Mathematical Bio-Economics 2.0 for Sustainable Fisheries

Luc Doyen (), M.D. Smith, Ussif Rashid Sumalia, Georges Zaccour (), Ivar Ekeland (), Philippe Cury, Christophe Lett (), Olivier Thébaud (), J.-C Poggiale (), Ali Moussaoui (), J.-M Fromentin, Sophie Gourguet (), Patrice Guillotreau (), Helene Gomes, Pierre Courtois (), Robert Schaap, Fabian Blanchard, Catherine Rainer (), Mabel Tidball (), Mathieu Cuilleret, Théo Villain, Frédéric Ménard () and Tewfik Sari ()
Additional contact information
Luc Doyen: CEE-M - Centre d'Economie de l'Environnement - Montpellier - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement - Institut Agro Montpellier - Institut Agro - Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement - UM - Université de Montpellier
M.D. Smith: Nicholas School of the Environment - Duke University [Durham]
Ussif Rashid Sumalia: UBC - University of British Columbia [Canada]
Georges Zaccour: HEC Montréal - HEC Montréal
Ivar Ekeland: CEREMADE - CEntre de REcherches en MAthématiques de la DEcision - Université Paris Dauphine-PSL - PSL - Université Paris Sciences et Lettres - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
Philippe Cury: UMR MARBEC - MARine Biodiversity Exploitation and Conservation - MARBEC - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - IFREMER - Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - UM - Université de Montpellier
Christophe Lett: UMR MARBEC - MARine Biodiversity Exploitation and Conservation - MARBEC - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - IFREMER - Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - UM - Université de Montpellier
Olivier Thébaud: AMURE - Aménagement des Usages des Ressources et des Espaces marins et littoraux - Centre de droit et d'économie de la mer - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - IFREMER - Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - UBO - Université de Brest - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
J.-C Poggiale: MIO - Institut méditerranéen d'océanologie - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - AMU - Aix Marseille Université - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - UTLN - Université de Toulon - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
Ali Moussaoui: Université Aboubekr Belkaid de Tlemcen = University of Belkaïd Abou Bekr [Tlemcen]
J.-M Fromentin: UMR MARBEC - MARine Biodiversity Exploitation and Conservation - MARBEC - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - IFREMER - Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - UM - Université de Montpellier
Sophie Gourguet: AMURE - Aménagement des Usages des Ressources et des Espaces marins et littoraux - Centre de droit et d'économie de la mer - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - IFREMER - Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - UBO - Université de Brest - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
Patrice Guillotreau: UMR MARBEC - MARine Biodiversity Exploitation and Conservation - MARBEC - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - IFREMER - Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - UM - Université de Montpellier
Helene Gomes: AZTI - Centro de Investigación Marina y Alimentaria
Pierre Courtois: CEE-M - Centre d'Economie de l'Environnement - Montpellier - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement - Institut Agro Montpellier - Institut Agro - Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement - UM - Université de Montpellier
Robert Schaap: CEE-M - Centre d'Economie de l'Environnement - Montpellier - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement - Institut Agro Montpellier - Institut Agro - Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement - UM - Université de Montpellier
Fabian Blanchard: LEEISA - Laboratoire Ecologie, Evolution, Interactions des Systèmes amazoniens - IFREMER - Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - UG - Université de Guyane - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
Catherine Rainer: LMBA - Laboratoire de Mathématiques de Bretagne Atlantique - UBS - Université de Bretagne Sud - UBO - Université de Brest - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
Mabel Tidball: CEE-M - Centre d'Economie de l'Environnement - Montpellier - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement - Institut Agro Montpellier - Institut Agro - Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement - UM - Université de Montpellier
Mathieu Cuilleret: CEE-M - Centre d'Economie de l'Environnement - Montpellier - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement - Institut Agro Montpellier - Institut Agro - Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement - UM - Université de Montpellier
Théo Villain: iEES Paris - Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - SU - Sorbonne Université - UPEC UP12 - Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement
Frédéric Ménard: MIO - Institut méditerranéen d'océanologie - IRD - Institut de Recherche pour le Développement - AMU - Aix Marseille Université - INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers - UTLN - Université de Toulon - CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
Tewfik Sari: UMR ITAP - Technologies et Méthodes pour les Agricultures de demain - INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement - Institut Agro Montpellier - Institut Agro - Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement

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Abstract: Reconciling food security, economic development, and biodiversity conservation in the face of global changes is a major challenge. The sustainable uses of marine biodiversity in the context of climate change, invasive species, water pollution, and demographic growth is an example of this bio-economic challenge. There is a need for quantitative methods, models, scenarios, and indicators to support policies addressing this issue. Although bio-economic models for marine resources date back to the 1950s and are still used in fisheries management and policy design, they need major improvements, extensions, and breakthroughs. This paper proposes to design a Mathematical Bio-Economics 2.0 (MBE2) for Sustainable Fisheries to advance the development of bio-economic models and scenarios for the management of fisheries and marine ecosystems confronted with unprecedented global change. These models and scenarios should make both ecological and socioeconomic sense while being well-posed mathematically and numerically. To achieve this, we propose to base the MBE2 framework for Sustainable Fisheries on four research axes regarding the mathematics and modeling of: (i) ecosystem-based fisheries management; (ii) criteria of sustainability; (iii) criteria of resilience; and (iv) governance and strategic interactions. The associated methodology of MBE2 draws mainly on dynamic systems theory, optimal and viable controls of systems, game theory, and stochastic approaches. Our analysis, which is based on these four axes, allows us to identify the main methodological gaps to fill compared to current models for fisheries management. | IntroductionBalancing biodiversity conservation with food security and the preservation of a broader set of ecosystem services (ESs), in a context of ecological transition and climate change, is one of the greatest challenges of the century. The creation and development of the IPBES (International Platform for Biodiversity and Ecosystem Services) at the interface of decision-support and scientific knowledge is in direct line with these concerns.

Keywords: scenarios; resilience; management; game theory; ecosystem services; ecosystems; dynamic systems; control theory; biodiversity (search for similar items in EconPapers)
Date: 2025
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Published in Natural Resource Modeling, In press, ⟨10.1111/nrm.70013⟩

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DOI: 10.1111/nrm.70013

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