Impacts de l'oxgène dissous sur la distribution spatiale, l'abondance et la croissance du flétan du Groenland (Reinhardtius hippoglossoides) dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent

Ait Youcef, Wahiba (2013). Impacts de l'oxgène dissous sur la distribution spatiale, l'abondance et la croissance du flétan du Groenland (Reinhardtius hippoglossoides) dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 173 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: L’estuaire et le golfe du Saint-Laurent comptent parmi les écosystèmes mondiaux touchés par la problématique de l’hypoxie (faibles niveaux d’oxygène dissous). Dans l’estuaire, une importante détérioration des conditions d’oxygène dissous dans les couches d’eaux profondes (> 200 m) est survenue entre 1930 et 1980 suite à un mélange de causes naturelles et anthropiques. Malgré cette situation, la population du flétan du Groenland (Reinhardtius hippoglossoides) demeure abondante dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent, notamment au niveau des chenaux Laurentien, Esquiman et Anticosti où, paradoxalement, les conditions d’oxygène sont les plus faibles. Comme cette espèce est l’une des principales espèces de poissons exploitées par la pêche commerciale dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent, sa distribution en relation avec ces zones à faibles concentrations en oxygène dissous soulève plusieurs questions d’importance tant sur le plan biologique que sur le plan de l’exploitation de cette ressource marine. Les travaux de recherche menés dans le cadre de cette thèse avaient pour objectif de déterminer l’impact de l’hypoxie sur la distribution spatiale, l’abondance et la croissance du flétan du Groenland dans différentes régions de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Le premier objectif était d’une part, de décrire les associations entre la distribution spatiale des poissons, leur densité et les caractéristiques physiques jugées importantes (position géographique, profondeur, température et oxygène dissous) en relation avec la taille des poissons et, d’autre part, d’évaluer l’importance de l’oxygène dissous dans la sélection de l’habitat par le flétan du Groenland. Un second objectif consistait à déterminer l’importance relative de l’oxygène dissous sur la croissance des flétans juvéniles.
Plus précisément, nous avons examiné les tailles moyennes aux âges 1 et 2 chez les juvéniles et les taux de croissance dans les différentes régions de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent en relation avec l’oxygène dissous, la profondeur, la température et la densité des juvéniles. Finalement un troisième objectif était d'identifier des proxies qui permettraient d’évaluer la condition des poissons et de mieux qualifier le niveau des réserves d’énergie présentes chez le flétan du Groenland en milieu naturel. Dans le premier chapitre, j'ai observé que les fortes densités de flétans se trouvaient dans les habitats caractérisés par de faibles teneurs en oxygène (c'est-à-dire l'estuaire du Saint-Laurent; 49 ºN et à l'ouest de 64 ºW). Ceci est particulièrement vrai pour les juvéniles, que l’on soit en période de faible ou de forte abondance. La forte association entre densités élevées et faibles concentrations en oxygène dissous indique une grande tolérance de l’espèce aux conditions hypoxiques et suggère également que les effets physiologiques négatifs potentiellement causés par les conditions hypoxiques pourraient être compensés par d’autres facteurs tels la disponibilité de nourriture ou une moindre pression de prédation. Les résultats obtenus dans ce chapitre ont également permis de définir clairement l’estuaire du Saint-Laurent comme principale nourricerie pour les flétans du Groenland de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent.
Dans le deuxième chapitre, j'ai démontré que globalement les faibles niveaux d’oxygène affectent la croissance des juvéniles, mais que, les effets négatifs de ces faibles niveaux d’oxygène ne sont pas assez importants pour provoquer un déplacement des juvéniles. Les résultats de ce chapitre nous ont permis de démontrer que les tailles moyennes aux âges 1 (17 ± 0,83 cm) et 2 (27 ± 1,08 cm) ainsi que le taux d’accroissement entre les âges 1 et 2 dans les différentes zones de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent étaient largement supérieures à celles observées dans d’autres populations du flétan du Groenland. Le taux d’accroissement entre l’âge 1 et 2 variait entre 8 et 12 cm pour des températures comprises entre 3,7°C et 5,5°C. Nous avons également démontré qu'il variait inversement avec le niveau d’oxygène dissous, et diminuait de façon significative à partir d’un seuil situé sous les 80 μmol/L (~25 % saturation). L'examen de la croissance saisonnière des juvéniles pour la période allant de 2006 à 2010 démontre une croissance continue de ceux-ci, suggérant qu'ils se concentrent dans des zones productives avec un accès permanent à la nourriture. Ces résultats suggèrent également que les caractéristiques biologiques de l'habitat occupé par les juvéniles favoriseraient leur maintien dans cette zone malgré les faibles concentrations en oxygène dissous. Dans le troisième chapitre, j'ai observé que la teneur en eau du muscle et du foie est inversement proportionnelle à leur teneur en énergie. De ce fait, la mesure de la teneur en eau du muscle et du foie du flétan pourrait fournir un moyen précis pour estimer les réserves d’énergie disponibles chez le flétan.
Les flétans juvéniles présentaient un facteur de condition variant entre 0,81 au printemps et 0,80 à la fin de l'été. L'indice de condition est similaire entre les deux saisons. Le coefficient de Fulton K et l'indice hépato-somatique l’IHS sont associés de façon significative au contenu énergétique spécifique du muscle et du foie. Ainsi, la mesure du facteur de condition et de l'indice hépato-somatique fournit un moyen simple et adéquat pour estimer le contenu en réserves énergétiques chez le flétan. Au cours de cette thèse, nous avons pu démontrer que le flétan du Groenland est une espèce résistante à l’hypoxie, ce qui explique sa présence dans les habitats situés dans les zones les plus hypoxiques de l’écosystème de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Nos résultats suggèrent également que les faibles niveaux en oxygène dissous actuels n'ont pas d'impacts majeurs sur la distribution, l’abondance et la croissance de cette espèce. Cependant, une diminution future des concentrations en oxygène dissous dans un contexte de changements climatiques pourrait affecter la distribution et la survie des juvéniles. Ces travaux sont donc d’importance pour anticiper et prédire les impacts potentiels d’une détérioration supplémentaire des concentrations en oxygène dissous sur l’abondance et la pérennité de cette ressource. -- Mot(s) clé(s) en français : hypoxie, flétan du Groenland, estuaire et golfe du Saint-Laurent, densité dépendance, distribution spatiale, choix de l'habitat, croissance, condition. -- ABSTRACT:
The estuary and Gulf of St. Lawrence (EGSL) is one of the world’s ecosystems affected by hypoxia (low dissolved oxygen levels). In the estuary, a significant decrease in the dissolved oxygen conditions in the deepwater layers (> 200 m) occurred between 1930 and 1980 due to a combination of natural and anthropogenic causes. Despite this situation, Greenland halibut (Reinhardtius hippoglossoides) population is abundant in the EGSL, largely occuping the Laurentian, Esquiman, and Anticosti channels, where the lowest dissolved oxygen concentrations are found. Because Greenland halibut is an important commercial fish species in the EGSL, its distribution in relation to dissolved oxygen levels raises important biological issues regarding this species and its sustainable exploitation. The aim of this Ph.D. was to determine the effects of hypoxia on the spatial distribution, abundance, and growth of Greenland halibut in different regions of the EGSL. The first objective was to describe associations that may be present between fish spatial distribution, fish density, and physical characteristics deemed important in the EGSL (spatial location, depth, temperature, and dissolved oxygen) in relation to fish size. Another objective was to assess the importance of dissolved oxygen in habitat selection by Greenland halibut and to determine the relative importance of dissolved oxygen concentrations on juvenile growth. I examined mean lengths in 1- and 2-year-old juveniles as well as growth rates in different regions of the EGSL in relation to dissolved oxygen, depth, temperature, and juvenile density. A last objective was to look at possible proxies for the determination of general condition and the level of energy reserves in individuals captured in their natural environment.
The results reported in Chapter 1 showed that high Greenland halibut densities were found in the St. Lawrence estuary habitats characterized by low oxygen levels (49ºN 64ºW); this was especially true for juveniles, whether periods of low or high abundance of the fish are considered. The strong association between high densities and low dissolved oxygen concentrations indicates a tolerance of this species to hypoxic conditions and suggests that if adverse physiological effects caused by hypoxic conditions are present, they are offset by other factors such as food availability or low predation pressure. The results have also clearly identified the St. Lawrence estuary as the main nursery for the EGSL Greenland halibut population. The results reported in Chapter II indicate that low oxygen levels affect juvenile growth, but that these effects are not pronounced enough to result in the displacement of juveniles. We showed that mean lengths of 1- and 2-year-old animals (17 ± 0.83 and 27 ± 1.08 cm, respectively) as well as the length increment between ages 1 and 2 in the different areas of the EGSL were much higher than those observed in other populations of Greenland halibut, even though oxygen levels were low and fish density was high. The length increment from ages 1 and 2 ranged between 8 and 12 cm for temperatures varying from 3.7 to 5.5°C. Growth rate varied inversely with the dissolved oxygen and significantly decreased when oxygen levels dropped below 80 μmol / L (~ 25% saturation). Estimates of juvenile seasonal growth for the 2006 to 2010 period show continuous seasonal growth, possibly because juveniles are concentrated in highly productive areas with permanent access to food.
Again, the results emphasize that the negative effects of low dissolved oxygen concentrations are offset by other physical or biological environmental characteristics, such as food abundance, food availability, and/or predator density. In Chapter III, I demonstrated that muscle and liver water content are inversely proportional to their respective energy content. Therefore, measuring the water content of these two tissues could provide accurate tools to estimate Greenland halibut energy reserves. Condition factor ranged between 0.81 in spring and 0.80 at the end of summer. Condition factor was similar between the two seasons. Fulton's condition factor and hepatosomatic index were significantly associated with the specific energy content in both muscle and liver. Thus, Fulton's condition factor and hepatosomatic index provide simple and adequate means for estimating energy reserves in this species. Overall, we showed that Greenland halibut is resistant to hypoxia, explaining its prominent use of habitats in the most hypoxic areas of the EGSL ecosystem. Our results also suggest that the current low levels of dissolved oxygen have no major impact on the distribution, abundance, or growth of this species. However, if oxygen levels decrease further due to global changes the distribution and survival of this species may be affected. This work is therefore important to anticipate and predict potential impacts of a further deterioration of dissolved oxygen concentrations on the abundance and sustainability of this resource. Keywords : hypoxia, Greenland halibut, Estuary and Gulf of St. Lawrence, density dependence, spatial distribution, habitat selection, growth, condition. -- Mot(s) clé(s) en anglais : hypoxia, Greenland halibut, Estuary and Gulf of St. Lawrence, density dependence, spatial distribution, habitat selection, growth, condition.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Audet, Céline
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Lambert, Yvan
Information complémentaire :	Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de Philosophiae Doctor es océanagraphie.
Mots-clés :	Fletan Groeland Reinhardtius Hippoglossoides Distribution Spatial Abondance Croissance Hypoxie Oxygene Dissous Estuaire Golfe Saint-laurent
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	09 févr. 2017 19:29
Dernière modification :	08 mars 2017 20:34
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1082

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