INTERACCIONES ENTRE EL CULTIVO DE PECES EN JAULAS EN MAR ABIERTO Y LA PESCA ARTESANAL INTERACTIONS BETWEEN SEA CAGE FISH FARMING AND ARTISANAL FISHERIES David Izquierdo Gómez TESIS DOCTORAL Julio 2016 David Izquierdo Gómez INTERACCIONES ENTRE EL CULTIVO DE PECES EN JAULAS EN MAR ABIERTO Y LA PESCA ARTESANAL INTERACTIONS BETWEEN SEA CAGE FISH FARMING AND ARTISANAL FISHERIES Departamento de Ciencias del Mar y Biología Aplicada. Facultad de Ciencias INTERACCIONES ENTRE EL CULTIVO DE PECES EN JAULAS EN MAR ABIERTO Y LA PESCA ARTESANAL INTERACTIONS BETWEEN SEA CAGE FISH FARMING AND ARTISANAL FISHERIES David Izquierdo Gómez Doctorado en Ciencias del Mar y Biología Aplicada Tesis presentada para aspirar al grado de DOCTOR POR LA UNIVERSIDAD DE ALICANTE MENCIÓN DE DOCTOR INTERNACIONAL Dirigida por: Dr. Pablo Sánchez Jerez Dr. Just Tomas Bayle Sempere La investigación llevada a cabo en ésta tesis doctoral ha formado parte del Proyecto FATFISH (CTM2009-14362-C02-01), financiado por el Ministerio Español de Economía y Competitividad AKNOWLEDGEMENTS / AGRADECIMIENTOS Considero una suerte el tener que agradecer a muchas personas el haber llegado al objetivo de defender mi tesis doctoral, ya que indica que, el entendimiento y la colaboración entre personas, clave para un pleno desarrollo personal, han estado presentes durante este largo proceso. A pesar de que nunca imaginé que en mi vida acabaría defendiendo una tesis doctoral, sí es cierto que en mi mente siempre he sabido que la curiosidad estaría siempre presente, siendo quizás ésta la que me llevó a terminar llamando a las puertas de la ciencia. Tras esa puerta siempre ha estado mi director de tesis Pablo Sánchez al que le debo haber recomendado a un estudiante mediocre, en cuanto a resultados se refiere, para trabajar en Noruega; imagino que conseguí transmitir mi gran motivación por dar un giro radical a mi vida después de dejar el deporte de competición. A continuación quiero agradecer a mi madre Julia y a mi padre Alejandro por aceptar y animar a que el último de sus hijos se fuera de casa para satisfacer sus inquietudes personales, dándome siempre total libertad para alcanzar un nivel de formación personal y académico que ellos no tuvieron oportunidad de tener. Es increíble lo que habéis hecho en tan sólo una generación. Tanto mis hermanas Belinda y Pilar como mi hermano Alejandro han sido pieza clave y siempre me han ayudado continuar mi camino para llegar al éxito de forma indirecta a través de su ejemplo y de forma activa mediante su motivación, amor y cariño, en especial Pilar llevándome al trabajo cada mañana. Gracias también a Manuel, Álvaro y Leo por ser parte de mi familia y por vuestro apoyo, de todos aprendo cada día incluso de ti, Álvaro, que con tan sólo 15 años eres un ejemplo para el niño que lucho por conservar dentro. En el año y medio que viví en Tromsø (Noruega) gracias a compañeros como Rune, Pal, Ronny, Tor, Bjorn, Chris, Sten, etc…comencé a conocer lo que era trabajar haciendo ciencia. En el lado personal, compañeros de piso como Juan, Borja, Massimiliano, Marco, Sandra y Hélène fueron mi segunda familia. Tras forjarme en Noruega, Pablo Sánchez, me brindó una nueva oportunidad de seguir trabajando como biólogo marino y alcanzar el grado de doctor, algo impensable en España en el año 2010. Gracias también a Just Bayle por haberme recibido con los brazos abiertos y apoyarme desde la codirección de la tesis doctoral. Mi retorno a casa me ubicó mesa con mesa junto con uno de mis pilares vitales, Elena Martínez que desde mi primer día de Universidad hasta hoy sigue estando incondicionalmente a mi lado y que con su ayuda ha sido fundamental para alcanzar mi objetivo de defender mi tesis doctoral. Además también me reencontré con Pablo Arechavala, compañero de carrera y amigo del que no me separé durante mis primeros años en el departamento; gracias por ser un referente y mostrar lo alto que es posible subir el listón. Gracias además por las fotos que visten esta tesis doctoral; aquel buceo mano a mano es uno de mis mejores recuerdos de este doctorado. A partir de ahí, otros compañeros de despacho y amigos fueron apareciendo como Damián, Maite, Vicky, Candela, Tito, Loya, y más tarde (aunque más vale tarde que nunca) Kilian Toledo, a los que estoy tremendamente agradecido, incluyendo a los demás miembros del Departamento de Ciencias del Mar. El día a día también lo he compartido con otros miembros de otros departamentos como Josele, Jonás, Alicia, etc…que me han aportado su granito de arena con su amabilidad y amistad. Además quiero agradecer en especial el espíritu crítico y práctico a David López, compañero de carrera que aún sigue estando ahí. En una primera experiencia internacional, Split (Croacia) marcó mi vida de alguna manera. Allí desarrollé mis primeros contactos científicos y sinergias que darían como resultado artículos publicados y colaboraciones futuras. Gracias Ivona, Ivana, Vedran, Dinko y en especial a Tanja Ségvic que me mostró lo que es el rigor, profesionalidad, motivación e ilusión aplicados a la ciencia. En una etapa más madura aterricé en Swansea (Gales) en el laboratorio de Carlos García de Leániz que junto con su mujer Sonia Consuegra me mostraron otro modelo de trabajo en una Universidad puntera del Reino Unido, como es la Prifysgol Abertawe en Swansea, muchas gracias por ello. En el lado humano, no me quiero olvidar de toda esa gente de la que hablaba también al principio, todos esos pescadores, acuicultores, secretarios de cofradías, responsables de lonja, patrones mayores, marineros que han hecho posible la toma de datos en Guardamar, Santa Pola, Campello, Águilas, Cartagena, Málaga, etc... A continuación, quiero agradecer a mis amigos y familia deportiva (ACFA; Asociación de Futevolei Alicante) por la amistad y los buenos ratos de cada fin de semana, manteniendo la forma para rendir académicamente durante la semana. Gracias Rubén Requena, Daniel Martínez, Antonio González, Antonio Andújar, Javier Bujalance, Nemanja Stankovic, etc…quiero dar las gracias también a mis “hermanos” Pablo y Juan Antonio Carcelén, Carlos Delgado, y Carlos Bohorquez, que además formar parte del proyecto humano ACFA son parte fundamental de la persona que soy hoy en día. En mi etapa actual, Marie es la persona con la que comparto mi vida, siendo testigo y sufridora directa de mis malos momentos, Gracias por haberme apoyado siempre entre mis viajes, idas y venidas y por seguir animándome a conseguir mis metas. Gracias también a mi otra familia, “Los Marchelot”, que me han aceptado como un hijo más desde que les conocí, brindándome todas las facilidades y el calor humano a lo largo del tramo final de esta tesis, Merci Jean François et Hélène, Lucie et Aalock, François et Laura. CONTENTS GENERAL RESUME/RESUMEN GENERAL…………………………………………………………………………………….……………1 CHAPTER 1. COASTAL ZONE DEVELOPMENT: AQUACULTURE AND FISHERIES……………………………………….…7 1.1 Aquaculture and global population increase: influences on the uses of coastal areas…………..……..8 1.2 Small-scale fisheries and marine fish farming in the Mediterranean……..……..………………………………..9 Distribution of the small-scale fishing fleet in the Mediterranean coast of Spain……………………….10 Marine fish farming in the Spanish Mediterranean coast……………………………………………………………12 Coexistence of fish farming and thesmall-scale fleet in the Spanish Mediterranean coast…………………….13 1.3 The sustainable integration of marine aquaculture in coastal zones……………………..………….………..13 1.4 Interactions between fish farming and marine resources exploited by small-scale fisheries……..…14 FAD (Fish Aggregating Device) effect of open sea cages on wild fish…………………………….………….…14 Wild fish condition and trophic behaviour………………………………………………………………………..…..……15 Fish farm connectivity and diseases transmission………………………………………………………….……………16 Predators………………………………………………………………………………..…………………………………….……..….…17 Fish escape events………………………………………………………..…………………………….…………….……..…….…17 1.5 Objectives………………………………………………………..………….…………….………………………………………….……18 General objective………………………………………………………………………………………………………….….….…….18 Specific objectives.……………………………………………………………………………………………….…....….….………18 CHAPTER 2 EXPORTATION OF EXCESS FEED FROM MEDITERRANEAN FISH FARMS TO LOCAL FISHERIES THROUGH DIFFERENT TARGETED FISH SPECIES…………………………………………………………..……….………….……….…….19 Summary / Resumen……………………………………..…………………..…………………………………………………………….………….20 2.1 Introduction………………………………………………………..……………………………………..…………………………….…….………..21 2.2. Materials and Methods………………………………………………………..………………………....…………………….……….…….22 2.3. Results……..……………………………………………………..………………………………………………………………………..…..….…….26 2.4. Discussion………..…………………………………………………..……………………………………………………………………….…………29 CHAPTER 3 EFFECTS OF COASTAL FISH FARMS ON BODY SIZE AND ISOTOPE COMPOSITION OF WILD PENAEID PRAWN………………………………………………………..……………………………….………….…………………………………….…….33 Summary / Resumen……………………………………..…………………..…………………………………………………………….………….34 3.1 Introduction………………………………………………………..……………………………………..…………………………….…….………..35 3.2. Materials and Methods………………………………………………………..………………………....…………………….……….…….36 3.3. Results……..……………………………………………………..………………………………………………………………………..…..….…….39 3.4. Discussion………..…………………………………………………..……………………………………………………………………….…………40 CHAPTER 4 INTERACTIONS BETWEEN OPEN SEA CAGE AQUACULTURE AND ARTISANAL FISHERIES THROUGH PREDATOR SPECIES: IMPLICATIONS FOR COASTAL MANAGEMENT..…………………………….…………………….………………………………………….…….….….….……….…...….….45 Summary / Resumen …………………………………………………….…………………….………………………..….…….….….46 4.1 Introduction…………………………………………………………………………………………….…………….……….…..…..….47 4.2 Materials and Methods……………………………….…..………………….………………………………………….…….…..48 4.3 Results……………………………………………………………………………………………..………….…………………..…….….51 4.4 Discussion…………………………………………………………………………………..………….………………………..…….….55 CHAPTER 5. UNVEILING THE INFLUENCE OF GILTHEAD SEA BREAM ESCAPEES IN FISHERIES LANDINGS THROUGH A SCALES-BASED METHODOLOGY: A NEW MANAGEMENT TOOL FOR MEDITERRANEAN SEA CAGE AQUACULTURE...……………………………….………………………………………………………………………..…….…….….59 Summary / Resumen.…………………………………………………………………………………………………..…..……………60 5.1 Introduction…………………………………………………………………………………………………………………………….…61 5.2 Materials and Methods…….…………………………………………………………………………………………….………….62 5.3 Results……….…………………………………………………………………………………………………………………………...…65 5.4 Discussion………………………………………………………………………………………..………………….………………….…69 CHAPTER 6. GENERAL DISCUSSION………………….……………………………………………………………………………..…….70 6.1 Commercial species as fate of excess feed………………………………………………………………………..…..….71 6.2 Landing fish influenced by fish farming activity: Socio-economic implications…………...………………72 6.3 Body condition versus reproductive success of wild fish……………………………………………….……..….…74 6.4 Evidences of fish-farms shaping the wild fish distribution in coastal areas………..…………………….…75 6.5 Guidelines to prevent/mitigate the influence of fish escapes on the ecosystem and fisheries………………………………………………………………………………………………………………………………77 Smart feeding to reduce the organic load to the ecosystem………………………….………….…………….77 The need of aggregated fish as a biofilter……………………………………………..…………………….…………..79 Exportation of biomass in shape of wild fish: Fish farming & Conservation……………………………..79 Guidelines for the design of contingency plans for fish escape events…….……………….................80 CONCLUSIONS………………………………………………………………………………………………………….……………….………...…83 REFERENCES………………………………………………………………………………………………………………..………………….……….85 GENERAL RESUME The anthropogenic pressure over the coastal La presión antropogénica sobre la zona costera zone has dramatically increased around the ha aumentado radicalmente en el mundo durante world in the last 50 years. One of the main los últimos 50 años. Una de las principales industries called to “conquer the coastal zone” is industrias llamadas a “conquistar la zona sea cage fish farming, which, after the costera” es el engorde de peces, la cual, tras el stagnation and future constraints of agriculture estancamiento y las limitaciones previstas para production, is predicted to increase the la producción agrícola, está previsto que production over the future decades to feed a aumente su producción en el futuro para global raising population. In light of the alimentar a una creciente población mundial. En predicted scenario, where fish farming will be base al escenario previsto, donde el engorde de one of the main sources of human seafood, peces será la primera fuente de proteína marina, further increase on coastal pressure will occur la costa sufrirá una mayor presión a nivel throughout the Mediterranean Sea. On the wake Mediterráneo. A raíz del desarrollo industrial of the development of industrial sea cage fish del engorde de peces en el Mediterráneo, farming in the Mediterranean Sea, which started iniciado hace 30 años, una serie de influencias 30 years ago, different influences on the en el ecosistema y otros usuarios de la zona ecosystem and coastal users (specially coastal costera (especialmente la pesca) se han hecho fisheries) have been noticed (Chapter 1). In the patentes (Capítulo 1). En los inicios del early stages of sea cage fish farming desarrollo del engorde de peces en jaulas development, damage on benthic protected marinas, se observaron daños en especies species as marine phanerogams like Posidonia protegidas como las fanerógamas marinas oceanica were noticed, as well as anoxia (Posidonia oceanica) y situaciones de anoxia en episodes in soft bottoms underneath sea cages fondos blandos debajo de las jaulas debidos al due to excess of organic matter. However, it is exceso de materia orgánica. Sin embargo, es en in the last 10 years when the influences of fish los últimos 10 años cuando las influencias del farming on coastal artisanal fisheries in terms of engorde de peces en relación a la agregación de wild fish aggregation, excess feed and fish peces, exceso de pienso y escapes han sido escapes, have been brought up. puestas sobre la mesa. The present doctoral thesis aims to shed light on Esta tesis doctoral tiene como objetivo arrojar the aforementioned aspects, addressing, in first luz en los aspectos arriba mencionados y en term, how the excess feed is assimilated by the concreto sobre cómo el exceso de pienso es assemblage of aggregated ichthyofauna from a asimilado por la ictiofauna agregada a las jaulas holistic perspective including different trophic marinas desde una perspectiva general gilds, from planctivorous to top predator species incluyendo diferentes niveles tróficos, desde (Chapter 2). Secondly, despite the benthic planctívoros hasta depredadores (Capítulo 2). influence of sea cage fish farming has been En segundo lugar, a pesar de que la influencia extensively studied in regards with the geoche- geoquímica del engorde de peces en jaulas ha 1 mistry, there is almost no research on its sido muy estudiada, el conocimiento sobre la influence on benthic macro-fauna, either fish or influencia en la macro-fauna bentónica es casi crustaceans. Therefore, the high valued species inexistente, tanto en peces como en crustáceos. caramote prawn (Melicertus kerathurus) was Por ello, la especie de interés pesquero studied, since it is a key species for the langostino blanco (Melicertus kerathurus) ha sustainability of fishing fleets exploiting this sido estudiada, ya que es una especie clave para fishing resource within the Mediterranean Sea la sostenibilidad de las flotas pesqueras que la (Chapter 3). Furthermore, as a third step on the explotan en el Mediterráneo (Capítulo 3). understanding of the influence of sea cage fish Además en una tercera aproximación en la farming on the behaviour and habitat use of comprensión de la influencia de las jaulas de commercially exploited fish, the predator engorde de peces en el comportamiento y uso species bluefish (Pomatomus saltatrix) was del hábitat de especies pesqueras, la especie studied (Chapter 4). Eventually, fish farms predadora anjova (Pomatomus saltatrix) fue export biomass towards the environment not estudiada (Capítulo 4). Por último, hay aporte only in shape excess feed but also through fish de biomasa al medio en forma de pienso pero escapes. The abundances of escaped fish in the también en forma de peces escapados. La wild are shaped by coastal fisheries but either presencia de peces escapados en el medio the studies on the incidence of escaped fish on salvaje está influenciada por la pesca pero tanto fisheries landings or the ability to capture su incidencia en las capturas como la capacidad escapees by different fishing gears are scarce. de su recaptura por diferentes artes de pesca es Therefore, a simple methodology to desconocida. Es por ello que una metodología differentiate between escaped and wild simple para diferenciar entre doradas (Sparus individuals of Sparus aurata was developed and aurata) escapadas y salvajes ha sido desarrollada the incidence of escaped gilthead sea beam in además de la estimación de la incidencia de fisheries landings was assessed (Chapter 5). In peces escapados entre las capítulo (Capítulo 5). the chapter 6 of this PhD, the obtained results En el capítulo 6 los resultados obtenidos en esta are discussed in terms of management of the tesis se discuten en un marco de gestión de la coastal zone. Additionally, a set of guidelines in zona costera. Además, se aportan una serie de regards with feeding optimization and recapture recomendaciones respecto a la optimización del of escaped fish are outlined to provide decision proceso de alimentación y sobre la recaptura de makers with scientific data to be implemented in peces para que los gestores de la zona costera management measures for the sustainable dispongan de datos científicos para implementar activity in the coastal zone. en medidas sostenibles de gestión de la costa. Throughout Chapter 2, it was demonstrated that En la Capítulo 2, se demuestra que todas las all the analysed fish species with commercial especies de interés comercial que se anizaron interest (Sardinella aurita, Caranx rhonchus, (Sardinella aurita, Caranx rhonchus, Mullus Mullus barbatus), including bluefish barbatus), incluyendo la anjova (P.saltatrix), (P.saltatrix), resulted influenced by terrestrial resultaron influenciadas por ácidos grasos fatty acids contained in fish feed. The excess terrestres contenidos en el pienso. El exceso de 2