Dolphinfish horizontal and vertical movements and population structure in the Western Central Atlantic

Abstract

In the western central Atlantic the common dolphinfish (Coryphaena hippurus) is harvested within 30 exclusive economic zones (EEZs) and local waters where it provides essential sustenance and sport fishing opportunities to commercial and recreational fisheries, respectively. Due to the shared nature of this resource and the limited information concerning movements and population structure between and among EEZs and other jurisdictional waters throughout the region, the main objectives of this study were to: (1) describe intra-regional movements along the U.S. east coast, (2) determine spatio-temporal movements and exchange routes between the Bahamas and the U.S. east coast, (3) define the diel periodicity of vertical movements of adult male dolphinfish, and (4) delineate dolphinfish population structure by comparing DNA sequences from the southeastern U.S., northeastern Caribbean Sea, eastern Caribbean Sea, and north central Atlantic. Along the U.S. east coast, movement rates of dolphinfish (n=229) were dependent upon region, latitude, and distance from shore released. Movements from Florida to the South-Atlantic Bight (SAB) and Florida to northeastern North Carolina (MAB) had the highest observed rates, while movements within the SAB were the slowest. Regional movement headings varied with latitude, with dolphinfish released from Florida Keys to Central Florida displaying the most directional variability, with 3.5% conducting southerly movements. Inter-regionally, broad scale recaptures (n=7) suggest dolphinfish migrate in a circuit around the western central Atlantic to the Bahamas from the U.S. east coast, but paths can vary widely in temporal and spatial scale. Surface drifter tracks were compared to the displacements of dolphinfish released with plastic dart tags and indicate the most probable routes into, and out of, the Bahamas were via the Northwest Providence Channel from the Straits of Florida, the Northeast Providence Channel between Great Abaco and Eleuthera, between Cat Island and Long Island, and east from north or south of Grand Turk, Turks and Caicos. Analysis of six high-rate single point pop-up satellite archival transmitters (PSATs) deployed on adult male dolphinfish (95-120 cm estimated fork length (FL)) revealed a diel activity pattern within the mixed surface layer with frequent dives below the thermocline. During the day, there appears to be a bimodal distribution of depth fixes at the surface (0-1.3 m) and within subsurface to medium-deep depths (10-59.9 m). The most extensive vertical movements (>30 m) occurred during night rather than day, with the longest surface intervals undertaken during the day indicating that dolphinfish may engage in surface and at-depth feeding strategies, have complex predator-prey interactions, and demonstrate variable fidelity with floating objects such as Sargassum spp. or flotsam. These behavioral interactions with predators, prey, and floating objects may directly influence horizontal displacements and the timing of their overall migration around the western central Atlantic. Genetic connectivity was investigated using the mitochondrial NADH dehydrogenase subunit 1 (ND1; 972 bp) gene from 324 specimens of dolphinfish sampled from 4 regions in the western central Atlantic including the southeastern U.S., northeastern and eastern Caribbean Sea, and north central Atlantic where 162 haplotypes were identified. All sampling regions were linked by conventional mark and recapture events confirming high levels of gene flow. While statistical significance of population subdivision between regions was detected, the differences were only slight indicating low overall evidence of population differentiation of dolphinfish around the western central Atlantic. However, because low levels of genetic differentiation around the western central Atlantic were detected, variability in space and time of peak abundances of dolphinfish between sampling regions (northeastern Caribbean Sea versus eastern Caribbean Sea) could be the result of a northern and southern migration circuit which would merit management based as a multi-stock fishery throughout the region.

En el centro occidental del Océano Atlántico, el pez dorado común (Coryphaena hippurus) es capturado en 30 zonas económicas exclusivas (ZEE) y en aguas locales, lo que provee sustento y oportunidades de pesca recreativa esenciales para las pesquerías comerciales y recreacionales, respectivamente. En respuesta a la naturaleza compartida de este recurso, y a la información limitada sobre la conectividad de los movimientos y las estructuras poblacionales entre y dentro de los ZEEs y otras aguas jurisdiccionales a través de la región, este estudio tiene como metas principales las siguientes: (1) describir la conectividad de los movimientos intrarregionales en la costa este de los Estados Unidos, (2) determinar los movimientos espacio-temporales y las rutas de intercambio entre las Bahamas y la costa este de los Estados Unidos, (3) definir la periodicidad diurna de los movimientos verticales del pez dorado macho adulto y (4) delinear la estructura poblacional por medio de comparación de secuencias de ADN del sureste de los Estados Unidos, el noreste del Mar Caribe, el este del Mar Caribe, y el norte central del Océano Atlántico. A lo largo de la costa este de los EEUU, las tasas de movimiento (n=229) dependían de la región, la latitud y la distancia de la costa de la que fueron liberados. Los movimientos desde Florida hasta el Golfo del Sud-Atlántico (SAB, por sus siglas en inglés), y desde Florida hasta el Golfo del Noreste de Carolina del Norte (MAB, por sus siglas en inglés) tuvieron las tasas de movimiento más altas, mientras que los movimientos dentro del SAB fueron los más lentos. Los movimientos regionales variaron con la latitud y los dorados liberados desde los Cayos de la Florida hacia Florida central mostraron la variación direccional más grande, con un 3.5% desplazándose hacia el sur. A nivel inter-regional, la recaptura a escala amplia (n=7) sugiere que los dorados viajan en un circuito, dentro del centro occidental del Atlántico, que los lleva desde las Bahamas hasta la costa oriental de los EEUU, pero sus caminos varían grandemente en escala temporal y espacial. Los datos de rastreo de las boyas de superficie se compararon con los desplazamientos de los dorados liberados y etiquetados con dardos plásticos, y esto indica que las rutas más probables hacia, y desde, las Bahamas son a través del Noroeste del Canal Providence desde el Estrecho de Florida, el Noreste del Canal Providence entre las Islas Abaco y Eleuthera, entre las Islas Cat y Long, y al este del norte o sur de la Isla Gran Turca, de las Turcas y Caicos. El análisis de seis trasmisores satelitales ‘pop-up’ (PSAT, por sus siglas en inglés) de punto único de alta frecuencia que fueron aplicados a dorados machos adultos (longitud de horquilla estimada en unos 95-120 cm (FL)) reveló un patrón de actividad diurna dentro de la capa superficial mixta con zambullidas frecuentes bajo la termoclina. Durante el día, parece haber una distribución bimodal de profundidades a la superficie (0-1.3 m) y dentro de profundidades que varían de la sub-superficie hasta profundidades mayores (10-59.9 m). Los movimientos más extensos verticales (>30 m) ocurrían de noche en vez de día, mientras que los intervalos de superficie más extensos ocurrían de día, lo que indica que los dorados pueden estar empleando estrategias de alimentación de superficie y de profundidad, tienen interacciones depredador-presa complejas y demuestran una fidelidad variable con objetos flotantes como el sargazo (Sargassum spp.) y los escombros flotantes. Estas interacciones conductuales con los depredadores, las presas y los objetos flotantes pueden influenciar directamente los desplazamientos horizontales y la calendarización de su migración general dentro del Océano Atlántico central occidental. La conectividad de genética se investigó a mayor profundidad utilizando la sub-unidad deshidrogenasa 1 del gen mitocondrial NADH (ND1; 972 bp) de 324 especímenes del pez dorado común muestreados en 4 regiones del Océano Atlántico central occidental, incluyendo el sureste de los EEUU, el noreste y este del Mar Caribe y el norte del centro del Océano Atlántico, donde 162 haplotipos fueron identificados. Todas las regiones donde se realizó el muestreo se conectan por medio de eventos típicos de etiquetar y liberar, lo que confirma altos niveles de trasmisión genética. Aunque se detectó una subdivisión de poblaciones entre regiones estadísticamente significativa, estas diferencias son bajas, lo cual evidencia una diferenciación general de poblaciones del pez dorado común baja en el Océano Atlántico central occidental. De todas formas, al haberse detectado niveles de diferenciación genética baja en el Océano Atlántico central occidental, la variabilidad de tiempo y espacio entre las abundancias pico de dorados podría ser el resultado de un circuito migratorio en el norte y en el sur, lo que debe ameritar el manejo basado en pesquerías multi-poblacionales o de abastos múltiples a través de la región.