Impact of river network topology on European eel population dynamics estimated with a individual-based model - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Conference Papers Year : 2005

Impact of river network topology on European eel population dynamics estimated with a individual-based model

Estimation à l'aide d'un modèle individu-centré de l'impact de la topologie du réseau hydrographique sur la dynamique d'une population d'anguilles européennes

Abstract

Our work aims to produce tools for stock assessment of silver eels in a watershed, while taking into account the individual variability of biological processes. Individual-based modelling is a suitable approach for representing precisely these dynamics of aquatic population. However its stochasticity make models analysis harder compared to lattice models. Aggregating the hydrographic network would supply a simplification of its representation and a easier interpretation of individual-based model dynamics, furthermore it would reduce computation time. We have developed an individual-based model (IBM) of eels population dynamics in a drainage basin, equivalent to the lattice model, previously developed by (Lambert, 2005, PhD thesis, Univ. Bordeaux). The river network is longitudinally split into homogeneous reaches with same length. All the characteristics of each reach are summed up in a carrying capacity. Recruitment, age-related processes, and movement of individuals are the main mechanisms taken into account. Recruitment is modelled with a symmetric beta law, limited by the beginning and ending date of the migratory season. Movement are related to colonization, food research, which depend on departure and arrival reaches saturation. Age-related processes include ageing, sex differentiation, silvering and mortality. Population dynamics is summarized by silver eels production per reach or age structure of silver eels flux.First, we have validated IBM with the lattice model in the same river basin. Then, we have tested with these two models the effect of the topology of the river network.And we have developed some methods to aggregate this network.The consequences of the results on field data interpretation and management advise are prospected.
Notre étude a pour objectif de produire un outil d'évaluation de stock d'anguilles argentées dans un réseau hydrographique en prenant en compte la variabilité individuelle des processus de la population. La modélisation individus-centrée nous permet, en particulier, de représenter finement cette dynamique des déplacements d'organismes aquatiques. En revanche, la forte stochasticité de ce type de modèle la rend plus difficile à analyser par rapport à un modèle matriciel. L'agrégation du réseau hydrographique permet de simplifier sa représentation et ainsi de mieux comprendre la dynamique du modèle individu-centré, et d'autre part de réduire le coût de calcul des simulations. Nous avons développé un modèle individus-centré de répartition d'anguilles dans un réseau hydrographique, afin de confronter les résultats avec un modèle matriciel précédemment élaboré par Lambert (2005), et de comparer plusieurs représentations d'un même réseau hydrographique. Le réseau hydrographique utilisé est discrétisé longitudinalement en compartiments homogènes de même longueur. L'ensemble des caractéristiques de chaque compartiment est résumé par une carrying capacity (Dhondt, 1999). Les deux modèles (matriciel et individu-centré) comportent trois principaux processus que sont le recrutement, le vieillissement, et le déplacement des individus. Le recrutement est modélisé selon une loi beta symétrique, bornée par les dates de début et fin de la saison migratoire. Les déplacements sont liés à la colonisation, la recherche de nourriture qui dépendent essentiellement de la saturation des compartiments de départ et d'arrivée. Le vieillissement est caractérisé par la phase de détermination du sexe, la prise d'argenture et la mortalité. L'observation de critères telle que la production saisonnières d'anguilles argentées par compartiment ou la structure en âge de flux d'anguilles argentées permet d'évaluer la dynamique de la population. Dans un premier temps, nous avons comparé les résultats obtenus avec les deux modèles afin d'évaluer l'impact de la topologie du réseau hydrographique. Puis nous avons fait varier cette représentation topologique afin d'évaluer la qualité de différentes méthodes d'agrégation de réseaux affluents. En perspectives, des conséquences en termes d'interprétation des données de terrain et de recommandations de gestion d'une fraction de stock sont ébauchées.

Keywords

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Dates and versions

hal-02588624 , version 1 (15-05-2020)

Identifiers

Cite

Nicolas Dumoulin, Patrick Lambert, Thierry Faure, Eric Rochard. Impact of river network topology on European eel population dynamics estimated with a individual-based model. Fish and Diadromy in Europe international symposium 2005 (FDE2005), Bordeaux, FRA, mars 2005, 2005, Bordeaux, France. pp.47. ⟨hal-02588624⟩
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