The management and conservation of the world's oceans require synthesis of spatial data on the distribution and intensity of human activities and the overlap of their impacts on marine ecosystems. We developed an ecosystem-specific, multiscale spatial model to synthesize 17 global data sets of anthropogenic drivers of ecological change for 20 marine ecosystems. Our analysis indicates that no area is unaffected by human influence and that a large fraction (41%) is strongly affected by multiple drivers. However, large areas of relatively little human impact remain, particularly near the poles. The analytical process and resulting maps provide flexible tools for regional and global efforts to allocate conservation resources; to implement ecosystem-based management; and to inform marine spatial planning, education, and basic research.

ABSTRACT The conservation and sustainable use of marine resources is a highlighted goal on a growing number of national and international policy agendas. Unfortunately, efforts to assess progress, as well as to strategically plan and prioritize new marine conservation measures, have been hampered by the lack of a detailed, comprehensive biogeographic system to classify the oceans. Here we report on a new global system for coastal and shelf areas: the Marine Ecoregions of the World, or MEOW, a nested system of 12 realms, 62 provinces, and 232 ecoregions. This system provides considerably better spatial resolution than earlier global systems, yet it preserves many common elements and can be cross-referenced to many regional biogeographic classifications. The designation of terrestrial ecoregions has revolutionized priority setting and planning for terrestrial conservation; we anticipate similar benefits from the use of a coherent and credible marine system.

Michael W. Beck, Kenneth L. Heck, Jr., Kenneth W. Able, Daniel L. Childers, David B. Eggleston, Bronwyn M. Gillanders, Benjamin Halpern, Cynthia G. Hays, Kaho Hoshino, Thomas J. Minello, Robert J. Orth, Peter F. Sheridan and Michael P. Weinstein

Ecological ApplicationsVolume 13, Issue sp1 p. 117-137 Invited Feature THE IMPACT OF MARINE RESERVES: DO RESERVES WORK AND DOES RESERVE SIZE MATTER? Benjamin S. Halpern, Benjamin S. Halpern Department of Ecology, Evolution, and Marine Biology, University of California, Santa Barbara, California 93106 USASearch for more papers by this author Benjamin S. Halpern, Benjamin S. Halpern Department of Ecology, Evolution, and Marine Biology, University of California, Santa Barbara, California 93106 USASearch for more papers by this author First published: 01 February 2003 https://doi.org/10.1890/1051-0761(2003)013[0117:TIOMRD]2.0.CO;2Citations: 870 For reprints of this Special Issue, see footnote 1, p. S3 Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinkedInRedditWechat Abstract Marine reserves are quickly gaining popularity as a management option for marine conservation, fisheries, and other human uses of the oceans. Despite the popularity of marine reserves as a management tool, few reserves appear to have been created or designed with an understanding of how reserves affect biological factors or how reserves can be designed to meet biological goals more effectively (e.g., attaining sustainable fish populations). This shortcoming occurs in part because the many studies that have examined the impacts of reserves on marine organisms remain isolated examples or anecdotes; the results of these many studies have not yet been synthesized. Here, I review the empirical work and discuss the theoretical literature to assess the impacts of marine reserves on several biological measures (density, biomass, size of organisms, and diversity), paying particular attention to the role reserve size has in determining those impacts. The results of 89 separate studies show that, on average, with the exception of invertebrate biomass and size, values for all four biological measures are significantly higher inside reserves compared to outside (or after reserve establishment vs. before) when evaluated for both the overall communities and by each functional group within these communities (carnivorous fishes, herbivorous fishes, planktivorous fishes/invertebrate eaters, and invertebrates). Surprisingly, results also show that the relative impacts of reserves, such as the proportional differences in density or biomass, are independent of reserve size, suggesting that the effects of marine reserves increase directly rather than proportionally with the size of a reserve. However, equal relative differences in biological measures between small and large reserves nearly always translate into greater absolute differences for larger reserves, and so larger reserves may be necessary to meet the goals set for marine reserves. The quality of the data in the reviewed studies varied greatly. To improve data quality in the future, whenever possible, studies should take measurements before and after the creation of a reserve, replicate sampling, and include a suite of representative species. Despite the variable quality of the data, the results from this review suggest that nearly any marine habitat can benefit from the implementation of a reserve. Success of a marine reserve, however, will always be judged against the expectations for that reserve, and so we must keep in mind the goals of a reserve in its design, management, and evaluation. Citing Literature Volume13, Issuesp1February 2003Pages 117-137 This article also appears in:Centennial Special: Notable Papers in ESA History RelatedInformation

Abstract Human pressures on the ocean are thought to be increasing globally, yet we know little about their patterns of cumulative change, which pressures are most responsible for change, and which places are experiencing the greatest increases. Managers and policymakers require such information to make strategic decisions and monitor progress towards management objectives. Here we calculate and map recent change over 5 years in cumulative impacts to marine ecosystems globally from fishing, climate change, and ocean- and land-based stressors. Nearly 66% of the ocean and 77% of national jurisdictions show increased human impact, driven mostly by climate change pressures. Five percent of the ocean is heavily impacted with increasing pressures, requiring management attention. Ten percent has very low impact with decreasing pressures. Our results provide large-scale guidance about where to prioritize management efforts and affirm the importance of addressing climate change to maintain and improve the condition of marine ecosystems.

Climate change challenges organisms to adapt or move to track changes in environments in space and time. We used two measures of thermal shifts from analyses of global temperatures over the past 50 years to describe the pace of climate change that species should track: the velocity of climate change (geographic shifts of isotherms over time) and the shift in seasonal timing of temperatures. Both measures are higher in the ocean than on land at some latitudes, despite slower ocean warming. These indices give a complex mosaic of predicted range shifts and phenology changes that deviate from simple poleward migration and earlier springs or later falls. They also emphasize potential conservation concerns, because areas of high marine biodiversity often have greater velocities of climate change and seasonal shifts.

A focus on ecosystem services (ES) is seen as a means for improving decisionmaking. In the research to date, the valuation of the material contributions of ecosystems to human well-being has been emphasized, with less attention to important cultural ES and nonmaterial values. This gap persists because there is no commonly accepted framework for eliciting less tangible values, characterizing their changes, and including them alongside other services in decisionmaking. Here, we develop such a framework for ES research and practice, addressing three challenges: (1) Nonmaterial values are ill suited to characterization using monetary methods; (2) it is difficult to unequivocally link particular changes in socioecological systems to particular changes in cultural benefits; and (3) cultural benefits are associated with many services, not just cultural ES. There is no magic bullet, but our framework may facilitate fuller and more socially acceptable integrations of ES information into planning and management.

Abstract Although trophic cascades (indirect effects of predators on plants via herbivores) occur in a wide variety of food webs, the magnitudes of their effects are often quite variable. We compared the responses of herbivore and plant communities to predator manipulations in 102 field experiments in six different ecosystems: lentic (lake and pond), marine, and stream benthos, lentic and marine plankton, and terrestrial (grasslands and agricultural fields). Predator effects varied considerably among systems and were strongest in lentic and marine benthos and weakest in marine plankton and terrestrial food webs. Predator effects on herbivores were generally larger and more variable than on plants, suggesting that cascades often become attenuated at the plant–herbivore interface. Top‐down control of plant biomass was stronger in water than on land; however, the differences among the five aquatic food webs were as great as those between wet and dry systems.

Temperature controls the rate of fundamental biochemical processes and thereby regulates organismal attributes including development rate and survival. The increase in metabolic rate with temperature explains substantial among-species variation in life-history traits, population dynamics, and ecosystem processes. Temperature can also cause variability in metabolic rate within species. Here, we compare the effect of temperature on a key component of marine life cycles among a geographically and taxonomically diverse group of marine fish and invertebrates. Although innumerable lab studies document the negative effect of temperature on larval development time, little is known about the generality versus taxon-dependence of this relationship. We present a unified, parameterized model for the temperature dependence of larval development in marine animals. Because the duration of the larval period is known to influence larval dispersal distance and survival, changes in ocean temperature could have a direct and predictable influence on population connectivity, community structure, and regional-to-global scale patterns of biodiversity.