Herramientas genéticas para la implementación de planes de manejo sostenibles en pesquerías

Resumen

Los sectores de la pesca, marisqueo y acuicultura constituyen una importante fuente de desarrollo para millones de personas alrededor del mundo. En Asturias (España), la diversidad y riqueza de los caladeros del mar Cantábrico favoreció el asentamiento histórico de un gran número de comunidades fuertemente vinculadas al medio marino y a los recursos pesqueros, constituyendo parte indisoluble del patrimonio cultural y natural de la región. Sin embargo, los ecosistemas acuáticos se enfrentan, actualmente, a importantes amenazas derivadas de las actividades antropogénicas, como pueden ser, entre otras: el cambio climático, la sobrepesca o la introducción, establecimiento y dispersión de especies invasoras. Para encarar estas problemáticas y evitar, en lo posible, su impacto sobre las actividades pesqueras, es imprescindible conocer el estado ecológico y genético en el que se encuentran las especies de interés. Esta tesis doctoral pretende desarrollar y aplicar marcadores genéticos, en especies con gran valor comercial y cultural en Asturias, así como herramientas educativas y de ciencia ciudadana, con la intención de generar datos que avalen el diseño de planes de gestión pesquera sostenibles. En este trabajo se han abordado cinco objetivos específicos: 1) la evaluación de los niveles de fraude en la comercialización de productos pesqueros frescos y procesados, combinando métodos genéticos —gen 16S rRNA— y taxonómicos; 2) el desarrollo y la aplicación de nuevos marcadores microsatélites en las poblaciones de percebe (Pollicipes pollicipes) de la costa ibérica, para evaluar la dinámica y la conectividad poblacional, y definir las unidades de manejo de esta especie; 3) el seguimiento genético —con microsatélites y el gen mitocondrial CytB— de la restauración de las poblaciones en declive de erizo de mar (Paracentrotus lividus), en la costa de Asturias; 4) la aplicación de técnicas basadas en el ADN ambiental, desarrollando nuevos marcadores especie-específicos para la identificación y cuantificación del pulpo común (Octopus vulgaris) y también, para la detección temprana de especies invasoras, como el gasterópodo Crepidula fornicata —con alto impacto en poblaciones de ostras y vieiras— o el siluro (Silurus glanis) —que es introducido por ser objeto de pesca recreativa y que ha sido capaz de propagarse en la mayoría de las cuencas fluviales españolas— y finalmente 5) profundizar en el rol que pueden tener la educación y la ciencia ciudadana para avanzar en cualquier estrategia de conservación y de manejo de los recursos naturales. Los resultados demuestran que —en invertebrados marinos— los niveles de fraude comercial son elevados; por ejemplo, el término «zamburiña» se utiliza como reclamo comercial debido la demanda en el mercado y la escasez de la especie Mymachlamis varia. Sin embargo, el 60% de los productos frescos, congelados y enlatados analizados, además del 100% de los adquiridos en restaurantes, utilizan la denominación «zamburiña» pero ofertan otras especies, como volandeiras (Aequipecten opercularis) o vieiras del Pacífico (Argopecten purpuratus). Por otro lado, se ha demostrado que existe diferenciación genética temporal y espacial a escala regional encontrada en los percebes (P. pollicipes) de la península ibérica, fundamentalmente en los juveniles, así como una reducción significativa de la diversidad genética en esta fase del desarrollo, indicando una estructuración mediante parches genéticos caóticos con fuertes implicaciones en la gestión del recurso. Además, los patrones de diversidad genética encontrados en la especie P. lividus parecen indicar la existencia de un acervo genético propio en el golfo de Vizcaya. Las acciones para la conservación y mitigación no muestran efectos negativos significativos en el pool genético salvaje de las localidades restauradas, con una baja contribución de los erizos cultivados. Los resultados apuntan a la necesidad de mejorar el acervo genético inicial de los reproductores autóctonos. Los trabajos de esta tesis demuestran que el ADN ambiental puede ser una herramienta eficaz, no solo para la detección de especies (O. vulgaris, C. fornicata y S. glanis), sino también para la cuantificación de especies en explotación pesquera como el pulpo común. Estos resultados permitirían a las partes interesadas adoptar medidas rápidas y eficaces para evitar la dispersión de especies invasoras y para regular los esfuerzos de explotación en especies objeto de pesquerías artesanales. Por último, la información y datos provenientes de los ciudadanos, mediante tecnologías de la información y la comunicación, así como los esfuerzos en mejorar la educación oceánica (ocean literacy) de los más jóvenes y su formación en sostenibilidad mediante el uso de juegos instructivos pueden ser determinantes. El trabajo desarrollado en esta tesis sugiere que la aplicación de herramientas genéticas es aún incipiente en muchas especies de interés pesquero, pero su uso puede ayudar a generar datos que permitan una mejor regulación y planificación pesquera en Asturias. Avanzar hacia una gestión pesquera sostenible que garantice tanto la empleabilidad y la rentabilidad del sector, como el patrimonio cultural y natural en la región, es una prioridad solo alcanzable a través de I+D+i y de estrategias educativas—que requieren financiación— y del desarrollo e implementación de una estrategia regional orientada hacia una gestión y explotación sostenibles. ⌘⌘⌘ The fishing and aquaculture sectors are an important source of development for millions of people around the world. In Asturias (Spain), the diversity and richness of the fishing grounds of the Cantabrian Sea favored the historical settlement of a large number of communities strongly linked to the marine environment and fishing resources, constituting an indissoluble part of the cultural and natural heritage of the region. However, aquatic ecosystems are currently facing important threats derived from anthropogenic activities, such as climate change, overfishing or the introduction, establishment and dispersion of invasive species, among others. In order to address these problems and avoid, as far as possible, their impact on fishing activities, it is essential to know the ecological and genetic status of the species of interest. This doctoral dissertation aims to develop and apply genetic markers in species with great commercial and cultural value in Asturias, as well as educative and citizen sciene strategies, with the intention of generating data to support the design of sustainable fisheries management plans. Five specific objectives have been addressed in this work: 1) the evaluation of fraud levels in the commercialization of fresh and processed fish products, combining genetic —16S rRNA gene— and taxonomic methods; 2) the development and application of new microsatellite markers in barnacle (Pollicipes pollicipes) populations on the Iberian coast, to evaluate population dynamics and connectivity, and to define management units for this species; 3) genetic monitoring —with microsatellites and the mitochondrial gene CytB— of the restoration of the declining populations of sea urchin (Paracentrotus lividus), on the coast of Asturias; 4) the application of techniques based on environmental DNA, developing new species-specific markers for the identification and quantification of the common octopus (Octopus vulgaris) and also for the early detection of invasive species, such as the gastropod Crepidula fornicata —with high impact on oyster and scallop populations— or the catfish (Silurus glanis) —which is introduced for recreational fishing and has been able to spread in most of the Spanish river basins— and finally 5) to deepen in the role that education and citizen science can have to advance in any strategy for conservation and management of natural resources. The results show that —in marine invertebrates— the levels of commercial fraud are high; for example, the term "zamburiña" is used as a commercial lure due to the market demand and scarcity of the species Mymachlamis varia. However, 60% of the fresh, frozen and canned products analyzed, in addition to 100% of those purchased in restaurants, use the name "zamburiña" but offer other species, such as volandeiras (Aequipecten opercularis) or vieiras del Pacífico (Argopecten purpuratus). On the other hand, it has been demonstrated that there is temporal and spatial genetic differentiation at the regional scale found in barnacles (P. pollicipes) of the Iberian Peninsula, mainly in juveniles, as well as a significant reduction in genetic diversity at this stage of development, indicating a structuring by chaotic genetic patches with strong implications for the management of the resource. In addition, the patterns of genetic diversity found in the species P. lividus seem to indicate the existence of a gene pool of its own in the Bay of Biscay. Conservation and mitigation actions show no significant negative effects on the wild gene pool in the restored localities, with a low contribution from cultured urchins. The results point to the need to improve the initial gene pool of native breeders. The work of this dissertation demonstrates that environmental DNA can be an effective tool, not only for the detection of species (O. vulgaris, C. fornicata and S. glanis), but also for the quantification of species in fisheries such as the common octopus. These results would allow stakeholders to take rapid and effective measures to prevent the spread of invasive species and to regulate exploitation efforts on species targeted by artisanal fisheries. Finally, information and data from citizens, through information and communication technologies, as well as efforts to improve the ocean literacy of young people and their training in sustainability through the use of instructional games can be decisive. The work developed in this dissertation suggests that the application of genetic tools is still incipient in many species of fishery interest, but its use can help generate data that allow better regulation and fisheries planning in Asturias. Advancing towards a sustainable fisheries management that guarantees both the employability and profitability of the sector, as well as the cultural and natural heritage in the region, is a priority that can only be achieved through R+D+i and educational strategies —which require funding— and the development and implementation of a regional strategy oriented towards sustainable management and exploitation.