Population changes in small pelagic fish of the Gulf of Lions : a bottom-up control?

Knowledge on population dynamics is key to the improvement of management and the understanding of ecosystem functioning. Since 2007, the size of sardine (Sardina pilchardus) and anchovy (Engraulis encrasicolus) in the Gulf of Lions (NW Mediterranean) has severely decreased, which has strongly affected the fisheries. Simultaneously, the commercially uninteresting sprat population increased remarkably. As the economic and ecological stakes are high, the EcoPelGol project of which this PhD is part was established. We first analysed the sardine, anchovy and (partially) sprat population for changes in body condition, growth and size and age structure over the last 20 years. We concluded that sardine and anchovy have had from 2008 onwards a distinctively poor body condition and size, and that sardine have also showed a concurrent decrease in age and growth. In contrast, both species were in optimal and average “health” during 2005-2007 and 1992-2004, respectively. Subsequently, historical landings of sardine, anchovy and mackerel were considered (1865-2013), of which the fluctuations were characterised and statistically related to environmental variables. The recent dramatic landings decrease was put into perspective, as for example sardine is now for the first time landed less than before the 1960s, when a big probably effort-related upsurge occurred. Despite most of the variability being explained by what looks like changes in fishing effort, a link was found between the sardine and anchovy landings and the Atlantic Multidecadal Oscillation and the anchovy landings and the Western Mediterranean Oscillation. Next, as a management associated bluefin tuna increase also happened since 2007, its predation pressure on all three small pelagic species was estimated. We concluded that although sardine and anchovy are bluefin tuna’s main prey items, less than 2% of each population (including sprat) was consumed annually during 2011-2013 and that there was no clear size selectivity. Thus, tuna could not have had a noticeable impact on the population abundance or size structure of the small pelagics. In the last chapter, an epizootic disease was considered. An all-embracing approach directed towards the all-year round detection of both general and specific parasites, bacteria and viruses revealed the mostly temporal and not necessarily high occurrence of only three groups: microparasites, Vibrio spp. (sometimes determined as Vibrio alginolyticus) and bacteria of the genus Tenacibaculum. Although we could not exclude their pathogenicity, significant tissue damage at a cellular or macroscopic level was never observed, making the disease hypothesis less likely. Thus, we considered several hypotheses and indicated that top-down control (through Bluefin tuna predation), pathogens and fisheries are unlikely to be main drivers. In contrast, some environmental parameters explained a part of the variability in fish condition and landings. After a final discussion on all probable theories we concluded that a bottom-up control, such as especially a planktonic change in quantity and/or quality, might be on the basis of the observed changes. Although this work is a great step towards the understanding of the small pelagic dynamics in the Gulf of Lions, further investigations will still be needed to confirm our main hypothesis and to estimate the potential synergetic effect of other drivers.La compréhension et la gestion des écosystèmes requièrent un maximum de connaissances sur les dynamiques de populations. Depuis 2007, la taille de la sardine (Sardina pilchardus) et de l’anchois (Engraulis encrasicolus) dans le Golfe du Lion a chuté tandis qu’au même moment, la population de sprat, qui a une faible valeur commerciale, a fortement augmenté. Les très forts enjeux économiques autour de ces espèces ont conduit au projet de recherche « EcoPelGol » dans lequel se situe cette étude portant sur les changements observés. La condition corporelle, la croissance ainsi que la structure en âge et en taille des sardines, des anchois et en partie des sprats ont été analysées sur les vingt dernières années. Alors qu’en 2005-2007, la situation semblait optimale pour les anchois et les sardines (taille et condition élevées), celle-ci s’est considérablement dégradée depuis 2008, l’anchois et la sardine étant significativement plus petits et plus maigres. De plus, une diminution de l’âge et de la croissance a été observée chez la sardine. Nous avons ensuite caractérisé les fluctuations des débarquements historiques (1865-2013) de l’anchois, de la sardine et du maquereau. La chute récente des débarquements a été mise en exergue, avec une situation inédite où la sardine est actuellement moins débarquée qu’avant les années 60, date à laquelle les débarquements ont fortement augmenté suite à un accroissement conséquent de l’effort de pêche. Bien que la majorité de la variance dans les séries de débarquements semble être engendré par les changements de l’effort de pêche, nous avons également observé une relation entre les débarquements et l’indice « Atlantic Multidecadal Oscillation » pour l’anchois et la sardine et avec le « Western Mediterranean Oscillation » pour l'anchois. Dans une troisième analyse, la pression de prédation du thon rouge sur l’anchois, la sardine et le sprat a été estimée pour voir si l’accroissement de la population du thon depuis 2007 lié à de nouvelle mesures de gestion a pu impacté les poissons petits pélagiques. Mais bien que la sardine et l’anchois soient les proies principales du thon, moins de 2% de leurs populations ont été consommés chaque année entre 2011-2013, et ce, sans sélectivité sur la taille de ces proies de la part du thon. Ainsi, le thon rouge n’a pas pu avoir un impact significatif sur la structure en taille ou les abondances des petits pélagiques. Dans le chapitre final, nous avons considéré la possible influence de pathogènes. Des analyses globales dirigées vers la détection des parasites, des bactéries et des virus ont été effectuées tout au long de l’année et ont révélées la présence ponctuelle et relativement faible de bactéries des genres Tenacibaculum et Vibrio et celle systématique de microparasites. Malgré l’impossibilité d’exclure leur pathogénicité, aucune lésion tissulaire n’a été attribuée à ces organismes, réduisant fortement la probabilité d’une épizootie. Nos travaux indiquent que les mécanismes « top-down », des pathogènes ou encore la pêche ne sont probablement pas les facteurs clés pour expliquer les changements observés chez les poissons petites pélagiques. À l'opposé, certains paramètres environnementaux ont expliqué une partie de la variabilité dans la condition corporelle des poissons et leurs débarquements. Nous concluons donc qu’un contrôle « bottom-up », et particulièrement un changement dans la quantité et/ou qualité du zooplancton, peut être la cause des phénomènes dans les populations des poissons petits pélagiques. Si cette thèse permet une avancée dans la compréhension de leur dynamique, des analyses complémentaires seront nécessaires pour confirmer notre hypothèse principale et pour estimer l’influence des autres facteurs agissant potentiellement en synergie