La vorticidad en el océano y su relación con las capturas de jurel entre las temporadas de pesca de 2011 a 2019

Líder del Proyecto: Bach. Susan Montero Salgado (IHMA-UNFV)

Esta investigación está siendo desarrollada por el IHMA con cooperación solicitada al Instituto del Mar del Perú (IMARPE) y la Comité de Investigación Científica de la SNP

I. Introducción

Los costos de prospección (búsqueda de zonas de pesca) son altos e impactan en el rendimiento de la industria pesquera, por lo que se requiere generar nuevas formas de análisis que permitan incrementar la eficiencia de las operaciones de pesca.

De otro lado existen recursos limitados para el monitoreo in situ de la vorticidad en el océano, por lo que los recorridos de los barcos de pesca constituyen una valiosa información a ser aprovechada a través de la información acústica que registran además de la información del Sistema de Seguimiento Satelital (SISESAT). La vorticidad en el océano (giros ciclónicos y anticiclónicos de mesoescala) es importante pues es un factor que expresa la concentración del fitoplancton, el zooplancton y los niveles tróficos más altos.

En nuestro hemisferio, los giros anticiclónicos están relacionados con una alta abundancia de organismos, pero las estructuras internas de sub-mesoescala, donde se concentran los peces, no son detectables con altimetría satelital. Sin embargo el uso del Sistema de Seguimiento Satelital (SISESAT) podría emplearse para modelar la presencia de estructuras internas según las capturas y los desplazamientos de los barcos de pesca empleando también información de altimetría.

La información acústica multifrecuencia generada durante cruceros acústicos del Instituto del Mar del Perú (IMARPE) puede asimismo aprovecharse para relacionar las estructuras de submesoescala con la información de anomalía del nivel del mar (Sea Level Anomalies (SLA)), ampliando así el rango de análisis de una manera que hasta hoy no ha sido aprovechada en Perú.

La finalidad de esta investigación es la de proponer una metodología que permita determinar la presencia de estructuras de submesoescala en remolinos anticiclónicos en base a información del SISESAT, acústica y SLA, con el consiguiente beneficio para el monitoreo y la gestión de las operaciones de pesca de la flota industrial.

II. Antecedentes

Para el Perú la actividad pesquera industrial se inició en la década de 1950, es muy importante económicamente y representa la segunda fuente generadora de divisas después de la minería. Actualmente, los principales recursos pesqueros pelágicos de interés económico en el Perú son anchoveta (Engraulis ringens), jurel (Trachurus murphyi) y caballa (Scomber japonicus). Entre ellos, desde hace varias décadas, la anchoveta destaca como la especie más importante para la industria de ingredientes marinos para Consumo Humano Indirecto (CHI) por su valor bioquímico y sus altos volúmenes de  captura.

El área marina frente a la costa peruana, es decir la Corriente del Perú (CP) en la Región Norte del Sistema de la Corriente de Humboldt (RNSCH), representa solo el 0,1% del área oceánica mundial, pero produce alrededor del 10% del total de capturas de peces a nivel mundial. La alta productividad biológica se debe principalmente a las condiciones físicas particulares de la CP, y en particular a la presencia de celdas de afloramiento costero, la dinámica de gran-escala, y los procesos físicos de meso y sub-mesoescala. La dinámica de gran escala en la RNSCH, exhibe distintas corrientes de superficie y sub-superficie, y está directamente relacionada con el Anticiclón del Pacifico-Sur (APS).

El APS es el que le da impulso a la circulación a gran-escala en la RNSCH. En las capas superficiales del océano frente a las costas peruanas, los vientos impulsan dos principales corrientes de gran-escala: la Corriente Oceánica Peruana (Perú Oceanic Current (POC)) y la Corriente Costera Peruana (Perú Coastal Current (PCC)).

La RNSCH se caracteriza también por la presencia de una somera zona mínima de oxigeno (ZMO). En la CP la extensión vertical de la comunidad epipelágica está limitada por la presencia de dicha ZMO.

III. Objetivos generales y objetivos específicos de la investigación

• Describir la relación entre los lances de pesca de la flota industrial jurelera de cerco y la vorticidad en el océano a través de datos de captura y anomalías de la superficie del mar (SLA) para la observación de  la dinámica de los remolinos ciclónicos y anticiclónicos en relación con la abundancia relativa de peces.

Objetivos específicos

• Identificar los remolinos ciclónicos y anticiclónicos utilizando información de anomalías altimétricas de la superficie del mar (SLA).
• Analizar las relaciones entre altimetría y la abundancia relativa de peces medidos a través de métodos acústicos empleando información de cruceros acústicos del IMARPE para la detección de estructuras de submesoescala y mesoescala.
• Clasificar la distribución y  concentración de la flota pesquera con información SISESAT en función a la ubicación de los giros ciclónicos y anticiclónicos.

IV. Justificación e importancia de la investigación

El presente proyecto de investigación tiene como principal motivación la de proponer una metodología que permita determinar la presencia de estructuras de submesoescala en remolinos anticiclónicos en base a información del sistema de seguimiento satelital
(SISESAT), acústica y la anomalía del nivel del mar (SLA).  Se utilizará el análisis de ondaletas (wavelet) con información de ondas internas observadas en base a la ubicación del límite superior de la zona mínima de oxígeno (ZMO). Las    ondaletas son herramientas de análisis que permiten detectar la existencia de estructuras de submesoescala presentes en la variación de la ZMO en base al análisis de series de tiempo.

En otra escala de análisis, el SISESAT cubre los desplazamientos de toda la flota pesquera industrial de jurel y caballa, proporcionando información en tiempo casi real sobre el comportamiento colectivo y dinámica espacial de la flota. Los viajes de pesca de jurel, según se les monitorea en el SISESAT, pueden durar hasta una semana, y en el curso de dicho viaje se pueden realizar entre una y cinco operaciones de pesca.

Los procesos físicos dinámicos en el océano van desde la formación de ondas internas (internal waves –IW-), hasta los procesos de convergencia y divergencia (remolinos) de submesoescala y mesoescala. La descripción de la dinámica de mesoescala es posible gracias a la disponibilidad de datos de anomalía altimétrica satelital. Sin embargo, esta escala de observación no permite estudiar la dinámica de procesos de escalas más finas (submesoescala e IW). Para ello se empleará en cambio métodos acústicos, como el ya mencionado para la detección de la ZMO.

Asimismo la acústica  hace factible la recolección simultánea de datos cualitativos y cuantitativos sobre la distribución y el comportamiento de varias comunidades de un ecosistema, desde el plancton hasta algunos de los más altos niveles tróficos y en escalas de unos metros a decenas de kilómetros. Es así como la información acústica de alta resolución se puede relacionar con la información satelital sobre SLA para detectar los remolinos ciclónicos y anticiclónicos. Los remolinos anticiclónicos de mesoescala son procesos dinámicos de convergencia que dirigen los flujos de agua hacia su centro y por tanto concentran el plancton y profundizan la oxiclina. Al concentrarse el plancton tanto en el centro como en los bordes del remolino anticiclónico se espera que estas zonas sean atractivas para los depredadores (peces, calamares, mamíferos, aves).

Los remolinos ciclónicos de mesoescala, por otro lado, son características divergentes que generan flujos de aguas desde las capas más profundas hacia la superficie y hacen que la picnoclina / oxiclina sea poco profunda. Por lo tanto, se espera que el zooplancton se dirija desde el centro de la estructura hacia sus bordes, ya que el agua que aflora desplaza el agua de la superficie hacia los bordes del remolino. Debido a la baja abundancia de zooplancton en estas estructuras, también se espera una baja abundancia de depredadores.

Las estructuras de sub-mesoescala corresponden con las  ondas internas, que son variaciones bruscas de la presión interna del océano, las que se dan en espacios pequeños, y por lo general tienen características convergentes sobre la distribución de zooplancton (es decir que concentran el zooplancton).

Como ya se ha mencionado, en el hemisferio sur las estructuras convergentes (anticiclónicas) de submesoescala aumentan la profundidad de la picnoclina/oxiclina y acumulan plancton desde su centro y hacia sus bordes. En contraste, las estructuras divergentes de sub mesoescala  (ciclónicas) generan un afloramiento de aguas y hacen más superficial la picnoclina / oxiclina. La dispersión de zooplancton también se da hacia los bordes del giro (Figura 1).

Figura.1 Representación de las estructuras físicas internas y los impactos esperados en la distribución de organismos. Fuente: Frontier (1987), Russel et al. (1992), Bakun (1996), Siegel et al. (1999), Lennert-Cody y Frank, 1999 y Bertrand et al. (2008).

 

V. Hipótesis

El seguimiento de las estructuras convergentes puede ser sistematizado utilizando información satelital y de SISESAT a fin de optimizar la gestión de operaciones de pesca de la flota jurelera industrial.

 

VI.Marco teórico

Remolinos ciclónicos y anticiclónicos

En el hemisferio sur los remolinos ciclónicos (RCs) giran en sentido horario, y los remolinos anticiclónicos (RAs) giran en sentido anti-horario. Ambos son estructuras casi circulares que tienen un diámetro promedio de 100 a 150 km. Los remolinos ciclónicos pueden suministrar nutrientes desde debajo de la zona eufótica durante su formación e intensificación. Los remolinos anticiclónicos  tienden a concentrar nutrientes en la zona eufótica.

Los remolinos se forman cerca a la costas de América del Sur occidental y se propagan mar adentro con una velocidad que aumenta hacia el norte, variando de 5 cm/s a 20°S a más de 20 cm/s a 5°S. Es así como los RCs y RAs de mesoescala tienen un efecto importante sobre la dinámica física y biológica, y pueden afectar al ecosistema marino en su conjunto desde niveles tróficos inferiores (fitoplancton, zooplancton, etc.) a niveles tróficos superiores. Figura 2.

Figura. 2. Procesos de convergencia (lado izquierdo, donde se genera un hundimiento) y divergencia (lado derecho, donde se genera un afloramiento). En el panel superior se presenta en línea azul la profundidad del borde superior de la oxiclina; la línea roja indica el hundimiento de la ZMO, que es característico de procesos de convergencia, y la línea de color verde indica un proceso de divergencia o de afloramiento. Fuente: Grados et al., 2016.

 VII. Materiales y métodos

Tipo de investigación

El tipo de investigación será analítico, con énfasis en el comportamiento de la distribución de la flota de pesca respecto a las estructuras de convergencia y divergencia. Además el tipo de estudio abarcará también el estudio de las correlaciones entre la información acústica, SLA, recorridos de los barcos y lances de pesca (capturas).

Ámbito temporal y espacial

El área de estudio se encuentra en la Corriente del Perú, situada en la Región Norte del Sistema de la Corriente de Humboldt (RNSCH).

Variables

Para el proyecto de investigación se identificaron las siguientes variables cuantitativas.

Variable Dependiente:

Optimizar la gestión de las operaciones de la flota industrial de cerco

Variable Independiente:

Seguimiento de las estructuras convergentes o giros anticiclónicos a través del análisis integrado de la información acústica, pesquera, SLA y SISESAT.

Población y muestra

La población para este trabajo de investigación se refiere a la  información SISESAT de las  embarcaciones pesqueras jureleras industriales de cerco de las empresas integrantes de la Sociedad Nacional de Pesquería (SNP). La muestra para este  análisis serán  los datos de las bitácoras de lances de pesca de las embarcaciones pesqueras entre los años 2011 y 2019. De la información SISESAT es posible derivar la ubicación de los lances de pesca (capturas).

Instrumentos

Los instrumentos a usar en el trabajo de investigación serán los siguientes:

• Las ecosondas multifrecuencia con que son equipados los barcos científicos del IMARPE.
• El SISESAT, consistente en la constelación CLS que recoge la información transmitida por la balizas satelitales a bordo de cada nave industrial. La data es re-transmitida a una central ubicada en las oficinas de CLS en Lima.
• Los altímetros de radar a bordo de los satélites como Jason-2. Los altímetros satelitales miden el nivel de la superficie del mar y otras características de la superficie oceánica vinculadas a procesos y estructuras subyacentes.

Data

• Los ficheros tipo RAW (ecogramas) generados por las ecosondas durante los cruceros de evaluación acústica del año 2011. Los datos acústicos fueron recolectados empleando una ecosonda científica digital de marca SIMRAD modelo EK-60 operando a 120 y 38 kHz. Los datos RAW a analizar serán de los  Cruceros de Evaluación Acústica de Recursos Pelágicos del verano y primavera de 2011 (Cr.1102-04 y Cr. 1110-12) para hallar la relación entre las ondas internas y los remolinos anticiclónicos.  El procesamiento de la información acústica será realizado mediante el programa Echopen y Línea 98 en los que  se implementó el algoritmo desarrollado por  Ballón (2011)  para detectar el macrozooplancton y la ZMO.
• Las bitácoras de lances de pesca de las embarcaciones pesqueras entre los años 2011 y 2019.
• Los datos SISESAT sobre localización de los barcos de pesca industrial durante al año 2011.
• La información satelital altimétrica. Asimismo los datos de anomalías del nivel del mar (Sea Level Anomaly- SLA) proceden del producto altimétrico AVISO (Archiving Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic Data). La descarga de los datos se realizará diariamente, a través de un algoritmo realizado en R. Para analizar los datos de SLA se generarán una grilla geográfica (200 x 200 lat/lon) entre las latitudes 3°24’ y 18°19’, y longitud oeste (W) de 70°30’ y 90°. Se usará el programa SURFER para interpolar los datos y obtener una grilla por cada paso de análisis, y para generar las cartas resultantes, que serán construidas diariamente.

 VIII. Análisis de datos

Análisis de Ondaletas (Wavelets)

Las aplicaciones más frecuentes de los análisis de ondaletas (wavelets) se centran en la geofísica y climatología. No obstante, los métodos de ondaletas se están aplicando también en la  ecología marina. Con el análisis de ondaletas se genera la capacidad de identificar estructuras de pequeñas dimensiones, y también pueden identificar estructuras que están dentro de estructuras más grandes.

Para este estudio se realizará la extracción de las estructuras de convergencia y divergencia, se aplicará el método ondaletas con la función Morlet a las series de datos (ZMO) con el objetivo de descomponer la serie en múltiples escalas. Grados(2011) en su trabajo “Identificación de estructuras de procesos multi-escala en ecosistemas marinos utilizando ondaletas”  realizó el análisis de ondaletas a datos acústicos sobre la ubicación de la ZMO. (Figura 3).

Figura. 3 Esquema de la obtención de estructuras de meso y submesoescala a través de análisis de ondaletas (wavelets).

Análisis de correlación información SISESAT y SLA.

Se realizará la correlación de información SISESAT y SLA para probar la hipótesis de que en las estructuras de mesoescala convergentes o giros anticiclónicos se concentra la mayor cantidad de peces, en tanto que la concentración es menor en las estructuras divergentes. Se busca que el seguimiento de las estructuras convergentes pueda ser sistematizado utilizando información SISESAT.

Análisis de correlación entre la información SLA y de datos acústicos

Se realizará la correlación de información SLA y valores acústicos NASC (Nautical Acoustic Scattering Coefficient), para determinar los gradientes que correspondan a estructuras de submesoescala convergentes y divergentes. Se espera que la relación sea positiva o negativa según la concentración de macrozoplancton. Según la hipótesis planteada, en las estructuras convergentes es mayor la concentración de peces y macrozooplancton, y  en las estructuras divergentes es lo contrario.

IX. Resultados esperados

En el desarrollo del proyecto de investigación se espera:

• Proponer una metodología de seguimiento de los procesos convergentes y divergentes como medidores de la variabilidad en el ecosistema,  con el objetivo de determinar la influencia de estos procesos sobre la abundancia relativa de jurel.
• Metodología y protocolo para clasificar la distribución de la flota jurelera industrial de cerco respecto a la altimetría (remolinos ciclónicos y anticiclónicos).
• Metodología y protocolo para determinar la presencia de estructuras de sub-mesoescala en remolinos anticiclónicos en base a la información acústica de IMARPE y SLA. Mediante el análisis de ondaletas, se podrá analizar si estas estructuras presentan mayor predominancia en concentración de macrozooplancton y peces.
• Protocolo para la determinación de la estrategia de búsqueda de jurel empleando la información SLA. Esto beneficiará  a las empresas pesqueras, al tener una herramienta de análisis sobre la distribución del jurel, con la cual reducir los tiempos de búsqueda y  los costos de operaciones de la flota pesquera.

X. Referencias

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Ayón, P., Swartzman, G., Bertrand, A., Gutiérrez, M., & Bertrand, S. (2008). Zooplankton and forage fish species off Peru: Large-scale bottom-up forcing and local-scale depletion. Progress in Oceanography, 79(2–4), 208–214. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2008.10.023

Lau Medrano, L. W. (2016). Construcción de índices de biomasa para los recursos anchoveta (Engraulis ringens) y jurel (Trachurus murphyi) del Ecosistema de afloramiento peruano usando modelos empíricos basados en información acústica.

Bakun, A. (1997). Patterns in the ocean: Ocean processes and marine population dynamics. California Sea Grant, La Jolla, CA, and Centro de Investigaciones Biologicas Del Noroeste, La Paz, BCS, Mexico, 17(3), 1945–1946. https://doi.org/10.1016/S0278-4343(97)00037-X

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Chavez, F., Bertrand, A., Guevara-Carrasco, R., Soler, P., & Csirke, J. (2008). The northern Humboldt Current System: Brief history, present status and a view towards the future. Progress in Oceanography, 79(2–4), 95–105. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2008.10.012

Cotté, C., D’Ovidio, F., Chaigneau, A., Lévy, M., Taupier-Letage, I., Mate, B., & Guinet, C. (2011). Scale-dependent interactions of Mediterranean whales with marine dynamics. Limnology and Oceanography, 56(1), 219–232. https://doi.org/10.4319/lo.2011.56.1.0219

Criales-Hernández, M. I., Schwamborn, R., Graco, M., Ayón, P., Hirche, H. J., & Wolff, M. (2008). Zooplankton vertical distribution and migration off Central Peru in relation to the oxygen minimum layer. Helgoland Marine Research, 62(2 SUPPL.1), 85–100. https://doi.org/10.1007/s10152-007-0094-3

Grados, D., Bertrand, A., Colas, F., Echevin, V., Chaigneau, A., Gutiérrez, D., … Fablet, R. (2016). Spatial and seasonal patterns of fine-scale to mesoscale upper ocean dynamics in an Eastern Boundary Current System. Progress in Oceanography, 142, 105–116. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2016.02.002

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Grados Paredes, D. I. (2011). Identificación de estruturas de procesos multi-escala en ecosistemas marinos utilizando ondaletas.

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Montes, I., Colas, F., Capet, X., & Schneider, W. (2010). On the pathways of the equatorial subsurface currents in the eastern equatorial Pacific and their contributions to the Peru-Chile Undercurrent. Journal of Geophysical Research: Oceans, 115(9). https://doi.org/10.1029/2009JC005710

Penven, P., Echevin, V., Pasapera, J., Colas, F., & Tam, J. (2005). Average circulation, seasonal cycle, and mesoscale dynamics of the Peru Current System: A modeling approach. Journal of Geophysical Research C: Oceans, 110(10), 1–21. https://doi.org/10.1029/2005JC002945

Torrence, C., & Gilbert P, C. (1998). A Practical Guide to A Practical Guide to Wavelet Analysis. Bulletin of the American Meteorological Society, 79(1), 61–78.

 

 

Proyecto de investigación:

Variaciones  de la abundancia, distribución y estructura de tallas de la anchoveta peruana (engraulis ringens) entre 1998 y 2020, e implicancias para la gestión de su pesquería

Líder de la investigación: Dr. Mariano Gutiérrez Torero (IHMA)

 

1. Introducción

En un año con condiciones ambientales normales, la pesquería de anchoveta representa en Perú no menos de 2 billones de dólares en exportaciones. Sin embargo, durante la última década ha habido una tendencia decreciente en las capturas de anchoveta, en tanto que la biomasa observada sigue siendo alta de acuerdo con publicaciones científicas; esta apreciación sobre la biomasa es continuamente resaltada por el IMARPE. En una publicación de la revista científica Environmental Development (Gutierrez et. al 2017) se indica que la biomasa promedio de las décadas del 2000 y 2010 son superiores a la de 1960.

Durante la década de 1960 el esfuerzo pesquero superó el reclutamiento de la anchoveta, lo que llevó al colapso de la pesquería a principios de la década de 1970. La fase de recuperación duró más de 20 años, luego de lo cual las biomasas más altas se observaron a partir del año 2000, y no obstante los desembarques han disminuido hasta en 3 millones de toneladas desde el año 2010.

Sin embargo, es necesario poner énfasis en que la reducción de los desembarques de anchoveta son el resultado de la gestión precautoria de la pesquería, y no una disminución de la biomasa que haya sido inducida por la pesquería. En Perú se gestiona esta importante pesquería con una captura máxima anual de 6 millones de toneladas en la zona norte-centro para así garantizar la estabilidad de la anchoveta. Asimismo se cuenta con puntos de referencia biológica que fluctúan entre 4 y 5 millones de toneladas de peces adultos como la biomasa mínima necesaria que asegurará el desove y reclutamiento para el corto plazo.

1.1    Descripción del problema abordado por la investigación

Desde hace por lo menos una década la proporción de juveniles en las capturas de anchoveta se ha incrementado tanto en la zona norte centro como en la zona sur. Esta mayor proporción de peces juveniles ha causado el cierre de las segundas temporadas de pesca en los años 2010, 2012, 2016, 2017 y 2019 (además el año 2014 no hubo segunda temporada al haberse detectado un baja proporción de peces adultos). Estos eventos han representado un problema económico y financiero para el sector pesquero, por lo que se requiere identificar los forzantes biológicos y/o climáticos que podrían explicar las variaciones observadas, a fin de recomendar las acciones de manejo que permitan mitigar los impactos de la estacionalidad de la abundancia de juveniles.

1.2    Antecedentes

La pesquería de anchoveta peruana ha sido descrita como la más grande que existe (Aranda, M 2009), y como la más exitosa en términos de gestión (Chavez et al. 2008). Las capturas promedio son de alrededor de 6 millones de toneladas (Barange et al. 2009) capturadas por casi 1,200 embarcaciones cerqueras localmente conocidas como bolicheras (Aranda et al. 2009). Noventa y nueve por ciento de las capturas de anchoveta se transforman en ingredientes marino tales como  la harina y aceite de pescado en numerosas plantas de procesamiento (Aranda et al. 2009; Freón et al. 2008). La pesquería es monoespecífica (Bertrand et al 2008) dado que al menos el 95% de las capturas consisten en una sola especie.

La anchoveta peruana, como cualquier otra especie de pez pelágico, es altamente sensible a la variabilidad del clima oceánico y muestra fluctuaciones drásticas de la abundancia de la población (Chavez et al. 2008). Las estadísticas históricas de desembarque muestran que la pesquería atravesó una primera fase de crecimiento incontrolado desde su establecimiento a mediados de la década de 1950 hasta su colapso en 1972. Después del colapso, una segunda fase desde 1973 a 1984 se caracterizó por condiciones oceánicas cálidas desfavorables y bajas capturas. Una tercera fase, desde 1984 hasta 1998, consistió en la recuperación de la abundancia gracias a las condiciones propicias del medio ambiente oceánico y a mejoras en la gobernanza. Una última fase, a partir de 1998, se caracteriza por una alta abundancia de anchoveta, lo que le ha dado un nuevo impulso a la pesquería sobre este importante recurso (Barange et al. 2009).

Por lo tanto, las capturas de anchoveta en Perú dependen de la variabilidad interanual e interdecadal impulsada por las condiciones climáticas en el Océano Pacífico (Barange et al 2009). El factor climático más importante que afecta a esta área geográfica es el patrón de circulación atmosférica oceánica acoplada al Pacífico, es conocido como la Oscilacion El Niño del Sur (El Niño Southern Oscillation, ENSO) (Lehodey et al. 2006). El ciclo ENSO consiste en un período cálido (El Niño) y un período frío (La Niña), y se caracteriza por un enfriamiento o calentamiento anómalo del Pacífico oriental, respectivamente. En aguas peruanas, El Niño generalmente dura desde unos pocos meses hasta 2 años. A veces, puede desarrollarse un evento extremadamente cálido que dura más tiempo (Pidwirny et al 2010). Los efectos de los eventos de El Niño en Perú se han observado durante mucho tiempo y se han identificado tres impactos principales: (i) aumenta la temperatura del mar hasta en 8 ° C, (ii) reduce la productividad del fitoplancton, del zooplancton y de los niveles tróficos inferiores con impactos negativos para la productividad del sistema (iii) crea una ambiente tropical que se caracteriza por la presencia de especies propias de aguas cálidas (Lehodey et al 2006). Como resultado, las capturas de anchoveta están, en general, negativamente correlacionadas con las anomalías de la temperatura de la superficie del mar (TSM); La TSM y su anomalía son los principales indicadores utilizados para medir la duración e intensidad de los eventos de El Niño en aguas peruanas (Figura 1).

Figura 1. (a) Desembarques de anchoveta peruana, anomalías de la temperatura de la superficie del mar (TSM) y tres eventos extremos de El Niño desde 1956 hasta 2008, y (b) Evolución de las estrategias para reducir los impactos de la variabilidad climática y los eventos extremos. Fuente: Arias Schereiber et al 2011.

 

2. Objetivos generales y específicos

2.1. Objetivo general

Identificar los forzantes que explican las variaciones observadas en la abundancia de adultos y juveniles de anchoveta peruana entre los años 1998 y 2020.

2.2. Objetivos específicos

• Identificar si los cambios observados en la abundancia y estructura de tamaños están relacionados con variaciones en indicadores tales como la Oscilación Decadal del Pacífico etc.
• Establecer si los cambios en la abundancia y estructura de tamaños tienen diferencias decadales significativas que pudieran obedecer a cambios de régimen.
• Recomendar medidas de gestión a la luz de los hallazgos derivados de la presente investigación.

 

3. Justificación e importancia del proyecto

La pesquería de anchoveta Peruana en la más importante del mundo de una sola especie. Sin embargo, los ingredientes marinos producidos con anchoveta (como la harina y aceite de pescado) sostienen un porcentaje no menor al 30% de la acuicultura mundial gracias a su alto contenido proteico y de ácidos grasos omega 3. En el caso particular del aceite producido con anchoveta, éste constituye un insumo fundamental para la producción adicional de capsulas de EPA y DHA para consumo humano directo, así como para otros usos farmacéuticos.

En la pesquería de anchoveta peruana, tanto en su segmento industrial como artesanal existen ciertas restricciones de pesca que buscan asegurar la sostenibilidad de esta importante especie. Una regulación que se debe destacar fue el establecimiento de una cuota global de captura tanto como para el consumo humano directo (CHD) como para el consumo humano indirecto (CHI), así como el establecimiento de límites de captura por embarcación en el año 2008. Una regulación fundamental fue el establecimiento de un tamaño mínimo de captura, que está fijado en 12 cm de longitud total.

No obstante las regulaciones que protegen al recurso anchoveta esta especie está expuesta a cambios naturales que son el resultado de forzantes ambientales que no pueden ser controlados a través del manejo pesquero. Es así, por ejemplo, que desde hace 10 años se viene observando una más alta proporción de peces juveniles en comparación con los peces adultos, y que en algunas zonas la abundancia de juveniles ha significado la disminución de las capturas y por tanto la inactividad en algunos puertos con consecuencias socioeconómicas para el sector pesquero.

Es importante destacar que tanto el sector gubernamental como el sector privado coinciden en la importancia fundamental de proteger el recurso anchoveta, no obstante los impactos económicos de los cambios descritos en el párrafo anterior. Es así como el PRODUCE ha desarrollado un sistema dinámico de cierres preventivos de zonas de pesca en las que se detecta la presencia de más de 10% de peces juveniles contados en número, no en volumen. Hoy en día, luego de cada faena de pesca, cada embarcación debe reportar a través de una bitácora electrónica la estructura de tallas de las capturas que acaban de ser obtenidas; esa información analizada en su conjunto permite cerrar zonas de pesca en cuestión de horas. Así mismo las empresas asociadas a la SNP tienen un sistema propio y voluntario para el cierre de zonas en las que se detecten condiciones que pudieran representar algún riesgo adicional para la especie anchoveta.

De otro lado, el manejo de la pesquería está en gran parte basado en la asesoría científica del IMARPE, que utiliza varios métodos de evaluación de la anchoveta de modo simultáneo. Para ello el IMARPE utiliza las mejores tecnologías y métodos disponibles, siendo uno de ellos, por ejemplo, el relacionado con evaluaciones acústicas de la biomasa y estructura poblacional de recursos pelágicos. Para todo ello el IMARPE cuenta además de modernos laboratorios, con 10 sedes regionales y 3 barcos de investigación científica modernamente equipados además de diversas embarcaciones auxiliares. Así mismo, las empresas industriales prestan apoyo al IMARPE durante el desarrollo de sus evaluaciones, tanto en las plantas ubicadas en los puertos, como a bordo de las embarcaciones, algunas de las cuales poseen un nivel de equipamiento similar al de los barcos científicos.

Por las razones indicadas, que principalmente se enfocan en la importancia de la pesquería de la anchoveta para el país y para el mundo, es importante desarrollar la presente investigación que busca identificar los principales forzantes de los cambios que habrían ocurrido en la abundancia y estructura poblacional de la anchoveta a partir del evento El Niño de 1997-1998. Con ello se busca enumerar las conclusiones y recomendaciones con que se pueda contribuir a guiar la gestión gubernamental y la gestión interna y financiera del sector pesquero.

3.1. Hipótesis

Se propone la siguiente pregunta científica sobre la cual se fundamenta la hipótesis propuesta:

¿Se han producido cambios en el ecosistema que pudieran explicar las variaciones que han ocurrido en la abundancia y estructura de tamaños de anchoveta?

En base a la pregunta anterior se propone la siguiente hipótesis:

Se han producido cambios en las condiciones ambientales, que explican la reducción de las tallas de captura de anchoveta y la actual mayor proporción de juveniles en la población.

4. MARCO TEÓRICO

4.1. Anchoveta Peruana (Engraulis ringens)

La anchoveta es una especie pelágica, de talla pequeña, que puede alcanzar hasta  20 cm de longitud total. Su cuerpo es alargado y poco comprimido, con cabeza larga; el labio superior se prolonga en un hocico y sus ojos son grandes. Su color varía de azul oscuro a verdoso en la parte dorsal y es plateada en el vientre. Vive en aguas moderadamente frías, con rangos que oscilan entre 16° y 23°C en verano y de 14° a 18°C en invierno. La salinidad puede variar entre 34,5 y 35,1UPS (Gutiérrez 2014).

La anchoveta tiene hábitos altamente gregarios formando extensos cardúmenes que en periodos de alta disponibilidad facilita que sus capturas sean de gran magnitud. En el Pacífico Sudeste su distribución geográfica abarca el litoral peruano y chileno, entre los 03°30’ y 47°00’S; diferenciándose dos stocks principales: el del norte-centro de Perú (03°30′ – 16°00’S) que registra las mayores concentraciones, y el stock sur Perú – norte Chile (16°01’ – 24°00S). Un tercer stock, menos abundante, se distribuye en la costa central-sur de Chile (Castillo et al 2017).

En periodos normales es capturada en la franja costera, dentro de las 60 millas náuticas y a profundidades menores de100 metros. Su distribución vertical está en relación con las condiciones ambientales. La anchoveta es una especie de  crecimiento rápido, su reclutamiento a la pesquería se da a partir de una talla entre 8 y 9 cm de longitud total (lo que corresponde a una edad de 5 a 6 meses), principalmente entre diciembre y abril, siendo los grupos de edad de uno y dos años los que constituyen mayormente las capturas (Gutiérrez 2014).

La anchoveta tiene sexos separados, alcanza su mayor madurez sexual a los 12 cm y se reproduce mediante la producción de huevos por parte de las hembras, que son fertilizados en el agua. El desove de la anchoveta abarca casi todo el año, con dos periodos de mayor intensidad, el principal en invierno (agosto-setiembre) y otro en el verano (febrero-marzo).La anchoveta se alimenta principalmente de zooplancton (Butrón y Perea 1998, Espinoza y Bertrand 2008).

La pesca de anchoveta se realiza a lo largo de todo el litoral peruano (Figura 2); su desplazamiento usual puede alcanzar 0.6 m/s (Peraltilla & Bertrand 2014) y un desplazamiento diario máximo de 26 km. La captura de anchoveta se realiza con embarcaciones de cerco, comúnmente conocidas como “bolicheras” y utilizan redes con abertura de malla de 13mm. La anchoveta también es capturada por las embarcaciones artesanales. La serie histórica de capturas desde 1950 al 2013, muestra un crecimiento importante de las capturas después de El Niño 1982-83, con un máximo en 1994, disminuyendo por efecto del Niño 1997-98, seguido por una rápida recuperación en 1999 (Gutiérrez et al 2007,2012).

Figura 2. Distribución y abundancia relativa de anchoveta frente a la RNSCH entre 1999  2001. Los colores representan densidades acústicamente medidas. Se destaca la distribución costera y sus densos núcleos en la zona norte-centro. (Fuente:Gutiérrez 2014).

4.2. Biomasa y abundancia

La Biomasa es la cantidad total de individuos en peso que componen una población. Podemos decir que la Abundancia es la cantidad total de individuos que estamos en capacidad de poder contar, medir y pesar (“biomasa observada”).

En el mejor de los casos la abundancia (biomasa observada) se aproxima a la biomasa, ya que los métodos que usamos para medir la abundancia pueden fallar bajo ciertas condiciones (ejemplo: stress climático, cambios en la distribución, migración, evitamiento, etc) y por lo tanto se pueden generar sesgos en la estimación e incertidumbre para el manejo pesquero (Gutiérrez 2014). En síntesis se puede proponer que la abundancia equivale a la “biomasa observada”. (Figura 3).

Figura 3. Representación gráfica del concepto de biomasa y abundancia (“Biomasa observada”). El número total de peces que componen una unidad poblacional casi siempre nos es desconocido (peces dentro del círculo rojo). Los métodos que aplicamos para medir los peces nos permiten establecer la abundancia (biomasa observada, al interior del círculo azul).

4.3     La ventana ambiental óptima

Las especies de forrajeo, como la anchoveta, o los eufáusidos son geográficamente dependientes de las zonas donde pueden hallar su alimento, y la abundancia de la población depende de la productividad del sistema y del volumen del hábitat. Esta es la hipótesis de cubeta de Mc Call adaptada para el caso de la anchoveta por Bertrand et al (2004), la que en otras palabras indica que la biomasa de una población será proporcional al tamaño del hábitat que la contiene.

Conceptualmente esta idea es una variante de las hipótesis de la “sombras de afloramiento” (Graham et al., 1992; Wing et al., 1998) y de la “Ventana Ambiental Optima” (VAO), que conduce a un variable éxito reproductivo y supervivencia en función a la intensidad de los vientos y del afloramiento que condiciona el suministro de alimento, y facilita la retención zonal de huevos y larvas (Parrish et al., 1981; Bakun &Parrish, 1982; Cury & Roy, 1989) (Figura 4).

La limitación de hierro en zonas de afloramiento como Perú, está compensada con los flujos de nutrientes que se acumulan a través de la descarga de los ríos, los que se sedimentan en la plataforma continental (Hutchings et al 2002). En particular, el sistema mundial de surgencia costera más grande y más productivos de la costa de Perú y Chile cumple con estos criterios. Esta zona está bordeada por la árida costa peruana y por el desierto de Atacama; en este último lugar los aportes fluviales son insignificantes. Como en California, la plataforma continental a lo largo del Perú es muy estrecha, lo que reduce el suministro de hierro sedimentado a las comunidades fitoplanctónicas (Hutchings et al 2002).

Figura 4. La “Ventana Ambiental Optima» de Cury y Roy (1989) sugiere que la distribución espacial se basa en la advección y la intensidad de surgencia. Las consecuencias negativas del viento son debido a la excesiva turbulencia que generan (pérdidas por dispersión de huevos y larvas. Fuente: Santora et al 2011.

 

4.4. Escalas de estudio en Ecología Pesquera

Considerar los procesos que ocurren según sus escalas de tiempo y espacio conlleva la necesidad de primero conocer, y luego vigilar las interacciones (competencia, ocupación del hábitat, predominio ecológico) entre grupos de especies (Allen y Hoekstra 1991) para arribar a conclusiones consistentes en apoyo al manejo de las pesquerías. Por ejemplo, la competencia que se desarrolla entre la anchoveta y la múnida Pleuroncodes monodon en el ecosistema costero (Gutiérrez et al 2008), difícilmente puede ser comprendida sin conocer los forzantes y los rangos de tiempo y espacio en que aquella ocurre (Rose y Leggett 1990). Al identificarse los forzantes se facilita la construcción de indicadores para monitorear el funcionamiento del ecosistema (Levin 1992), por ejemplo, la medición de la ubicación de la Zona Mínima de Oxígeno (ZMO) que hoy puede observarse por métodos acústicos.

Siguiendo el mismo caso de anchoveta y múnida, se han hallado interacciones en su distribución nictameral, las que no pueden ser observadas sino en pequeñas escalas (sub-mesoescala nictameral). Estas interacciones desaparecen temporalmente cuando llegan los veranos, o cuando se presenta un evento El Niño, pues ambas especies adoptan comportamientos que implican en anchoveta una  profundización, y en múnida un desplazamiento hacia el sur y una reducción de su abundancia (Gutiérrez et al 2008). Este conocimiento debe ser tomado en cuenta para alcanzar un manejo pesquero efectivo, que siga los “ritmos”  de las interacciones, las que no se desarrollan en una escala única (Frontier 1991). Es necesario destacar respecto a este caso de la anchoveta y la múnida, que la pesquería industrial sobre la primera ha impactado vía descartes una fracción de la población de múnida que no ha sido calculada aun. La relativamente alta abundancia de múnida hace que el impacto no sea apreciable, pero incluso en ese caso es necesario recordar que múnida ocupa un nivel trófico y rol similar al de la anchoveta en el ecosistema marino peruano, y como tal debe ser también incluida de modo efectivo en el manejo pesquero.

Las interacciones que ocurren en las escalas más pequeñas son las más difíciles de estudiar, y a menudo son también las más costosas y complicadas de implementar. A través de métodos acústicos se tiene la complicación adicional del acceso a regiones donde la nave no puede ingresar por seguridad, lo que se agrega a las limitaciones usuales (campo cercano, calado de la nave, zona muerta cerca del fondo etc (Figura 5).

Figura 5. Definición general de las escalas de estudio en ecología pesquera. Las observaciones más difíciles de obtener corresponden a las de más pequeña escala (sub-mesoescala), tanto en términos de tiempo como de espacio. Las mayores limitaciones del manejo pesquero están en el escaso conocimiento de las interacciones que ocurren en esa escala espacio-temporal. Fuente: Gutiérrez 2014; Adaptada de A. Bertrand (com.pers).

 

5. MÉTODOS

5.1. Tipo de investigación

El tipo de investigación será descriptiva en el sentido de que se empleara información que permitirá establecer las variaciones de los parámetros en estudio. Así mismo la investigación será analítica por cuanto se intentara cuantificar las variaciones de los parámetros principales de estudio.

• Ámbito temporal y espacial

La investigación abarcara geográficamente la región norte del sistema de la corriente de Humboldt (RNSCH), también denominada Corriente del Perú o Corriente Perauan dentro de la ventana de observación utilizada por el IMARPE para las evaluaciones de la anchoveta, que usualmente abarcan la costa peruana desde la milla 1 hasta la milla 100. El ámbito temporal del estudio abarcara los últimos 23 años a partir del evento El Niño de 1997-1998 que es el momento a partir del cual se asume que se inició un nuevo ciclo de alta abundancia de anchoveta.

 

• Variables

Las variables a emplearse son las siguientes: distribución latitudinal de la anchoveta en base a información acústica; abundancia latitudinal de anchoveta, también en base a información acústica; desembarques de pesca industrial por puertos; estructura de tallas de anchoveta por grado de latitud; temperatura y anomalías térmicas en los principales puertos a lo largo de la costa; biomasa desovante; composición del zooplancton y fitoplancton; ecología trófica de la anchoveta.

 

• Población y muestra

La población está conformada por los stocks del norte-centro y del sur de la anchoveta peruana. La muestra está constituida por la información acústica y de otras fuentes obtenidas durante los cruceros de IMARPE y las temporadas de pesca de la anchoveta.

5.2. Instrumentos

Se emplearán los resultados de las evaluaciones acústicas realizadas por IMARPE durante el periodo de estudio y que se basan en el uso de ecosondas científicas. Así mismo se emplearán las informaciones estadísticas basadas en las capturas y muestreos biométricos realizados tanto por IMARPE durante sus cruceros como por la propia flota anchovetera industrial durante las temporadas de pesca. También se empleará información oceanográfica satelital para la medición de covariables a ser relacionadas con los parámetros principales, por ejemplo, las anomalías térmicas de la superficie del mar (ATSM).

• Procedimientos

Se realizará un levantamiento de información bibliográfica como fase previa al desarrollo de los análisis requeridos en la investigación propuesta en el presente documento. A continuación se recolectará la información cuantitativa relacionada con las variables indicadas en la sección previa. Posteriormente se crearán series de tiempo y se procederán a realizar los análisis estadísticos pertinentes. Finalmente se obtendrán los resultados, se discutirá su alcance y se presentarán las conclusiones y recomendaciones que correspondan.

 

• Análisis de datos

Se realizará una revisión de los estimados de biomasa de anchoveta empleando una sola ecuación de reflectividad. Se realizará una revisión de las estructuras de tallas a nivel latitudinal en relación con su correspondiente abundancia. Se realizará análisis multivariados de las capturas y las tallas promedios por puertos a lo largo del periodo de estudio. Se analizará estadísticamente los cambios de la temperatura y las anomalías térmicas en los principales puertos del litoral durante el periodo de estudio. Se estudiarán los cambios en la biomasa desovante de la anchoveta así como su relación con los reclutamientos observados desde 1997-1998. Se analizarán los cambios en la composición del zooplancton así como en el contenido estomacal de la anchoveta a fin de identificar variaciones que pudieran estar relacionadas con otras variaciones observadas en la biología de la anchoveta.

• Resultados esperados

Los resultados esperados son los siguientes:

• Resultados comparados de la biomasa medida y la biomasa revisada durante el periodo de estudio.
• Identificación de periodos dentro del lapso de tiempo que abarcara la investigación para identificar tendencias latitudinales y longitudinales en la distribución de las tallas de la anchoveta.
• Correlacionar los hallazgos con variaciones ambientales que pudieran justificar la existencia de cambios de régimen a lo largo del periodo en estudio.
• Identificar cambios en la composición del zooplancton y en el tamaño de las presas de la anchoveta como indicadores de las variaciones observadas para otros parámetros.
• Formulación de conclusiones y recomendaciones de gestión gubernamental y privada para el manejo de la pesquería de anchoveta peruana.

 

6. Referencias

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