Relative influence of environmental factors and fishing on coral reef fish assemblages

Conserv Biol. 2021 Jun;35(3):976-990. doi: 10.1111/cobi.13636. Epub 2021 Jan 13.

Abstract

Understanding whether assemblages of species respond more strongly to bottom-up (availability of trophic resources or habitats) or top-down (predation pressure) processes is important for effective management of resources and ecosystems. We determined the relative influence of environmental factors and predation by humans in shaping the density, biomass, and species richness of 4 medium-bodied (10-40 cm total length [TL]) coral reef fish groups targeted by fishers (mesopredators, planktivores, grazer and detritivores, and scrapers) and the density of 2 groups not targeted by fishers (invertivores, small fish ≤10 cm TL) in the central Philippines. Boosted regression trees were used to model the response of each fish group to 21 predictor variables: 13 habitat variables, 5 island variables, and 3 fishing variables (no-take marine reserve [NTMR] presence or absence, NTMR size, and NTMR age). Targeted and nontargeted fish groups responded most strongly to habitat variables, then island variables. Fishing (NTMR) variables generally had less influence on fish groups. Of the habitat variables, live hard coral cover, structural complexity or habitat complexity index, and depth had the greatest effects on density, biomass, and species richness of targeted fish groups and on the density of nontargeted fishes. Of the island variables, proximity to the nearest river and island elevation had the most influence on fish groups. The NTMRs affected only fishes targeted by fishers; NTMR size positively correlated with density, biomass, and species richness of targeted fishes, particularly mesopredatory, and grazing and detritivorous fishes. Importantly, NTMRs as small as 15 ha positively affected medium-bodied fishes. This finding provides reassurance for regions that have invested in small-scale community-managed NTMRs. However, management strategies that integrate sound coastal land-use practices to conserve adjacent reef fish habitat, strategic NTMR placement, and establishment of larger NTMRs will be crucial for maintaining biodiversity and fisheries.

Influencia Relativa de los Factores Ambientales y la Pesca sobre el Ensamblaje de Peces en los Arrecifes de Coral Resumen Es importante entender si el ensamblaje de especies responde con mayor fuerza al proceso de abajo-arriba (disponibilidad de recursos tróficos o hábitats) o al de arriba-abajo (presión de depredadores) para el manejo efectivo de los recursos y los ecosistemas. Determinamos la influencia relativa de los factores ambientales y la depredación humana en la configuración de la densidad, la biomasa y la riqueza de especies de cuatro peces de arrecife de coral con un tamaño corporal mediano (10-40 cm de longitud total [LT]) que son preferidos por los pescadores (mesodepredadores, planctívoros, forrajeros y detritívoros, y raspadores) y también determinamos la densidad de dos grupos que no son blanco de los pescadores (invertívoros y peces de talla pequeña ≤10 cm LT) en la región central de las Filipinas. Usamos árboles de regresión amplificados para modelar la respuesta de cada grupo de peces a 21 variables de predicción: trece variables de hábitat, cinco variables de isla y tres variables de pesca (ausencia o presencia de una reserva marina vedada [RMV], tamaño y antigüedad de la NTMR). Los grupos de peces preferidos y no preferidos por los pescadores respondieron con mayor fuerza a las variables de hábitat que a las variables de isla. Las variables de pesca (RMV) en general tuvieron una menor influencia sobre los grupos de peces. De las variables de hábitat, la cobertura de coral duro vivo, la complejidad estructural o el índice de complejidad del hábitat y la profundidad tuvieron el mayor efecto sobre la densidad, la biomasa y la riqueza de especies de los peces preferidos por los pescadores y sobre la densidad de los peces no preferidos por los pescadores. De las variables de isla, la proximidad al río más cercano y la elevación de la isla tuvieron la mayor influencia sobre los grupos de peces. Las RMVs afectaron sólo a los peces preferidos por los pescadores; el tamaño de la NTMR tuvo una correlación positiva con la densidad, la biomasa y la riqueza de especies de los peces preferidos por los pescadores, particularmente los peces mesodepredadores, forrajeros y detritívoros. De manera importante, las RMVs con un tamaño mínimo de 15 ha afectaron positivamente a los peces de talla mediana. Este hallazgo proporciona seguridad para las regiones que han invertido en RMVs de pequeña escala y manejadas por la comunidad. Sin embargo, las estrategias de manejo que integran prácticas firmes de uso de suelo costero para conservar el hábitat adyacente de peces, la ubicación estratégica de RMV y el establecimiento de RMVs más grandes serán cruciales para el mantenimiento de la biodiversidad y las pesquerías.

了解物种群聚对自下而上 (营养资源或栖息地的可用性) 还是自上而下 (捕食压力) 的过程反应更为强烈, 对于有效管理资源和生态系统十分重要。本研究确定了环境因素和人类捕捞在决定菲律宾中部四类作为渔民捕捞目标物种的中等体型 (总长度 10-40 厘米) 珊瑚鱼类 (中等捕食者、食浮游生物鱼类、食草及食腐鱼类、刮食鱼类) 的密度、生物量和物种丰富度, 以及两类非目标物种 (食无脊椎动物鱼类, 总长度小于 10 厘米的小鱼) 的密度中的相对影响。我们使用了增强回归树来模拟每个类别的鱼类对 21 个预测变量的响应, 包含13 个栖息地相关变量、 5 个岛屿相关变量和 3 个捕捞相关的变量 (是否存在禁捕海洋保护区、禁捕海洋保护区大小及建立时长)。目标和非目标鱼类对栖息地变量的反应最为强烈, 其次是岛屿变量。捕捞相关变量 (禁捕海洋保护区) 对鱼群的影响一般较小。在栖息地变量中, 存活硬珊瑚的覆盖、结构复杂性或栖息地复杂性指数和深度对目标鱼类种群密度、生物量、物种丰富度及非目标鱼类密度的影响最大。此外, 禁捕海洋保护区只影响渔民的目标捕捞物种;禁捕海洋保护区的大小与目标鱼类的密度、生物量和物种丰富度呈正相关关系, 特别是对于中等捕食者、食草及食腐鱼类而言。另一重要结果是, 即使只有 15 公顷大小的禁捕海洋保护区也能对中等体型的鱼类产生积极影响。这一发现为投资小型社区管理禁捕海洋保护区的地区提供了保障。然而, 在管理战略中纳入健全的沿海土地利用实践以保护相邻珊瑚礁鱼类栖息地、战略性地设置禁捕海洋保护区, 以及建立更大的禁捕海洋保护区, 也将对维持生物多样性和渔业产生重要作用。【翻译: 胡怡思; 审校: 聂永刚】.

Keywords: AMPs; MPAs; NTMRs; RMVs; arrecifes de coral; bottom-up; community-based management; coral reefs; de abajo-arriba; de arriba-abajo; fisheries; habitat; manejo basado en la comunidad; pesquerías; top-down; 基于社区的管理; 栖息地; 海洋保护区; 渔业; 珊瑚礁; 禁捕海洋保护区; 自上而下; 自下而上.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Animals
  • Anthozoa*
  • Conservation of Natural Resources
  • Coral Reefs*
  • Ecosystem
  • Fishes
  • Humans
  • Philippines