Sensitivity and Vulnerability in Marine Environments: an Approach to Identifying Vulnerable Marine Areas

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Abstract: Marine environments have suffered from a lack of quantitative methods for delineating areas that are sensitive or vulnerable to particular stresses, natural and anthropogenic. We define sensitivity as the degree to which marine features respond to stresses, which are deviations of environmental conditions beyond the expected range. Vulnerability can then be defined as the probability that a feature will be exposed to a stress to which it is sensitive. Using these definitions, we provide a quantitative methodology for identifying vulnerable marine areas based on valued ecological features, defined as biological or physical features, processes, or structures deemed by humans to have environmental, social, cultural, or economic significance. The vulnerability of the valued ecological features is a function of their sensitivity to particular stresses and their vulnerability to those stresses. We used the methodology to demonstrate how vulnerable marine areas for two groups of endangered whale species (inshore and offshore) could be identified with a predictive habitat model and acoustic stress surfaces. Acoustic stress surfaces were produced for ferry traffic, commercial shipping traffic, potential offshore oil production, and small-boat traffic. The vulnerabilities of the two whale groups to the four stressors considered in this example were relatively similar; however, inshore species were more sensitive to on-shelf, coastal activities such as offshore hydrocarbon production, ferry traffic, and small-boat traffic. Our approach demonstrates how valued features can be associated with stresses and the likelihood of encountering these stresses (vulnerability) in order to identify geographic areas for management and conservation purposes. The method can be applied to any combination of valued ecological features and stressors.

Abstract

Resumen: Los ambientes marinos han carecido de métodos cuantitativos para delinear áreas sensibles o vulnerables a ciertos estreses (naturales y antropogénicos). Definimos sensibilidad como el grado en que los atributos marinos responden a estreses, que son desviaciones de condiciones ambientales más allá de los límites esperados. Vulnerabilidad, entonces, puede ser definida como la probabilidad de que un atributo esté expuesto a un estrés al que es sensible. Utilizando estas definiciones, aportamos una metodología cuantitativa para identificar áreas marinas vulnerables. La metodología identifica áreas marinas vulnerables con base en atributos ecológicos valiosos (definidos como características, procesos o estructuras biológicas que tienen alguna significancia ambiental, social, cultural o económica para los humanos). La vulnerabilidad de los atributos ecológicos valiosos es una función de su sensibilidad a estreses particulares y su vulnerabilidad a esos estreses. Utilizamos la metodología para demostrar como se pueden identificar áreas marinas vulnerables para dos grupos de especies de ballenas en peligro (cerca de la costa y lejos de la costa) mediante un modelo predictivo de hábitat y superficies de estrés acústico. Se produjeron superficies de estrés acústico para tráfico de transbordadores, tráfico de barcos comerciales, potencial producción de petróleo lejos de la costa y tráfico de embarcaciones pequeñas. La vulnerabilidad de los dos grupos de ballenas a los cuatro estreses considerados en este ejemplo fueron relativamente similares; sin embargo, las especies cercanas a la costa fueron más sensibles a actividades costeras como la producción de hidrocarburos, tráfico de transbordadores y de pequeñas embarcaciones. Nuestra metodología demuestra como se pueden asociar atributos valiosos con estreses y la probabilidad de toparse con esos estreses (vulnerabilidad) para identificar áreas geográficas para su manejo y conservación. El método puede ser aplicado a cualquier combinación de atributos ecológicos valiosos y estreses.

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