Modelo de simulación de la comunidad de peces en el área natural protegida Laguna de Términos, Campeche, México Público Deposited
Terminos Lagoon is a protected area in Campeche, México. This region has economical, social and scientific importance because it has high level of biodiversity, abundance of economic resources, fisheries activities focused mainly on shrimp, food produccion by agriculture, oil industry (exploration and explotation) and aquaculture initiatives. The concern about the environmental and biodiversity level decline due to antropogenic activities has been reflected in many scientific contributions, however, it is necessary to continue with research on resource assessment, environmental and ecological monitoring leading to develop management strategies for it conservation and sustainable use. The most conspicuous macro fauna into the aquatic community of this natural area are the fish. The fish community shows high abundance and diversity, wide distribution in space and time and it uses different habitats across their life cycles. This work presents an integration of the existing information for each one of the fluvial-lagoon subsystems associated to the Terminos lagoon, as well as that for the lagoon basin itself, emphasizing the dynamic models for the most important fish populations. A simulation model considering the abundance and behavior patterns of such species is developed. The environmental impact level in the region is discussed and the interchange between adjacent ecosystems with high economically important fisheries resources is compared. Therefore, the objective of this research is to develop a simulation model that depicts the most important processes of energy transference into the fish community of Terminos Lagoon considering the development of life cycles of dominant and economically important species. The results describe the environmental variability and the abundance and diversity of fish community of each one of the subsystems, whith spatial-temporal comparisons. The fish community for the natural area is represented by a total of 129 species grouped in 44 families and 102 genera. Considering the importance index and the total number of individuals with the total weight (53,694 individuals and 1,241.8 kg) of all the species captured in the five ecological subsystems, the dominant species have been identified. The dominant species represent the 81.1% in number of individuals and the 81.7% in weight of the total capture. The dominant species are: Cathorops melanopus, Diapterus rhombeus, Sphoeroides testudineus, Eugerres plumieri, Bairdiella chrysoura, Bairdiella ronchus, Archosargus rhomboidalis, Ariopsis felis, Eucinostomus gula, Chaetodipterus faber, Cetengraulis edentulus, Bagre marinus, Micropogonias undulatus and Cynoscion arenarius. For each one of the dominant species in the region, the main population parameters have been determined such as the Weigth-Length relationship, structure by length, and appearance frequency in temporal scale, the parameters of von Bertalanffy model as well as the mortality and the recruitment pattern. The abundance pattern in temporal scale is described considering the rain and dry seasons. Spatial distribution of the density is described by diagrammatic models in a geospatial scale. Also the trophic spectrum for each species is determinated by the stomach contents analysis. Hierarchic associations between the dominant species are described analizing the matrix of density by station and month by means of a cluster technique. In a first group Cathorops melanopus (CAME) is associated with Diapterus rhombeus (DIRH), Sphoeroides testudineus (SPTE) and Eugerres plumieri (EUPL), the second group is integrated by Eucinostomus gula (EUGU), Chaetodipterus faber (CHFA) and Archosargus rhomboidalis (ARRH) and the third group constitutes Micropogonias undulatus (MIUN), Bairdiella ronchus (BACH), Bairdiella chrysoura (BACH), Arius felis (ARFE), Cetengraulis edentulus (CEED), Cynoscion arenarius (CYAR) and Bagre marinus (BAMA). This allows establishing the bases for the construction of a conceptual model. Three general use strategies of the ecosystem have been identified considering the abundance patterns, length structure and the hierarchical associations. The first association shows a strategy of permanent use and considers to the set of species that develop all their life cycles within the system. They are adapted perfectly to estuarine conditions. In spite of the gear selectivity a length structure with high frequency of great lenghts is observed. Normally their habitat is clearly delimited and they have wide trophic spectrum but representative of the habitat availability. The second use strategy considers to species that development a portion of their life cycles whitin the system in advantage of environmental conditions specified by the climatic season. A climatic detonator of the migration exists. The force function is the rivers unloading with an effect on the salinity gradient in the rainy season and the water temperature in the dry season. Small lengths come in the system looking for food and refuge for growing. The third scheme of use identifies to all the species that use intensively the system but with a distribution and abundance patterns associated to particular and ephemeral environmental conditions. They are species represented better in the adjacent continental shelf and they have low tolerance to the decrese of the salinity and the increase of the water temperature. They have stricter feeding habits. This group is the most diverse. The Producer module has been incorporated in the model because is the base for the detritus food chain. The main producers are manglar and seagrass because the comparative biomass contribution. The maximum pulse of biomass contribution appears towards the initial portion of the dry season when the temperature decrease and the wind frequency of the north “nortes” is increased. In this way, the simulation model has been developed with four modules named: Producers, Residents, Cyclic visitors and Occasional visitors. The force functions in the Producers module are the sun and the tides. The simulation model let observe the increase in the biomass contribution during the dry season when the “nortes” increase, consequently the detritus production increase gradually. The Residents module considers the complete development of life cycles species whitin the system. The reproduction and recruitment are the processes that reflect the accomplishment with the environmental variability, specially the temperature. Mortality is considered of ídole natural mainly by depredation effects. The Cyclic Visitors module considers the temporal stay whitin the system, particularly by juveniles looking for food and refuge. The immigration and emigration processes are started by the precipitation like environmental detonator. The precipitation affects the salinity gradients mainly by the volume of discharge of the associated rivers. The model emphasizes that the abundance of the youthful has an answer to the environmental detonator while the adults are in a stability level. Finally, the Occasional Visitors module considers to the species that utilize the system by short time and that they present high levels of tolerance to the environmental variability but that nevertheless they preferences are toward habitat of greater environmental stability. The income to the system is conditioned by a complex interaction among environmental variables. In the model are considered the temperature, precipitation, “nortes” and discharge volume of the rivers. The simulation possibility in this module is comparatively greater, nevertheless it show the migrant income to the system in a period among the end of rainy season and the middle of the dry season. The Terminos Lagoon region has been cataloged as natural protected area with the category of flora and fauna protection by its levels of primary productivity, secondary production, diversity and abundance values of a complex biotic community and resilience capacity. However the increment in destruction and modification of diverse habitat by effect of deforestation, change in the discharge volume of the rivers, overexplotation of resources, irregular human establishments and contamination are increasing. A goal of this work is to contribute to improve the knowledge of these systems and its resources, to improve our understanding of the interaction between environmental conditions and biotic patterns, to built models that permit to predict behaviors under different conditions, and finally, to have better elements for it takes of decisions in aspects of use and conservation of systems and tropical coastal resources. The extractive and productive activities such as the fishing, agriculture and oil industry coexists in the region, therefore is necessary an integral ecological knowledge as base of decisions on economic growth politics and regional development. Among the most important points than should be observed and incorporated in management actions for conservation of these systems are the maintenance of the discharge volume of the associated rivers, and maintenance of the water quality. The great risk in this natural area is that any alteration inside the coastal plain is reflected in the structure and ecological function of these systems. Finally, it is necessary "to translate" the ecological processes to a concept of anthropocentric value (that is the one that we understand better). The natural function of these systems and its resources should be protected considering all the direct and indirect benefits to the human. The vigilance activities in the natural protected area is almost imposible because it’s territorial extension, nevertheless the support to research, environmental education and incentives programs should be increased and developed.
El área de protección de flora y fauna Laguna de Términos en el estado de Campeche, es una región que tiene gran importancia científica, social y económica por su biodiversidad, abundancia de recursos naturales de interés comercial, actividad pesquera de alta incidencia en el camarón, producción de alimento por cultivo, actividades de exploración y explotación de petróleo e iniciativas de acuicultura en zonas inundables. Diversos reportes manifiestan la preocupación por los niveles de deterioro ambiental y el efecto de las actividades antropogénicas sobre los niveles de biodiversidad, sin embargo, es evidente la necesidad de estudios que continúen con las tareas de evaluación de recursos, de monitoreo de procesos ecológicos y de desarrollo de estrategias de conservación y uso sustentable. La macro fauna más importante de la comunidad acuática de los sistemas comprendidos en el área natural son los peces; la cual presenta características particulares de abundancia, diversidad y distribución en espacio y tiempo y utiliza los distintos hábitat para cubrir parte de sus ciclos de vida. Muchas especies son recursos pesqueros actuales o potenciales y otras son el vehículo de transferencia de grandes cantidades de energía, lo cual indica su valor ecológico. Esta Tesis presenta una integración de la información existente para cada uno de los subsistemas fluvio-lagunares asociados a la Laguna de Términos, así como para la propia cuenca lagunar haciendo énfasis en los modelos de dinámica poblacional de las especies de peces más importantes por su abundancia y desarrollando un modelo de simulación de los patrones de comportamiento de dichas especies en el ecosistema. Se hacen consideraciones sobre el nivel de impacto ambiental en la región y se destacan a las especies de peces que constituyen recursos pesqueros de alta importancia económica comparando magnitudes de intercambio con ecosistemas adyacentes. De esta forma el objetivo planteado es: Desarrollar un modelo de simulación que describa los procesos más importantes de transferencia de energía de la comunidad de peces en la Laguna de Términos considerando el desarrollo de los ciclos de vida de las especies dominantes y de importancia económica. En los resultados se describe la variabilidad espacio-temporal de las condiciones ambientales y de la abundancia y diversidad de la comunidad de peces. De manera conjunta, la comunidad de peces para el área natural queda representada por un total de 129 especies agrupadas en 44 familias y 102 géneros. Considerando el número total de individuos y el peso total (53,694 individuos y 1,241.8 kg) de todas las especies capturadas en los cinco subsistemas ecológicos, y considerando el índice de importancia se han identificado a las especies dominantes que en conjunto representan al 81.1% en número de individuos y al 81.7% en peso de la captura total. Las especies dominantes son: Cathorops melanopus, Diapterus rhombeus, Sphoeroides testudineus, Eugerres plumieri, Bairdiella chrysoura, Bairdiella ronchus, Archosargus rhomboidalis, Ariopsis felis, Eucinostomus gula, Chaetodipterus faber, Cetengraulis edentulus, Bagre marinus, Micropogonias undulatus y Cynoscion arenarius. Para cada una de las especies dominantes de la región, se han determinado los principales parámetros poblacionales tales como la relación talla-peso, la estructura por tallas, la frecuencia de aparición en escala temporal y espacial y los parámetros del modelo de crecimiento de von Bertalanffy así como la mortalidad y el patrón de reclutamiento. Se describe el comportamiento de la abundancia en escala temporal con base en el análisis georreferenciado de la densidad para las temporadas de lluvias y secas. Tambien se precisa el espectro trófico de cada especie con base en el análisis de contenidos estomacales. La matriz de densidad por estación y mes de las especies dominantes fue analizada mediante una técnica cluster para identificar asociaciones jerárquicas. De esta manera se ha encontrado que Cathorops melanopus (CAME) se asocia con Diapterus rhombeus (DIRH), Sphoeroides testudineus (SPTE) y Eugerres plumieri (EUPL), en un primer grupo, el segundo grupo queda integrado por Eucinostomus gula (EUGU), Chaetodipterus faber (CHFA) y Archosargus rhomboidalis (ARRH) y el tercer grupo lo constituye Micropogonias undulatus (MIUN), Bairdiella ronchus (BARO), Bairdiella chrysoura (BACH), Arius felis (ARFE), Cetengraulis edentulus (CEED), Cynoscion arenarius (CYAR) y Bagre marinus (BAMA). Lo cual permite establecer las bases para la construcción de un modelo conceptual. El análisis particular de cada una de las asociaciones integrando los patrones de abundancia, distribución y estructura por tallas, permite identificar al menos tres estrategias generales de uso del ecosistema: La primera asociación muestra una estrategia de uso permanente y considera al conjunto de especies que desarrollan todo su ciclo de vida dentro del sistema. Se encuentran perfectamente adaptadas a condiciones estuarinas. A pesar de la selectividad del arte de pesca se observa una estructura por tallas con alta frecuencia de tallas grandes. Normalmente se encuentra distribuidas en hábitat claramente delimitados y tienen un espectro trófico amplio pero representativo de la disponibilidad en el hábitat. La segunda estrategia de uso considera a especies que para el desarrollo de su ciclo de vida han incorporado una visita temporal asociada a una condición ambiental definida por la época climática: Existe un detonador de la migración. Se identifican como funciones de fuerza al volumen de descarga de los ríos asociados con un efecto con retraso de la temporada de lluvias y que se refleja en la disminución de la salinidad y por otra parte el estiaje que se ve reflejado en la temperatura del agua. El ingreso a estos sistemas es por tallas pequeñas, esto es, organismos juveniles que buscan alimentarse y crecer. El tercer esquema de uso identifica a todas las especies que utilizan de manera intensiva del sistema pero con un patrón de distribución y abundancia asociado a condiciones ambientales muy particulares y efímeras. Son especies mejor representadas en la plataforma continental adyacente que tienen baja tolerancia a la disminución de la salinidad y al incremento de la temperatura del agua, tienen hábitos de alimentación más estrictos. Este grupo es el más diverso. Con la intención de estructurar el modelo de simulación se ha incorporado el comportamiento general de los productores como la fuente de alimentación. Los productores principales considerados son el manglar y los pastos marinos dada su magnitud de aporte a la cadena del detritus. El pulso máximo de aportación de biomasa se presenta hacia la parte inicial de la época de secas cuando disminuye la temperatura y la frecuencia de vientos del norte se incrementa. De esta forma el modelo de simulación que se desarrolla considera cuatro módulos denominados: Productores, Residentes, Visitantes Ciclicos y Visitantes Ocasionales. El módulo de productores integra a los dos productores más importantes del sistema en estudio que son el manglar y los pastos marinos. Para fines de la construcción del modelo se consideran como funciones de fuerza al sol y la marea. La respuesta de este módulo arroja un comportamiento donde se aprecia que durante un ciclo anual la mayor producción proveniente del manglar y de los pastos se presenta durante la época de secas cuando la frecuencia de vientos del norte se incrementa, por consecuencia se presenta acumulación de materia orgánica y se incrementa gradualmente la producción de detritus. El módulo Residentes considera el desarrollo completo del ciclo de vida de las especies dentro del sistema. La reproducción y reclutamiento son los procesos que mejor reflejan el acoplamiento a la variabilidad ambiental, en particular la temperatura. La mortalidad se considera principalmente de ídole natural por efectos de depredación. El módulo Visitantes Cíclicos considera la visita temporal al sistema, particularmente en estadíos juveniles que buscan alimento y refugio. Se considera que detonador ambiental que dispara y condiciona los procesos de inmigración y emigración del sistema es la precipitiación. La precipitación afecta los gradientes de salinidad principalmente por el volumen de descarga de los ríos asociados. En el modelo se enfatiza que la abundancia de los juveniles tiene una respuesta al detonador ambiental en tanto que los adultos se mantienten en un nivel de estabilidad. Finalmente el módulo Visitantes Ocasionales considera a las especies que utilizan al sistema de manera muy precisa en periodos de tiempo cortos y que presentan niveles altos de tolerancia a la variabilidad ambiental pero que sin embargo sus preferencias son hacia hábitat de mayor estabilidad ambiental. El ingreso al sistema esta condicionado por una interacción compleja entre variables ambientales. En el modelo solo se consideran la temperatura, precipitación, vientos del norte y volumen de descarga de los ríos. Este módulo es el que mayor posibilidad de simulación tiene, sin embargo para los fines del presente trabajo se muestra como resultado la incorporación de migrantes al sistema en un periodo que comprende desde el final de la época de lluvias y se continúa hacia avanzada la época de secas. La región de Laguna de Términos y pantanos asociados ha merecido su catalogación como área natural protegida con la categoría de área de protección de flora y fauna dados sus niveles de productividad primaria y secundaria, altos valores de diversidad y abundancia de una compleja comunidad biótica y alta capacidad de amortiguamiento a presiones antropogénicas. A pesar de esta condición, se sigue identificando un importante incremento en la destrucción y/o modificación de diversos hábitat por efecto de deforestación, alteraciones en el caudal de los ríos, sobreexplotación de recursos, asentamientos humanos irregulares y contaminación. Evidentemente los alcances de los resultados de este tipo de investigación van en la dirección de un conocimiento más profundo de los sistemas y sus recursos, mejor entendimiento de los mecanismos de interacción entre condiciones ambientales y patrones bióticos, en su caso, la generación de modelos que permitan predecir comportamientos bajo distintas condiciones, y finalmente, tener mejores elementos para la toma de decisiones en aspectos de uso y conservación de sistemas y recursos costeros tropicales. En esta región se conjugan actividades productivas y extractivas tales como la pesca, agricultura y explotación petrolera, por tanto es necesario profundizar en el conocimiento ecológico integral, como base de información para la toma de decisiones sobre políticas de crecimiento y desarrollo regional. Entre los puntos más importantes que a nuestro juicio deben ser observados para incorporarlos en acciones de manejo y conservación de estos sistemas se encuentra en primer lugar el mantenimiento del volumen de descarga de los ríos asociados, y el mantenimiento de la calidad del agua. El gran riesgo que se corre en este tipo de sistemas es que cualquier alteración dentro de la planicie costera se ve reflejado tarde o temprano y en mayor o menor medida en la estructura y función ecológica. Finalmente es necesario “traducir” los procesos ecológicos a un concepto de valor antropocéntrico (que es el que mejor entendemos), de tal forma que en función de los beneficios directos e indirectos que recibimos por la función que de forma natural realizan estos sistemas y sus recursos, se apliquen las acciones necesarias para conservarlas. En una región tan vasta como la que aquí se ha descrito, las actividades de vigilancia para evitar o disminuir estos impactos parece casi imposible, sin embargo con base en investigación sobre el tamaño de estas poblaciones y una buena inversión en educación ambiental y en un programa de incentivos para la conservación a los pobladores de esta región, desde nuestro punto de vista tendría buenos resultados.
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