Optimizing efficiency and resilience of no-take marine protected areas for fish conservation under climate change along the coastlines of China Seas.

ABSTRACT

Climate change is one of the major threats to coastal fish biodiversity, and optimization of no-take marine protected areas (MPAs) is imminent. We predicted fish redistribution under climate change in coastal China Seas with joint species distribution modeling and prioritized areas for conservation with Zonation, for which we used core area zonation (CAZ) and additive benefit function (ABF). Based on our results, we devised an expansion plan of no-take MPAs. Under climate change, fish were redistributed northward along the coast. These redistributions were segmented by the Yangtze River estuary and its adjacent waters, indicating a possible biogeographical barrier. Under CAZ and ABF, significantly more fish habitat was conserved than under random prioritization (p < 0.001, Cohen's d = -0.36 and -0.62, respectively). The ABF better represented areas with higher species richness, whereas CAZ better represented core habitats for species with narrow distributions. Without accounting for species redistribution, the expanded MPAs were mainly distributed in the northwest of the South China Sea, the East China Sea, the north of the Yellow Sea, and the west of the Bohai Sea. When accounting for species redistribution, the proposed MPAs were mainly distributed in the north of the Bohai Sea and southwest of the Yellow Sea, corresponding to the northern species redistributions. These MPAs conserved less habitat for fishes at present but protected more and better quality habitat for fishes in 2050 and 2100 than those MPAs that did not account for species redistribution, indicating improved fish conservation under climate change. Incorporating species redistribution and trade-offs between areas with high species richness and areas that contain habitats for rare species are suggested to address coastal fish conservation under climate change. This work provides valuable information for fish conservation and is a precursor to systematic conservation planning along the coastlines of China Seas.

RESUMEN

Mejora de la eficiencia y la resiliencia de las áreas marinas protegidas con veda para la conservación de peces bajo el cambio climático en la costa de los mares de China Resumen El cambio climático es una de las principales amenazas para la biodiversidad de peces costeros, y la mejora de las área marinas protegidas (AMP) con vedas es inevitable. Pronosticamos la redistribución de los peces por el cambio climático en la costa de los mares de China con un modelo de distribución de especies y las áreas priorizadas para la conservación con Zonation, para el cual usamos zonación de las áreas núcleo (ZAN) y la función del beneficio aditivo. (FBA). Con base en nuestros resultados, diseñamos un plan de expansión de AMP con veda. Con el cambio climático, los peces se redistribuyeron hacia el norte a lo largo de la costa. Esta redistribución fue segmentada por el estuario del río Yangtze y las aguas vecinas, indicador de una posible barrera biogeográfica. Con la ZAN y la FBA, se conservó una cantidad significativa de peces en comparación con una priorización aleatoria (p < 0.001, d de Cohen = ­0.36 y ­0.62, respectivamente). La FBA representó de mejor manera las áreas con una riqueza de especies elevada, mientras que la ZAN representó de mejor manera los hábitats nucleares de las especies con una distribución reducida. Sin contar la redistribución de las especies, las AMP expandidas se localizaron principalmente en el noroeste del Mar del Sur de China, del Mar del Este de China, al norte del Mar Amarillo y al oeste del Mar Bohai. Cuando consideramos la redistribución de las especies, las AMP propuestas se localizaron principalmente al norte del Mar de Bohai y al suroeste del Mar Amarillo, lo que corresponde a la redistribución hacia el norte de las especies. Estas AMP conservaron un menor hábitat de los peces en el presente pero protegieron un mejor hábitat y de mayor calidad para los peces en 2050 y 2100 que las AMP que no consideraron la redistribución de especies, lo que indica una mejora en la conservación de peces bajo el cambio climático. Se sugiere que la incorporación de la redistribución de especies y las compensaciones entre las áreas con una riqueza de especies elevada y las áreas que albergan hábitats para especies raras abordarán la conservación de peces costeros bajo el cambio climático. Esta investigación proporciona información valiosa para la conservación de peces y es un precursor de la planeación sistemática de la conservación a lo largo de la costa de los mares de China.