ACOUSTIC-GEOSTATISTICAL ASSESSMENT AND HABITAT–ABUNDANCE RELATIONSHIPS 

OF SARDINE IN THE HELLENIC SEAS

M. Giannoulaki

1

*, A. Machias

1

, C. Koutsikopoulos

2

, S. Somarakis

1,2

, N. Tsimenides

1

1

Institute of Marine Biology of Crete, Iraklio, Crete, Greece - * marianna@imbc.gr

2

University of Patras, Dept. of Biology, Patra, Greece 

Abstract

Acoustic and environmental data from six research surveys (in summer and winter) in the Aegean and Ionian Seas were analysed to

examine the spatial structure of sardine populations using geostatistical techniques, and study the spatial distribution of sardine in relation

to environmental regimes using cumulative distribution function analysis. Geostatistical analysis showed that sardine formed meso- to

large-scale patches. Generally, within the range of available measurements, sardine was significantly (p<0.05) associated to more

productive inshore waters. This was more pronounced during the winter period.

Keywords: sardine, spatial distribution, geostatistics, environmental variable selection, Hellenic Seas

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

363

Introduction

In the Hellenic seas, sardine (SardinapilchardusWalb.) forms the

basis of commercially important fisheries comprising 11.4% of the

mean total marine landings (1). The knowledge of the spatial

organization of small pelagic fish stocks such as sardine is essential

because it may affect both stock catchability and the results of

assessment surveys and contributes to the understanding of

fundamental ecological processes affecting the population (2). The

present paper presents preliminary results on sardine’s spatial

structure in the coastal waters of Hellas, as well as its association with

environmental parameters, based on the combination of data from

concurrent hydroacoustic and hydrographic surveys.

Materials and methods

Acoustic data were collected during four research surveys (summer

1998, 1999 and winter 1999, 2000) onboard the R/V Philia, carried

out along predetermined transects in the Central Aegean and Ionian

Seas. The acoustic equipment used was a Biosonic Dual Beam 120

kHz V-Fin Echosounder. Acoustic echoes were registered

continuously along transects and were integrated over one nm

(Elementary Distance Sampling Unit). Sardine echoes were

discriminated from those of other fishes by the characteristic

echogram shape of the schools and back-scattered energy of single

targets (3). Hydrographic sampling was performed over a grid of

predetermined stations. At each station vertical profiles of

fluorescence were obtained with a WetLabs fluorometer and

zooplankton samples with a WP2-net. The study area was divided into

seven sub-areas and geostatistical analysis was applied to study the

spatial structure of sardine populations (4). In addition, we used

cumulative distribution functions analysis (CDFs) to investigate the

spatial distribution of sardine in relation to environmental regimes (5).

Results and discussion

The estimated autocorrelation range of omnidirectional variograms

indicated that sardine formed meso- to large-scale patches (i.e.

autocorrelation range varied from 2 nm to 15 nm). Specifically,

sardine exhibited an autocorrelation range that generally agreed with

the one observed for other sardine species and sub-species [Sardinops

sagax:in the southern Benguella region 

˜

10 nm (6), Sardina

pilchardus pilchardus:in the Catalan Sea and in the Bay of Biscay 

˜

8 nm (2 and references therein)]. The smallest ranges (2 to 6 nm) were

observed in small gulfs (i.e. North Evoikos Gulf and Patraikos Gulf).

CDFs analysis (Table 1) revealed that sardine in the Central Aegean

Sea was significantly (p<0.05) associated to the more productive

inshore waters during summer, whereas the opposite was observed in

the Ionian Sea. The latter could be attributed to differences in habitat

selection between small (<100 mm) and large individuals (>100 mm)

and respective differences in the length frequency distributions

between the two areas (Fig. 1). In the winter, when sardine

reproduction takes place in Hellenic waters, it was positively

associated to areas of high productivity, in both regions.

Fig. 1. Length frequency distribution of sardine (A) in July 1998 and (B)

in June 1999.

References

1-Stergiou K.I., Christou E.D., Georgopoulos D., Zenetos A., and

Souvermezoglou C., 1997. The Hellenic Seas: Physics, chemistry, biology

and fisheries. Oceanogr. Mar. Biol. Ann. Rev., 35: 415-538.

2-Freon P., Misund O.A., 1999. Dynamics of Pelagic Fish Distribution

and Behaviour: Effects on Fisheries and Stock Assessment. Fishing New

Books, Oxford.

3-Masse J., 1996. Acoustic observations in the Bay of Biscay: Schooling,

vertical distribution, species assemblages and behaviour.”Sci. Mar. 60,

Suppl.2: 227-234.

4-Rossi R.E., Mulla D.J., Journel A.G., Franz E.H., 1992. Geostatistical

tools for modelling and interpreting ecological spatial dependence. Ecol.

Monogr., 62(2): 277-314.

5-Swain D.P., and Kramer D.L., 1995. Annual variation in temperature

selection by Atlantic cod Gadusmorhuain the southern Gulf of St.

Lawrence, Canada, and its relation to population size. Mar. Ecol. Prog

Ser., 116: 11-23.

6-Barange M., and Hampton I., 1997. Spatial structure of co-occurring

anchovy and sardine populations from acoustic data: implications for

survey design. Fish. Oceanogr., 6(2): 94-108.

Table 1. Indices of parameter selection by sardine. S: index of parame-

ter selection; D: test statistic; p-value: probability of statistical signifi-

cance of parameter selection based on randomization test. NS=Non sig-

nificant.