A comparative analysis of ecosystem models of Lake Victoria (East Africa)

The advent of ecosystem-based fisheries management (EBFM) in recent years has expanded the scope of fisheries management, where policies are aimed not only at maximizing production (or biological yield) but also maintaining an optimal balance between socio-economic and conservation objectives when utilizing aquatic living resources. Ecosystem models help to assimilate diverse information on the drivers of ecosystem change, thereby providing integrated assessment and advice that is needed for EBFM. Different ecosystem models, however, often provide different predictions, and this uncertainty is one of the major challenges impeding their use in EBFM. This thesis compares ecosystem models of Lake Victoria (East Africa), focusing on Ecopath with Ecosim (EwE) and Atlantis modelling frameworks, to get insights into sensitivity of fishing policy scenarios to model choice. The thesis is based on six papers. Paper I highlights the history of ecosystem modelling, both in African lakes and globally. Paper II describes temporal changes in food web of Lake Victoria using Ecopath models. Paper III compares a historic Ecopath model of Lake Victoria, fitted to time series data, to recent models that are not fitted to time series data to show how reliable none-fitted models are in terms of evaluating long-term ecosystem impacts of fishing. Paper IV compares EwE and Atlantis models of Lake Victoria to show how ecosystem impacts of fishing may be sensitive to model structure and complexity. Paper V explores socio-ecological trade-offs in Lake Victoria using both EwE and Atlantis models. Paper VI explores spatio-temporal variation in fishing patterns and fishing pressure in Lake Victoria in relation to the balanced harvesting approach (where fishing mortality is distributed across taxa or species in proportion to biological productivity). Overall, these studies contribute to understanding of how advice from ecosystem models can be affected by model structure, data assumptions and quality. The findings in this thesis suggest that simpler models may also support robust qualitative advice, which is vital for long-term strategic planning, but key ecological mechanisms explaining the differences in fishery responses between models (simple vs. complex, data-rich vs. data-poor) must be identified before hand. In view of this finding, the importance of multi-model simulations as an aid to guarding against the effects uncertainty on strategic management decisions can not be overstated. This further implies that the lack of model diversity observed on most African lakes requires urgent attention.Notkun vistkerfisnálgunar við stjórn fiskveiða á undanförnum árum hefur breikkað svið fiskveiðistjórnunar með því að ákvarðanir miðast ekki einvörðungu við hámörkun heildarafla eða afraksturs heldur er einnig tekið tillit til félagslegra og hagrænna þátta við nýtingu lifandi auðlinda sjávar. Vistkerfislíkön draga saman fjölbreytt upplýsingasöfn um hvað ræður vistkerfisbreytingum og gefa þannig samræmt heildarmat á ástandi og þá ráðgjöf sem þarf að nota fyrir vistkerfisnálgun við stjórn fiskveiða (ecosystem-based fisheries management, EBFM). Ólík vistkerfislíkön geta hins vegar gefið talsvert ólíkar spár um þróun. Slíka líkan-óvissa er talsverð hindrun við notkun þessara líkana við EBMF. Þær rannsóknir sem hér eru kynntar rýna í áhrif flækjustigs líkana og óvissu í gögnum á ákvarðanir um auðlindanýtingu í ljósi EBFM og eru niðurstöður kynntar í sex greinum. Í þessari ritgerð eru borin saman vistkerfislíkön fyrir Viktoríuvatn í Austur-Afríku, mest með Ecopath with Ecosim"(EwE) og Atlantis, til ˛ að sýna áhrif líkanavals á ályktanir um afleiðingar stjórnvaldsaðgerða. Ritgerðin byggir á 6 greinum. Í Grein I er gefið yfirlit um notkun vistkerfislínana á vötn í Afríku. Grein II lýsir líkani fyrir fæðuvef Viktoríuvatns stöðulíkani (Ecopath). Grein III ber saman sögulegt EwE líkan fellt að eldri tímaraðargögnum við jafnstöðu líkan lagt að nýrri gögnum. Tilgangurinn er að skilja áreiðanleika jafnstöðulíkana sem ekki nota formlega aðlögun að gögnum þegar þau eru notuð til að spá fyrir um afleiðingar stjórnvaldsákvarðana. Grein IV ber saman EwE og Atlantis líkön til að auka skilning á hvernig líkagerð, flækjustig og forsendur hafa áhrif á mat á stjórnvaldsaðgerðum. Grein V fjallar um mat á félagslegum og efnahagslegum áhrifum stjórnunaraðgerða með Atlantis og EwE. Grein VI metur breytileika í veiðimynstri og sókn í tíma og rúmi í samhengi við aðferðar jafnrar sóknar (balanced harvest strategy) þar sem sókn er sett sem hlutfall af framleiðslu tegundar. Sú heildarmynd fæst úr þessum tilraunum að ráðgjöf byggð á ólíkum líkönum getur orðið talsvert háð innri byggingu hvers líkans, gagnanýtingu og gæðum gagna. En niðurstöður benda líka til þess að einföld líkön geti veitt trausta almenna ráðgjöf, sem er mikilvæg fyrir langtíma áætlanagerð. Lykileiginleika vistkerfis, sem útskýra mun á spá einfaldra og flókinna líkana, þarf hins vegar að auðkenna fyrirfram. Í ljósi þessa er mikilvægi þess að prófa mörg líkön augljóst og nauðsynlegt að beina sjónum að fæð þeirri sem auðkennir breytileika í líkanagerð fyrir vötn í Afríku.United Nations University Fisheries Training Programme (UNU-FTP), Iceland