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Estimating larval production of a broadcast spawner: the influence of density, aggregation, and the fertilization Allee effect

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The effect of fishing on reproduction is typically quantified by computing the effects of changes in the species abundance and age structure on egg production. For broadcast spawners, reproduction also depends on the local spatial distribution of individuals. Broadcast spawners exhibit an Allee effect at low density: a decline in the fertilization of eggs, owing to increased distance between spawners. We present a method for assessing the likely impact of a fishery on broadcast spawners, based on gamete dispersion dynamics and individual spatial distributions. We use an individual-based model to simulate larval production over a range of uncertainties in dispersion characteristics. We illustrate our method for the red sea urchin, Strongylocentrotus franciscanus, fishery in northern California, USA. The density of red sea urchins varied over space (0.1–1.6·m–2), and indices of aggregation were highest at low densities. As gamete dispersion distances increased, larval production exhibited a more linear relationship with density. Average larval production in 1996–1998 was 33.8% of production near the inception of the fishery. After accounting for decreases in mean density, the fertilization Allee effect accounted for 21.7± 4.1% of the decrease in larval production, and 45.2± 21.7% if sea urchins were not aggregated.

On mesure normalement l’effet de la pêche sur la reproduction en calculant les conséquences des changements de l’abondance et de la structure en âge sur la production d’œufs. Pour les reproducteurs à la volée, la reproduction dépend aussi de la répartition spatiale locale des individus. À faible densité, les reproducteurs à la volée subissent aussi un effet d’Allee, un déclin de la fécondation des œufs à cause de la distance accrue entre les reproducteurs. Nous présentons une méthode pour évaluer l’impact vraisemblable de la pêche sur les reproducteurs à la volée basée sur la dynamique de la dispersion des gamètes et les répartitions spatiales individuelles. Nous utilisons un modèle basé sur l’individu pour simuler la production larvaire sur une gamme d’incertitudes dans les caractéristiques de la dispersion. Nous illustrons notre méthode avec une pêche de l’oursin rouge géant, Strongylocentrotus franciscanus, dans le nord de la Californie, É.-U. La densité varie en fonction de l’espace (0,1–1,6·m–2) et les indices de regroupement sont maximaux aux faibles densités. À mesure que les distances de dispersion des gamètes augmentent, la production larvaire montre une relation plus linéaire avec la densité. La production larvaire moyenne en 1996–1998 représentait 33,8 % de la production observée vers le début de la pêche commerciale. Après avoir tenu compte des diminutions de la densité moyenne, l’effet d’Allee sur la fécondation explique 21,7± 4,1 % du déclin de la production larvaire et 45,2± 21,7 % lorsque les oursins ne sont pas regroupés.

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2011

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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