Influence du compartiment trophique dans les réponses des populations de poissons aux variations artificielles de débit

Food web influences on fish population responses to instream flow

Department of Fisheries and Wildlife Sciences, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061-0321 (USA).

Résumé

Les réponses des populations de poissons aux altérations de débit sont assez peu souvent correctement prédites à partir des simulations physiques d'habitat. Actuellement, les évaluations de débit réservé sont basées sur des analyses de l'habitat physique, qui sont supposées avoir une influence sur ces populations. Cela conduit au dilemme en matière de détermination de ces débits : combien d'espèces et de stades faut-il analyser et comment pondérer leur importance respective ? Dans certains cours d'eau, les simulations d'habitat physique issues de PHABSIM (Physical Habitat Simulation) pour les poissons les plus courants montrent une surface pondérée utile insensible ou maximum à faible débit. Or, les débits moyens à forts débits sont indubitablement importants pour différentes raisons, telles que le recrutement des espèces inféodées à la plaine alluviale, le nettoyage du fond du lit, les entrées de matière organique et la production des invertébrés benthiques. La densité, la diversité et la production des insectes aquatiques dans différents types de cours d'eau montrent des variations spatiales et interannuelles considérables, souvent directement reliables aux débits. De même, la croissance et le succès de prise de nourriture des poissons varient en fonction de l'abondance des proies. Un modèle de chaîne trophique a été développé pour étudier l'influence de la nourriture de base (insectes aquatiques, proies constituées par les poissons de petite taille et écrevisses) sur la production des poissons prédateurs clé (Black bass à petite bouche, Micropterus dolomieu, Rock bass, Ambloplites rupestris, et Poisson chat à tête plate, Pylodictis olivaris) dans un grand cours d'eau à régime thermique chaud. L'analyse du modèle indique que la production des poissons est très dépendante de la disponibilité des proies, en particulier les insectes aquatiques et les écrevisses. A partir des analyses du modèle et de la revue des études sur la production des insectes et les succès de capture des proies par les poissons, je fais l'hypothèse que les réductions de débit pendant la saison de croissance sont de nature à diminuer la production d'insectes et, par là même, d'altérer indirectement la production de poissons pêchables. Les estimations de débit à réserver et les recherches associées devraient s'intéresser (1) à un plus large éventail d'espèces, en particulier les plus sensibles, (2) à des analyses de l'habitat à une échelle médiane plus appropriée, (3) aux effets indirects des débits sur la structure trophique, (4) à des tests et des améliorations des critères de préférence d'habitat, et (5) à la mise en oeuvre de modèles individus centrés pour évaluer différents régimes des débits.

Abstract

Fish population responses to changes in streamflow have seldom been correctly forecasted from physical habitat predictions. Yet, practical instream flow assessments rely on analyses of physical habitat dynamics, which are presumed to influence fish populations. This leads to the instream flow dilemma : how many species and life stages to analyze and how to weight the importance of each. In some streams, PHABSIM (Physical Habitat Simulation) analyses for common warmwater fishes indicate that weighted usable area is either insensitive or maximized at low flows. However, average to high flows are undoubtedly important for a variety of reasons, such as recruitment of floodplain tree species, streambed scouring, organic matter inputs, and benthic invertebrate production. Density, diversity, and production of aquatic insects in a variety of streams show considerable annual and spatial variation, often directly attributable to streamflow. Similarly, growth and foraging success of fishes varies due to prey abundance. A food web model was developed to investigate the influence of the food base (aquatic insects, small prey fishes, and crayfish) on production of key predatory fishes (smallmouth bass Micropterus dolomieu, rock bass Ambloplites rupestris, and flathead catfish Pylodictis olivaris) in a large warmwater stream. Analysis of the model suggested that the production and yield of the fishes were strongly dependent on the bottom-up influence of prey, primarily aquatic insects and crayfish. From model analyses and review of studies on insect production and foraging success of fish, I hypothesize that decreases in flow during the growing season may decrease insect production and, thereby, indirectly depress sport fish production. Practical instream flow assessments and research should address (1) broader array of taxa, especially suspected sensitive species, (2) appropriateness of meso-scale habitat analyses, (3) indirect effects of flow on the trophic structure, (4) rigorous testing and refinement of habitat suitability criteria, and (5) efficacy of individual-based models for evaluating alternative flow regimes.