• Energy Research

The amount of ocean protected from fishing and other human impacts has often been used as a metric of conservation progress. However, protection efforts have highly variable outcomes that depend on local conditions, which makes it difficult to quantify what coral reef protection efforts to date have actually achieved at a global scale. Here, we develop a predictive model of how local conditions influence conservation outcomes on ~2,600 coral reef sites across 44 ecoregions, which we used to quantify how much more fish biomass there is on coral reefs compared to a modeled scenario with no protection. Under the assumptions of our model, our study reveals that without existing protection efforts there would be ~10% less fish biomass on coral reefs. Thus, we estimate that coral reef protection efforts have led to approximately 1 in every 10 kg of existing fish biomass.

¿Cómo se puede hacer que la gobernanza y la ciencia oceánicas sean más equitativas y efectivas? La mayoría de las personas que dependen de los océanos del mundo viven en países de ingresos bajos a medios en los trópicos (es decir, la "mayoría tropical"). Sin embargo, la agenda de gobernanza de los océanos se establece en gran medida sobre la base del conocimiento científico, la financiación y las instituciones de las naciones de altos ingresos en las zonas templadas. Estos enfoques impulsados externamente socavan la equidad y la eficacia de las soluciones actuales y obstaculizan el liderazgo de la mayoría tropical, que está bien posicionada para activar soluciones basadas en la evidencia y específicas del contexto para los desafíos de sostenibilidad oceánica. Aquí, reunimos diversas perspectivas de los trópicos para proponer cuatro acciones para el cambio transformacional que se basan en perspectivas, experiencias y conocimientos de los trópicos: 1. Equidad del centro en la gobernanza de los océanos, 2. Reconectar a las personas y el océano, 3. Redefinir la alfabetización oceánica, y 4. Descolonizar la investigación oceánica. Estas acciones son fundamentales para garantizar un papel de liderazgo para la mayoría tropical en el mantenimiento de sociedades y ecosistemas oceánicos prósperos. Comment rendre la gouvernance et la science des océans plus équitables et efficaces ? La majorité des personnes dépendantes des océans dans le monde vivent dans des pays tropicaux à revenu faible ou intermédiaire (c'est-à-dire la « majorité tropicale »). Pourtant, le programme de gouvernance des océans est établi en grande partie sur la base des connaissances scientifiques, du financement et des institutions des pays à revenu élevé dans les zones tempérées. Ces approches externes sapent l'équité et l'efficacité des solutions actuelles et entravent le leadership de la majorité tropicale, qui est bien placée pour activer des solutions fondées sur des données probantes et spécifiques au contexte pour relever les défis de la durabilité des océans. Ici, nous rassemblons diverses perspectives des tropiques pour proposer quatre actions de changement transformationnel fondées sur les perspectives, les expériences et les connaissances des tropiques : 1. Centrer l'équité dans la gouvernance des océans, 2. Reconnecter les gens et l'océan, 3. Redéfinir la littératie océanique, et 4. Décoloniser la recherche océanique. Ces actions sont essentielles pour assurer un rôle de premier plan à la majorité tropicale dans le maintien de sociétés océaniques et d'écosystèmes florissants. How can ocean governance and science be made more equitable and effective? The majority of the world's ocean-dependent people live in low to middle-income countries in the tropics (i.e., the 'tropical majority'). Yet the ocean governance agenda is set largely on the basis of scientific knowledge, funding, and institutions from high-income nations in temperate zones. These externally driven approaches undermine the equity and effectiveness of current solutions and hinder leadership by the tropical majority, who are well positioned to activate evidence-based and context-specific solutions to ocean-sustainability challenges. Here, we draw together diverse perspectives from the tropics to propose four actions for transformational change that are grounded in perspectives, experiences, and knowledge from the tropics: 1. Center equity in ocean governance, 2. Reconnect people and the ocean, 3. Redefine ocean literacy, and 4. Decolonize ocean research. These actions are critical to ensuring a leading role for the tropical majority in maintaining thriving ocean societies and ecosystems. كيف يمكن جعل إدارة المحيطات وعلومها أكثر إنصافاً وفعالية ؟ يعيش غالبية الأشخاص الذين يعتمدون على المحيطات في العالم في بلدان منخفضة إلى متوسطة الدخل في المناطق الاستوائية (أي "الأغلبية الاستوائية "). ومع ذلك، يتم تحديد أجندة إدارة المحيطات إلى حد كبير على أساس المعرفة العلمية والتمويل والمؤسسات من الدول ذات الدخل المرتفع في المناطق المعتدلة. تقوض هذه النهج المدفوعة خارجيًا إنصاف وفعالية الحلول الحالية وتعيق القيادة من قبل الأغلبية الاستوائية، الذين هم في وضع جيد لتفعيل الحلول القائمة على الأدلة والمحددة السياق لتحديات استدامة المحيطات. هنا، نجمع وجهات نظر متنوعة من المناطق الاستوائية لاقتراح أربعة إجراءات للتغيير التحويلي ترتكز على وجهات النظر والخبرات والمعرفة من المناطق الاستوائية: 1. إنصاف المركز في إدارة المحيطات، 2. أعد ربط الناس بالمحيط، 3. إعادة تعريف محو الأمية في المحيطات، و 4. إنهاء استعمار بحوث المحيطات. هذه الإجراءات حاسمة لضمان دور رائد للأغلبية الاستوائية في الحفاظ على مجتمعات المحيطات والنظم الإيكولوجية المزدهرة.

Human impact increasingly alters global ecosystems, often reducing biodiversity and disrupting the provision of essential ecosystem services to humanity. Therefore, preserving ecosystem functioning is a critical challenge of the twenty-first century. Coral reefs are declining worldwide due to the pervasive effects of climate change and intensive fishing, and although research on coral reef ecosystem functioning has gained momentum, most studies rely on simplified proxies, such as fish biomass. This lack of quantitative assessments of multiple process-based ecosystem functions hinders local and regional conservation efforts. Here we combine global coral reef fish community surveys and bioenergetic models to quantify five key ecosystem functions mediated by coral reef fishes. We show that functions exhibit critical trade-offs driven by varying community structures, such that no community can maximize all functions. Furthermore, functions are locally dominated by few species, but the identity of dominant species substantially varies at the global scale. In fact, half of the 1,110 species in our dataset are functionally dominant in at least one location. Our results reinforce the need for a nuanced, locally tailored approach to coral reef conservation that considers multiple ecological functions beyond the effect of standing stock biomass.

Islands support unique plants, animals, and human societies found nowhere else on the Earth. Local and global stressors threaten the persistence of island ecosystems, with invasive species being among the most damaging, yet solvable, stressors. While the threat of invasive terrestrial mammals on island flora and fauna is well recognized, recent studies have begun to illustrate their extended and destructive impacts on adjacent marine environments. Eradication of invasive mammals and restoration of native biota are promising tools to address both island and ocean management goals. The magnitude of the marine benefits of island restoration, however, is unlikely to be consistent across the globe. We propose a list of six environmental characteristics most likely to affect the strength of land–sea linkages: precipitation, elevation, vegetation cover, soil hydrology, oceanographic productivity, and wave energy. Global databases allow for the calculation of comparable metrics describing each environmental character across islands. Such metrics can be used today to evaluate relative potential for coupled land–sea conservation efforts and, with sustained investment in monitoring on land and sea, can be used in the future to refine science-based planning tools for integrated land–sea management. As conservation practitioners work to address the effects of climate change, ocean stressors, and biodiversity crises, it is essential that we maximize returns from our management investments. Linking efforts on land, including eradication of island invasive mammals, with marine restoration and protection should offer multiplied benefits to achieve concurrent global conservation goals.

Los bosques de algas marinas del sur de Sudamérica son algunos de los menos perturbados del planeta. La lejanía de esta región, hasta hace poco, la ha salvado de muchos de los factores estresantes antropogénicos directos que han afectado negativamente a estos ecosistemas en otros lugares. Las nuevas encuestas de 11 ubicaciones en la extensión más oriental de Tierra del Fuego realizadas originalmente en 1973 no mostraron diferencias significativas en las densidades de algas marinas Macrocystis pyrifera adultas y juveniles o diámetro de retención de algas marinas entre los dos períodos de encuesta. Además, la estructura del conjunto de erizos de mar en los mismos sitios no fue significativamente diferente entre los dos períodos de tiempo, con la especie dominante Loxechinus albus representando el 66.3% de la abundancia total de erizos de mar en 2018 y el 61.1% en 1973. Las series temporales de imágenes Landsat de la región de 1998 a 2018 no mostraron tendencias a largo plazo en el dosel de algas marinas en los últimos 20 años. Sin embargo, se observaron oscilaciones de ~ 4 años en la fracción del dosel y se correlacionaron fuerte y negativamente con el índice Enos multivariante de la NOAA y la temperatura de la superficie del mar. Una encuesta más extensa en 2018 mostró diferencias significativas en la estructura de la comunidad bentónica entre las ubicaciones expuestas y las protegidas. Las especies de peces endémicas de la Provincia de Magallanes representaron el 73% de todas las especies cercanas a la costa observadas y del 98–100% de la abundancia numérica enumerada en los sitios. La estructura del conjunto de peces varió significativamente entre las ubicaciones y las exposiciones a las olas. La reciente creación del Parque Marino de Yaganes es un paso importante en la protección de esta región única y biológicamente rica; sin embargo, las aguas cercanas a la costa de la región actualmente no están incluidas en esta protección. Existe una falta general de información sobre los cambios en los bosques de algas marinas durante largos períodos de tiempo, lo que dificulta una evaluación global. Una imagen completa de cómo estos ecosistemas están respondiendo a las presiones humanas también debe incluir ubicaciones remotas y ubicaciones con poco o ningún impacto. Les forêts de varech du sud de l'Amérique du Sud sont parmi les moins perturbées de la planète. L'éloignement de cette région l'a, jusqu'à récemment, épargnée de nombreux facteurs de stress anthropiques directs qui ont affecté négativement ces écosystèmes ailleurs. Les nouveaux relevés de 11 emplacements à l'extrémité est de la Terre de Feu, effectués initialement en 1973, n'ont montré aucune différence significative dans les densités de varech Macrocystis pyrifera adulte et juvénile ou dans le diamètre du support de varech entre les deux périodes de relevé. De plus, la structure d'assemblage des oursins sur les mêmes sites n'était pas significativement différente entre les deux périodes, l'espèce dominante Loxechinus albus représentant 66,3 % de l'abondance totale des oursins en 2018 et 61,1 % en 1973. Les séries chronologiques des images Landsat de la région de 1998 à 2018 n'ont montré aucune tendance à long terme du couvert de varech au cours des 20 dernières années. Cependant, des oscillations de ~ 4 ans dans la fraction de la canopée ont été observées et étaient fortement et négativement corrélées avec l'indice ENSO multivarié de la NOAA et la température de surface de la mer. Des études plus approfondies en 2018 ont montré des différences significatives dans la structure de la communauté benthique entre les zones exposées et les zones abritées. Les espèces de poissons endémiques de la province de Magellan représentaient 73 % de toutes les espèces côtières observées et de 98 à 100 % de l'abondance numérique dénombrée dans les sites. La structure de l'assemblage des poissons variait considérablement selon les emplacements et l'exposition aux vagues. La création récente du parc marin de Yaganes est une étape importante dans la protection de cette région unique et biologiquement riche ; cependant, les eaux côtières de la région ne sont actuellement pas incluses dans cette protection. Il existe un manque général d'informations sur les changements dans les forêts de varech sur de longues périodes, ce qui rend difficile une évaluation globale. Une image complète de la façon dont ces écosystèmes réagissent aux pressions humaines doit également inclure des endroits éloignés et des endroits avec peu ou pas d'impact. The kelp forests of southern South America are some of the least disturbed on the planet. The remoteness of this region has, until recently, spared it from many of the direct anthropogenic stressors that have negatively affected these ecosystems elsewhere. Re-surveys of 11 locations at the easternmost extent of Tierra del Fuego originally conducted in 1973 showed no significant differences in the densities of adult and juvenile Macrocystis pyrifera kelp or kelp holdfast diameter between the two survey periods. Additionally, sea urchin assemblage structure at the same sites were not significantly different between the two time periods, with the dominant species Loxechinus albus accounting for 66.3% of total sea urchin abundance in 2018 and 61.1% in 1973. Time series of Landsat imagery of the region from 1998 to 2018 showed no long-term trends in kelp canopy over the past 20 years. However, ~ 4-year oscillations in canopy fraction were observed and were strongly and negatively correlated with the NOAA Multivariate ENSO index and sea surface temperature. More extensive surveying in 2018 showed significant differences in benthic community structure between exposed and sheltered locations. Fish species endemic to the Magellanic Province accounted for 73% of all nearshore species observed and from 98–100% of the numerical abundance enumerated at sites. Fish assemblage structure varied significantly among locations and wave exposures. The recent creation of the Yaganes Marine Park is an important step in protecting this unique and biologically rich region; however, the nearshore waters of the region are currently not included in this protection. There is a general lack of information on changes in kelp forests over long time periods, making a global assessment difficult. A complete picture of how these ecosystems are responding to human pressures must also include remote locations and locations with little to no impact. تعد غابات عشب البحر في جنوب أمريكا الجنوبية من أقل الغابات إزعاجًا على هذا الكوكب. وقد أدى بعد هذه المنطقة، حتى وقت قريب، إلى تجنيبها العديد من الضغوطات البشرية المباشرة التي أثرت سلبًا على هذه النظم الإيكولوجية في أماكن أخرى. أظهرت عمليات إعادة مسح 11 موقعًا في أقصى شرق تييرا ديل فويغو التي أجريت في الأصل في عام 1973 عدم وجود اختلافات كبيرة في كثافة عشب البحر ماكروسيستيس بيريفيرا البالغ واليافع أو قطر عشب البحر بين فترتي المسح. بالإضافة إلى ذلك، لم يكن هيكل تجميع قنفذ البحر في نفس المواقع مختلفًا بشكل كبير بين الفترتين الزمنيتين، حيث شكل النوع السائد Loxechinus albus 66.3 ٪ من إجمالي وفرة قنفذ البحر في عام 2018 و 61.1 ٪ في عام 1973. لم تظهر السلاسل الزمنية لصور لاندسات للمنطقة من عام 1998 إلى عام 2018 أي اتجاهات طويلة الأجل في مظلة عشب البحر على مدى السنوات العشرين الماضية. ومع ذلك، لوحظت تذبذبات لمدة 4 سنوات تقريبًا في جزء المظلة وارتبطت ارتباطًا قويًا وسلبيًا بمؤشر ENSO متعدد المتغيرات التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ودرجة حرارة سطح البحر. أظهر مسح أكثر شمولاً في عام 2018 اختلافات كبيرة في بنية المجتمع القاعي بين المواقع المكشوفة والمحمية. شكلت أنواع الأسماك المستوطنة في مقاطعة ماجلان 73 ٪ من جميع الأنواع القريبة من الشاطئ التي تمت ملاحظتها ومن 98-100 ٪ من الوفرة العددية التي تم تعدادها في المواقع. اختلف هيكل تجمعات الأسماك بشكل كبير بين المواقع والتعرض للموجات. يعد إنشاء متنزه ياجانيس البحري مؤخرًا خطوة مهمة في حماية هذه المنطقة الفريدة والغنية بيولوجيًا ؛ ومع ذلك، فإن المياه القريبة من الشاطئ في المنطقة غير مدرجة حاليًا في هذه الحماية. هناك نقص عام في المعلومات حول التغيرات في غابات عشب البحر على مدى فترات زمنية طويلة، مما يجعل التقييم العالمي صعبًا. يجب أن تشمل الصورة الكاملة لكيفية استجابة هذه النظم الإيكولوجية للضغوط البشرية أيضًا المواقع النائية والمواقع ذات التأثير الضئيل أو المعدوم.

Marine fjords along the northern Labrador coast of Arctic Canada are influenced by freshwater, nutrients, and sediment inputs from ice fields and rivers. These ecosystems, further shaped by both Atlantic and Arctic water masses, are important habitats for fishes, marine mammals, seabirds, and marine invertebrates and are vital to the Labrador Inuit who have long depended on these areas for sustenance. Despite their ecological and socio-cultural importance, these marine ecosystems remain largely understudied. Here we conducted the first quantitative underwater scuba surveys, down to 12 m, of the nearshore marine ecology of Nachvak Fjord, which is surrounded by Torngat Mountains National Park located in Nunatsiavut, the Indigenous lands claim region of northeastern Canada. Our goal was to provide the Nunatsiavut Government with a baseline of the composition and environmental influences on the subtidal community in this isolated region as they work towards the creation of an Indigenous-led National Marine Conservation Area that includes Nachvak Fjord. We identified four major benthic habitat types: (1) boulders (2) rocks with sediment, (3) sediment with rocks, and (4) unconsolidated sediments, including sand, gravel, and cobble. Biogenic cover (e.g., kelp, coralline algae, and sediment) explained much of the variability in megabenthic invertebrate community structure. The kelp species Alaria esculenta, Saccharina latissima, and Laminaria solidungula dominated the boulder habitat outside of the fjord covering 35%, 13%, and 11% of the sea floor, respectively. In contrast, the middle and inner portions of the fjord were devoid of kelp and dominated by encrusting coralline algae. More diverse megabenthic invertebrate assemblages were detected within the fjord compared to the periphery. Fish assemblages were depauperate overall with the shorthorn sculpin, Myoxocephalus scorpius, and the Greenland cod, Gadus ogac, dominating total fish biomass contributing 64% and 30%, respectively. Understanding the composition and environmental influences within this fjord ecosystem not only contributes towards the protection of this ecological and culturally important region but serves as a baseline in a rapidly changing climatic region.

AbstractCurrent best‐practice policy recommendations for managing fish stocks are achieved by a mixture of maintaining modest fishing mortality (restricting effort, times and gear), marine reserve networks and not subsidizing unprofitable fisheries. A seldom evaluated question is how effective these proposed approaches are for maintaining all fish stocks and biodiversity elements in marine seascapes? Both recommended and unrecommended fishing practices fragment habitats and reduce metapopulation connectivity with potentially unexpected seascape‐level consequences. To better understand these outcomes, we pooled and evaluated fish community data into two seascape groupings for comparisons of biomass and life‐history characteristics. These were remote baseline reefs (>9 hr from regional cities and >4 hr from human habitation, n = 584 locations) and those emulating best‐practice seascapes (BPS, n = 140). BPS were a mix of high‐compliance marine reserves (fishable biomass = 892 ± 696 (±SD) kg/ha, n = 95; >5 km2 and >15 years of closure) and fished seascapes (478 ± 395 kg/ha, n = 45) that had biomass near the maximum sustained yield (MSY) estimates for coral reefs. The fish communities in the BPS locations differed considerably from the remote baseline by having 49% of the median and 32% of the mean biomass, smaller community‐weighted body sizes, and faster growth and mortality rates. Most of the declines were associated with high biomass taxa that included carnivorous jacks (Carangidae), snappers (Lutjanidae), groupers (Serranidae) and triggerfish (Balistidae), which were reduced to between 11% and 28% of the mean baseline. Surgeonfish (Acanthuridae) and parrotfish (Scarinae) were an exception in being reduced to only 48 and 53% of the baseline's mean biomass, respectively. As expected, community‐level body sizes and age values were larger and trophic level higher, while growth and mortality were lower in baselines than BPS seascapes. After evaluating the different environmental responses between seascapes and accounting for the largest geographic factor, longitude, we evaluated the community responses to 4 possible BPS planning scenarios. Biomass responses to age and trophic level and length at maturity were similar and predictable for the two seascapes. In contrast, growth and generation time responses differed between seascapes. Baselines had peak biomass patterns at intermediate values, whereas BPS displayed a declining influence of growth and a saturating response for generation time. Consequently, deviations between BPS and baselines indicate that current BPS proposals do not fully emulate the ecology of remote or wilderness locations. Therefore, wilderness will be a required management designation if the global fish communities are to be fully conserved.