Effects of anthropogenic perturbations on survival of marine juvenile fish in nurseries and consequences on population renewal. Application on common sole (Solea solea) in the Eastern Channel fish stock.
| Other titles | Effets des perturbations anthropiques sur la survie des juvéniles de poissons marins dans les nourriceries et conséquences sur le renouvellement des populations. Application au stock de sole commune (Solea solea) en Manche Est. | ||||||||
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| Type | Thesis | ||||||||
| Date | 2011 | ||||||||
| Language | English | ||||||||
| Other localization | http://halieutique.agrocampus-ouest.fr/pdf/942.pdf | ||||||||
| Author(s) | Rochette Sébastien 1 |
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| Affiliation(s) | 1 : UEB, France | ||||||||
| University | UEB, Agrocampus Ouest | ||||||||
| Discipline | Halieutique | ||||||||
| Thesis supervisor | Olivier Le Pape | ||||||||
| Thesis co-supervisor | Rivot Étienne | ||||||||
| Financement | ANR Solebémol-Pop | ||||||||
| French abstract | Les populations de poissons marins sont sous l'influence de diverses pressions naturelles et anthropiques intervenant à tous les stades du cycle de vie et déterminant les taux de survie des individus et la taille des populations. Appréhender les conséquences de ces différentes pressions est un point d'entrée essentiel de l'approche écosystémique des pêches. La complexité des processus et la difficulté d'observation de ces populations en milieu naturel à tous les stades du cycle de vie font de la modélisation une approche privilégiée pour relever ce défi. Au travers de l'exemple de la sole commune (Solea solea) en Manche Est, cette thèse conjugue différentes approches de modélisation permettant de quantifier les mortalités d'origine naturelle ou anthropique à différents stades du cycle de vie et d'évaluer leurs conséquences à l'échelle de la population. Chez les poissons plats, la taille et la qualité des habitats de juvéniles déterminent le niveau du recrutement. La cartographie quantitative de la production des nourriceries de la Manche Est par couplage entre un modèle d'habitat et un système d'information géographique a constitué la première phase de ce travail. Les conséquences de la dégradation des habitats dans l'estuaire de Seine au cours des 150 dernières années ont notamment été évaluées, montrant ainsi que la destruction de ses vasières estuariennes a entraîné une perte de 40% de sa capacité de production. Par ailleurs, la faible productivité en juvéniles de ce secteur pourrait être liée à la contamination chimique des eaux. La conjonction de la réduction de surface des vasières et des faibles densités sur les habitats résiduels de cet estuaire a des conséquences significatives à l'échelle de la Manche Est, en terme de production de juvéniles sur des nourriceries qui alimentent une population commune. La seconde phase de cette thèse s'est intéressée à la dispersion larvaire depuis la ponte jusqu'à l'établissement sur les nourriceries grâce à un modèle de transport de particules simulant les conditions hydro-climatiques de la Manche Est et incluant l'histoire de vie individu – centrée de ces jeunes stades. Ce modèle a permis de montrer que les variations d'abondance de larves parvenant sur les nourriceries sont fortement déterminées par les conditions hydrodynamiques, leur influence étant notamment supérieure à celle des variations de la biomasse féconde et du volume de ponte. Par ailleurs, les faibles densités de juvéniles constatées en estuaire de Seine dans la première phase du travail ne peuvent s'expliquer par des apports larvaires inférieurs, ce qui met l'accent sur des mortalités plus fortes qui pourraient être liées à la qualité du milieu. Enfin, ces acquis, ainsi que les effets de la pêche sur la partie adulte de la population, ont été inclus dans un modèle de cycle de vie Bayésiens à espace d'états. Ce modèle, structuré en âge et spatialisé pour les stades juvéniles, permet la description du cycle de vie dans son intégralité et la quantification de l'effet des différentes pressions anthropiques. Il permet de quantifier les sources d'incertitudes et de sensibilité afin d'identifier les zones d'incohérence et les points à explorer pour une meilleure compréhension des processus régissant la dynamique des populations. Cette combinaison de modèles a permis de poser des fondements méthodologiques permettant de nombreux développements et offrant des perspectives pour quantifier l'effet respectif des différentes pressions et envisager les conséquences de mesures de gestion spatialisées des milieux, des ressources et de leur exploitation. |
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| Abstract | Marine fish populations face various natural and anthropogenic pressures occurring at all stages of their life cycle. These pressures determine survival rates of individuals and populations size. Accounting for the consequences of these different pressures remains a fundamental ecological question and a requirement for sound management in the context of the Ecosystem Approach to Fisheries. The complex underlying ecological mechanisms and the difficulty to observe all life stages of populations require the use of models to address these challenges. Through the example of the common sole (Solea solea) population in the eastern Channel, this Ph.D. thesis combined different modelling approaches to quantify natural and human-induced mortalities at different stages of the life cycle and to evaluate their combined consequences. For flatfishes, the size and the quality of juvenile habitats determine the amount of recruits. The first part of this project aimed at building quantitative maps of coastal and estuarine sole nurseries in the eastern Channel by coupling a habitat suitability model to a geographical information system. The consequences of habitat destruction in the Seine estuary during the last 150 years were evaluated. This showed that the destruction of estuarine muddy grounds induced a 40% loss of nurseries capacity in this estuary. Moreover, juvenile densities estimated from the suitability model were low in this highly contaminated sector. The combination of muddy grounds loss with low densities on residual habitats in the Seine estuary had significant consequences on the total amount of juveniles provided by coastal and estuarine nurseries at the scale of the population in the Eastern Channel. The second part focused on larval dispersal, from spawning to settlement over nurseries, thanks to a particle transport model simulating hydro-climatic conditions of the eastern Channel and including individual-based life history. This model showed that the amount of larvae reaching nursery grounds fluctuated mainly because of hydrodynamical conditions ; the fluctuations of the spawning stock biomass and the resulting amount of eggs having a lesser influence. Moreover, low juvenile densities observed in the Seine estuary may not be explained by a lower larval supply and the hypothesis of higher mortalities linked to lower habitat quality in this estuary were underlined. Last, the previous results, as well as effects of fishing on the adult part of the population, were merged in a Bayesian state-space model. This spatially-explicit age-structured model described the whole life cycle and quantified the effects of different human pressures. It allowed to take into account different sources of uncertainty and sensitivity and to identify critical points to be explored for a better understanding of populations dynamics processes. The combination of the previous models within this life cycle model laid the foundations of a methodological framework offering interesting developments and new perspectives to disentangle the consequences of different pressures and to help decision – making for suitable spatially-structured management. |
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| Full Text |
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