Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

327

Variability in fish landings and uncertainty

Fisheries landings (Fig. 1) are generally highly variable at diff 

e 

r 

e 

n 

t

time scales and there have been various attempts to describe their va 

r 

i-

ability pattern (e.g. 1,2), the results of which indicate that landings

exhibit trends and cycles, with their variability increasing with the

length of time over which it is calculated. Such patterns in va 

r 

i 

a 

b 

i 

l 

i 

t 

y

h 

ave important ecological and managerial implications (for rev 

i 

ew see:

3). Firstly, they suggest that there is not any equilibrium yield, the latter

being the basis of most conventional models presently used for fis 

h 

e 

r 

i 

e 

s

management. Secondly, va 

r 

i 

a 

b 

i 

l 

i 

t 

y, by introducing uncertainty into va 

r-

ious estimations, which is not usually taken into account in yield pro-

jections, results in increased risk of stock depletions. T 

h 

i 

r 

d 

l 

y, because

variability increases with a decrease in body size, one may assume that

fishing, by decreasing body sizes, should increase va 

r 

i 

a 

b 

i 

l 

i 

t 

y. 

Fig. 1. Landings of (a) Cetorhinus maximusin NE Atlantic, (b) Boops

boopsin Mediterranean and (c) Engraulis ringensin SE Pacific, 1950-

1996 (data from FAO), which although differ by 3 orders of magnitude all

exhibit trends, cycles and increasing variability with time (Stergiou

unpubl. data).

Thus, conventional fisheries models are inadequate for dealing with

the present situation because landings at long time scales do not satis-

fy the assumption of equilibrium conditions and, secondly, because of

fishing-induced increase in uncertainty. In general, fish stocks have

adapted to the dynamics of their host ecosystems through long evolu-

tionary processes. Such an adaptation must also concern the pattern of

their variability as well as those of their predators and preys. Thus any

factor affecting variability may have important evolutionary repercus-

sions for the species or ecosystems in concern. This issue is discussed

below.

Factors affecting variability and ecosystem management

Two of the most important factors affecting variability are climate

and, in recent decades, excessive fishing mortality expended on fish

stocks. Although it is rather difficult to separate the effects of the two

factors, they must differ in terms of evolutionary repercussions. In

general, no environmental factor is considered a prioria s

unfavourable, and organisms (or ecosystems) have not to resist but

simply to react (sensu4). As far as organisms manage to adapt to the

new conditions (i.e., the new state is within the evolutionary norm of

reaction of the organisms), the imposed “stress” is not only harmless

but also constructive [eu-stress; sensuLichtenthaler, cited in (4)]

because it results in improved resistance and adaptive evolution.

However, if the adaptability of the organism is overtaxed then the

imposed stress can be destructive [distress; sensu Lichtenthaler, cited

in (4)], leading to permanent damages or even to extinction (i.e., catas-

trophic events).

Intensive fishing activities, practised with highly efficient, non-

selective fishing gears and mass-detection electronic equipment, have

imposed, especially during the last decades, new conditions (e.g.,

heavy size-related mortality rates) at a fast pace and over large geo-

graphical areas, thereby potentially affecting all populations of a

species at the same time (3,5). On the short-time scale, species may

react to fishing pressure by reproducing earlier (e.g., 3,5), which is

against previously evolved adaptation patterns and contributes to

increased variability. Over the long-term, fishing may increase the

overall population variability and decrease the re-colonization chances

of extinct populations through dispersal from extant populations (i.e.,

the rescue effect). This results in a lower viability of the metapopula-

tion than if the new conditions were not imposed to all populations

(e.g., 6). Since genetic changes caused by fishing are not easily

reversed by altering fishing patterns (e.g., 5), fishing-induced changes

in variability, being also size-related, will also not be easily reversed.

Thus, over the long-term scale, fishing, when compared to climate,

most likely approximates distress, having the potential to bring about

drastic changes in total abundances as well as extinctions. Indeed, fish-

ing has drastically reduced fish abundances (e.g., 3,7) whereas fishing-

induced species’extinctions, or near extinctions, are more frequent

than previously thought (8). Hence, management models and strate-

gies should be redesigned. Placing fisheries management into an

ecosystem framework seems to be the only alternative (e.g., 3,7,9),

compatible with an evolutionary perspective.Within such a frame-

work, the use of ecosystem modeling tools such as ECOPATH (9) and

the adoption of a variety of “ecosystem” objectives, indicators and

corresponding reference points that trigger management actions

becomes a necessity (7). The establishment of large-scale (i.e., more

than 40% of the fishable management area) marine protected areas, in

which fishing will be totally prohibited, satisfies simultaneously the

various objectives for ecosystem management (3) and provides a nat-

ural laboratory for studying variability.

References

1.Spencer P.D. and Collie J.S., 1997. Patterns of population variability in

marine fish stocks. Fish. Oceanogr., 6 : 188-204. 

2.Stergiou K.I., 1998. Variability of fish catches in different ecosystems. In:

Durand M.E., Cury P., Mendelssohn R., Roy C., Bakun A. and Pauly D,

eds.,Globalversuslocal changes in upwelling systems, ORSTOM Editions,

Paris, p. 359-370.

3 

.S 

t 

e 

rgiou K.I., 2001. Ove 

r 

fishing, tropicalization of fish stocks, uncertainty and

ecosystem management : Resharpening Ockham's razor. Fish. Res.(in press).

4.Strasser R.G., 1988. A concept of stress and its application in remote

sensing. In (Lichtenthaler H.K., ed.) Applications of chlorophyll ?uorescence.

Kluwer Academic Publisher, p. 333-337.

5.Law R., 2000. Fishing, selection, and phenotypic evolution.ICES J. Mar.

Sci., 57 : 659-668.

6.LaHayeW.S., Gutierrez R.J. and Akçakaya H.R., 1994. Spotted owl

metapopulation dynamics in southern California. I, 63 : 775-785.

7.Gislason H., Sinclair M., Sainsbury K. and O’Boyle R., 2000. Symposium

overview : Incorporating ecosystem objectives within fisheries management.

ICES J. Mar. Sci., 57 : 468-475.

8.Roberts C.M. and Hawkins R., 1999. Species extinctions in marine

ecosystems.Trends Ecol. Evol.,14 : 241-246.

9.Pauly D., Christensen V. and Walters C., 2000. Ecopath, Ecosim, and

VARIABILITY IN FISH LANDINGS, UNCERTAINTY AND ECOSYSTEM MANAGEMENT :

AN EVOLUTIONARY PERSPECTIVE

K. I. Stergiou

School of Biology, Department of Zoology,Aristotle University of Thessaloniki, Greece - kstergio@bio.auth.gr

Abstract

In this report I brie?y discuss some aspects of fish landing variability, which, together with other facts, contribute to the failure of

conventional fisheries models and management practices. Consequently, I argue that in evolutionary terms the effects of climate on landing

variability differ from those of fishing and that placing fisheries management into an ecosystem framework is the only alternative

compatible with an evolutionary perspective.

Keywords : Fisheries, Fishes, Coastal management