt adesea identificate ca fiind un factor care contribuie la fluctuațiile de mărime a stocurilor de specii Illex (O’Dor, 1998b; Waluda et al, 2001a) și T. pacificus (Okutani și Watanabe, 1983; Sakurai et al., 2000). Succesul de recrutare al I. illecebrosus este considerat a fi legat de transportul larvelor de către Curentul Golfului (Dawe et al., 2000, 2007), care poate fi un indicator pentru a prognoza puterea de recrutare. Se presupune că fluctuațiile de mărime ale stocului de T. pacificus sunt influențate de condițiile favorabile pentru zonele de reproducere deduse din temperatura ideală a apei, așa cum a fost estimată prin experimente de creștere (Sakurai et al., 1996). Această ipoteză a fost verificată prin comparație cu relația dintre mărimea stocului și variațiile condițiilor oceanografice și ale zonelor de reproducere deduse (Rosa et al., 2011; Sakurai et al, 2000) și poate fi deosebit de utilă pentru a prognoza dimensiunea stocului la scări temporale decadenale sau interdecadale.

În procedura japoneză de gestionare a stocului de T. pacificus, totalul anual admisibil de capturi (TAC) este stabilit pe baza unei capturi biologice admisibile (ABC), care este calculată pe baza mortalității prin pescuit (Flim) și a abundenței prognozate a stocului într-un an țintă. În cadrul acestei proceduri, se utilizează o relație reproducători-recrutare pentru a prognoza dimensiunea stocului în anul țintă, care este compusă numai din noile recrutări. În ceea ce privește relația reproducători-recrutare pentru T. pacificus, s-au aplicat modele proporționale pentru a prognoza recruții și a estima un punct de referință biologic (Fmed), evitându-se în același timp supraestimarea cauzată de prejudecățile semnalate de Walters și Martell (2004). Într-un model proporțional în care se ignoră un efect dependent de densitate, estimările privind dimensiunea stocului vor fi relativ ridicate (uneori nesigure), dar se consideră că este mai sigur să se utilizeze parametrii estimați din modele proporționale decât cei din modele dependente de densitate (Hiramatsu, 2010).

Se presupune că schimbările decadale sau interdecadale ale condițiilor de mediu influențează starea stocului și relațiile dintre reproducători și recruți la T. pacificus (Kidokoro, 2009; Kidokoro et al, 2013; Sakurai et al., 2000; Yamashita și Kaga, 2013). Prin urmare, parametrii utilizați în relațiile dintre reproducători și recrutare sunt estimați pe baza datelor colectate începând cu 1990, în urma unei aparente schimbări de regim (Hare și Mantua, 2000), dar atunci când regimul actual se schimbă, acești parametri ar trebui revizuiți în consecință. Din păcate, mecanismul exact prin care schimbarea condițiilor de mediu influențează dimensiunea stocului de T. pacificus rămâne neclar și este dificil de prevăzut când ar putea avea loc schimbările de regim. Cu toate acestea, rezultatele investigațiilor arată că zonele de reproducere (Goto, 2002), rutele de migrație (Kidokoro et al., 2010; Nakata, 1993) și dimensiunea corpului (Takayanagi, 1993) prezintă modificări care coincid cu schimbarea dimensiunii stocului. Se presupune că aceste schimbări sunt strâns legate de modificarea condițiilor de mediu (de exemplu, schimbarea regimului). Prin urmare, previziunile privind condițiile oceanografice care pot fi favorabile sau nefavorabile pentru dimensiunea stocului pe baza modificărilor trăsăturilor ecologice pot fi mai ușor de observat decât estimarea dimensiunii stocului în sine. Rămâne necesar să se înțeleagă mecanismul prin care aceste schimbări ecologice influențează dimensiunea stocului pentru a permite o mai bună prognoză a tendințelor viitoare în ceea ce privește dimensiunea stocului. Cu toate acestea, trebuie să se dea dovadă de prudență atunci când se derivă relații empirice stoc-mediu în absența unor serii lungi de timp (Solow, 2002).

În analiza lor aprofundată a metodelor de evaluare a stocurilor de cefalopode, Pierce și Guerra (1994) au remarcat promisiunea modelelor de serii de timp care încorporează informații de mediu și a modelelor multispecii care încorporează dinamica trofică. Georgakarakos et al. (2006) au aplicat tehnici de medie mobilă autoregresivă integrată, rețele neuronale artificiale și modele dinamice bayesiene care încorporează factori de mediu pentru a prognoza debarcările de calmar în apele grecești. Utilizând un model static de bilanț masic, Gaichas et al. (2010) au demonstrat utilitatea informațiilor privind prădarea derivate din rețeaua trofică pentru a informa evaluările stocurilor de calmaruri capturate accidental, pentru care mortalitatea prin prădare depășește mortalitatea prin pescuit.

.