Developing a management strategy for the red shrimp Aristeus antennatus fishery in the northwestern Mediterranean Sea = Desarrollo de una estrategia de gestión para la pesquería de la gamba roja Aristeus antennatus en el Mediterráneo Noroccidental

The deep-sea red shrimp Aristeus antennatus is one of the main target species for bottom trawl fishery in the northwestern Mediterranean Sea. In the Catalan region, this species is fished along the continental margin of a system of submarine canyons and its landings present high inter-annual variability. Minimums in the historical series of yearly landings have been associated with the occurrence of strong bottom currents generated by an oceanographic phenomenon named Dense Shelf Water Cascading (DSWC). In fact, a drastic reduction of the red shrimp abundance in the fishing grounds of the Catalan area was observed during DSWC events. This thesis contains a thorough assessment of the red shrimp fishery in Catalonia, with the main objective to provide management advice for the sustainable exploitation of this resource. Historical series of fishery data (including fishing effort directed to the red shrimp) were reconstructed from various data sources, and trends in the data series were analyzed. Stock status in the 1980s and in recent years (2005-2008) was assessed using pseudo-cohort and yield per recruit analysis and compared. Then, a stock assessment using a Statistical Catch at Age model (SCAA) was performed. This method allowed to include all the available data, covering a period of more than fifty years (1963-2015), as well as the effect of the DSWC. In particular, the SCAA was used to test alternate hypotheses on the mechanisms of interaction between the DSWC and the red shrimp population and to estimate reference points for management. In addition, the spatio-temporal variability of fishery discards in relationship to the submarine canyons’ geomorphology was analyzed. Finally, the selectivity for red shrimp of three different codend mesh configurations was measured and compared: the 50 mm diamond mesh (50d), the 40 mm square mesh (40s) and the 50 mm square mesh (50s). A transition analysis to simulate the evolution of the yield per recruit and the biomass per recruit after a hypothetical implementation of the 50s in the fishery was performed. The results presented in this thesis indicate that the fishing effort directed to the red shrimp in the Catalan area underwent a steep increase starting from the second half of the last century up to 2009, while CPUE decreased. Including the effect of DSWC significantly improved the stock assessment model for this species. In particular, it was demonstrated that the DSWC significantly increases the red shrimps natural mortality. Both the yield per recruit analysis and the Statistical Catch at Age model showed that this resource is in overexploitation. In particular, the yield per recruit decreased by 10% between the 1980s and the recent years (2005-2008). In addition, the predicted equilibrium maximum sustainable yield (MSY) was considerably reduced in years of DSWC, indicating that only little harvest may be sustainable in years of adverse environmental conditions. The average discard ratio found in this study (0.2) was low compared to other trawl fisheries, and showed a marked seasonal variability with a maximum in spring and a minimum in summer. Most of the discarded biomass (almost 96%) was constituted of species with no commercial interest. Furthermore, the mesh configurations currently used in the red shrimp fishery in Catalonia (50d y 40s) were found not suitable to reduce the amount of juvenile individuals in the catch, both displaying a 50% retention length well below the size at first maturity. On the other hand, the 50s would significantly improve the selectivity in this fishery, and its implementation would lead to an increase of the yield per recruit of about 9% after five years. According to the results of this thesis, a fishery management aiming at the long term sustainable and profitable exploitation of the red shrimp should include measures to: reduce overfishing, increase yield per recruit and CPUE, lower the peak of discards in spring, and buffer the negative effect of DSWC. This could be achieved by decreasing fishing effort and fleet overcapacity, protecting the aggregations of juvenile individuals, and increasing the gear selectivity. In particular, the results of this thesis indicate that a fishery closure in winter/spring, when shoals of juvenile individuals aggregate in the fishing grounds and the discard ratio reaches the yearly peak, would be particularly appropriate. In addition, fishing effort should be further reduced in years of intense DSWC events, to permit the recovery of the population. Finally, the mitigation of overfishing is also likely to increase the red shrimp population resilience to the effects of DSWC.La gamba roja de profundidad Aristeus antennatus es una de las especies más importantes para la pesca de arrastre de fondo en el Mediterráneo nororiental. En la región catalana, esta especie se pesca en la plataforma profunda y en el margen continental de un sistema de cañones submarinos. Sus desembarques presentan una elevada variabilidad interanual. Los mínimos en la serie histórica de desembarques han sido asociados con la ocurrencia de fuertes corrientes de fondo generadas por un fenómeno oceanográfico conocido como Dense Shelf Water Cascading (DSWC). De hecho, se observa una disminución drástica en la abundancia de gamba roja en los caladeros del área catalana coincidiendo con los eventos de DSWC. Esta tesis contiene una evaluación exhaustiva de la pesquería de la gamba roja en Cataluña, con el objetivo principal de aportar recomendaciones de gestión para una pesca sostenible de este recurso. Las series históricas de datos sobre la pesca (incluyendo el esfuerzo dirigido a la gamba roja) se reconstruyeron a partir de varias fuentes, y se analizaron los patrones en las series de datos. Se evaluó y comparó el estado del stock en los años 1980 y en años recientes (2005-2008). A continuación, se desarrolló una evaluación del stock utilizando un modelo de tipo Statistical Catch at Age (SCAA). Este modelo permitió utilizar todos los datos disponibles, incluido el efecto del DSWC, cubriendo un periodo de más de cincuenta años (1963-2015). En concreto, el modelo se utilizó para testar hipótesis alternativas sobre el mecanismo de interacción entre el DSWC y la población de gamba roja y para la estimación de puntos de referencia para la gestión. Además, se analizó la variabilidad espacio-temporal de los descartes en esta pesquería, en relación a la geomorfología de los cañones submarinos. Finalmente, se midió y comparó la selectividad de tres diferentes configuraciones de malla del copo de la red: malla romboidal de 50 mm (50d), malla cuadrada de 40 mm (40s), y malla cuadrada de 50 mm (50s). También, se llevó a cabo un análisis de transición para simular la evolución de la biomasa y rendimiento por recluta después de una hipotética implementación de la malla cuadrada de 50 mm en la pesquería. Los resultados de esta tesis indican que el esfuerzo pesquero dirigido a la gamba roja en el área catalana sufrió un crecimiento abrupto en la segunda mitad del siglo pasado hasta 2009, mientras las capturas por unidad de esfuerzo disminuyeron. La inclusión del efecto del DSWC mejora significativamente el modelo de evaluación para la gamba roja. En concreto, se demostró que el DSWC aumenta significativamente la mortalidad natural de los individuos de gamba roja. El análisis de rendimiento por recluta y el SCAA detectaron una sobreexplotación del recurso. En particular, el rendimiento por recluta disminuyó de un 10% entre los años 1980 y años recientes (2005-2008). Además, se detectó una disminución significativa en la estimación de rendimiento máximo sostenible (MSY) en años de DSWC, indicando que en años coincidentes con condiciones ambientales desfavorables debería disminuirse aún más la explotación. La proporción promedia de descartes encontrada en esta pesquería (0.2) es menor comparada con otras pesquerías de arrastre, y presenta una marcada variabilidad estacional, con un máximo en primavera y un mínimo en verano. La mayoría de la biomasa de los descartes (casi el 96%) está constituida por especies sin ningún interés comercial. Además, se demostró que las mallas utilizadas actualmente en la pesquería de gamba roja en Cataluña (50d y 40s) no son adecuadas para disminuir la captura de juveniles, ambas caracterizadas por una talla de retención del 50% menor de la talla de primera madurez. Por otro lado, la malla de 50s mejoraría significativamente la selectividad en esta pesquería, y su implementación llevaría a un aumento del rendimiento por recluta de alrededor de 9% después de cinco años. Según los resultados de esta tesis, una gestión cuyo objetivo sea establecer una pesquería de gamba roja sostenible en el largo plazo debería incluir medidas para: reducir la sobreexplotación, aumentar el rendimiento por recluta, disminuir el pico de descartes en primavera y limitar los efectos negativos del DSWC en la pesquería. Estos objetivos se obtendrían actuando sobre la sobrecapacidad de la flota y con una reducción del esfuerzo pesquero, protegiendo las agregaciones de individuos juveniles y aumentando la selectividad del arte de pesca. En concreto, los resultados de esta tesis indican que una veda en invierno/primavera, cuando las agregaciones de juveniles aparecen en los caladeros y la proporción de descartes llega a su máximo, sería una medida particularmente apropiada. También, el esfuerzo pesquero se debería disminuir ulteriormente en años de intensos eventos de DSWC, para permitir la recuperación de la población. Además, se prevé que una mitigación de la sobreexplotación incrementara la resiliencia da la población de gamba roja a los efectos negativos del DSWC