INFLUENCE OF ENVIRONMENTAL FACTORS ON SWORDFISH CATCH RATES IN THE EASTERN

MEDITERRANEAN SEA

P. Megalofonou*, D. Tetorou, D. Damalas

Department of Biology, Section of Zoology-Marine Biology, University of Athens, Greece - * P.megalo@biol.uoa.gr

Abstract

The in?uence of environmental and operational parameters on swordfish longline catch rates in the Eastern Mediterranean Sea was

investigated applying a generalized additive model. The model indicated seven factors (longitude, sea surface temperature, latitude,

bathymetry, distance from coastline, fishing gear and month), which in?uence either swordfish relative abundance or vulnerability. Spatial

and operational factors played predominant role in the model, while environmental features were subsequent constituents. Lunar index was

excluded from the analysis as insignificant to the convergence of the model. Higher catch rates were observed in greater longitudes and

lower latitudes and for SST from 16 to 21

o

C. 

Keywords: swordfish, generalized additive models, long-line, catch rates, fisheries oceanography

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

401

Introduction

Broadbill swordfish, Xiphias gladius, is a large pelagic, oceanic

species with worldwide distribution and high commercial value.

Environmental in?uence on distribution and abundance of swordfish

resources is an important factor that should be included in fisheries

management models (1,2,3). In this study, we present a preliminary

attempt to examine the relative in?uence of various environmental and

operational factors on the swordfish longline catch rates in the Eastern

Mediterranean Sea. 

Materials and methods

During 1998-2001, catch and effort data from the Greek swordfish

long-line fishery were collected by observers along with spatio-tem-

poral, oceanographical and operational data. A stepwise fitted (in a

forward and backward manner) generalized additive model (GAM)

was applied to quantify the in?uence of the various factors on sword-

fish catch rates (2). Initially nine variables were included in the analy-

sis: satellite-derived estimates of SST at the fishing location, a lunar

index based on the illuminated percentage of the moon’s face, the dis-

tance from coastline, the bathymetry at the fishing location, the lati-

tude, longitude, month, fishing gear type (American or traditional

swordfish longline) and sampling method (on-board or at landing).

Catch-per-unit-effort (CPUE) was expressed in number of fish per

1000 hooks. Since the histogram of nominal CPUE values was not

normal (n=15 zero data points), in our link function (log

e

), we

assumed that the underlying probability distribution was a Poisson

distribution. Spans of the locally weighted polynomial scatterplot

smoothers (loess) were set to 0.25 (25% of surrounding data) in order

to avoid rough and bumpy responses that became apparent when using

a span of 0.1.The independent variables were incorporated in the

model in the following form:

log

e 

(CPUE + 0.1) =

c + lo

1

(longitude) + lo

2

(SST) + lo

3

(latitude) + lo

4

(bathymetry) 

+ lo

5

(distance from coastline) + fishing gear type + lo

6

(month) 

+ lo

7

(lunar index) + sampling (on-board, at landing) + e,

where c is a constant, lo

i

(variable) is a loesssmoother function of

the i-studied variable and e is a random error term. 

Results and discussion 

A total of 594 observations of swordfish longline sets were rough-

ly distributed from 19 to 34

o

E and from 32 to 40

o

N. GAM indicated

that longitude had a profound effect on catches explaining more than

36% of the deviance in swordfish CPUE. Sea surface temperature

(10.4%) and latitude (6.2%) were the next most in?uential parame-

ters, while bathymetry (4.1%), distance from coastline (2.2%), fishing

gear (1.3%) and month (1.0%) played a minor role. In total, the

derived model explained more than 61% of the variance in swordfish

CPUE. Lunar index and sampling were non-significant covariates.

Similar results were obtained for the commercial swordfish longline

fishery in the Atlantic Ocean (4).

Higher CPUE values in greater longitudes and lower latitudes

(Fig.1) corresponded to the Levantine region where exploitation rates

for large pelagic fish were quite low compared to the rest of the

Mediterranean till recently (5). Therefore, it was deduced that higher

catch rates in this area might indicate higher swordfish abundance. 

Abundance related to SST ?uctuated through the temperature range

studied, however higher CPUE values were observed in temperatures

from 16 to 21

o

C. Moreover, CPUE related to both distance from

coastline and bathymetry displayed no noticeable trends. Monthly

allocation of catch rates revealed that September is accompanied with

increased abundance. Probably the recruitment of juveniles in the

longline fishery affects the rising of CPUE values during September.

The effect of fishing gear alone on swordfish catch rates was low

but significant. The use of fish attractant chemical light-sticks and

thicker (more resilient) line are reasonable explanations for the

increased catches of the “American type” swordfish longline when

compared to the traditional one. We assumed that this variable re?ects

the catchability of the species rather than the abundance.

Given that our GAM analysis covers a few years and a small num-

ber of variables, it may be immature to draw strong inferences regard-

ing environmental effects on swordfish distribution and abundance.

Nevertheless, our preliminary results indicated that spatio-temporal

and operational factors played the predominant role in the model

(explaining more than 44% in total CPUE deviance), while the envi-

ronmental features were subsequent constituents (17%). 

References

1-Carey, F., G., and Robinson, B., H., 1981. Daily patterns in the activity

of swordfish, Xiphias gladius,observed by acoustic telemetry. Fish. Bull.

79(2): 277-292.

2-Bigelow K.A., Boggs C.H., and He X., 1999. Environmental effects on

swordfish and blue shark catch rates in the US North Pacific longline

fishery. Fish. Oceanogr., 8: 178-198.

3-Draganik, B., and Cholyst, J., 1987. Temperature and moonlight as

simulators for feeding activity by swordfish. Reports of Sea Fisheries

Institute, vol. 22: 73-84.

4-Moreno, S., Pol, J., and Munoz, L., 1991. In?uencia de la luna en el

abundancia del emperador. Coll. Vol. Sci. Pap. ICCATvol. 35(2): 508-510.

5-De Metrio, G., De?orio, M., Marano, G., De Zio, V., de la Serna, J.M.,

Macias, D., Yannopoulos, C. and Megalofonou, P., 2001. Regulatory

discard of Swordfish. Effectiveness of the EU Regulation regarding the

catch minimum size of swordfish in the Mediterranean. EU Project 97/074

DG XIV/C1, 2001.

Fig. 1. GAM derived effect of Longitude and Latitude on swordfish nomi-

nal CPUE deviance (log transformed). Dashed lines: 95% confidence

bands.