Approche systémique des pêches Boulogne-sur sur-mer 2008 Population responses to environmental forcing : approaches to model and monitor habitat characteristics Pierre Petitgas (1), M. Huret (1), B. Planque (2), J. Massé (1), L. Pecquerie (1), S. Lehuta (1), C. Struski (1), M. Woillez (1) 1 IFREMER, EMH, Nantes, France Organisation of life cycle patterns Monitoring the environment and suitability for fish Modelling habitat characteristics Perspectives
2 Forçages externes Environnement Activités humaines Population Démographie, Abondance, Traits de vie Diversité contingents, Comportement Occupation habitats Connectivité larvaire Facteurs internes : modulation des forçages Réponse At low abundance, within population diversity has a key role
pontes nutrition Organisation spatiale du cycle de vie Comportement, contingents : Variations dans cycle de vie Hypothèse explicative : Entrainement nourriceries Cycle déterminé maintenu par forçage environnemental Dispersion = perte 3 Population = plusieurs contingents en interactions Cycle maintenu par mémoire et entrainement = tradition Dispersion = innovation ICES, 2007 Reconstitution stock avec cycle spatial différent
Monitoring the environment 4 Océanographie Opérationnelle: produits pour l halieutique, 1970 - actuel Cartes d indices Séries temporelles Panaches, Température, Courants, Prod.Primaire Surveillance Modèles couplés/forcés Régressions (indicateurs) (IBM larvaire / DEB) (recrutement, habitats) coupler tout le cycle de vie Integrated Ecosystem Assessment
Habitat models 5 Glossary of habitat characteristics with definition and estimation methods Terminology Definition Estimation Method Potential Necessary conditions (physiology) GAM applied to 0/1 data habitat Physilogical tolerance Preferred habitat Realised habitat Suitable habitat Necessary conditions for high concentrations Part of the potential effectively occupied Conditions supporting a biological function (e.g., growth, spawning) Quotient plots Cumulative functions GAM (0/1 data) * GAM (pres.only data) Quantile regression Empirical Orthogonal Functions (EOF) Individual-based bioenergetic model Essential habitat Key area for population viability Spatialised matrix population model Application to : climate change predictions ; spatial management ; restauration ; conservation
HABITATS POTENTIELS 6 Simulation modèle hydro-dynamique 3D Habitats potentiel de ponte GAM + Planque et al., 2007 Anchois : habitat potentiel caractérisé par TS, SS, Stratification
HABITATS REALISES 7 Mean (x) eof 1 (x) eof 2 (x) mean eof 1 eof 2 Z(x,t) = 43 44 45 46 47 48 60 50 40 30 20 10 0-5 -4-3 -2-1 Use eof decomposition and relationship of amplitudes to a covariate 43 44 45 46 47 48 0.2 + U1(t) 0.0 + U2(t) 0.4-0.2-0.4-5 -4-3 -2-1 U2-40 -20 0 20 40 43 44 45 46 47 48 2003 2004 2006 2007 2005-5 -4-3 -2-1 2002 2001 2000 0.4 0.2 0.0-0.2-0.4 Bhigh 100 Blow 100 2 4 6 8 Biomass to predict scenario-based realised habitats 43 44 45 46 47 48-5 -4-3 -2-1 80 60 40 20 0 43 44 45 46 47 48-5 -4-3 -2-1 80 60 40 20 0 Petitgas et al., 2008
HABITATS ESSENTIELS 8 Anchois E B -3 3 0 ' % D C -2 A 3 0 ' 3 0 ' 4 6 3 0 ' 4 5 3 0 ' 4 4 3 0 ' P 1 P 2 P 3 B io z o.tx t Lm 1Lm 2 L m 3 12-13.5 cm 15.5-17 cm AVIS : TAC ou Fermeture zone? 48 47 46 45 44-6 -5 Taille en cm ÊÚ 11-12 12-12.5 ÊÚ ÊÚ ÊÚ Modèle matriciel Cartographie géostatistique Proposition zone à protéger 12.5-13 13-13.5 $T 13.5-14 14-20 -4-3 -2 $T $T $T $T ÊÚ ÊÚ ÊÚ ÊÚ $T ÊÚ $T ÊÚ $T $T 48 47 46 45 44 Vaz et al., 2002 ; Petitgas et al., 2005 ; CSTEP, 2005
HABITATS UTILES (de ponte) 9 Origine des micro-cohortes de survivants - IBM larvaire spatiale temporelle ponte survie 1997 1998 1999 97 98 99 Allain et al., 2007
HABITATS DEFAVORABLES 10 Zones à bilan énergétique non viable estimées par DEB [Thèse L. Pecquerie] Chl-a food faeces assimilation DEB κ reserve somatic maintenance κ 1-κ growth structure maturity maintenance maturation reproduction maturity offspring Dynamic Energy Budgets Interaction entre histoires de vie et d environnement Payer la maintenance en fonction réserves, temp, nourriture? Taille des individus physiologiquement limités
Perspectives 11 Objectives : Monitor environment and spatial distributions Predict recruitment, spatial occupation, functionality of habitats Define management options based on habitats essential to population viability To achieve these challenges : Develop warehouse of modular tools (integrate processes and scales) * Combine tools : statistical (characterise pattern) ; mechanistic (predict functionality) * Use operational oceanography products, develop monitoring systems * Develop full life cycle IBM-Fish models forced by lower trophic & predator fields * Develop simulation platforms : dynamic interaction in space of environment, fishing and populations Program observations at sea : distribution, individual behaviour, physiology and connectivity (parameterise/calibrate/validate models).
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