Vessel biofouling as a vector for nonindigenous species introductions in Canada

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dc.contributor.author

Brinklow, Tessa R.

Chan, Farrah T.

Etemad, Mohammad

Deb, Jiban C.

Bailey, Sarah A.

dc.date.accessioned

2024-01-09T15:17:11Z

dc.date.available

2024-01-09T15:17:11Z

dc.date.issued

2022

dc.description.abstract - en

Biofouling is the accumulation of organisms (such as algae, mussels, barnacles, and other taxa) on underwater surfaces. Biofouling on vessels is seen as undesirable, as it reduces vessel fuel efficiency through increased drag, and has potential to transfer organisms over long distances to locations outside their natural biogeographic region. Compared to other vectors that transfer aquatic organisms, such as ballast water, biofouling is relatively understudied despite being a major contributing vector of aquatic nonindigenous species (NIS) to coastal ecosystems globally. As a result, Transport Canada requested science advice from Fisheries and Oceans Canada, seeking an updated national assessment of the probability of NIS introduction and establishment via biofouling on vessels, to inform the development of biofouling management policies. This study used a multistage mechanistic model (a multiple-step model describing the parts or stages of the invasion process) to assess the probability of introduction and establishment of NIS into Canada based on one year of data on first arrivals of foreign-flagged commercial vessels. The stages in the model included arrival, survival, and establishment of NIS, but throughout this document the term ‘establishment’ denotes the cumulative success through all three stages to result in a self-sustaining population in Canadian waters. Separate assessments were conducted for vessels’ main hull surfaces and combined niche areas (such as the sea chest, propeller, and thruster tunnels, where biofouling may be more concentrated). Results were summarized for the four coastal regions of Canada based on the destination/arrival port of the vessels: Atlantic, Pacific, Great Lakes-St. Lawrence River, and Arctic regions. The model parameters were based on empirical vessel biofouling and environmental data, as well as estimates of biological processes with variability introduced. Estimates of mean NIS primary establishments per year via vessel hulls ranged from <1 (Arctic region) to 2.2 (Pacific region). Similarly, the mean number of trips until at least one NIS establishment is successful via the hull ranged from 94 (Pacific region) to 174 (Great Lakes-St. Lawrence River region). Primary NIS establishments via vessel niche areas were generally higher than those associated with the hull, with the highest species establishments per year being 8.4, with 23 trips until establishment occurs (Pacific region). While there is uncertainty associated with these estimates, these results indicate a meaningful probability of NIS establishments by vessel biofouling in all regions of Canada. The Atlantic and Pacific coasts are expected to receive the greatest numbers of NIS establishments, driven by the higher number of vessel arrivals to these regions. NIS establishment rates via the main hull areas of vessels were lower compared to niche areas, with the niche areas (all combined) having higher abundance of biofouling but smaller wetted surface area. Vessel biofouling should be considered as a dominant, active vector for introduction of NIS to Canada.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

L’encrassement biologique est l’accumulation d’organismes (tels que les algues, les moules, les pouces-pieds et autres taxons) sur les surfaces immergées. L’encrassement biologique des bâtiments est considéré comme indésirable, parce qu’il réduit l’efficacité énergétique des bâtiments en augmentant la traînée et qu’il peut transporter des organismes sur de longues distances vers des endroits situés en dehors de leur région biogéographique naturelle. Par rapport à d’autres vecteurs de transfert d’organismes aquatiques, tels que les eaux de ballast, l’encrassement biologique est relativement peu étudié, bien qu’il s’agisse d’un vecteur majeur d’introduction d’espèces non indigènes (ENI) aquatiques dans les écosystèmes côtiers du monde entier. Pour cette raison, Transports Canada a demandé un avis scientifique à Pêches et Océans Canada afin d’obtenir une évaluation nationale actualisée de la probabilité de l’introduction et de l’établissement d’ENI par le biais de l’encrassement biologique des bâtiments, afin de guider l’élaboration de politiques de gestion de l’encrassement biologique. Un modèle mécaniste à plusieurs stades (un modèle à plusieurs étapes décrivant les parties ou les stades du processus d’invasion) a été utilisé dans le cadre de cette étude afin d’évaluer la probabilité d’introduction et d’établissement d’ENI au Canada à partir des données recueillies pendant un an sur les premières arrivées de bâtiments commerciaux battant un pavillon étranger. Les stades du modèle comprennent l’arrivée, la survie et l’établissement des ENI, cependant dans le présent document, le terme « établissement » désigne le succès cumulatif des trois stades pour aboutir à une population autonome dans les eaux canadiennes. Des évaluations distinctes ont été menées pour les surfaces principales de la coque des bâtiments et les zones de recoins combinées (telles que le caisse de prise d’eau, l’hélice et les tunnels des propulseurs, où l’encrassement biologique est susceptible d’être plus concentré). Les résultats ont été résumés pour les quatre régions côtières du Canada – Atlantique, Pacifique, Grands Lacs-fleuve Saint-Laurent et Arctique – en fonction du port de destination ou d’arrivée des bâtiments. Les paramètres du modèle étaient basés sur des données empiriques sur l’encrassement biologique des bâtiments et des données empiriques environnementales, ainsi que sur des estimations des processus biologiques en tenant en compte de leur variabilité. Les estimations des établissements primaires moyens d’ENI par an via les coques des bâtiments variaient de moins de 1 (région de l’Arctique) à 2,2 (région du Pacifique) ENI par an. De même, le nombre moyen de sorties jusqu’à ce qu’au moins un établissement d’ENI via la coque soit réussi variait de 94 sorties (région du Pacifique) à 174 sorties (région des Grands Lacs et du fleuve Saint-Laurent). Les établissements primaires d’ENI associés aux recoins des bâtiments étaient généralement plus élevés que ceux associés à la coque, les établissements d’espèces les plus élevés par an étant de 8,4 ENI par an, avec 23 sorties jusqu’à l’établissement (région du Pacifique). Bien que ces estimations soient marquées par une certaine incertitude, les résultats indiquent une probabilité non négligeable d’établissement d’ENI par l’encrassement biologique des bâtiments dans toutes les régions du Canada. On estime que les côtes de l’Atlantique et du Pacifique accueilleront le plus grand nombre d’établissements d’ENI, en raison du nombre plus élevé d’arrivées de bâtiments dans ces régions. Les taux d’établissement des ENI via les zones principales de la coque des bâtiments étaient inférieurs à ceux des recoins, ces derniers (tous combinés) présentant une plus grande abondance d’encrassement biologique malgré une surface mouillée plus petite. L’encrassement biologique des bâtiments doit être considéré comme un vecteur dominant et actif d’introduction des ENI au Canada.

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dc.identifier.citation

Brinklow, T.R., Chan, F.T., Etemad, M., Deb, J.C., and Bailey, S.A. 2022. Vessel Biofouling as a Vector for Nonindigenous Species Introductions in Canada. DFO Can. Sci. Advis. Sec. Res. Doc. 2022/072. iv + 49 p.

dc.identifier.govdoc

Fs70-5/2022-072E-PDF

dc.identifier.isbn

9780660459424

dc.identifier.issn

1919-5044

dc.identifier.uri

https://waves-vagues.dfo-mpo.gc.ca/library-bibliotheque/41091863.pdf

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/1593

dc.language.iso

en

dc.publisher

Fisheries and Oceans Canada, Canadian Science Advisory Secretariat

dc.relation.istranslationof

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/1594

dc.subject - en

Nature and environment

Water

dc.subject - fr

Nature et environnement

Eau

dc.subject.en - en

Nature and environment

Water

dc.subject.fr - fr

Nature et environnement

Eau

dc.title - en

Vessel biofouling as a vector for nonindigenous species introductions in Canada

dc.type - en

Report

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iv, 49 pages

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2022/072

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Research Document (Canadian Science Advisory Secretariat)

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