Stock structure, estimation of the biomass, spawning and nursery areas of the anchovy in the Adriatic Sea

Small pelagic fish are relevant in marine ecosystem, they are able to exert both bottom-up and top-down controls by modulating the abundances of carnivorous fish, seabirds and marine mammals and by foraging on plankton species and therefore limiting primary production rates; through a “wasp-waist” control they manage the abundance of both prey and predator. Stocks are subjected over time and space at biomass fluctuations and, despite constant progress in understanding the processes involved in the variability of pelagic stock biomass, our ability to predict abundance and catches is limited, which in turn, affects our capacity to properly manage the fisheries and ensure sustainable exploitation. The Adriatic Sea, within Mediterranean area, is one of the richest in terms of small pelagic fish, European anchovy (Engraulis encrasicolus, Linnaeus, 1758) together with European sardine (Sardina pilchardus, Walbaum, 1792) is the main target of the Adriatic fishery. Fishery activities, together with environmental changes, are currently producing a lot of alterations at ecosystem, species and population-level. When enough data on changes of spawning stock biomass, on environmental factors affecting the choice of spawning and nursery areas and on population genetic structure are available, plans for the management of marine stocks can represent effective way to reduce the risks of extreme exploitation. The overall aim of the study was the achievement of knowledge about abundance and spatial distribution of E. encrasicolus, as well as the development of information related on the current genetic population structure and on how the genetic diversity has changed between generation (parents and offspring). The first chapter provide useful information with regard to the spawning stock biomass of anchovy, about fluctuations of biomass and on the potential application of a direct method as Daily Egg production Method (DEPM) in order to integrate the current stock assessment process. Although the method cannot yet be integrated into the stock assessment process by reason of the high uncertainty, however, the application provides valuable information on the extension and characteristics of spawning habitats and on reproductive parameters of fish stocks. In the second chapter, the attention was focused on the identification of the spawning and nursery areas updating their boundaries in the south-western Adriatic Sea and on description of environmental and biological factors affecting the choice of spawning areas. Data analysis indicated south-western Adriatic as a favorable area of spawning and nursery, driven by depth, zooplankton abundance and water column stability. In the last chapter, microsatellite DNA markers were used to resolve the fine-scale genetic structure of anchovy and the potential loss of genetic variability through parents and offspring. The genetic structure of anchovy in two stocks seems to be reconfirmed also in 2015 and moreover, were provided estimates on important parameters in conservation biology as effective population size (Ne) and effective number of breeders (Nb) that can be used to formulate recommendations for the conservation of wild populations.

I piccoli pelagici sono costituenti fondamentali dell’ecosistema marino poiché, attraverso un controllo definito a “vita di vespa” (wasp-waist), gestiscono l’abbondanza di prede e di predatori riuscendo così a modulare sia l’abbondanza di pesci, uccelli e mammiferi marini (controllo bottom-up) sia i tassi di produzione primaria (controllo top-down). Gli stock dei piccoli pelagici sono soggetti ad importanti fluttuazioni di biomassa nel tempo e nello spazio, ma, nonostante i costanti progressi nella comprensione dei processi coinvolti in queste fluttuazioni, la nostra capacità di predire l’evolversi dei tassi di abbondanza e di cattura è limitata, il che, a sua volta, influenza la nostra capacità di gestire correttamente le attività di pesca e garantire uno sfruttamento sostenibile delle risorse. Il mare Adriatico è uno dei più ricchi e produttivi dell’intera area mediterranea, l'Acciuga europea (Engraulis encrasicolus, Linnaeus, 1758), insieme alla Sardina europea (Sardina pilchardus, Walbaum, 1792), è il principale target della pesca adriatica. Le attività di pesca, insieme ai cambiamenti ambientali, stanno attualmente producendo molte alterazioni a livello ecosistemico, di specie e di popolazione. I piani di gestione delle risorse marine possono acquisire maggior efficacia nel ridurre i rischi si sovrasfruttamento grazie all’acquisizione di dati sulle variazioni di biomassa, alla comprensione dei diversi fattori ambientali che influiscono sulla scelta delle aree di deposizione e di nursery e sulla struttura genetica della popolazione. L'obiettivo generale dello studio era il raggiungimento delle conoscenze sull'abbondanza e sulla distribuzione spaziale di E. encrasicolus nell’Adriatico sud-occidentale nonché lo sviluppo di informazioni relative all'attuale struttura di popolazione genetica e su come la diversità genetica varia da una generazione all’altra (genitori-prole). Il primo capitolo fornisce indicazioni sulla possibile applicazione di un metodo diretto di stima della biomassa deponente dell’acciuga (DEPM - Produzione Giornaliera di Uova) al fine di integrare l’attuale processo di valutazione della risorsa, nonché, informazioni utili riguardo alla biomassa deponente dello stock di acciuga e alle sue fluttuazioni. L'applicazione di questo metodo fornisce preziose informazioni sull'estensione e sulle caratteristiche degli habitat di riproduzione e sui parametri riproduttivi degli stock ittici, ma tuttavia, a causa dell’elevata incertezza di alcuni parametri, non può ancora essere integrato nel processo di valutazione degli stock. Nel secondo capitolo, l'attenzione è stata focalizzata sull'identificazione delle aree di riproduzione e di nursery aggiornando i loro confini e indicando l'Adriatico sud-occidentale come area favorevole sia per la deposizione delle uova che come nursery per le larve. Sono inoltre stati valutati i principali fattori ambientali e biologici che influenzano la scelta delle aree per la deposizione delle uova evidenziando la profondità, l’abbondanza di zooplancton e la stabilità della colonna d’acqua come i principali fattori che la guidano. Nell'ultimo capitolo, tramite il DNA microsatellite sono state investigate la struttura genetica della popolazione Adriatica di acciughe e la potenziale perdita di variabilità genetica tra generazioni. La struttura genetica delle acciughe in due stock sembra essere riconfermata anche nel 2015 e, in più, vengono fornite stime su importanti parametri quali la taglia effettiva di popolazione (Ne) e il numero effettivo di riproduttori (Nb) che possono essere utilizzate per formulare raccomandazioni per la conservazione delle popolazioni naturali.