I. Antecedentes
En nuestro país, el sustento de la pesquería está principalmente enfocada en la extracción de recursos pelágicos, principalmente la anchoveta (Engraulis ringes) que es una de las especies más importantes del mar peruano en términos ecológicos. La alta productividad del mar peruano corresponde con las condiciones particulares del Sistema de la Corriente de Humboldt (SCH), en especial, el afloramiento costero que suministra vastas cantidades de nutrientes inorgánicos que explican la alta abundancia de recursos en todos los niveles tróficos. No obstante, el SCH está caracterizado también por ser altamente variable, y cuya más significativa expresión es la alternancia entre ciclos fríos y cálidos conocidos como eventos La Niña y El Niño, respectivamente, lo que fuerza la capacidad de adaptación de las especies (Bertrand et al., 2004). A causa de esta alta variabilidad, las decisiones de gestión de la pesquería se toman en tiempo casi real utilizando la información más reciente en el marco de una gestión adaptativa (Chavez et al., 2008).
En el caso de los recursos pelágicos y zooplancton, la acústica submarina es ahora una poderosa herramienta para detectar la dinámica del ecosistema marino a diferentes escalas y para estudiar la interacción de los componentes bióticos y abióticos. En el Perú, la acústica submarina (a través del uso de ecosondas) es la tecnología que se utiliza para determinar aspectos tales como el cálculo de la distribución y la abundancia de peces. A pesar de ciertas fuentes de error y subestimación, el poder de muestreo de las ecosondas permite una lectura acústica prácticamente continua de variables tales como la presencia de peces, la distribución del zooplancton e incluso la profundidad de la zona mínima de oxígeno (Ballón et al., 2010). Asimismo, se detecta de modo continuo la profundidad de la zona epipelágica donde habita la anchoveta, la cual, en general, varía entre 20 y 100 m.
La capa inmediatamente debajo de aquella es la Zona Mínima de Oxígeno (ZMO), donde la concentración de oxígeno es menor a 0.5 ml/l (Bertrand et al., 2010). La publicación de Bertrand et al., (2010), “Acoustic Observation of Living Organisms Reveals the Upper Limit of the Oxygen Minimum Zone” describe un método de estimación de la profundidad de la oxiclina para datos acústicos multi-frecuencia, el cual permite monitorear el límite superior de la Zona mínima de Oxígeno (LSZMO, que es un parámetro relevante para los procesos biológicos e interacción en el contexto del cambio climático). Así mismo, según Bertrand et al., (2011) en la publicación “Oxygen: A Fundamental Property Regulating Pelagic Ecosystem Structure in the Coastal Southeastern Tropical Pacific” se muestra la correlación de la distribución y abundancia con la concentración de oxígeno y la profundidad de la termoclina, así también cómo afecta la ZMO la estructura y la función del ecosistema.
El uso de los métodos acústicos para estudiar el mar peruano data desde 1964 (Gutiérrez et al 2012). Con el avance de la tecnología ha habido mejoras instrumentales y metodológicas. Se indica como ejemplo la existencia de protocolos técnicos como el de “Evaluación hidroacústica de la distribución y biomasa de recursos pelágicos frente a la costa peruana. Años 2002, 2003, 2004” (Versión 2009, Castillo et al., 2009). Sin embargo, este protocolo se trabajó en base a información recolectada por ecosondas digitales de tipo científico de al menos dos frecuencias.
Hasta el día de hoy no existe un protocolo para el análisis de datos de una sola frecuencia, que es la tecnología usual a bordo de barcos de pesca comercial, y sin embargo el uso de la información de esos barcos es una alternativa valiosa (Brunel et al., 2013), para complementar las prospecciones hechas a bordo de naves científicas.
El recorrido de los barcos durante una temporada de pesca cubre menores escalas que las que pueden cubrir los cruceros científicos, y pueden permanecer en la misma área por varios días, lo que genera la posibilidad de observar los cambios que se dan en pequeña escala, lo cual es algo que no es posible observar con los recorridos usuales para la evaluación acústica de las especies marinas (Freón et al., 2008).
Por tanto, a través de la presente investigación se desarrollan y proponen metodologías de análisis con énfasis en la discriminación global entre ecos de peces y de zooplancton, así como el mapeo y la medición de abundancia relativa de ambos grupos de dispersores. Asimismo, se desarrollará un procedimiento validado para la detección de la ZMO por medio de un algoritmo de análisis de datos acústicos como indicador de la calidad del hábitat, la relación positiva entre la abundancia de zooplancton y la profundidad de la ZMO.
Se utilizarán los datos recolectados a bordo de la embarcación pesquera Maru (CFG – COPEINCA, equipada con ecosonda digital ES60 con transductor de haz dividido ES120-7C, operando con una frecuencia de 120 kHz durante la Temporada Norte Centro 2017-I, lo que comprende un total de 30 viajes de pesca desde el 22 de Abril de 2017 hasta el 01 de Agosto de 2017.
II. Planteamiento del problema
En este ecosistema, considerando la biomasa epipelágica, la anchoveta es una de las especies principales por su abundancia, razón por la cual se convierte en el objetivo principal de la flota comercial.
En la última década, en el mar peruano no se han presentado escenarios favorables para esta especie. Según un análisis de los valores del ICEN (Índice Costero El Niño) en los periodos Marzo a Julio 2012 (Cálida débil), Abril a Agosto 2013 (Fría moderada), Mayo a Octubre 2014 (Cálida moderada), Abril 2015 a Junio 2016 (Cálida Fuerte), Diciembre 2016 a Marzo 2017 (Cálida Moderada), nos muestran que estas condiciones están relacionadas con la aparente disminución de la biomasa acústica y cambios en la distribución de la anchoveta. Esta variabilidad depende de una serie de factores que estructuran el hábitat (Clark, 1977, Bertrand et al., 2004a, 2008, Swartzman et al., 2008).
Por ejemplo, Bertrand et al. (2008) describieron el impacto de las ondas Kelvin atrapadas en la costa (Clarke, 1983) sobre la distribución espacial de anchoveta. Las ondas Kelvin propician un control ecológico bottom-up (Frontier, 1987, Russel et al., 1992) a medida en que se propaga a través del ecosistema. Durante su propagación, estas ondas modifican la distribución tridimensional de los parámetros físicos (temperatura), químicos (oxígeno) y biológicos (plancton). Así mismo, la oxiclina delimita la parte superior de la ZMO, y forma una barrera para los organismos vivos intolerantes a la hipoxia (Bertrand et al., 2010); entonces, la anchoveta responde a estas perturbaciones, pudiendo llegar a profundizarse en la medida en que lo haga la oxiclina, y quedando así fuera del alcance de los pescadores y de otros depredadores.
De acuerdo a los estudios realizados recientemente, es importante conocer la variabilidad y vorticidad del océano, lo cual puede lograrse con el seguimiento de indicadores ambientales tales como la detección del límite superior de la ZMO, las ondas internas, la abundancia de la comunidad epipelágica (zooplancton, peces, etc.), los procesos dinámicos de convergencia y divergencia en las zonas de operación durante la temporada de pesca.
III. Hipótesis
En ese sentido, la pregunta que surge es: ¿es posible sistematizar el mapeo diario de la detección de la ZMO y los procesos físicos en base al análisis de ecogramas digitales de embarcaciones pesqueras con el fin de determinar la presencia de dinámicas de convergencia (anticiclónicas) y divergencia (ciclónicas) de meso y sub-mesoescala, para orientar y beneficiar la gestión de pesca durante la operación de la flota industrial?
La hipótesis que se plantea es la siguiente: Los procesos dinámicos de convergencia están relacionados con la profundización de la ZMO, una mayor concentración de peces y zooplancton (detectados a partir del análisis de ecogramas digitales provenientes de barcos pesqueros), dado que las estructuras internas de sub-mesoescala concentran la mayor proporción de peces y zooplancton. En el mismo sentido, los procesos dinámicos de divergencia están relacionados con el ascenso o somerización de la ZMO, con menor concentración de peces y zooplancton.
IV. Justificación e Importancia
La variabilidad oceánica influye en la ubicación de la ZMO en pequeñas escalas de tiempo y espacio en la costa peruana. Actualmente el desconocimiento de la metodología para detectar la ZMO explica la escasa predictibilidad de zonas de pesca de anchoveta en la gestión de la flota de pesca.
La investigación marina en Perú es realizada casi exclusivamente por IMARPE. Sin embargo es fundamental recurrir a la información que colectan los barcos de pesca. Actualmente, en los cruceros de investigación realizados antes del inicio de cada temporada de pesca, se está considerando la participación de embarcaciones pesqueras siempre que éstas cumplan el requisito de la calibración previa de las ecosondas digitales. Esto garantiza la confiabilidad de los datos acústicos.
Sin embargo, aún no se ha sistematizado el mapeo diario ni el seguimiento de estos procesos dinámicos, los cuales pueden beneficiar la gestión de pesca de las empresas. Asimismo la información generada puede ser un complemento importante para la investigación científica del IMARPE y otros centros académicos que tangan la capacidad de realizar investigaciones sobre acústica pesquera.
De otro lado, la metodología que se propondrá permitirá a las empresas colectar y analizar grandes conjuntos de datos que tendrán un uso adicional en la oceanografía al ser posible el cálculo de la ZMO e incluso del volumen del hábitat epipelágico. Se obtendrá como resultado algoritmos acústicos diseñados en Echoview (Echoview Pty., Australia) y un protocolo validado para su utilización.
Si bien es cierto, existen estudios relacionados con el tema, éstos no ha sido abordados desde la perspectiva de los barcos de pesca si no desde un enfoque multifrecuencia que no está disponible por ahora en las empresas pesqueras nacionales. En el mundo son muy pocas las embarcaciones pesqueras con sistemas de detección acústica de más de una frecuencia (Habasque et al., 2015). Asimismo, en el caso presente el aporte más significativo reside en la generación de la capacidad de hacer mediciones como la descrita en pequeñas escalas de observación, que no pueden ser obtenidas por barcos científicos durante prospecciones convencionales.
V. Objetivos
5.1. Objetivo General
- Determinar la presencia de dinámicas de convergencia (anticiclónicas) y divergencia (ciclónicas) de meso y sub-mesoescala a partir de la detección de la ZMO en base al post-proceso de ecogramas digitales de barcos de pesca con el fin de contribuir a orientar la operación de la flota.
5.2. Objetivo Específicos
- Sistematizar la detección de la ZMO en base al análisis de ecogramas digitales de barcos de pesca.
- Sistematizar la detección de estructuras internas de meso y sub-mesoescala.
- Sistematizar la estimación de la abundancia relativa de peces y zooplancton.
- Determinar el volumen del hábitat epipelágico.
- Correlacionar las informaciones obtenidas con imágenes de altimetría (satelital).
- Proponer una estrategia de uso de la información generada para beneficio de la gestión de flota.
6. Métodos
- Se procederá a seleccionar los ecogramas de viajes de pesca (agrupados previamente) representativos de la embarcación Maru para la Temporada Norte Centro 2017 I.
- Se usará algoritmos para calibrar la ecosonda digital del barco.
- Se usarán algoritmos para remover el ruido e interferencias de ecogramas digitales.
- Se creará un algoritmo virtual para separar los peces del zooplancton y detectar el límite superior de la ZMO.
- Se usará el algoritmo para determinar la vorticidad en el océano (detección de dinámicas de convergencia o divergencia) generado en Matlab.
- Se comparará los resultados obtenidos con información de oceanografía altimétrica satelital, entre otros.
- Se realizarán análisis estadísticos y de pruebas de hipótesis.
- Se diseñará una propuesta metodológica para el aprovechamiento de la información generada en beneficio de la gestión de pesca de las empresas.