Towards a framework for assessment and management of cumulative human impacts on marine food webs

Effective ecosystem-based management requires understanding ecosystem responses to multiple human threats, rather than focusing on single threats. To understand ecosystem responses to anthropogenic threats holistically, it is necessary to know how threats affect different components within ecosystems and ultimately alter ecosystem functioning. We used a case study of a Mediterranean seagrass (Posidonia oceanica) food web and expert knowledge elicitation in an application of the initial steps of a framework for assessment of cumulative human impacts on food webs. We produced a conceptual seagrass food web model, determined the main trophic relationships, identified the main threats to the food web components, and assessed the components’ vulnerability to those threats. Some threats had high (e.g., coastal infrastructure) or low impacts (e.g., agricultural runoff) on all food web components, whereas others (e.g., introduced carnivores) had very different impacts on each component. Partitioning the ecosystem into its components enabled us to identify threats previously overlooked and to reevaluate the importance of threats commonly perceived as major. By incorporating this understanding of system vulnerability with data on changes in the state of each threat (e.g., decreasing domestic pollution and increasing fishing) into a food web model, managers may be better able to estimate and predict cumulative human impacts on ecosystems and to prioritize conservation actions. El manejo efectivo con base en los ecosistemas requiere entender la respuesta de los ecosistemas a múltiples amenazas humanas en lugar de enfocarse en amenazas individuales. Para entender holísticamente la respuesta de los ecosistemas a las múltiples amenazas antropogénicas es necesario saber cómo estas amenazas afectan a los diferentes componentes dentro de los ecosistemas y cómo alteran finalmente el funcionamiento de los ecosistemas. Usamos el estudio de caso de la red alimenticia del pasto marino del Mediterráneo (Posidonia oceanica) y la obtención de conocimiento de expertos en una aplicación de los pasos iniciales de un método para la evaluación de los impactos humanos acumulativos sobre las redes alimenticias. Produjimos un modelo de red alimenticia de pastos marinos, determinamos las principales relaciones tróficas, identificamos a las principales amenazas para los componentes de la red y evaluamos la vulnerabilidad de los componentes a esas amenazas. Algunas amenazas tuvieron impactos altos (p. ej.: infraestructura costera) o bajos (p. ej.: escorrentía agrícola) sobre todos los componentes de la red, mientras que otros (p. ej.: carnívoros introducidos) tuvieron impactos muy diferentes sobre cada componente. Partir al ecosistema en sus componentes nos permitió identificar amenazas no vistas previamente y reevaluar la importancia de las amenazas percibidas comúnmente como mayores. Al incorporar este entendimiento de la vulnerabilidad del sistema con datos sobre los cambios en el estado de cada amenaza (p. ej.: disminución de la contaminación doméstica e incremento de la pesca) al modelo de red alimenticia, los manejadores pueden ser capaces de estimar y predecir de mejor manera los impactos humanos acumulativos sobre los ecosistemas y priorizar las acciones de conservación. This work is a contribution of the project “NETMED” co-financed by the Greek State and the European Social Fund. Workshop funding was provided by ARC CEED-University of Queensland, the University of Liège, and STARESO. M.C. was supported by EC Marie Curie CIG grant to BIOWEB. This paper contributes to MARE publications (no. 282).