Climate-driven changes in growth and size at maturity of Gulf of Maine lobster stocks: implications for stock assessment models

Crustacean species are socioeconomically and ecologically crucial across the world. For crustaceans, as ectotherms, anthropogenic climate change threatens to significantly alter key life history characteristics, such as size at maturity and growth rate. Because crustaceans are difficult to age, length data are used in assessments of crustacean stocks; however, climate-induced changes in maturation and growth can greatly influence the performance of size-structured stock assessment models. We coupled individual-based and size-structured models for American lobster (Homarus americanus) off northeastern North America in the Gulf of Maine—to conduct a novel sensitivity analysis of the effects of maturity and growth-related input parameters on model outputs. For this analysis, we used a bottom-up approach (with parameters shifted independently) and a top-down approach (with parameters shifted jointly as they were predicted to be influenced by climate change). We found that our American lobster stock assessment model is resilient to relatively extreme shifts in biological input parameters. For size-structured modeling in assessments of crustacean stocks, we recommend the expansion of sensitivity analyses to include evaluation of the influence of climate-driven changes on input parameters based on time-varying life history traits.

Resumen
Las especies de crustáceos son socioeconómica y ecológicamente cruciales en todo el mundo. Para los crustáceos, como ectotermos, el cambio climático antropogénico amenaza con alterar significativamente las características clave de su historia de vida, como la talla de madurez y la tasa de crecimiento. Dado que es difícil determinar la edad de los crustáceos, los datos de longitud se utilizan en las evaluaciones de sus poblaciones; sin embargo, los cambios en la maduración y el crecimiento, por efecto del clima pueden influir en gran medida en el desempeño de los modelos estructurados por talla en la evaluación de las poblaciones. Acoplamos modelos individuales y estructurados por talla para la langosta americana (Homarus americanus) frente al noreste de Norteamérica, en el golfo de Maine, para realizar un novedoso análisis de sensibilidad del efecto de los parámetros de entrada de madurez y crecimiento en los resultados del modelo. Para este análisis, utilizamos un enfoque ascendente (con parámetros modificados de forma independiente) y un enfoque descendente (con parámetros modificados de forma conjunta a medida que se preveía su influencia por el cambio climático). Encontramos que nuestro modelo de evaluación de la población de langosta americana es resiliente a los cambios relativamente extremos de los parámetros biológicos de entrada. Para la evaluación de poblaciones de crustáceos con modelos estructurados por talla, recomendamos ampliar los análisis de sensibilidad para incluir la evaluación de la influencia de los cambios causados por el clima sobre los parámetros de entrada basados en los rasgos del ciclo de vida que varían con el tiempo.