Studies on the fish population structure, trophic interactions and management in Lake Annecy
Résumé
The thesis focuses on different aspects of management and ecology of commercially important fish species in Lake Annecy: an oligotrophic lake situated in Rhône-Alpes region of France. The main objectives of the study were to evaluate the growth of whitefish and Arctic char in Lake Annecy, study the trophic interactions in food web and to propose a trophic model of the lake using Ecopath with Ecosim (EwE) software using data collected mostly during the last 10 years from commercial and recreational fisheries monitoring. Lake Annecy is important for both recreational and commercial fisheries and is under continual obligatory monitoring for daily fish catches since 1986. About 20 volunteer anglers also provided additional data about their fish catches since 1992. The fisheries data from different sources were compared to test their relative quality. For measured length distributions in the commercial fishery and the estimated length distributions from angler’s catches filtered by selectivity curve, the congruence was very good. The CPUE calculated from both obligatory and volunteer angler data were also well correlated. The results showed that volunteer anglers catch data were reliable enough to be a cost-effective fisheries management technique. Growth of whitefish population of Lake Annecy was studied using fisheries data collected by recreational and commercial fisheries during last 20 years to evaluate any change. Scales of whitefish collected from recreational and commercial fish catch were used to determine age and to estimate back-calculated length and growth. Fish growth was found to be on decline during the last few years. The yearly annual mean zooplankton density was correlated to the growth increment of fish during their 2nd year. Whitefish growth was not found to be dependent on any change in mean temperature, total phosphorous concentration and year class strength of cohorts. The effectiveness, growth and dispersal after release of fingerlings of Arctic char stocked in 1997 and 2001 from different origins were studied. Juveniles produced from hatchery captive brood stock were found to contribute more in fish catch than wild char. They also showed better dispersal and growth after stocking as compared to progeny of 5 brood stock caught from wild. Mean effectiveness of stocking was found to be 14 %. The portion of natural breeding was found to be almost half in the catches. Seasonal diet pattern was studied for five fish species in Lake Annecy using carbon and nitrogen stable isotopes and gut content analysis to investigate their diet and food web position. Observations on stomach content data revealed variety of feeding habits with some diet overlap between whitefish, Arctic char and perch during spring. Food resources appeared to be partitioned among the Lake Annecy fish community during summer (growth months) possibly limiting competitive interactions. Nitrogen isotopic signatures indicated very low inter-specific variability while δ13C signatures showed significant variation among fish species. Stable isotope analysis and multiplesource MixSIR mixing were found to be useful tools that can improve the knowledge about food web dynamics when used in combination with gut content analysis. Data collected over more than 10 years from literature, survey report and information from commercial and recreational fisheries were used for trophic analysis of Lake Annecy food web with help of Ecopath with Ecosim to present a trophic model. The values of different ecosystem attributes and ascendancy showed the stability of the ecosystem. Mixed trophic analysis indicated that zoobenthos had a positive effect on most of the fish functional groups and was also found to be the keystone group. The percentage of Primary Production Required (PPR) to support fisheries in Lake Annecy was 11.15 -14.98 % of total primary production. The results from Lake Annecy trophic analysis including gross efficiency of the fishery, TLc and PPR all showed that fishery in Lake Annecy are sustainable at the present exploitation rate. Some conclusions were proposed for the fisheries management based on the results, including use of volunteer angler data, the decrease in whitefish legal length size, development of captive brood stock for Lake Annecy, combine use of GCA and SIA for food web analysis, control of fisheries within the present exploitation rate and further studies on maturity and recruitment.
Cette thèse porte sur différents aspects de la gestion et de l’écologie d’espèces d’importance halieutique dans le lac d’Annecy : un lac oligotrophe français en région Rhône-Alpes. Les principaux objectifs de cette étude ont été l’évaluation de la croissance du corégone et de l’omble chevalier au lac d’Annecy, l’étude des interactions dans le réseau trophique et l’élaboration d’un modèle trophique avec le logiciel Ecopath with Ecosim (EwE) s’appuyant sur un jeu de données récoltées pendant les 10 dernières années sur les pêcheries commerciale et amateur. Le lac d’Annecy supporte une pêcherie commerciale et une pêcherie amateur pour lesquelles on dispose de statistiques journalières de captures depuis 1986. Environ 20 pêcheurs amateurs volontaires fournissent des données additionnelles sur toutes leurs captures depuis 1992. Ces données issues de différentes sources ont été comparées pour tester leur validité respective. Les distributions en longueurs des poissons de la pêche commerciale et celles calculées à partir des captures des pêcheurs volontaires filtrées par une courbe de sélectivité des filets sont très cohérentes. Les captures par unité d’effort calculées à partir des statistiques obligatoires et des données des pêcheurs volontaires sont très bien corrélées. Ces résultats montrent que les statistiques des pêcheurs volontaires, fiables et représentatives, sont une technique de gestion très intéressante. La croissance des corégones au lac d’Annecy a été étudiée à partir de données collectées auprès des pêcheurs amateurs et professionnels pendant ces 20 dernières années pour rechercher d’éventuels changements. Les écailles issues de poissons capturés par les deux pêcheries ont permis de déterminer l’âge des poissons et de calculer leur courbe de croissance. La croissance a diminué ces dernières années. La densité moyenne annuelle en zooplancton est corrélée avec la croissance du poisson dans sa seconde année de vie. La croissance du corégone n’a pas été trouvée dépendre de la température moyenne du lac, de la concentration en phosphore et de la force des générations. La survie, la croissance et la dispersion des juvéniles de différents lots d’omble chevalier déversés en 1997 et 2001 ont été étudiés. Les alevins produits en pisciculture à partir d’un stock captif contribuent plus à la pêcherie, grandissent mieux et se dispersent. L’efficacité moyenne des alevins est de 14%.La proportion de poissons issus de la reproduction naturelle représente environ 50% des captures. Le schéma saisonnier de l’alimentation de 5 espèces de poisons du lac d’Annecy a été étudié par analyse des contenus stomacaux et par l’analyse des isotopes stables du carbone et de l’azote. L’étude des contenus stomacaux révèle peu de chevauchements de régimes alimentaires. La compétition alimentaire intervient principalement au printemps entre corégone, omble chevalier et perche. Les ressources alimentaires semblent bien réparties dans la communauté piscicole en été (mois de croissance) limitant sans doute les interactions de compétition. Les signatures isotopiques en azote montrent peu de variations interspécifiques alors que les signatures δ13C sont beaucoup plus variables. L’analyse des isotopes stables et le modèle multi-source MixSIR ont montré leur utilité et leur complémentarité à l’étude traditionnelle des contenus stomacaux. Les données disponibles depuis plus de 10 ans d’études antérieures, du suivi actualisé pendant la thèse sur les pêcheries amateur et professionnelle ont été employées pour ajuster le modèle Ecopath with Ecosim du réseau trophique du lac d’Annecy. Les valeurs des paramètres décrivant ce modèle montrent la stabilité de l’écosystème. L’analyse trophique indique que le zoobenthos a un effet positif sur la plupart des groupes fonctionnels piscicoles et que c’est un groupe « keystone ». Le pourcentage de Production Primaire Requise (PPR) soutenant les pêcheries au lac d’Annecy est de 11.15 à 14.98 % de la production primaire totale. Les résultats de l’analyse trophique montrent que la pêcherie actuelle est durable au niveau d’exploitation actuel, mais en limite de surexploitation. Dans les conclusions sont proposées quelques mesures pour la gestion future incluant l’emploi des statistiques volontaires, la diminution de la taille légale du corégone, le développement d’un stock captif de géniteurs d’omble, la poursuite d’études sur l’âge à la première maturité et le recrutement des poissons.