Swedish Agency for Marine and Water Management

Networks of marine protected areas (MPAs) are presently being developed in many countries with the aim to preserve biodiversity and restore overexploited stocks. However, one major challenge for the design and management of a functional MPA-network is the lack of information about how larval dispersal affects connectivity in the network and persistence of included species. Tools have been lacking that include larval connectivity into design and assessment of MPA-network, and in particular regarding finding the best new areas that will enhance larval connectivity in the existing networks. In the present study we build on earlier model studies on larval dispersal and assessment of MPA-networks in the Kattegat-Skagerrak area (Moksnes et al. 2014), and use novel theoretical tools to identify new areas for the existing MPA-network in the Skagerrak-Kattegat-Danish Strait area that would best enhance larval connectivity for benthic communities living shallower than 100 m. We also use new methods to identify areas with restricted larval dispersal and subpopulations within the study area, to assist in the selection of new MPAs. The assessment includes also benthic communities that are intolerant to low salinities and therefore have limited distribution in the Baltic Sea.  The study demonstrates that the connectivity and protection of benthic communities in the existing MPA-network could be substantially improved by a relatively small addition of carefully selected new MPAs. Adding approximately 1000 km2 of model-selected areas to the existing network (representing an extension of the existing network area with 15–19 %) increased the simulated populations of benthic organism with on average 39–103 % in comparison with the existing network. In contrast, a random selection of new MPAs of the same size only increased the population sizes with 0–19 %.  The study identified several areas with restricted larval dispersal and isolated subpopulations within the study area, which may have important implications for management of both genetic and species diversity. The results suggest that it may be important to manage the western Baltic Sea, Kattegat, coastal Skagerrak (including both the Swedish and Norwegian coasts) and the area northwest of Jutland as separate management units since restricted larval dispersal may create genetically distinct subpopulations in these regions. The study also identified restricted larval dispersal within Kattegat and Skagerrak that may create areas with benthic communities that are demographically isolated from neighboring communities. For management of populations and local species diversity, it is important to ensure that there are MPAs within each demographically isolated area.  One such area was identified along the Swedish Kattegat coast, which presently has few large MPAs, in particular for shallow benthic communities (<20 m). The analysis identified shallow areas within the larger bays Skälderviken and the Laholmsbukten, and a deeper area located between the Laholmsbukten and Stora Middelgrund in southeastern Kattegatt as being key areas for larval connectivity and persistence of shallow and deep benthic communities, respectively, in Kattegat. The results suggest that these areas (covering approximately 700 km2 in total) constitute the best additions, in respect of larval connectivity, to the existing MPA-network found within Swedish waters. For management purposes, these results should only be viewed as guide for identifying general areas within the study region that are important for improving the connectivity of pelagic larvae within the existing MPA-network. Due to the limitation of the model they should not be viewed as a blue-print of the exact locations of an optimal extension, particularly not in the coastal zone. However, the study does represent the best available assessment to day of larval dispersal and connectivity in the study area, and the result could therefore provide manager with helpful information of one important aspect to include in the decision process when selecting new MPAs.

Nätverk av marina skyddsområden utgör en förvaltningsstrategi som ökar i användning för att skydda hotade marina arter och livsmiljöer. Det är dock ofta oklart hur nätverk av marina skyddsområden skall utformas på bästa sätt. Viktig information som saknas är hur planktoniska larvstadier sprids med havsströmmar och hur detta påverkar konnektiviteten i nätverket, dvs. hur bottensamhällen i olika områden är sammanlänkade via larvspridning. Verktyg har saknats som inkluderar denna typ av konnektivitet vid utformning och utvärdering av nätverk av marina skyddsområden, speciellt när det gäller att hitta de bästa områdena som kan adderas till existerande nätverk. Denna studie bygger på tidigare modellstudier av larvspridning och utvärdering av ekologiskt uthålliga nätverk i Västerhavet (Moksnes m.fl. 2014). Här använder vi nya teoretiska verktyg för att identifiera nya skyddsområden inom Skagerack-Kattegatt-Bälthavet som på bästa sätt höjer konnektiviteten via larvspridning inom existerande nätverk för bottenlevande organismer som lever grundare än 100 m. Vi använder också nya metoder för att identifiera delområden som har begränsad larvspridning och konnektivitet till angränsande områden (d.v.s. partiella spridningsbarriärer), vilket utgör ett viktigt underlag vid val av nya skyddsområden. I studien har vi också inkluderat analys av marina organismer som är intoleranta för låga salthalter och därför har begränsad utbredning i Östersjön. Resultaten från analysen visar att konnektiviteten och skyddet av marina bottensamhällen inom det existerande nätverket i Västerhavet skulle kunna förbättras avsevärt genom ett relativt litet tillskott av noga utvalda, nya skyddsområden. Ett tillskott på ca 1000 km2 av nya skyddsområden som valts av modellverktyget (motsvarande 15–19 % av de existerade nätverken) skulle öka storleken på bottensamhällena i Västerhavet med 39–103 % i jämförelse med det existerande nätverket, enligt modellresultaten. Ett slumpvist valt tillskott av samma storlek skulle endast öka bottensamhällenas storlek med 0–19 %.  Studien identifierade flera delområden som har begränsad larvspridning och konnektivitet till angränsande områden, vilket ger viktig information vid förvaltning av biologisk mångfald. Exempelvis indikerar resultaten att det kan vara av vikt att behandla den västra delen av Östersjön, Kattegatt, svenska och norska Skagerackkusten samt området nordväst om Jylland som separata förvaltningsområden där genetiska skillnader kan hittas inom samma art. Studien identifierade också flera delområden inom Kattegatt och Skagerack med tillräckligt begränsad larvspridning till närliggande områden för att de skall kunna utgöra isolerade samhällen i fråga om ekologiska processer. Vid förvaltning av lokal artdiversitet är det viktigt att se till att det finns ett skyddsområde inom varje delområde där ett demografiskt isolerat bottensamhälle har identifierats. I sydöstra Kattegatt, längs den svenska kusten identifierades ett sådant isolerat delområde som idag saknar större marina skyddsområden. Grundområden inom Skälderviken och Laholmsbukten, samt djupare områden mellan Laholmsbukten and Stora Middelgrund identifierades som nyckelområden för larvspridning och konnektivitet i Västerhavet. Studien föreslår att dessa områden (som täcker ca 700 km2 totalt) utgör de bästa tillskotten inom svenska vatten för att höja konnektiviteten i det existerande nätverket av marina skyddsområden i Västerhavet. Då de använda modellerna har begränsningar bör studiens resultat endast användas vid förvaltningssammanhang för att identifiera generella områden som är viktiga för konnektivitet av larver längs Sveriges kuster, och inte ses som en karta för exakt positionering av nya skyddsområden. Detta gäller speciellt nära kusten där modellens grova upplösning ger mer osäkra resultat. Studien utgör dock den bästa tillgängliga analysen av larvspridningens effekter på marina skyddsområden i Västerhavet idag, och kan därför bidra men hjälpsam information för en viktig aspekt att inkludera när nya skyddsområden skall väljas.