Dynamiques spatiales et temporelles des communautés halieutiques en milieu estuarien : apport de la géostatistique à la compréhension d'une nourricerie de poissons plats en baie de Seine

Spatio-temporal dynamics of fish community in estuaries : geostatistical contribution to the understanding of a flatfish nursery in the bay of Seine

• Auteur / Autrice : Thibault Cariou
• Direction : Nicolas Bez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Mer
• Date : Soutenance le 09/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Mixte de Recherche CNRS-IFREMER-IRD-UM 9190 MARBEC Marine Biodiversity, Exploitation and Conservation Université de Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Hervé Le Bris
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Bez, Hervé Le Bris, Marie-Pierre Étienne, David Nérini, François Le Loc'h, Catherine Aliaume, Laurent Dubroca, Camille Vogel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie-Pierre Étienne, David Nérini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géostatistique

Poissons -- Populations

Seine, Baie de (France)

Conservation des ressources halieutiques

Mots clés libres

Nourriceries

Halieutique

Estuaire de Seine

Analyses multivariées spatiales et temporelles

Géostatistique

Fouille de données

Nurseries

Fisheries

Seine estuary

Multivariate spatio-Temporal analysis

Geostatistics

Data mining

Résumé

Les zones de nourriceries en milieu estuarien représentent des espaces essentiels au renouvellement de populations adultes. Elles fournissent les ressources nécessaires à la croissance des juvéniles et sont caractérisées par des taux de survie des juvéniles supérieurs à ceux observés dans d'autres habitats, entre autre du fait d'une pression de prédation réduite. Par ailleurs, les milieux estuariens sont soumis à de nombreuses pressions anthropiques qui impactent le fonctionnement des zones de nourriceries, et réduisent ainsi les habitats favorables à l'installation des juvéniles. Afin d'améliorer les connaissances de ces zones, il est essentiel de comprendre la dynamique spatio-temporelle des juvéniles et les processus associés. Pour répondre à cette problématique, les communautés de l'estuaire de Seine sont étudiées au travers de méthodes intégrant implicitement aspects multidimensionnels, échelles spatiales et évolutions temporelles Ces travaux s'appuient sur 14 années de suivi des communautés halieutiques grâce aux campagnes NOURSEINE de l'Ifremer depuis 1995. Les travaux menés explorent différentes échelles biotiques allant de l'ensemble de la communauté jusqu'aux relations intra-spécifiques, en passant par les interactions inter-spécifiques entre populations de juvéniles. Des développement géostatistiques fournissent une diversité d'analyses afin d'approcher la dimension spatiale, complétant les approches multivariées qui caractérisent les communautés et leur dynamique.L'estuaire de Seine présente quatre assemblages spécifiques contenant chacun des populations de juvéniles. Deux d'entre eux présentent de nombreuses espèces d'intérêt économique et une forte richesse en juvéniles dans deux zones distinctes (pélagique et benthique). Cependant, les diminutions en concentration de chlorophylle a et de turbidité semblent avoir affectées les densités de juvéniles et la présence de ces deux assemblages. L'analyse fonctionnelle des assemblages d'espèces montre également la diminution des densités des taxons planctonophages tels que le hareng et le sprat. En dépit des modifications physiques de l'estuaire du fait de l'extension portuaire, les juvéniles de sole, de plie et de limande sont présents dans trois assemblages couvrant des habitats distincts et stables dans le temps. Chaque espèce suit sa propre dynamique spatiale, et aucune d'elles ne montre une dynamique commune qui serait gouvernée par des changements environnementaux et d'origine anthropique. Néanmoins, un modèle linéaire de corégionalisation, décrivant les interactions spatiales entre variables biotiques et abiotiques a permis de définir deux échelles de structurations spatiales, à fine échelle (6km) et à moyenne échelle (12km), mettant en évidence des relations dépendantes des échelles spatiales entre les juvéniles de poissons plats et l'environnement. Ainsi, des variables environnementales, telles que la salinité, qui n'étaient jusque-là pas structurantes de la densité dans les résultats, sont mises en avant. L'importance des relations inter-spécifiques démontrées par nos travaux ainsi que la dépendance des relations avec l'environnement aux échelles auxquelles elles sont considérées, appuient la nécessité d'intégrer explicitement les variables biotiques et la dimension spatiale dans la modélisation de distributions de poissons plats, dans les milieux estuariens.

Nurseries in estuary ecosystems represent essentials areas to the renewal of adult populations. They provide resources needed to the juveniles' growth and are characterized by higher survival rates compared to other habitats, partly because of a reduced pressure from predation. Furthermore, estuarine systems are under numerous anthropic pressures which disturb the nursery's functioning, consequently decreasing favourable habitats to juveniles' settlement. To improve knowledge on these nurseries, it is key to understand juveniles' spatio-temporal dynamics and its associated mechanisms. In order to answer this problematic, fish communities in the Seine estuary are studied integrating multidimensional aspects, spatial scales and temporal evolution. This work is supported by a 14 years-long survey of fish communities conducted by Ifremer since 1995. It explores various biotic scales from the whole community to intra-specific relationships as well as inter-specific interactions between juveniles populations. Geostatistical developments provide a diverse set of analysis for the integration of the spatial dimension, which completes the multivariates approaches that characterize the communities and their dynamics.The Seine estuary shelters four specific assemblage, each containing juveniles. Two of them possess numerous species with an economic interest and a large proportion of juveniles in two distinct areas (pelagic and benthic). However, the decreases in chlorophyll a and turbidity seem to have impacted juveniles' densities and the occurrence of both assemblages. Functional analysis of species assemblages also indicates a reduction of planktivorous taxa such as herring and sprat. Despite physical changes in the estuary caused by the harbour's development, sole, plaice and dab juveniles are occurring in three assemblages covering distinct habitats also stable in time. Each species follow its own spatial dynamic, not showing a common one that would be govern by environmental or human-induced changes. Nonetheless, a linear model of coregionalization describing spatial interactions between biotic and abiotic variables allowed to defined two scales of spatial structures; fine (6km) and medium (12km), highlighting scale-dependent relations between flatfish juveniles and environment. Therefore, environmental variables such as salinity, which were not structuring the density of juveniles, are empathised. The importance of interspecific relationships attested in our work along with the scale dependency at which they are considered reinforce the need for an explicit integration of biotic variables and spatial dimensions when modelling flatfish distributions within estuarine systems.