Biological reference points for fish stocks in a multispecies context Jeremy S. Collie and Henrik Gislason Abstract: Biological reference points (BRPs) are widely used to define safe levels of harvesting for marine fish popu- lations. Most BRPs are either minimum acceptable biomass levels or maximum fishing mortality rates. The values of BRPs are determined from historical abundance data and the life-history parameters of the fish species. However, when the life-history parameters change over time, the BRPs become moving targets. In particular, the natural mortality rate of prey species depends on predator levels; conversely, predator growth rates depend on prey availability. We tested a suite of BRPs for their robustness to observed changes in natural mortality and growth rates. We used the relatively simple Baltic Sea fish community for this sensitivity test, with cod as predator and sprat and herring as prey. In gen- eral, the BRPs were much more sensitive to the changes in natural mortality rates than to growth variation. For a prey species like sprat, fishing mortality reference levels should be conditioned on the level of predation mortality. For a predator species, a conservative level of fishing mortality can be identified that will prevent growth overfishing and en- sure stock replacement. These first-order multispecies interactions should be considered when defining BRPs for medium-term (5–10 year) management decisions. Résumé : Les points de référence biologiques (BRP) sont couramment utilisés pour déterminer les niveaux de récolte sans risques dans les populations de poissons marins. La plupart des BRP sont ou bien les niveaux minimums accepta- bles de biomasse, ou alors les taux maximums de mortalité due à la pêche. Les valeurs des BRP sont calculées d’après les données d’abondance du passé et les paramètres démographiques de l’espèce de poisson. Cependant, lorsque les paramètres démographiques varient dans le temps, les BRP deviennent des cibles mouvantes. En particulier, les taux de mortalité naturelle des espèces proies dépendent de la densité des prédateurs et, inversement, les taux de croissance des prédateurs dépendent de la disponibilité des proies. Nous avons évalué la robustesse d’une série de BRP face à des changements observés dans la mortalité naturelle et les taux de croissance. Ce test de sensibilité a été réalisé sur la communauté de poissons relativement simple de la mer Baltique où les morues sont les prédateurs et les sprats et les harengs, les proies. En général, les BRP sont beaucoup plus sensibles aux changements de taux de mortalité naturelle qu’aux variations de croissance. Pour des proies comme les sprats, les niveaux de référence de mortalité due à la pêche devraient être réglés sur les niveaux de mortalité due à la prédation. Pour les prédateurs, un niveau conservateur de mortalité due à la pêche peut être déterminé de façon à prévenir la surpêche de croissance et assurer le remplacement des stocks. Il faut tenir compte de ces interactions plurispécifiques de premier niveau dans l’établissement de BRP en vue de décisions de gestion à moyen terme (sur 5–10 ans). [Traduit par la Rédaction] 2176 Collie and Gislason Introduction Biological reference points (BRPs) are benchmarks against which the actual status of a fish stock can be measured. Commonly used BRPs are defined as either maximum or target fishing mortality rates or minimum stock biomass lev- els (Table 1). Three groups of fishing mortality reference levels can be defined, based on (i) a stock-production or dynamic-pool model, (ii) yield-per-recruit analysis, or (iii) spawning stock biomass per recruit combined with stock– recruitment data. Biomass-based reference points are less numerous, and until recently, have been less widely used in fisheries management. Most of the commonly used BRPs are limits or thresholds, not targets. During the past decade the emphasis in fisheries management has shifted from opti- mizing yield toward conserving fish stocks by preventing overfishing (Caddy and Mahon 1995). The definition and widespread use of BRPs has greatly benefitted fisheries management, especially in North Amer- ica and Europe. For each managed fish stock, the fishing- mortality- and biomass-based BRPs can be combined as a “control law” to specify fishing mortality rates as a function of stock biomass (Rosenberg et al. 1994; Caddy and Mahon 1995; NRC 1998). In Europe, BRPs are key elements in the advice provided by the International Council for Exploration of the Sea (ICES) (e.g., ICES 1998); in the U.S., the formal definition of overfishing reference levels has been instru- mental for recognizing and reversing overfishing. Once fish- ing mortality thresholds are established, stock assessments Can. J. Fish. Aquat. Sci. 58: 2167–2176 (2001) © 2001 NRC Canada 2167 DOI: 10.1139/cjfas-58-11-2167 Received December 22, 2000. Accepted August 3, 2001. Published on the NRC Research Press Web site at http://cjfas.nrc.ca on November 1, 2001. J16148 J.S. Collie. 1,2 Danish Institute for Fisheries Research, Charlottenlund Castle, 2920 Charlottenlund, Denmark. H. Gislason. University of Copenhagen, c/o Danish Institute for Fisheries Research, Charlottenlund Castle, 2920 Charlottenlund, Denmark. 1 Corresponding author (e-mail: jcollie@gso.uri.edu). 2 Present address: University of Rhode Island, Graduate School of Oceanography, Narragansett, RI 02882, U.S.A.