Relations entre l’état d’une ressource et son exploitation via la compréhension et la formalisation des interactions de socio-écosystèmes. Application à la palourde japonaise (Venerupis philippinarum) du bassin d’Arcachon.

Relationships between stock status and its exploitation via comprehension and formalization of socio-ecosystems interactions. Application to Manila clam (Venerupis philippinarum) population of Arcachon Bay.

• Auteur / Autrice : Nathalie Caill-Milly
• Direction : Frank D’Amico, Olivier Guyader
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes-populations-interactions
• Date : Soutenance le 11/12/2012
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ressources halieutiques

Bivalves

Animaux -- Populations

Allométrie

Mots clés libres

Bivalve

Morphométrie

Allométrie

Dynamique des populations

Système dynamique

Gestion

Palourde japonaise

Venerupis philippinarum

Bivalve

Morphometry

Allometry

Population dynamics

Dynamic system

Management

Manila clam

Venerupis philippinarum

Résumé

Composante importante de l’écosystème marin benthique, les bivalves exploités sont surtout situés dans la zone littorale dont les caractéristiques spatiales et temporelles engendrent des fluctuations populationnelles naturelles et contribuent à de fortes variations de biomasse et de structure démographique s’ajoutant aux effets d’activités anthropiques. La compréhension des interactions entre l’espèce, son environnement et son exploitation est cruciale. Leur formalisation, y compris pour la gestion, passe par le développement de modèles mathématiques qui visent à décrire le fonctionnement du système, expliquer des phénomènes observés en termes de cause à effet ou prédire l’effets de nouvelles causes. Espèce introduite en France dans les années 1980, la palourde japonaise (Venerupis philippinarum) constitue une ressource économique importante pour des zones littorales. Pour le bassin d’Arcachon, les pêcheurs à pied professionnels capturent quelques 600 tonnes par an. Outre la réglementation européenne qui fixe une taille minimale de capture, des mesures de gestion complémentaires sont établies par les structures professionnelles locales de la pêche dans un cadre de cogestion impliquant ces structures, scientifiques et administration.Ce travail de thèse s’inscrit dans ce contexte en intégrant les traits d’histoire de vie de la population dans le modèle de simulation utilisé à des fins de gestion. A l’échelle locale, l’analyse de forme conventionnelle basée sur des mesures métriques et pondérales établit des relations d’allométrie entre des paires de descripteurs avec un changement significatif de morphologie à partir d’une longueur de 16-20 mm. La variabilité phénotypique intra-site s’articule en trois patrons morphologiques. Dans le bassin d’Arcachon, le caractère globuleux, décrit pour la première fois ici, est associé à de faibles densités et à de fortes proportions d’individus affectés par la maladie du muscle marron, maladie émergente sur le bassin. A l’échelle de la façade atlantique française, trois ratios morphométriques (indices d’élongation, de densité de la valve et de poids de la valve sur sa longueur) discriminent les populations des sites nord (Banc du Guer, golfe du Morbihan) de celles des sites sud (Bellevue, bassin d’Arcachon). Une corrélation significative entre ces ratios et les conditions trophiques approchées par la concentration en chlorophylle a ainsi qu’un lien entre l’indice de densité de la valve et le pourcentage de températures comprises entre 12 et 20°C sont démontrés. La complexité des facteurs intervenant sur la morphologie intra et inter-sites laisse supposer l’intervention d’autres facteurs comme la nature du substrat, ce qui est conforté par des premières analyses de contours. Les travaux ont confirmé l’importance de la température sur les variables d’état du stock notamment lors de la période de reproduction. Pour ces mêmes variables, un rôle majeur des ressources trophiques a aussi été démontré avec des réponses différant selon les stades. Une partie de ces résultats a contribué à des modifications dans le modèle de simulation. Elles ont surtout concerné l’intégration de l’effet des ressources trophiques sur le recrutement, la révision de la production de juvéniles et des taux de croissance par classe de taille, la précision de données de captures et l’ajout d’un effet prix sur les stratégies de pêche. En parallèle à la validation du modèle, l’analyse de sensibilité a mis en évidence la sensibilité du modèle aux paramètres environnementaux et aux variables relatives aux stades les plus jeunes. Dans un contexte de cogestion, l’outil a été utilisé pour réaliser des projections sur le devenir de la population selon différents scénarios de gestion. Les différences de tendances d’évolution de la biomasse en réponse à ces dispositifs d’action ont servi aux gestionnaires pour la définition des mesures de gestion actuellement en vigueur. Au final, le modèle renforce la démarche participative engagée.

Significant component of the marine benthic ecosystem, exploited bivalves are mainly located inside the coastal area, which temporal and spatial features generate natural population fluctuations and contribute to considerable biomass and demographic structure changes added to anthropogenic activities’ effects (fishing, pollution,…). Understanding of the relationships between the species, its environment and its exploitation is crucial and their formalization, including for management purposes, requires development of mathematical models that aim at describing the functioning of the system, to explain the observed phenomenon in terms of cause and effect or predict effects of new causes. Originating from venerid culture trials carried out in France in the 80s, Manila clam (Venerupis philippinarum) is an important economic resource for coastal areas. Inside the Arcachon Bay, professional fishermen catch about 600 tonnes annually. Whereas the minimum legal harvest size is set by European legislation, complementary management measures are established by regional and departmental professional organizations in the framework of a co-management approach involving professional, scientists and administration. This doctoral thesis is part of this objective of co-management by integrating life history traits of the population in a simulation model used for management purposes. At local scale, conventional shape analysis methods using metric weights and measures establish allometric relationships between pairs of descriptors with a significant morphological change detected from a length of ca. 16-20 mm. Intra-site phenotypic variability is structured in three morphological patterns. Occurrence of globular character inside the Arcachon Bay, described here for the first time, is associated to low densities and to high proportions of individuals affected by brown muscle disease, an emerging disease in the Bay. At the scale of the French Atlantic coast, three morphological ratios (elongation, valve density and weight related to length indices) discriminate populations from northern (Banc du Guer and Morbihan Gulf) and southern sites (Bellevue and Arcachon Bay). Significant relationships between those ratios and trophic conditions expressed by chlorophyll a concentrations, as well as a link between weight surface ratios and percentage of seawater temperature ranging from 12 to 20°C are demonstrated. Complexity of factors involved in intrasite and intersite morphology suggests intervention of other factors such as sediment characteristics, which is supported by a first outlines analysis. This work confirmed the importance of seawater temperature on stock state variables particularly during the reproduction period. For those same variables, a major role of trophic conditions has also been demonstrated with answers depending on development stages. Part of this result contributed to modifications within the simulation model dedicated to this population. The modifications mainly concerned integration of trophic resources effect on recruitment level, juveniles’ production and growth rates per length class revision, accuracy of catches by professional fishermen and addition of a price effect on the fishing strategies. In conjonction with the model validation, the sensitivity analysis undertaken highlighted the sensitivity of the model to environmental parameters and to variables related to the younger stages. In a co-management context, this tool was used to perform projections on the future of the population according to various management scenarios. The differences in the patterns of biomass evolution in response to those action schemes were used by the stakeholders to identify management measures currently in force. In the end the model reinforces the engaged participatory process.