- Introducción
1.1.Descripción y formulación del problema
Para el jurel se han descrito ciclos de abundancia a lo largo de su zona de distribución en el Pacífico Sur, con mayores biomasas observadas entre las décadas de 1980 y 1990; entre las décadas de 1990 y 2010 se observaron en cambio los valores menores de biomasa.
La pesquería industrial de jurel se inició en Perú a mediados de la década de 1990 cuando se estaba produciendo una declinación de la abundancia del recurso, cuya amplia distribución, así como el evitamiento que presenta ante la presencia de barcos, hace difícil su evaluación acústica y la estimación de su abundancia, por lo que se requieren métodos alternativos para su monitoreo en función a los cambios ambientales aprovechando la disposición de información geográficamente explicita obtenida por los barcos de pesca.
La información generada durante las temporadas de pesca puede aprovecharse para aportar información y analizar con métodos acústicos y geoestadísticos la abundancia de jurel, así como los cambios geográficos en su distribución; asimismo es posible analizar los cambios en las series temporales de talla de peces. Todos estos aspectos permiten realizar un análisis de los cambios de la abundancia local en relación con las condiciones oceánicas.
Por las razones indicadas es conveniente realizar un análisis integral de los datos recopilados por los barcos pesqueros jureleros entre los años 2011 y 2020. La finalidad del proyecto de investigación es proponer una metodología que permita determinar los regímenes de abundancia de esta especie, y principalmente identificar los forzantes ambientales relacionados con su disponibilidad y capturabilidad durante el periodo de estudio. Se debe tener presente que la flota jurelera está compuesta por alrededor de 70 embarcaciones que también tienen permisos de pesca para otras especies (anchoveta principalmente); por tanto, la disponibilidad de información es dependiente de la estacionalidad de las temporadas de pesca de especies como la anchoveta. Esta particularidad será analizada en el transcurso de la investigación.
1.2. Antecedentes
El Sistema de la Corriente de Humboldt (SCH), como todos los sistemas de corrientes que fluyen sobre las costas occidentales de los continentes, presenta la característica principal de fuertes afloramientos y una alta producción primaria, secundaria y en especies pelágicas (Pauly & Tsukayama 1987, Barber & Chávez 1983; Bakun & Broad, 2003).
Según Espino & Yamashiro (2012), en el ecosistema marino ligado a la Corriente de Humboldt la estabilidad oceanográfica no existe, sino que más bien existe una alta variabilidad climática en diversas escalas de tiempo y espacio que se manifiestan e impactan de uno u otro modo en todas las pesquerías locales y subregionales (Pacífico Sudeste).
La Región Norte del Sistema de la Corriente de Humboldt (RNSCH) es también conocida como la Corriente Peruana, la cual se halla sometida a cambios climáticos y oscilaciones térmicas en diversas escalas espacio-temporales cuyos eventos extremos son El Niño (cálido) y La Niña (frío) (Barber & Chávez, 1983; Schwartzlose et al, 1999; MacKinnel et al 2001, Chávez et al, 2003; MacFarlane et al, 2000, 2002; Alheit & Ñiquen, 2004, Chaigneau et al 2013).
La RNSCH también se caracteriza por la presencia de una zona mínima de oxígeno (ZMO) que es la más intensa y poco profunda de los océanos del mundo (Salvatecci 2013). En la RNSCH, la extensión vertical de la comunidad epipelágica de zooplancton es limitada por la presencia de dicha ZMO (Criales-Hernández et al., 2008; Ayón et al, 2008).
En el presente estudio se propone recolectar los datos acústicos y de capturas georefenciadas efectuadas por la flota industrial jurelera entre los años 2011 y 2020. El análisis acústico se realizará utilizando el programa de procesamiento Echoview (Echoview Pty., Australia). El uso de Echoview permitirá extraer información sobre la profundidad de la ZMO (componente físico) y abundancia de peces y de zooplancton (componentes biológicos).
La información georefenciada de capturas será fundamental para la estimación geoestadística de la abundancia relativa del jurel. Es necesario precisar que la abundancia relativa se refiere a la cantidad de peces detectables por la flota en sus zonas de operación (“biomasa observada”), y no se refiere a la cantidad total de peces existentes en toda la zona de distribución
Se han elegido los años 2011 hasta 2020 debido a que a partir del año 2011 la información acústica y de captura comenzó a ser sistemáticamente colectada por las empresas que conforman la Sociedad Nacional de Pesquería (SNP). En ese lapso de tiempo se han tenido buenos y malos años de pesca, por lo que es conveniente analizar e identificar cuáles son los forzantes relacionados con estas temporadas tan distintas en términos de rendimiento.
Asimismo se aprovechará la existencia de un modelo de probabilidad de distribución de jurel (MPDJ) que ha sido diseñado por Valdez et al (2015) para identificar las zonas con las mejores condiciones para la presencia del jurel (Figura 1).
Fig.1 Comparación del resultado del hábitat potencial indicado por el modelo MHPJ con las detecciones acústicas realizadas durante el Crucero de Evaluación Acústica del verano 2019. Fuente: Sétimo Taller SNP sobre las condiciones del hábitat del jurel y otras especies de la Corriente del Perú en el Sistema de Humboldt 2019.
1.3. Objetivos
- Objetivo General
Realizar un análisis de la variabilidad de la abundancia de jurel entre los años 2011 y 2020, incluyendo la determinación de los grupos modales que se ha observado a lo largo del período en estudio, con identificación de los forzantes que caracterizan el rendimiento pesquero en cada uno de esta serie de años.
- Objetivos Específicos
- Estimar la variabilidad interanual e interestacional de la abundancia de jurel a lo largo del periodo de estudio.
- Identificar los forzantes ambientales relacionados con la disponibilidad del jurel.
- Proyectar la progresión modal interanual de los grupos de tallas del jurel.
- Desarrollar un modelo conceptual sobre el hábitat de jurel según los escenarios ambientales identificados en el período de estudio (por ejemplo, para describir la similitud y diferencias entre años Niño, Niña y normales).
1.4. Justificación e importancia del proyecto
El ecosistema de la RNSCH (Corriente del Perú) es el más productivo del mundo en términos de peces y está sujeto a grandes cambios interanuales y multidecadales en el océano y en la estructura productiva del ecosistema (Espino y Yamashiro 2012). El incremento en la temperatura en la región norte (Gutiérrez D. et al 2011) es un indicador de cambios cuyas consecuencias sobre la abundancia y distribución de especies es necesario modelar a través de escenarios (Bertrand et al 2010).
La investigación propuesta tiene como principal motivación proponer una metodología que permita determinar las tendencias de abundancia y distribución del jurel en base a un conjunto de indicadores geoestadísticos y oceanográficos en distintas escalas espacio-temporales. Asimismo, la investigación se justifica en la necesidad de gestionar de modo eficiente las actividades de la flota pesquera jurelera nacional a través del uso de información oceanográfica que esté relacionada con la disponibilidad del recurso.
Valdez et. al (2015) modelaron el hábitat de distribución del jurel en la Corriente Peruana. Hintzen et. al (2015) y Bertrand et. al (2016) modelaron el hábitat del jurel al nivel del Pacifico Sudeste (Figura 2). Con referencia a esos estudios se analizará y correlacionará las variables descripticas que fueron propuestas con aquellas que pueden ser medidas con información de la flota, por ejemplo, la abundancia relativa de jurel en función a parámetros ambientales (temperatura, anomalías térmicas, anomalías altimétricas).
Fig.2 Modelo conceptual tridimensional multicomponente del hábitat de jurel en el Pacífico sudoriental. Fuente: Bertrand et al 2016.
1.5.Hipótesis
Se propone la siguiente hipótesis en base a una pregunta científica:
¿Existen patrones de distribución, abundancia y capturabilidad que puedan explicarse por cambios en las condiciones ambientales?
La hipótesis específica que se formula es la siguiente: las condiciones ambientales frente a la costa peruana, cuando son relativamente frías, están relacionadas con mayores abundancias de jurel, reduciéndose su disponibilidad en los otros posibles escenarios ambientales.
II.Marco teórico
Se presenta a continuación una revisión bibliográfica de los aspectos directamente relacionados con la investigación propuesta:
2.1. Teorías generales relacionadas con la RNSCH
Las condiciones oceánicas en el océano tropical están fuertemente vinculadas con la alta variabilidad ambiental de la RNSCH. La llamada Oscilación El Niño del Sur (ENOS) entre el este y el oeste del Pacífico Sur es la fuente más evidente de la variabilidad (Shaffer et al 1999, Hormazábal et al 2001). Consiste en el acoplamiento océano/atmósfera que activa ciertos procesos físicos. La oscilación ENOS tiene un componente frío (La Niña), uno cálido (El Niño), y uno neutro. Figura 3.
Fig. 3 Esquema de la temperatura superficial y de la circulación oceánica en la RNSCH. A la izquierda: la clasificación de masas de aguas se basa principalmente en la salinidad indicada en colores (unidad práctica de salinidad, ups) y la circulación superficial indicada con flechas. A la derecha: temperatura superficial del mar en grados Celcius y la circulación subsuperficial indicada por flechas. La temperatura y salinidad han sido obtenidas de la Climatología CARS 2009. Fuente: Ridgway et al 2002.
2.2.Tendencias espacio-temporales en la biomasa de zooplancton
En la RNSCH se produce una cantidad de macrozooplancton que es superior a la de otras regiones oceánicas, lo que explica la abundancia de peces de forrajeo (Ballón et al., 2011). El desarrollo de nuevos métodos acústicos de detección de alta resolución del límite superior de la Zona Mínimo de Oxígeno (ZMO) ha abierto nuevas posibilidades para la investigación ecológica del océano (Bertrand et al., 2010). El concepto es simple: el oxígeno es esencial para la vida (Chin &Yeston 2011). Además, se ha desarrollado un método acústico bi-frecuencia para la clasificación del macro zooplancton, peces y otros organismos marinos. Los primeros cálculos con estos nuevos métodos indican que los estimados previos (utilizando redes biológicas) han subestimado la biomasa de macrozooplancton entre 2 y 5 veces (Ballón et al., 2011).
2.3. Evitamiento
Se trata de una reacción de escape de los peces y cardúmenes ante el paso de una embarcación (Fréon et al 1992, 1993, 1993b, 1996, Gerlotto & Páramo 2003), lo que hace más restringida y a veces impracticable la detección de estos recursos utilizando un ecosonda. Sin embargo, no todos los peces muestran el mismo grado de evitamiento, lo que también se explica por su velocidad de escape, muy reducida en algunas especies (Peraltilla & S. Bertrand 2014). En otros casos la alta densidad de cardúmenes en una zona dada compensa el evitamiento que una u otra especie pudieran desarrollar. También es posible esperar que algunas especies no muestren reacción alguna ante el paso de una embarcación.
2.4. Idoneidad del hábitat tridimensional del jurel Trachurus murphyi en el Pacífico sur oriental
El jurel del Pacifico Sur tiene varias escalas oceánicas de distribución que van desde la costa de Sudamérica hasta Nueva Zelanda y Tasmania. Esta especie es capturada desde la década de 1950 y ha sido fuertemente explotada durante las décadas de 1980 y1990. Se estima que su población ha alcanzado valores mínimos hacia el año 2010, y a partir de ahí ha mostrado una recuperación (SPRFMO, 2018). Sin embargo, existe una incertidumbre asociada a la estructura poblacional del jurel, lo que actualmente obstaculiza la gestión tanto de los países ribereños como la de la Organización Regional para el Ordenamiento Pesquero en el Pacífico Sur (OROP-PS). Se han propuesto varias hipótesis para la estructura poblacional del jurel, las que van desde una sola población hasta varias poblaciones discretas e inclusive se considera una estructura metapoblacional.
2.5. Oxígeno: una propiedad fundamental que regula la estructura pelágica del ecosistema en la costa sureste del Pacífico
En el sureste del Pacífico, la abundancia de recursos pelágicos como el jurel fluctúan en escalas multidecadales. Se ha hallado que el oxígeno disuelto en el agua de mar es un parámetro fundamental para explicar las variaciones de la abundancia de peces (Bertrand et. al 2010). Este factor (oxígeno) es particularmente relevante dado que su concentración en los océanos está cambiando con consecuencias inciertas.
2.6. Sensibilidad del sistema de afloramiento costero del Perú al cambio climático e implicancias ecológicas
Durante las últimas décadas se han venido produciendo señales de calentamiento global en el Océano Pacífico, que consisten en el aumento de las temperaturas superficiales del mar, el aumento de la estratificación térmica, así como la expansión de las zonas mínimas de oxígeno (ZMO). Paralelamente, las series de tiempo disponibles sugieren una disminución de la temperatura superficial del mar desde la costa central del Perú hasta la costa norte de Chile, así como una tendencia positiva en la productividad primaria cerca de la costa (Brochier et al 2013). No obstante, existe un alto grado de incertidumbre respecto a los modelos que se vienen empleando para proyectar escenarios ambientales multidecadales. En otras palabras, no se cuenta con certezas respecto al futuro de las pesquerías más allá del hecho de que, en general, se espera una reducción de la productividad oceánica en una escala temporal que aún es imposible determinar.
En el caso del jurel Gutiérrez et al (2012) propusieron un modelo conceptual (Figura 4) en el que la variación decadal en la distribución (hundimiento o afloramiento) del límite superior de la zona mínima de oxígeno (ZMO) determina el tamaño del hábitat disponible para el jurel (también para la sardina y la caballa). En otras palabras, si la ZMO es profunda la probabilidad de que la abundancia del jurel será mayor.
Fig.4 Esquema de la distribución vertical de cardúmenes de sardina, jurel y caballa en función a la intensidad del afloramiento y de la ubicación del límite superior de la Zona Mínima de Oxígeno (ZMO). Panel a la derecha: distribución de sardina, jurel y caballa durante períodos cálidos (y eventos tipo El Niño). Panel a la izquierda: distribución de sardina, jurel y caballa durante períodos fríos (y eventos tipo La Niña). Durante los eventos cálidos la ubicación del límite superior de la ZMO es relativamente profunda y permite un mejor hábitat y una distribución más cercana de sardina, jurel y caballa a la costa. El efecto opuesto ocurre durante eventos fríos cuando la extensión vertical del hábitat se reduce cuando el límite superior de la ZMO se acerca a la superficie bajo el influjo de afloramientos más intensos. Fuente: Gutiérrez et al 2012.
III. Métodos
3.1. Tipo de investigación
El tipo de investigación será descriptivo, porque se analizará la variabilidad y los regímenes de abundancia del jurel durante la serie de tiempo que abarca los años 2011 a 2020. Además, el tipo de estudio será correlacional porque se pretende identificar el vínculo entre la abundancia de jurel y parámetros ambientales.
3.2. Ámbito temporal y espacial
El área de estudio se encuentra dentro de la Región Norte del Sistema de la Corriente de Humboldt (RNSCH) el cual abarca la región oceánica frente a las costas de Perú. Los datos que serán utilizados en este estudio provienen de la flota pesquera asociada a la SNP, e incluye información acústica y datos de capturas georefenciadas efectuadas entre los años 2011 y 2020. Figura 5.
Figura 5. Recorridos de barcos de pesca (línea negra). Índice de agregación vertical (derecha) y centro de masa vertical (derecha) para el jurel. Fuente: IHMA 2019
3.3. Variables
Para el proyecto de investigación se propone utilizar las siguientes variables cuantitativas:
Variables dependientes
- Indicadores geográficos: Por ejemplo, el centro de gravedad de los lances de pesca regionalizados a lo largo de la costa peruana. La información se halla georeferenciada con coordenadas de posición (latitud y longitud) con indicación de distancia a la costa y profundidad del océano.
- Indicadores espacio-temporales: Están directamente vinculadas con las anteriores para determinar las fluctuaciones de los centros de gravedad, inercia y otros parámetros que representan el desplazamiento de la población en estudio.
- Indicadores geoestadísticos: Son las que se obtienen a partir de información de posición geográfica con el propósito de determinar el centro de gravedad, inercia o área de distribución del jurel, así como los variogramas que permiten establecer la estructura de la distribución de los peces en el mar.
- Indicadores de abundancia: Estas son las mediciones acústicas propiamente dichas, que se expresan como el Volumen Medio de Retrodispersión Acústica (MVBS, dB) o como Coeficiente Náutico de Dispersión Acústica (NASC, m2/mn2). Ambas constituyen un indicador (“proxy”) de la abundancia o biomasa (toneladas), que es otra variable utilizada. Asimismo, la abundancia será medida utilizando como indicador (proxy) la captura media regionalizada.
- Indicadores de captura (biológicas): Para propósitos de este estudio se utilizará la información de capturas por lances de la flota industrial, incluyendo la data biométrica que proviene del muestreo a bordo de las capturas.
Variables independientes
- Indicadores ambientales: Para relacionar la abundancia y distribución del jurel con las variables ambientales tales como la temperatura, anomalías térmicas, anomalía de la superficie del mar.
3.4. Población y muestra
La población para este trabajo de investigación será la información SISESAT de las embarcaciones pesqueras industriales de cerco que forman parte 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 durante el periodo de estudio.
3.5. Instrumentos
Los materiales a usar en el trabajo de investigación serán los siguientes:
– Los ficheros tipo RAW (ecogramas) generados por los ecosondas durante los cruceros de evaluación acústica del año 2011, 2012, 1013,1028 y 2019.
– Las bitácoras de lances de pesca de las embarcaciones pesqueras durante esos años.
3.6. Procedimientos
3.6.1. Datos de captura
Para el análisis de la investigación se utilizará la información de los lances de pesca de las embarcaciones pesqueras que operaron durante las temporadas desde el 2011 hasta el 2020, así como también el muestreo de tallas de las especies colectadas. Figura 6.
Fig. 6 Estructura de tallas de jurel en los años 2018 y 2019 según el muestreo biométrico efectuado a bordo de la flota. Fuente: Sétimo Taller SNP sobre las condiciones del hábitat del jurel y otras especies de la Corriente del Perú en el Sistema de Humboldt 2019. Fuente: IHMA 2019.
3.6.2. Datos acústicos
Los datos acústicos han venido siendo recolectados empleando ecosondas digitales. Los datos RAW a analizar serán de las embarcaciones asociadas a la SNP. El procesamiento de la información acústica será realizado mediante el programa de procesamiento Echoview.
3.7. Análisis de datos
3.7.1. Análisis de Progresión Modal (APM) de las tallas de jurel
Para la estimación de las frecuencias de tallas se utilizó la información proveniente de muestreos biométricos realizados en los principales puertos de desembarque del litoral peruano. Las muestras de T. murphyi provinieron de las capturas de la flota industrial realizadas entre los años 2011 y 2020.
Cada muestreo biométrico correspondió a un viaje de pesca y las frecuencias resultantes fueron ponderadas por mes y por año. Para las ponderaciones se utilizaron los parámetros de la relación talla-peso del año respectivo. También se mostrarán histogramas de las frecuencias por tallas acumuladas anualmente para todo el periodo de estudio.
3.7.2. Análisis multivariado entre la abundancia y las condiciones ambientales
La variabilidad y la inestabilidad son características principales de la Región Norte del sistema de la corriente de Humboldt (RNSCH). Un alto grado de incertidumbre caracteriza los modelos de corto y mediano plazo. Los modelos actuales convergen en general hacia un calentamiento significativo y a un aumento de la estratificación térmica. Para el dominio costero, hay dos posibles escenarios: el primero postula una intensificación de las surgencias costeras debido a interacciones tierra/atmósfera/océano, mientras que el segundo visualiza un debilitamiento de las surgencias costeras, asociado al debilitamiento de los alisios y de la Circulación de Walker. Dicha incertidumbre refleja nuestro limitado conocimiento de los procesos físicos locales y regionales que pueden amplificar o amortiguar los efectos del calentamiento global (Gutiérrez et. al 2011).
IV. Resultados esperados
En el desarrollo del proyecto de investigación se espera:
- Establecer un patrón para la medición de cambios en la abundancia de jurel durante el periodo de estudio (quincenal, mensual).
- Metodología de identificación de las condiciones ambientales diferentes a lo largo del periodo de estudio.
- Metodología de caracterización y clasificación del hábitat del jurel en base a los estudios de correlación y según las variables utilizadas.
- Modelos conceptuales que relacionen la disponibilidad de jurel con los escenarios ambientales (condiciones cálidas y frías).
- Modelo conceptual sobre las proyecciones de abundancia de jurel en el contexto de un cambio de régimen o de cambio climático.
4.1. Información base
Toda la información que será utilizada será proporcionada por Instituto Humboldt de Investigación Marina y Acuícola que contribuirá con los datos para este estudio (ecogramas digitales, VMS, datos de captura de cerco, muestreo de longitud de peces e información oceanográfica satelital).
Asimismo, el estudio será apoyado por la Sociedad Nacional de Pesquería (SNP) a través de los datos acústicos colectados por los barcos de pesca, así como a través del uso de las bitácoras de lances de pesca de las embarcaciones pesqueras durante los años 2011, 2012, 2013, 2018 y 2019. La SNP también contribuirá con los datos de localización del SISESAT.
Esta actividad es una contribución al esfuerzo nacional e internacional por investigar y diagnosticar la situación poblacional actual del jurel, unas de las especies pesqueras más importantes del Pacífico sur, así como determinar aspectos relativos a su hábitat y el de otras especies relacionadas.
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