Modelling the effect of food depletion on scallop growth in Sungo Bay (China)

Other titles Modélisation de l'effet de la diminution de nourriture sur la croissance du pétoncle dans la baie de Sungo (Chine)
Type Article
Date 2003
Language English
Author(s) Bacher CedricORCID, Grant Jon, Hawkins Anthony, Fang Jianguang, Zhu Mingyuan, Besnard Melanie
Affiliation(s) IFREMER, Crema, F-17137 Houmeau, France.
Dalhousie Univ, Dept Oceanog, Halifax, NS B3H 4J1, Canada.
Plymouth Marine Lab, Plymouth PL1 3DH, Devon, England.
Chinese Acad Fishery Sci, Qingdao 266071, Peoples R China.
SOA FIO, Qingdao 266061, Peoples R China.
Source Aquatic Living Resources (0990-7440) (Elsevier), 2003 , Vol. 16 , N. 1 , P. 10-24
DOI 10.1016/S0990-7440(03)00003-2
WOS© Times Cited 70
French abstract La baie de Sungo (Chine) est une baie largement ouverte sur l'océan, qui occupe une surface de 140 km2 pour une profondeur moyenne de 10 m et dont une grande partie est consacrée à l'aquaculture. La production annuelle de pétoncles (Chlamys farreri) dépasse ainsi les 50 000 tonnes (poids total). La sélection de sites et la définition de densité d'élevage favorables à la croissance sont devenues un enjeu important. Nous avons développé un modèle mathématique prenant en compte les interactions entre densité d'élevage, concentration de nourriture et hydrodynamisme à un niveau local, défini par une distance typique de 1000 m, afin de prédire la diminution de nourriture liée à la consommation par les pétoncles (appelée par la suite « déplétion ») et son effet sur la croissance. Ce modèle s'appuie d'une part sur des équations détaillant la nutrition et la croissance du pétoncle et d'autre part sur un modèle de transport horizontal unidimensionnel. Il permet d'évaluer l'effet des conditions environnementales (nourriture, température, hydrodynamisme) et de leur variabilité spatiale sur la croissance et de tester l'influence de la densité d'élevage pour ces différentes conditions. Nous avons comparé une situation sans déplétion (où la croissance est maximale) à une situation avec une densité d'élevage de 50 ind par m3. Le modèle indique des diminutions de croissance entre 0 et 100 % en fonction de la vitesse du courant tant que la vitesse maximale reste en dessous de 20 cm s¿1. Cette variation de croissance annuelle peut être mise en relation avec le rapport entre la concentration moyenne de nourriture à l'intérieur et à l'extérieur du domaine cultivé, qui est un indice de déplétion reflétant principalement l'effet de la vitesse du courant. Le modèle a été intégré à un Système d'Informations Géographiques (SIG) ce qui permet de simuler et cartographier rapidement et automatiquement la croissance annuelle et de fournir ainsi des recommandations sur la densité d'élevage appropriée. Le concept de déplétion, le couplage d'un modèle de croissance et d'un modèle hydrodynamique et l'utilisation d'un SIG sont transposables à d'autres systèmes comparables dans lesquels les interactions locales doivent être considérées.
Keyword(s) Chlamys farreri, Transport equation, Rearing density, Energy budget
Abstract Sungo Bay (China) has a mean depth of 10 m, a total area of 140 km(2) and is occupied by several types of aquaculture, whilst opening to the ocean. The production of scallops (Chlamys farreri) cultured on long lines is estimated to exceed 50 000 tonnes (total weight) per year. Selection of sites for scallop growth and determination of suitable rearing densities have become important issues. In this study, we focused on the local scale (e.g. 1000 m) where rearing density, food concentration and hydrodynamics interact. We have developed a depletion model coupling a detailed model of C. farreri feeding and growth and a one-dimensional horizontal transport equation. The model was applied to assess the effect of some environmental parameters (e.g. food availability, temperature, hydrodynamism) and spatial variability on growth, and to assess the effect of density according to a wide range of hydrodynamical and environmental conditions. In the simulations, food concentrations always enabled a substantial weight increase with a final weight above 1.5 g dry weight. Compared to a reference situation without depletion, a density of 50 ind m(-3) decreased growth between 0% and 100%, depending on current velocity when maximum current velocity was below 20 cm s(-1). The mean ratio between food available inside and outside the cultivated area (depletion factor) varied with the percentage of variation in scallop growth that was due to density. Our model suggests that scallop growth was correlated with maximum current velocity for a given density and current velocity below 20 cm s(-1). The model was integrated within a Geographical Information System (GIS) to assist in making decisions related to appropriate scallop densities suitable for aquaculture at different locations throughout the bay. Concepts (depletion), methods (coupling hydrodynamics and growth models), and the underlying framework (GIS) are all generic, and can be applied to different sites and ecosystems where local interactions must be taken into account.
Full Text
File Pages Size Access
publication-570.pdf 15 649 KB Open access
Top of the page