Published July 26, 2023 | Version v1
Publication

Variable exposure to multiple climate stressors across the California marine protected area network and policy implications

  • 1. University of California, Davis
  • 2. Planetary Science Institute
  • 3. Bigelow Laboratory for Ocean Sciences
  • 4. Institut Català de Ciències del Clima
  • 5. Institut de Ciències del Mar
  • 6. San Diego State University
  • 7. Oregon State University
  • 8. Smithsonian Tropical Research Institute
  • 9. University of California, Santa Cruz

Description

Abstract The efficacy of marine protected areas (MPAs) may be reduced when climate change disrupts the ecosystems and human communities around which they are designed. The effects of ocean warming on MPA functioning have received attention but less is known about how multiple climatic stressors may influence MPAs efficacy. Using a novel dataset incorporating 8.8 million oceanographic observations, we assess exposure to potentially stressful temperatures, dissolved oxygen concentrations, and pH levels across the California MPA network. This dataset covers more than two-thirds of California's 124 MPAs and multiple biogeographic domains. However, spatial-temporal and methodological patchiness constrains the extent to which systematic evaluation of exposure is possible across the network. Across a set of nine well-monitored MPAs, the most frequently observed combination of stressful conditions was hypoxic conditions (<140 umol/kg) co-occurring with low pH (<7.75). Conversely, MPAs exposed most frequently to anomalously warm conditions were less likely to experience hypoxia and low pH, although exposure to hypoxia varied throughout the 2014–2016 marine heatwaves. Finally, we found that the spatial patterns of exposure to hypoxia and low pH across the MPA network remained stable across years. This multiple stressor analysis both confirms and challenges prior hypotheses regarding MPA efficacy under global environmental change.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

قد تنخفض فعالية المناطق المحمية البحرية (MPAs) عندما يؤدي تغير المناخ إلى تعطيل النظم الإيكولوجية والمجتمعات البشرية التي تم تصميمها حولها. حظيت آثار ارتفاع درجة حرارة المحيطات على عمل المناطق البحرية المحمية باهتمام ولكن لا يُعرف الكثير عن كيفية تأثير الضغوط المناخية المتعددة على فعالية المناطق البحرية المحمية. باستخدام مجموعة بيانات جديدة تتضمن 8.8 مليون ملاحظة أوقيانوغرافية، نقوم بتقييم التعرض لدرجات الحرارة التي يحتمل أن تكون مرهقة، وتركيزات الأكسجين المذاب، ومستويات الأس الهيدروجيني عبر شبكة MPA في كاليفورنيا. تغطي مجموعة البيانات هذه أكثر من ثلثي المناطق البحرية المحمية في كاليفورنيا البالغ عددها 124 منطقة ومجالات جغرافية حيوية متعددة. ومع ذلك، فإن الترقيع المكاني والزماني والمنهجي يحد من مدى إمكانية إجراء تقييم منهجي للتعرض عبر الشبكة. عبر مجموعة من تسعة مناطق محمية بحرية مراقبة جيدًا، كان المزيج الأكثر شيوعًا من الحالات المجهدة هو حالات نقص الأكسجين (<140 ميكرومول/كجم) التي تحدث مع انخفاض درجة الحموضة (<7.75). على العكس من ذلك، كانت المناطق البحرية المحمية المعرضة بشكل متكرر لظروف دافئة بشكل غير طبيعي أقل عرضة للإصابة بنقص الأكسجة وانخفاض درجة الحموضة، على الرغم من أن التعرض لنقص الأكسجة اختلف طوال موجات الحرارة البحرية 2014–2016. أخيرًا، وجدنا أن الأنماط المكانية للتعرض لنقص الأكسجة وانخفاض درجة الحموضة عبر شبكة الآلام والكروب الذهنية ظلت مستقرة على مر السنين. يؤكد هذا التحليل المتعدد للضغوطات ويتحدى الفرضيات السابقة المتعلقة بفعالية الآلام والكروب الذهنية في ظل التغير البيئي العالمي.

Translated Description (French)

Résumé L'efficacité des aires marines protégées (AMP) peut être réduite lorsque le changement climatique perturbe les écosystèmes et les communautés humaines autour desquels elles sont conçues. Les effets du réchauffement des océans sur le fonctionnement des AMP ont retenu l'attention, mais on en sait moins sur la façon dont de multiples facteurs de stress climatiques peuvent influencer l'efficacité des AMP. À l'aide d'un nouvel ensemble de données intégrant 8,8 millions d'observations océanographiques, nous évaluons l'exposition à des températures potentiellement stressantes, à des concentrations d'oxygène dissous et à des niveaux de pH dans l'ensemble du réseau d'AMP de Californie. Cet ensemble de données couvre plus des deux tiers des 124 AMP de Californie et plusieurs domaines biogéographiques. Cependant, la disparité spatio-temporelle et méthodologique limite la mesure dans laquelle l'évaluation systématique de l'exposition est possible à travers le réseau. Sur un ensemble de neuf AMP bien surveillées, la combinaison la plus fréquemment observée de conditions stressantes était des conditions hypoxiques (< 140 µmol/kg) coexistant avec un faible pH (<7,75). Inversement, les AMP exposées le plus fréquemment à des conditions anormalement chaudes étaient moins susceptibles de souffrir d'hypoxie et de pH faible, bien que l'exposition à l'hypoxie ait varié tout au long des vagues de chaleur marines de 2014–2016. Enfin, nous avons constaté que les modèles spatiaux d'exposition à l'hypoxie et à un faible pH dans le réseau d'AMP sont restés stables au fil des ans. Cette analyse des facteurs de stress multiples confirme et remet en question les hypothèses antérieures concernant l'efficacité de l'AMP dans le cadre des changements environnementaux mondiaux.

Translated Description (Spanish)

Resumen La eficacia de las áreas marinas protegidas (AMP) puede reducirse cuando el cambio climático interrumpe los ecosistemas y las comunidades humanas en torno a las cuales están diseñadas. Los efectos del calentamiento de los océanos en el funcionamiento de las AMP han recibido atención, pero se sabe menos sobre cómo múltiples factores estresantes climáticos pueden influir en la eficacia de las AMP. Utilizando un nuevo conjunto de datos que incorpora 8,8 millones de observaciones oceanográficas, evaluamos la exposición a temperaturas potencialmente estresantes, concentraciones de oxígeno disuelto y niveles de pH en toda la red de AMP de California. Este conjunto de datos cubre más de dos tercios de las 124 AMP de California y múltiples dominios biogeográficos. Sin embargo, la irregularidad espacial-temporal y metodológica limita la medida en que es posible la evaluación sistemática de la exposición en toda la red. En un conjunto de nueve AMP bien monitoreadas, la combinación de condiciones estresantes observada con mayor frecuencia fueron las condiciones hipóxicas (< 140 umol/kg) que se producen simultáneamente con un pH bajo (<7.75). Por el contrario, las AMP expuestas con mayor frecuencia a condiciones cálidas anómalas tenían menos probabilidades de experimentar hipoxia y pH bajo, aunque la exposición a la hipoxia varió a lo largo de las olas de calor marinas de 2014–2016. Finalmente, descubrimos que los patrones espaciales de exposición a la hipoxia y al pH bajo en toda la red de AMP se mantuvieron estables a lo largo de los años. Este análisis de múltiples factores estresantes confirma y desafía las hipótesis anteriores con respecto a la eficacia del AMP bajo el cambio ambiental global.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التعرض المتغير للضغوط المناخية المتعددة عبر شبكة المناطق البحرية المحمية في كاليفورنيا والآثار المترتبة على السياسة
Translated title (French)
Exposition variable à de multiples facteurs de stress climatique dans l'ensemble du réseau d'aires marines protégées de Californie et implications politiques
Translated title (Spanish)
Exposición variable a múltiples factores de estrés climático en toda la red de áreas marinas protegidas de California e implicaciones políticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4385276880
DOI
10.1093/icesjms/fsad120

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Panama

References

  • https://openalex.org/W1501374473
  • https://openalex.org/W1554274577
  • https://openalex.org/W1898931013
  • https://openalex.org/W1923276080
  • https://openalex.org/W1976403158
  • https://openalex.org/W1985256633
  • https://openalex.org/W1987748704
  • https://openalex.org/W1989504802
  • https://openalex.org/W2005203455
  • https://openalex.org/W2014042014
  • https://openalex.org/W2019161385
  • https://openalex.org/W2022584341
  • https://openalex.org/W2029036899
  • https://openalex.org/W2046133853
  • https://openalex.org/W2050103984
  • https://openalex.org/W2057619229
  • https://openalex.org/W2071270967
  • https://openalex.org/W2074718180
  • https://openalex.org/W2075674156
  • https://openalex.org/W2089759548
  • https://openalex.org/W2095807316
  • https://openalex.org/W2107143169
  • https://openalex.org/W2126458792
  • https://openalex.org/W2132441771
  • https://openalex.org/W2133016961
  • https://openalex.org/W2135639494
  • https://openalex.org/W2145350205
  • https://openalex.org/W2150415139
  • https://openalex.org/W2169493155
  • https://openalex.org/W2169969573
  • https://openalex.org/W2204461532
  • https://openalex.org/W2210821707
  • https://openalex.org/W2230443456
  • https://openalex.org/W2314302272
  • https://openalex.org/W2346783755
  • https://openalex.org/W2462377765
  • https://openalex.org/W2469199720
  • https://openalex.org/W2522493641
  • https://openalex.org/W2559856220
  • https://openalex.org/W2581644931
  • https://openalex.org/W2619904892
  • https://openalex.org/W2624603405
  • https://openalex.org/W2752874454
  • https://openalex.org/W2786870759
  • https://openalex.org/W2801306940
  • https://openalex.org/W2898138309
  • https://openalex.org/W2920863184
  • https://openalex.org/W2948816509
  • https://openalex.org/W2955088256
  • https://openalex.org/W2955333626
  • https://openalex.org/W2971101879
  • https://openalex.org/W2971683364
  • https://openalex.org/W2981261505
  • https://openalex.org/W3000662632
  • https://openalex.org/W3003217658
  • https://openalex.org/W3025606547
  • https://openalex.org/W3047767295
  • https://openalex.org/W3088708726
  • https://openalex.org/W3110001062
  • https://openalex.org/W3119266734
  • https://openalex.org/W3135476719
  • https://openalex.org/W3138333567
  • https://openalex.org/W3162628560
  • https://openalex.org/W3165407421
  • https://openalex.org/W3185915754
  • https://openalex.org/W3194864781
  • https://openalex.org/W3197828931
  • https://openalex.org/W3198097576
  • https://openalex.org/W3199182753
  • https://openalex.org/W3210405454
  • https://openalex.org/W4210939452
  • https://openalex.org/W4226189283
  • https://openalex.org/W4280507158
  • https://openalex.org/W4281860694
  • https://openalex.org/W4288080469
  • https://openalex.org/W4378835966
  • https://openalex.org/W4382007464