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Key Features and Context-Dependence of Fishery-Induced Trophic Cascades

Authors

  • ANNE K. SALOMON,

    1. Marine Science Institute, University of California Santa Barbara, Santa Barbara, CA 93106-6150, U.S.A.
    2. School of Resource and Environmental Management, Simon Fraser University, 8888 University Drive, Burnaby, British Columbia V5A 1S6, Canada, email anne.salomon@sfu.ca
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  • SARAH K. GAICHAS,

    1. National Oceanic and Atmospheric Administration, National Marine Fisheries Service, Alaska Fisheries Science Center, 7600 Sand Point Way NE, Seattle, WA 98115, U.S.A.
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  • NICK T. SHEARS,

    1. Marine Science Institute, University of California Santa Barbara, Santa Barbara, CA 93106-6150, U.S.A.
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  • JENNIFER E. SMITH,

    1. Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla, CA 92093, U.S.A.
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  • ELIZABETH M. P. MADIN,

    1. Marine Science Institute, University of California Santa Barbara, Santa Barbara, CA 93106-6150, U.S.A.
    2. Department of Ecology Evolution, and Marine Biology, University of California, Santa Barbara, CA 93106-9610, U.S.A.
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  • STEVEN D. GAINES

    1. Marine Science Institute, University of California Santa Barbara, Santa Barbara, CA 93106-6150, U.S.A.
    2. Department of Ecology Evolution, and Marine Biology, University of California, Santa Barbara, CA 93106-9610, U.S.A.
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Abstract

Abstract: Trophic cascades triggered by fishing have profound implications for marine ecosystems and the socioeconomic systems that depend on them. With the number of reported cases quickly growing, key features and commonalities have emerged. Fishery-induced trophic cascades often display differential response times and nonlinear trajectories among trophic levels and can be accompanied by shifts in alternative states. Furthermore, their magnitude appears to be context dependent, varying as a function of species diversity, regional oceanography, local physical disturbance, habitat complexity, and the nature of the fishery itself. To conserve and manage exploited marine ecosystems, there is a pressing need for an improved understanding of the conditions that promote or inhibit the cascading consequences of fishing. Future research should investigate how the trophic effects of fishing interact with other human disturbances, identify strongly interacting species and ecosystem features that confer resilience to exploitation, determine ranges of predator depletion that elicit trophic cascades, pinpoint antecedents that signal ecosystem state shifts, and quantify variation in trophic rates across oceanographic conditions. This information will advance predictive models designed to forecast the trophic effects of fishing and will allow managers to better anticipate and avoid fishery-induced trophic cascades.

Abstract

Resumen: Las cascadas tróficas disparadas por la pesca tienen implicaciones profundas para los ecosistemas marinos y los sistemas socioeconómicos que dependen de ellos. Con el número de casos reportados incrementando rápidamente, han emergido atributos clave y similitudes. Las cascadas tróficas inducidas por pesquerías a menudo presentan tiempos de respuesta diferenciales y trayectorias no lineales entre los niveles tróficos y pueden ser acompañados por cambios en el estado de los ecosistemas. Más aun, su magnitud parece ser dependiente del contexto, variando como una función de la diversidad de especies, la oceanografía regional, la perturbación física local, la complejidad del hábitat y la naturaleza de la pesquería misma. Para conservar y manejar ecosistemas marinos explotados, existe una necesidad imperiosa por mejorar el entendimiento de las condiciones que promueven o inhiben las consecuencias en cascada de la pesca. Más aun, la investigación futura debe examinar la interacción de los efectos tróficos de la pesca con otras perturbaciones humanas, identificar especies estrechamente interactuantes y los atributos del ecosistema que confieren resiliencia a la explotación, determinar los rangos de disminución de depredadores que provoca las cascadas tróficas, identificar antecedentes que indiquen cambios de estado de los ecosistemas y cuantificar la variación en las tasas tróficas en condiciones oceanográficas diferentes. Esta información mejorará los modelos predictivos diseñados para estimar los efectos tróficos de la pesca y permitirá que los manejadores anticipen y eviten las cascadas tróficas inducidas por pesquerías.

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