Dynamics and habitat selection of the European anchovy (Engraulis encrasicolus) in the Adriatic Sea: an acoustic and ecological study

The Adriatic Sea is one of the most productive basins of the Mediterranean Sea, characterized by a wide continental shelf, strong river inputs and complex circulation patterns. In this unique ecosystem, small pelagic species play a fundamental role for both economical and ecological reasons. A better understanding of how environment can affect the dynamics of these species is crucial for an effective management of the resource following the Ecosystem Based Management (EBM) principles. In this work the spatio-temporal patterns of European anchovy (Engraulis encrasicolus) are investigated with an integrated approach. The main aim is to explore the possible factors that can affect habitat selection of the European anchovy (Engraulis encrasicolus) in the Adriatic Sea putting special emphasis on the study of the juvenile life stages in order to understand better the recruitment dynamics of this species. Acoustic methodology was used to estimate the abundance and the spatial distribution of anchovy. Moreover modeling techniques were applied in order to describe the potential habitat of European anchovy addressing different life stages (adults and juveniles). In particular, Generalized Additive Models (GAM) were applied to presence-absence data derived from acoustic surveys carried out in the western side of the Adriatic Sea from 2006 to 2010, along with satellite environmental data and Regional Oceanic Modeling System (ROMS) outputs. Selected models were used to construct habitat suitability maps over the whole Adriatic Sea and to explore the possible relationships between anchovy distribution and environmental forcing. The results arisen in this work highlight the complexity of anchovy dynamics, especially in a unique ecosystem such as the Adriatic Sea. Anchovy showed strong inter-annual fluctuations as most of small pelagic species do in several other ecosystems in the world. The distribution was patchy over most of the survey areas with the highest densities located in the northern part of the basin in proximity of the Po River mouth. The estimated models identified a certain degree of habitat separation between adults and juveniles. Suitable adult habitats were identified in water with a wide range of depths with a predominance of high productivity areas moderately far from the coastline. Juveniles selected coastal waters with lowmoderate level of productivity and they also seem to be associated with areas potentially affected by an important mesoscale component. From the analysis of the spatial distribution of juveniles, adults and potential predators and the outputs of the estimated models, a mechanism aimed to explain recruitment dynamics of anchovy in the Adriatic Sea is also hypothesized and discussed.

Il mare Adriatico è uno dei bacini più produttivi dell’intero Mediterraneo, caratterizzato da un’ampia piattaforma continentale, da un notevole apporto fluviale e da un complesso pattern idrodinamico. In questo particolare ecosistema i piccoli pelagici ricoprono un ruolo fondamentale, sia da un punto di vista ecologico che socio-economico. E’ quindi importante avere una migliore comprensione di come la forzante ambientale influisce sulle dinamiche di questa specie in modo da pianificare un efficiente management dello stock seguendo i principi dell’Ecosystem Based Management (EBM). In questo lavoro sono state analizzate le dinamiche spazio-temporali dell’acciuga europea (Engraulis encrasicolus) utilizzando un approccio integrato. L’obiettivo principale è stato quello di individuare i possibili fattori che influenzano la selezione dell’habitat dell’acciuga ponendo principalmente l’attenzione sugli stadi giovanili, in modo da comprendere maggiormente i pattern di reclutamento di questa specie. La stima dell’abbondanza e della distribuzione spaziale dell’acciuga è stata effettuata tramite l’utilizzo della metodologia acustica. Inoltre sono stati applicati modelli statistici per descrivere l’habitat potenziale dell’acciuga a diversi stadi vitali (adulti e giovanili). In particolare sono stati analizzati dati di presenza/assenza derivati dai risultati di survey acustici svolti in Adriatico dal 2006 al 2010 accoppiati con dati ambientali derivati da satellite utilizzando i Generalized Additive Models (GAMs). I modelli stimati sono stati utilizzati in maniera predittiva per la costruzione di mappe di “habitat suitability” e per individuare le possibili relazioni con le forzanti ambientali. I risultati che emergono da questo lavoro sottolineano la complessità delle dinamiche di questa specie, specialmente in un ecosistema come il mare Adriatico. Le stime acustiche di biomassa hanno evidenziato le forti fluttuazioni interannuali della popolazione, caratteristica che è largamente osservata in molti altri ecosistemi e altre specie di piccoli pelagici. La distribuzione spaziale dell’acciuga, nel periodo di studio considerato, seguiva un andamento a patch con le densità più alte localizzate nella parte nord del bacino in prossimità della foce del fiume Po. I modelli stimati hanno identificato un certo grado di separazione tra l’habitat degli adulti e quello dei giovanili. L’habitat degli adulti era caratterizzato da aree con un ampio intervallo di profondità, ma con una predominanza per aree mediamente distanti dalla costa; inoltre gli adulti risultavano favoriti dalla presenza di alti livelli di produttività. I giovanili erano associati ad aree più costiere con bassi livelli di produttività; per questi ultimi è stata inoltre osservata una possibile associazione con aree caratterizzate dalla presenza di strutture oceanografiche a mesoscala (fronti, eddies, ecc.). Infine, dallo studio della distribuzione spaziale dell’acciuga (giovanili e adulti) e dei suoi potenziali predatori e dall’analisi degli output dei modelli stimati è stato ipotizzato e discusso un meccanismo che prova a spiegare le dinamiche di reclutamento dell’acciuga in Adriatico.