Spatial distribution of schooling fish in a network of artificial structures : the case of the Bay of St. Paul, Reunion Island
Distribution spatiale de poissons grégaires dans un réseau de structures artificielles : le cas de la baie de Saint-Paul à l’Île de la Réunion
Résumé
The main objective of this work is to improve our understanding of the eco-ethological processes that govern marine resources associated with coastal artificial habitats. To understand this system, we have first presented a synthesis of the aggregation processes of fish found in association with artificial habitats.We described the reasoning approach shared by the two main types of fishery tools that are the Artificial Reefs and Fish Aggregation Device (FAD). Our Work was then focused on the analysis of fish distribution in a network of coastal FADs, moored in St. Paul's bay. This analysis, based on acoustic surveys, has shown that the intensity of association varied depending on the fish community (benthic or pelagic), the diel period and the development stage of the fish (adult or juvenile). In particular, it has been pointed out that whatever the fish community the aggregations of juveniles were more extensive than the adults.We then described the tagging experiments performed on two representative species: the Selar crumenophthalmus (pelagic) and Lutjanus kasmira (benthic). The results of these experiments have allowed specifying the fish dependence on FAD.Concerning the associative behaviour of adult pelagic fish, the analyses have confirmed the meeting point hypothesis, suggesting that fish used the FADs to form larger schools. This reinforces the idea that these fish optimize their survival by focusing on social interaction with conspecific.The study of the benthic species has shown a strong association of the fish to the structures and has validated the hypothesis of an increasing trophic activity by night out of the FAD.From these observations, an estimate of the entire FAD network influence has been performed and then input, firstly into the geostatistical analysis of the biomass distribution in the bay, and secondly into the distribution analysis of the biomass as influenced or not by the FAD. This work showed a significant linear relationship between FAD associated and free biomass.We then explored the contribution of the association behaviour and the environmental factors (turbidity and bottom slope), integrating both into a generalized additive model. This study showed that the FAD effect is not always a prior factor influencing the biomass in the bay. We, therefore, hypothesized that the FAD is a habitat that would enrich the bay by providing new conditions for fish in search of optimal living conditions for their survival or comfort. In general, it will be important to deepen the impact of the two major factors influencing the ecological dynamics of aggregation around FADs namely trophic conditions and predation. In prospect, we could apply our methodology on drifting FADs and also use our results for improvement and restoration of natural habitats.
L'objectif général de ce travail est d'améliorer notre compréhension des processus éco-éthologiques qui gouvernent les ressources marines côtières associées à des habitats artificiels. Afin d'appréhender ce système, nous avons tout d'abord présenté une synthèse du fonctionnement écologique des agrégations de poissons trouvées en association avec les habitats artificiels. Nous avons notamment posé la base commune de fonctionnement des deux grands types d'outils d'aide à la pêche que sont les Récifs Artificiels et les Dispositifs de Concentration de Poissons (DCP). Notre travail s'est ensuite focalisé sur l'analyse de la répartition des poissons dans un réseau de DCP côtiers, immergés dans la baie de Saint-Paul. Cette analyse basée sur des campagnes de prospection acoustique, a permis de montrer que l'intensité de la relation d'association variait en fonction de la communauté de poissons considérée (démersale ou pélagique), des différentes phases du nycthémère et du stade de développement des individus (adulte ou juvénile). En particulier, il a été montré que les agrégations des juvéniles étaient plus étendues que les agrégations d'adultes et ce quelle que soit la communauté de poissons étudiée. Nous avons ensuite présenté les expériences de marquage acoustique effectuées sur les deux espèces représentatives des deux communautés : le Selar crumenophthalmus (espèce pélagique) et le Lutjanus kasmira (espèce démersale). Les résultats de ces expériences ont permis de spécifier le degré de dépendance aux DCP des espèces sélectionnées. En ce qui concerne le comportement d'association des poissons pélagiques adultes, l'étude détaillée des données a permis de confirmer l'hypothèse du point de rencontre suggérant que les poissons utilisaient le DCP pour se retrouver et pour former des bancs plus gros.L'étude de l'espèce démersale a permis de montrer la forte association des poissons aux structures et de valider l'hypothèse d'une augmentation de l'activité trophique nocturne hors des structures. A partir de ces résultats, une estimation de l'influence de l'intégralité du réseau de DCP a été effectuée et intégrée d'une part, à l'analyse Géostatistique de la répartition des biomasses dans la baie de Saint-Paul et d'autre part, à l'étude de la répartition des biomasses selon les zones sous influence ou hors d'influence des structures. Les résultats sont discutés et montrent notamment qu'il existe une relation linéaire significative entre les biomasses associées et libres.Nous avons ensuite exploré les parts respectives des effets liés au comportement d'association et aux facteurs abiotiques mesurés : la turbidité et la pente du fond (qui intègre l'effet du courant et de la houle), en intégrant ces facteurs dans un modèle additif généralisé. Cette étude a montré que l'effet DCP n'est pas systématiquement le facteur influençant le plus la répartition des biomasses dans la baie. Nous avons donc émis l'hypothèse que le DCP est un habitat qui permettrait d'enrichir l'habitat naturel en offrant des nouvelles conditions à des poissons en quête de conditions de vie optimales pour leur survie ou leur confort. Ainsi, concernant les poissons pélagiques, les possibilités supplémentaires qu'apportent les DCP, à la fois de rencontre des congénères mais aussi de protection vis-à-vis des prédateurs, conduiraient les poissons à s'associer à ces structures. Néanmoins, cette hypothèse reste à vérifier, tout autant que celle supposant que le processus amenant les poissons à quitter les DCP pour rejoindre les zones de forte pente serait lié aux conditions trophiques plus avantageuses sur ces zones que sous les DCP. De façon générale, il sera important d'approfondir l'effet des deux principaux facteurs écologiques influençant la dynamique d'agrégation autour des DCP à savoir les conditions trophiques et la prédation car tous deux sont susceptibles d'influencer le comportement d'association. Les perspectives de ce travail sont ainsi envisagées tant sur la possibilité de transposer notre méthodologie aux structures dérivantes que sur l'utilisation des DCP pour l'amélioration et la restauration des habitats naturels.
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