Mesoscale structure and dynamics of the tropical tuna's associated-environment in the Indian and the Eastern Pacific Oceans : comparative approach

par Carmen Liliana Roa Pascuali

Thèse de doctorat en Ecosystemes et sciences agronomiques

Sous la direction de Hervé Demarcq.

  • Titre traduit

    Structure de méso-échelle et dynamique de l'environnement des thonidés tropicaux dans l'Océan Indien et l'Océan Pacifique Est : approche comparative


  • Résumé

    Le présent travail a pour but d'étudier la structuration à méso-échelle (de quelques kilomètres à quelques centaines de kilomètres) de l'environnement des trois espèces majeures de thons tropicaux, l'Albacore (Thunnus Albacares;YFT), le Listao (Katsuwonus Pelamis;SKJ) et le thon obèse (Thunnus obesus;BET), pêchés à la seine tournante dans les océans Indien et Pacifique Tropical Est (EPO), en fonction de leur tailles et leur distribution. Ces trois espèces représentent 20% et 13% des prises mondiales respectivement dans les 2 océans. Les prises par callées uniques sont utilisées pour évaluer séparément les caractéristiques environnementales de leur zones de pêche pour trois modes de pêche: sur banc libre (FS), objets flottants naturels (LOG) et sur dispositifs de concentration du poisson (DCP), ceci pour plusieurs tailles d'individus. Préalablement aux analyses, une double méthode statistique et d'expertise est utilisée pour la détection et la classification des fronts thermiques, utilisable à l'échelle des bassins océaniques, tandis que les tourbillons de méso-échelle, cycloniques et anticycloniques sont détectés par la méthode des winding angle. Les distances des prises à ces structures sont ensuite calculées. Nous trouvons que les fronts intenses concernent surtout les régions côtières et les fronts faibles l'océan du large, ce qui permet de prendre en compte des mécanismes de frontogénèse différents pouvant avoir un pouvoir attractif différemment sur les thons. En plus des composantes de méso-échelle, les variables classiques de l’environnement, les variables temporelles et celles liées à la pêche sont utilisées. Nous utilisons le modèle bayésien "Boosted Regression Tree” (BRT) suivant un schéma en 3 phases pour chaque océan pour explorer les réponses du niveau de prise pour chaque espèce et trois modes de pêche. La dominance relative est également explorée pour les prises sur FADs (O. indien) et FADs et FS (EPO) et montre des résultats similaires au niveau de prise. Tous les modèles BRT montrent que le niveau de prise est davantage relié à la variabilité environnementale pour les bancs libres que pour les FADs. Nous mettons en évidence pour la première fois l'importance des structures de méso-échelle sur la définition des habitats des thons, ce qui est confirmé par les faibles niveaux d'explication obtenus par les modèles de type « random », notamment dans l'océan indien. Pour les deux océans, les petits individus sont fortement associés aux tourbillons (distances <200km) tandis que les plus gros individus sont situés plus loin des tourbillons. Une faible influence des fronts thermiques est constatée dans l'Océan Indien tandis que l'opposé est trouvé pour le Pacifique, sauf dans les régions côtières où les forts fronts ont une influence importante. Différentes conditions environnementales sont observées dans des régions précises du Pacifique comme les upwellings côtiers, la bande équatoriale et le dôme du Costa Rica. Contrairement à l'Océan Indien, où les zones de pêches sont relativement homogènes en terme de température et chlorophylle de surface, ces deux paramètres influencent nettement plus la distribution des thons dans le Pacifique. Dans l'Océan Indien, le pourcentage total des contributions relatives par catégories de variables est de 34 % pour les variables de méso-échelle, de 39 % pour les variables classiques et de 27 % pour les autres (temporelles et pêche). Pour le Pacifique Est, même si la méso-échelle est importante (37%) les autres variables dominent en contribution relative (55 % et 8%).Mots clé : Thons tropicaux, taille, Océan Indien, Océan Pacifique Est, environnement, méso-échelle, senne tournante, modes de pêche.


  • Résumé

    This study provides an approach to the comprehension of the mesoscale structure in the habitat patterns of three major tropical tunas species, yellowfin (Thunnus albacares; YFT), skipjack (Katsuwonus pelamis; SKJ) and bigeye (Thunnus obesus: BET). These species, mainly caught by the purse seiner's fishery worldwide, represent 20% and 13% of the world total production for the Indian and the Eastern Pacific oceans respectively. Single set records from this fishing gear in both, the Indian and in the Eastern Pacific oceans, were used to separately evaluate the environmental characteristics of their fishing grounds for three fishing modes: free school (FS), log (LOG) and fish aggregated devices (FADs) and several individual sizes. Prior to the analyses, a statistical expert-based method was applied to detect and classify thermal fronts at basin scale whereas the anticyclonic and cyclonic eddies are detected, based on the winding angle method. The distances of the catch positions from these structures were then calculated. We found that strong fronts are mostly found in coastal regions and weak fronts in the open ocean. This allows the consideration of the frontal intensity helps to spatially differentiate mechanisms of frontogenesis than may attract tunas. In addition to these mesoscale components, classic, temporal and fishery-related variables were added to describe the fishing environment. We used the Boosted Regression Tree (BRT) method to create a three step modeling scheme for each study area in order to explore the responses of the catch level and size for the different fishing modes, also considering the effect of randomly distributed catch positions, in order to separately estimate the mesoscale effects. The relative dominance of each species is also explored and globally shows similar results than for the catch level. All BRT models show that the catch level was better explained by the environment for free school (FS) than for FADs fishing modes and that the differences in distribution were more important among fish-sizes than among species. We quantify for the first time the strong influence of the mesoscale in determining tuna's habitat, confirmed by the poor explanation obtained in all random models, mainly for the IO. For both oceans, small individual were strongly related with the proximity to mesoscale eddies (<200 km) whereas the larger individuals area found at larger distances. A low influence of mesoscale fronts was found mainly for the Indian ocean whereas the opposite pattern was observed for the EPO, except in the coastal regions where strong fronts become important. Different environmental conditions were observed in well defined sub-regions as the coastal upwelling, the equatorial tongue, and the Costa Rica Dome. Contrarily to the Indian ocean were the fishing grounds are relatively homogeneous in term of Sea Surface Temperature and chlorophyll concentration, these two parameters highly influence the tuna distribution in the EPO. In the Indian Ocean, the total percentages of relative contribution by category of variables for all models were 34% for the mesoscale, 39% for the classical variables and 27% for others (temporal and fisheries related). For the Eastern Pacific, even if mesoscale remains important (37%), the most relevant ones were the classical variables with 55% of the total relative contribution (8% for others). Key word: Tropical tunas, Indian Ocean, Eastern Pacific Ocean, mesoscale, purse seiner, species, fish-size, fishing mode.


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