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Keywords:

  • Enhydra lutris;
  • Haliotis kamtschatkana;
  • predator–prey relations;
  • reinforcement learning;
  • species interaction;
  • stochastic dynamic programming;
  • Aprendizaje por reforzamiento;
  • interacción de especies;
  • Enhydra lutris;
  • Haliotis kamtschatkana;
  • programación dinámica estocástica;
  • relaciones depredador-presa

Abstract

Failure to account for interactions between endangered species may lead to unexpected population dynamics, inefficient management strategies, waste of scarce resources, and, at worst, increased extinction risk. The importance of species interactions is undisputed, yet recovery targets generally do not account for such interactions. This shortcoming is a consequence of species-centered legislation, but also of uncertainty surrounding the dynamics of species interactions and the complexity of modeling such interactions. The northern sea otter (Enhydra lutris kenyoni) and one of its preferred prey, northern abalone (Haliotis kamtschatkana), are endangered species for which recovery strategies have been developed without consideration of their strong predator–prey interactions. Using simulation-based optimization procedures from artificial intelligence, namely reinforcement learning and stochastic dynamic programming, we combined sea otter and northern abalone population models with functional-response models and examined how different management actions affect population dynamics and the likelihood of achieving recovery targets for each species through time. Recovery targets for these interacting species were difficult to achieve simultaneously in the absence of management. Although sea otters were predicted to recover, achieving abalone recovery targets failed even when threats to abalone such as predation and poaching were reduced. A management strategy entailing a 50% reduction in the poaching of northern abalone was a minimum requirement to reach short-term recovery goals for northern abalone when sea otters were present. Removing sea otters had a marginally positive effect on the abalone population but only when we assumed a functional response with strong predation pressure. Our optimization method could be applied more generally to any interacting threatened or invasive species for which there are multiple conservation objectives.

Definición de Metas de Recuperación Realistas para Dos Especies en Peligro Interactuantes, Enhydra lutris y Haliotis kamtschatkana

Resumen

La falta de considerar las interacciones entre especies en peligro puede llevar a dinámicas poblacionales inesperadas, estrategias de manejo ineficientes, despilfarro de recursos escasos, y, peor aun, incremento en el riesgo de extinción. La importancia de las interacciones de especies no está en disputa, sin embargo los objetivos de recuperación generalmente no toman en cuenta a dichas interacciones. Este problema es una consecuencia de la legislación centrada en especies, pero también de la incertidumbre que rodea a dinámica de las interacciones de especies y la complejidad para modelar esas interacciones. La nutria marina (Enhydra lutris kenyoni) y una de sus presas preferidas, el abulón (Haliotis kamtschatkana), son especies en peligro para las que se han desarrollado estrategias de recuperación sin considerar sus estrechas interacciones depredador-presa. Utilizando procedimientos de optimización basados en simulaciones de inteligencia artificial, específicamente aprendizaje por reforzamiento y programación dinámica estocástica, combinamos modelos poblacionales de nutria y abulón con modelos de respuesta funcional y examinamos como afectan diferentes acciones de manejo a la dinámica de la población y la probabilidad de alcanzar las metas de recuperación de cada especie en el tiempo. Fue difícil alcanzar las metas de recuperación para estas especies interactuantes en la ausencia de manejo. Aunque se pronosticó que la población de nutrias se recuperaría, el logro de las metas de recuperación de abulón falló no obstante que las amenazas, como la depredación y captura furtiva, fueron reducidas. Una estrategia de manejo que conlleve una reducción de 50% en la captura furtiva de abulón fue el requisito mínimo para alcanzar metas de recuperación de abulón a corto plazo cuando había presencia de nutrias. La remoción de nutrias tuvo un efecto positivo marginal sobre la población de abulón pero solo cuando asumimos una respuesta funcional con fuerte presión de depredación. Nuestro método de optimización pudiera ser aplicado más generalmente a cualquier especie amenazada o invasora interactuante para la cual se hayan fijado múltiples objetivos de conservación.