Studies of physical, chemical, and biological oceanography in the vicinity of the Revilla Gigedo Islands during the “Island Current Survey” of 1957

ENGLISH: The tendency of the tunas, especially the yellowfin (Neothunnus macropterus) to be more abundant in the near vicinity of islands and seamounts, or "banks", than in the surrounding oceanic areas, is well known to commercial fishermen. This has been confirmed by statistical analysis of fishing vessel logbook records, which demonstrates that the catch-per-day's-fishing is, indeed, higher in the near vicinity of these features. It is hypothesized that islands and seamounts cause changes in the physical circulation or the biochemical cycle resulting in greater supplies of food for tunas in their immediate environs. In order to examine this hypothesis, and in order to study possible mechanisms involved, the "Island Current Survey" was undertaken from 8 May to 12 June, 1957, under the joint auspices of the Inter-American Tropical Tuna Commission and the Scripps Institution of Oceanography. Surveys of varying nature and extent were made from M/V Spencer F. Baird near Alijos Rocks, Clarion Island, Shimada Bank and Socorro Island (Figure 1). These studies sought to provide knowledge of the action of islands and seamounts in arresting, stalling or deflecting the mean current past them, in establishing convergence and divergence in the surface flow, in producing vertical motion (mixing and upwelling), and in influencing the primary production and the standing crops of phytoplankton and zooplankton. Each survey is discussed below in detail. Observations made at a front on 10 June will be discussed in another paper. SPANISH: Los pescadores que realizan la pesca comercial conocen muy bien la tendencia de los atunes, en particular del atún aleta amarilla (Neothunnus macropterus), de presentarse en mayor abundancia en las cercanías inmediatas a las islas y cimas submarinas, o "bancos", que en las áreas oceánicas circundantes. Este hecho ha sido confirmado par el análisis estadístico de los registros de los cuadernos de bitácora de las embarcaciones pesqueras, demostrándose que la captura par dias de pesca es, en efecto, más abundante en la inmediata proximidad de tales formaciones. Hipotéticamente se admite que las islas y las cimas submarinas provocan cambios en la circulación física o en el ciclo bioquímico, lo cual se pone de manifiesto a través de un mejor abastecimiento de alimento para los atunes en sus cercanías inmediatas. Con la finalidad de verificar esta hipótesis y de estudiar los mecanismos que ella involucra, se realizó la “Island Current Survey” del 8 de mayo al 12 de junio de 1957, bajo los auspicios de la Comisión Interamericana del Atún Tropical y de la Institución Scripps de Oceanografia. Con el barco Spencer F. Baird se hicieron observaciones de distintas clases y alcances cerca de las Rocas Alijos, la Isla Clarion, el Banco Shimada y la Isla Socorro (Figura 1). Estos estudios tuvieron por objeto adquirir conocimientos sobre la acción que ejercen las islas y cimas submarinas sobre la corriente promedio, ya sea deteniéndola, reduciendo su velocidad o desviando su curso, así como estableciendo convergencia o divergencia en su flujo de superficie, o provocando un movimiento vertical (mezcla y afloramiento) e influyendo en la producción primaria y en las existencias de fitoplancton y zooplancton. Cada operación será tratada a continuación por separado. Las observaciones hechas el dia 10 de junio sobre un frente serán objeto de otra publicación.

Distribution of skipjack in the Pacific Ocean, based on records of incidental catches of the Japanese longline tuna fishery

ENGLISH: All available longline data on skipjack captured in the Pacific Ocean by Japanese research vessels (1949-1965) and from incidental skipjack catches by Japanese commercial vessels (1956-1964) were analyzed. As skipjack are not specifically sought by longline vessels, the data are limited. Considering this it was found that: longline gear captures skipjack of wider size-range and is more selective for larger skipjack than conventional fishing methods, i.e. pole-and-line and purse-seine; skipjack are widely and almost continuously distributed across the Pacific; throughout the year average hook-rates are greater in the southeastern Pacific than in the northwestern Pacific; areas of high hook-rate shift south during the second and third quarters and north during the first and fourth quarters; in the western Pacific the north-south range of the catch distribution was greatest in the first and fourth quarters; skipjack hook-rates are relatively high in the northwestern Pacific east of Japan only during the first and fourth quarters; the highest hook-rates were recorded in extensive areas along the equator (from lO°N to 20°8 between approximately 155°W-100°W); generally more skipjack were captured by research longline gear in water temperature ranges approaching both the upper and lower temperature limits of skipjack distribution (18-21C and 26-28C), than is the case in surface skipjack fisheries; tentative comparisons of longline skipjack catch distributions with Pacific current systems, suggests low skipjack abundance in both North Pacific Central and North Pacific Equatorial water; the sex ratio was 95 males : 63 females in a small sample of skipjack examined; longlines capture skipjack of three, and possibly more, age groups; in skipjack size-composition samples studied, the smaller modal group (65 cm) observed in January-March in the northwestern Pacific (1600E-180oE and 20oN-45°N) corresponds in size to the larger modal group appearing in the late-summer surface fishery off the Izu-Bonin Islands southeast of Japan, and also compares in modal size to the skipjack taken in the Hawaiian fishery in spring time; the analysis of skipjack catches by hook position on the longline and by death-rate studies, indicates that part of the catch is made while the gear is in motion near the surface, and a lesser part of the catch is made when the gear is stabilized at a depth of 70 to 140 m. A brief discussion is given, in the light of new information presented, on several hypotheses by other authors concerning the population structure and migration of skipjack in the Pacific Ocean. SPANISH: Se analizaron todos los datos disponibles de la pesca con palangre de barriletes capturados en el Océano Pacífico por barcos japoneses de investigación (1949-1965) y por las capturas incidentales de los barcos comerciales japoneses (1956-1964). Como los barcos palangreros específicamente, no persiguen al barrilete, los datos son limitados. Considerando ésto, se encontró: que el arte palangrero obtiene barriletes con una distribución más amplia de tallas, y es más selectivo en cuanto a los barriletes de mayor talla, que los métodos convencionales de pesca, Le. cañas de pescar y redes de cerco; el barrilete se encuentra amplia y casi continuamente distribuido a través del Pacífico; en todo el año, las tasas promedio de captura por anzuelo son superiores en el Pacífico sudoriental que las del Pacífico noroeste; las áreas con una tasa alta de captura por anzuelo, se cambian hacia el sur durante los trimestres segundo y tercero, y durante los trimestres primero y cuarto hacia el norte; en el Pacífico occidental la amplitud de la distribución de captura norte-sur, fue superior en los trimestres primero y cuarto; las tasas de captura por anzuelo de barrilete, son relativamente altas en el Pacífico noroeste al este del Japón, únicamente durante los trimestres primero y cuarto; las tasas de captura por anzuelo más altas fueron registradas en extensas áreas a lo largo del ecuador (desde los 10°N hasta los 20°S, aproximadamente entre los 155°W-100°W) ; generalmente las artes palangreras de investigación capturaron más barrilete en aguas en las que la temperatura se aproximaba a los límites más altos o bajos de la temperatura en la distribución del barrilete (18-21 C y 26-28 C), que en el caso de la pesca superficial de barrilete; las comparaciones tentativas de la captura de barrilete con palangre, con el sistema de las corrientes del Pacífico, sugieren una abundancia inferior de barrilete tanto en las aguas del Pacífico central del norte como en las del Pacífico ecuatorial del norte; la proporcíon sexual examinada en una pequeña muestra de barriletes, fue de 95 machos y 63 hembras; los palangreros capturan barriletes de tres grupos de edad y posiblemente de más; en las muestras estudiadas de la composición de las tallas de barrilete, el grupo modal más pequeño (65 cm), observado en enero-marzo en el Pacífico noroeste (160 0E-180° y 20 oN-45°N), corresponde en talla al grupo modal más grande que aparece en la pesca de superficie a fines del verano frente a las Islas Izu-Bonín al sudeste del Japón, y se compara también con la talla modal del barrilete obtenido en la pesca hawaiana en la época de primavera; el análisis de las capturas de barrilete por medio del estudio de la posición de los anzuelos en el palangre y por la tasa de mortalidad, indica que parte de la captura se efectúa cuando el equipo está en movimiento cerca a la superficie y una parte inferior de la captura se realiza, cuando las artes se estabilizan a una profundidad de 70 a 140 m. Se ofrece una breve discusión sobre varias hipótesis de otros autores, en vista de la nueva información presentada referente a la estructura poblacional y a la migración del barrilete en el Océano Pacífico. (PDF contains 100 pages.)

A-SCALA: an age-structured statistical catch-at-length analysis for assessing tuna stocks in the eastern tropical Pacific Ocean

English: We describe an age-structured statistical catch-at-length analysis (A-SCALA) based on the MULTIFAN-CL model of Fournier et al. (1998). The analysis is applied independently to both the yellowfin and the bigeye tuna populations of the eastern Pacific Ocean (EPO). We model the populations from 1975 to 1999, based on quarterly time steps. Only a single stock for each species is assumed for each analysis, but multiple fisheries that are spatially separate are modeled to allow for spatial differences in catchability and selectivity. The analysis allows for error in the effort-fishing mortality relationship, temporal trends in catchability, temporal variation in recruitment, relationships between the environment and recruitment and between the environment and catchability, and differences in selectivity and catchability among fisheries. The model is fit to total catch data and proportional catch-at-length data conditioned on effort. The A-SCALA method is a statistical approach, and therefore recognizes that the data collected from the fishery do not perfectly represent the population. Also, there is uncertainty in our knowledge about the dynamics of the system and uncertainty about how the observed data relate to the real population. The use of likelihood functions allow us to model the uncertainty in the data collected from the population, and the inclusion of estimable process error allows us to model the uncertainties in the dynamics of the system. The statistical approach allows for the calculation of confidence intervals and the testing of hypotheses. We use a Bayesian version of the maximum likelihood framework that includes distributional constraints on temporal variation in recruitment, the effort-fishing mortality relationship, and catchability. Curvature penalties for selectivity parameters and penalties on extreme fishing mortality rates are also included in the objective function. The mode of the joint posterior distribution is used as an estimate of the model parameters. Confidence intervals are calculated using the normal approximation method. It should be noted that the estimation method includes constraints and priors and therefore the confidence intervals are different from traditionally calculated confidence intervals. Management reference points are calculated, and forward projections are carried out to provide advice for making management decisions for the yellowfin and bigeye populations. Spanish: Describimos un análisis estadístico de captura a talla estructurado por edad, A-SCALA (del inglés age-structured statistical catch-at-length analysis), basado en el modelo MULTIFAN- CL de Fournier et al. (1998). Se aplica el análisis independientemente a las poblaciones de atunes aleta amarilla y patudo del Océano Pacífico oriental (OPO). Modelamos las poblaciones de 1975 a 1999, en pasos trimestrales. Se supone solamente una sola población para cada especie para cada análisis, pero se modelan pesquerías múltiples espacialmente separadas para tomar en cuenta diferencias espaciales en la capturabilidad y selectividad. El análisis toma en cuenta error en la relación esfuerzo-mortalidad por pesca, tendencias temporales en la capturabilidad, variación temporal en el reclutamiento, relaciones entre el medio ambiente y el reclutamiento y entre el medio ambiente y la capturabilidad, y diferencias en selectividad y capturabilidad entre pesquerías. Se ajusta el modelo a datos de captura total y a datos de captura a talla proporcional condicionados sobre esfuerzo. El método A-SCALA es un enfoque estadístico, y reconoce por lo tanto que los datos obtenidos de la pesca no representan la población perfectamente. Además, hay incertidumbre en nuestros conocimientos de la dinámica del sistema e incertidumbre sobre la relación entre los datos observados y la población real. El uso de funciones de verosimilitud nos permite modelar la incertidumbre en los datos obtenidos de la población, y la inclusión de un error de proceso estimable nos permite modelar las incertidumbres en la dinámica del sistema. El enfoque estadístico permite calcular intervalos de confianza y comprobar hipótesis. Usamos una versión bayesiana del marco de verosimilitud máxima que incluye constreñimientos distribucionales sobre la variación temporal en el reclutamiento, la relación esfuerzo-mortalidad por pesca, y la capturabilidad. Se incluyen también en la función objetivo penalidades por curvatura para los parámetros de selectividad y penalidades por tasas extremas de mortalidad por pesca. Se usa la moda de la distribución posterior conjunta como estimación de los parámetros del modelo. Se calculan los intervalos de confianza usando el método de aproximación normal. Cabe destacar que el método de estimación incluye constreñimientos y distribuciones previas y por lo tanto los intervalos de confianza son diferentes de los intervalos de confianza calculados de forma tradicional. Se calculan puntos de referencia para el ordenamiento, y se realizan proyecciones a futuro para asesorar la toma de decisiones para el ordenamiento de las poblaciones de aleta amarilla y patudo.

A model of the pelagic ecossystem in the eastern tropical Pacific Ocean

English: Recent calls for a more holistic approach to fisheries management have motivated development of trophic mass-balance models of ecosystems that underlie fisheries production. We developed a model hypothesis of the pelagic ecosystem in the eastern tropical Pacific Ocean (ETP) to gain insight into the relationships among the various species in the system and to explore the ecological implications of alternative methods of harvesting tunas. We represented the biomasses of and fluxes between the principal elements in the ecosystem with Ecopath, and examined the ecosystem's dynamic, time-series behavior with Ecosim. We parameterized the model for 38 species or groups of species, and described the sources, justifications, assumptions, and revisions of our estimates of the various parameters, diet relations, fisheries landings, and fisheries discards in the model. We conducted sensitivity analyses with an intermediate version of the model, for both the Ecopath mass-balance and the dynamic trajectories predicted by Ecosim. The analysis showed that changes in the basic parameters for two components at middle trophic levels, Cephalopods and Auxis spp., exert the greatest influence on the system. When the Cephalopod Q/B and Auxis spp. P/B were altered from their initial values and the model was rebalanced, the trends of the biomass trajectories predicted by Ecosim were not sensitive, but the scaling was sensitive for several components. We described the review process the model was subjected to, which included reviews by the IATTC Purse-seine Bycatch Working Group and by a working group supported by the National Center for Ecological Analysis and Synthesis. We fitted the model to historical time series of catches per unit of effort and mortality rates for yellowfin and bigeye tunas in simulations that incorporated historical fishing effort and a climate driver to represent the effect of El Niño-Southern Oscillation-scale variation on the system. The model was designed to evaluate the possible ecological implications of fishing for tunas in various ways. We recognize that a model cannot possibly represent all the complexity of a pelagic ocean ecosystem, but we believe that the ETP model provides insight into the structure and function of the pelagic ETP. Spanish: Llamamientos recientes hacia un enfoque más holístico al ordenamiento de la pesca han motivado el desarrollo de modelos tróficos de balance de masas de los ecosistemas que sostienen la producción pesquera. Desarrollamos una hipótesis modelo del ecosistema pelágico en el Océano Pacífico oriental tropical (POT) con miras a mejorar los conocimientos de las relaciones entre las distintas especies en el sistema y explorar las implicaciones ecológicas de métodos alternativos de capturar atunes. Con Ecopath representamos las biomasas de los elementos principales en el ecosistema, y los flujos entre los mismos, y con Ecosim examinamos el comportamiento dinámico del ecosistema con el tiempo. Parametrizamos el modelo para 38 especies o grupos de especies (denominados “componentes” del modelo), y describimos las fuentes, justificaciones, supuestos, y revisiones de nuestras estimaciones de los distintos parámetros, relaciones basadas en dieta, capturas retenidas de las pesquerías, y descartes de las mismas en el modelo. Realizamos análisis de sensibilidad con una versión intermedia del modelo, para el balance de masas de Ecopath y las trayectorias dinámicas predichas por Ecosim también. El análisis demostró que cambios en los parámetros básicos para dos componentes en niveles tróficos medianos, Cefalópodos y Auxis spp., ejercieron la mayor influencia sobre el sistema. Cuando se alteraron el Q/B de los Cefalópodos y el P/B de los Auxis spp. de sus valores iniciales y se balanceó el modelo de nuevo, las tendencias de las trayectorias de la biomasa predichas por Ecosim no fueron sensibles, pero la escala fue sensible para varios componentes. Describimos el proceso de revisión al que fue sujeto el modelo, inclusive revisiones por el Grupo de Trabajo sobre Captura Incidental de la CIAT y un grupo de trabajo apoyado por el Centro Nacional para Síntesis y Análisis Ecológicos. Ajustamos el modelo a series de tiempo históricas de capturas por unidad de esfuerzo y tasas de mortalidad de atunes aleta amarilla y patudo en simulaciones que incorporaron esfuerzo de pesca histórico e impulsos climáticos para representar el efecto de variaciones a escala de El Niño-Oscilación del Sur sobre el sistema. El modelo fue diseñado para evaluar las posibles implicaciones ecológicas de la pesca atunera de varias formas. Reconocemos la imposibilidad de que el modelo represente toda la complejidad de un ecosistema oceánico pelágico, pero creemos que el modelo del POT mejora los conocimientos de la estructura y función del POT pelágico.