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ECOL 2-5 - 1 Modèle simplifié dun écosystème. ECOL 2-5 - 2 ECOPATH II et Ecopath 3+ for Windows sont périmés ; la dernière version du logiciel est « Ecopath.

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1 ECOL 2-5 - 1 Modèle simplifié dun écosystème

2 ECOL 2-5 - 2 ECOPATH II et Ecopath 3+ for Windows sont périmés ; la dernière version du logiciel est « Ecopath with Ecosim Version 4.0 » (EwE) ; EwE incorpore Ecosim, pour la simulation temporelle, et Ecospace, pour la simulation spatiale ; EwE peut être utilisé pour étudier les pêcheries dans leur contexte écosystèmique. Ecopath / Ecosim / Ecospace

3 ECOL 2-5 - 3 « Ecopath with Ecosim » (EwE) Permet à lutilisateur détudier leffet de différent choix dutilisation des ressources dun écosystème aquatique ; lintégration complète du logiciel permet son utilisation pour tous les types décosystèmes aquatiques - même ceux pour lesquels peu de données sont disponibles parce que : –les fichiers utilisés pour Ecosim et Ecospace proviennent des fichiers Ecopath, eux-mêmes basés sur un minimum de données ; –Ecosim et Ecospace sont basés sur des principes écologiques robustes et bien acceptés.

4 ECOL 2-5 - 4 Ecopath pour entrer les données de base sur un écosystème et ses pêcheries, et pour établir un équilibre entre les composants ; Ecoranger pour tenir compte des incertitudes ; Econet pour décrire les caractéristiques des réseaux trophiques; Ecowrite pour la documentation des valeurs entrées, et de leurs hypothèses de base ; Ecosim pour la simulation dans le temps des effets dune (ou de plusieurs) pêcherie(s) sur un écosystème ; Ecospace pour la simulation dans lespace des effets mutuels des composants dun écosystème, y compris les pêcheries. Eléments principaux dEwE

5 ECOL 2-5 - 5 Définir les composants dun écosystème un maximum de 50 composants peuvent être inclus ; un des composants (au moins) doit représenter les détritus ; les similarités écologiques (même proies, même prédateurs) sont préférées aux affinités taxinomiques dans les groupement des espèces ; les composants sont aussi définis par la disponibilité de données ; leffet de ne pas introduire un groupe important à cause dun manque de données est pire quintroduire des données approximatives ; tous les niveaux trophiques doivent être représentés à un niveau de détail similaire ; les bactéries peuvent être ignorées et considérée comme faisant partie du détritus.

6 ECOL 2-5 - 6 Les équations clé dEcopath (1) Consommation = Production biologique + Nourriture non-assimilée + Respiration

7 ECOL 2-5 - 7 Les équations clé dEcopath (2) B i P/B i EE i = Y i + ( B j Q/B j DC ij ) B i = biomasse dun composant proie « i » ; B j = biomasse dun composant prédateur « j » ; P/B i = rapport production / biomasse du composant « i » (= mortalité totale; Z = M + F) ; EE i = rendement écotrophique du composant « i » ; Y i = prises des pêcheries du composant « i » (« Yield » = F i B i ) ; Q/B j = rapport consommation alimentaire / biomasse du composant « i » (voir définitions dans FishBase) ; DC ij = fraction du composant « i » dans la composition alimentaire de « j » (voir définitions dans FishBase).

8 ECOL 2-5 - 8 Sommaire des données nécessaires pour Ecopath ComposantDescriptionUnité B i biomasse(t km -2 ) * P/B i production/biomasse(1 / an) Q/B i consommation/biomasse(1 / an) DC ij composition alimentaire(fraction) (« Diet Composition ») *A noter : g m -2 est équivalent à t km -2

9 ECOL 2-5 - 9 Biomasses : utiliser lanalyse des populations virtuelles APV (10.1-10.4), lécho-acoustique, ou B = Prise/F ; P/B : estimer Z par les courbes de capture (7.2-7.4) ; Q/B : estimer la ration et extrapoler à Q/B (11.1-11.3; voir aussi « EcoEmpire ») ; DC : la composition de bol alimentaire (« Diet Composition » dans FishBase). A noter: les chiffres se rapportent aux chapitres de louvrage: Méthodes pour lévaluation des ressources halieutiques (Pauly 1997) Estimation des paramètres dEcopath

10 ECOL 2-5 - 10 La définition de linconnue (1) Pour chaque composant « i », il faut entre autres des valeurs de B i, P/B i, Q/B i, DC i et EE i ; Ecopath peut estimer une de ces valeurs si les autres sont disponibles (il sagit déquations linéaires à une inconnue) ; on a donc les options suivantes (linconnue en caractères gras) : –B, P/B, Q/B, DC, EE ; vu les difficultés destimation de EE, cest la dernière option qui est la plus utilisée.

11 ECOL 2-5 - 11 La définition de linconnue (2) Il est plus aisé dobtenir des valeurs précises de P/B que de B (P/B > B) ; de plus, P/B & Q/B > B >> DC >> EE ; donc, EE est, en général, laissé comme inconnue, et sa valeur est évaluée par Ecopath ; la condition 0 1 sert de diagnostique pour un modèle mal équilibré.

12 ECOL 2-5 - 12 Il faut toujours inclure les pr dateurs de top dans un modèle, car ils limitent les valeurs que peuvent prendre les paramètres des autres composants ; les simulations Ecosim et Ecospace sont plus réalistes quand le composant prédateur de top est séparé en deux groupes (juvéniles; adultes), surtout là où la composition alimentaire des juvéniles diffère de celle des adultes (par exemple, chez les thons). Les prédateurs de top sont différents

13 ECOL 2-5 - 13 P/B correspond à la mortalité totale (parce que la production biologique doit compenser les pertes dues à la mortalité) ; P/B peut être estimé à partir dune valeur de Z, elle-même estimée à partir dune courbe de capture ; P/B peut être estimé à partir de P/B = Z = F+M, où F = Prise/Biomasse ; M L -0,28 ·K 0,65 · Temp 0,46 chez les poissons, crevettes et céphalopodes, et M K chez les bivalves et autres animaux sessiles (L en cm ; K en an -1 ; T en o C). P/B - le rapport production/biomasse

14 ECOL 2-5 - 14 Modèle empirique : log Q/B = 5,847 + 0,28 logZ - 0,152 logW - 1,36T + 0,062A + 0,51h +0,39d oùZ = M + F (an -1 ) ; W = poids asymptotique (g) ; T = température de leau (1000 / (273 + o C)) ; A = indice dactivité (caudale : h 2 / s) ; h = herbivorie (1 chez les poissons herbivores, 0 chez les autres) ; d = détritivorie (1 chez les p. détritivores, 0 chez les autres). Q/B - le rapport consommation/biomasse (1)

15 ECOL 2-5 - 15 Q/B - le rapport consommation/biomasse (2) A = 9.8 A = 1.3 h Une devinette : Quel poisson a la consommation la plus élevée ? le thon, ou le thiof ? h A = h 2 / s s s

16 ECOL 2-5 - 16 La composition alimentaire (DC) Nous utilisons, pour chaque composant, la composition alimentaire de lespèce dominante, ou dune espèce typique, ou une moyenne entre espèces ; les « importations » sont des items consommés qui ne sont pas inclus comme composant de lécosystème (par ex., les poissons dun système continental, consommant des insectes tombés dans leau) ; les valeurs de DC ij sont souvent celles qui déterminent si un modèle est équilibré ou non (équilibrer un modèle consiste souvent à ajuster des valeurs de DC ij ).

17 ECOL 2-5 - 17 Les données de la pêche Un maximum de 10 métiers (ou flottilles) peut être considéré ; pour chaque métier, on peut inclure * : –les coûts fixes et les coûts variables ; –les débarquements et leur valeur marchande ; –les rejets et leur destination. * ces données ne sont nécessaires que pour les analyses bioéconomiques

18 ECOL 2-5 - 18 Les débarquements et les rejets Lentrée de données par métier (ou flottille) permet danalyser la compétition entre métiers ; les débarquements sont entrées comme un flux (par exemple, t km -2 an -1 ) ; les rejets sajoutent aux débarquements pour définir les prises ; si lun des métiers inclus produit des rejets, il est avisé dinclure dans le modèle un composant de détritus quon appellera « rejets » ; les rejets de chaque métier sont ensuite reliés à ce composant, que certains composants vivants peuvent alors consommer.

19 ECOL 2-5 - 19 Les coûts les coûts fixes dus à chaque métier peuvent être entrés (par année) ; les coûts variables sont proportionnels à leffort inclut dans le modèle Ecopath ; les coûts peuvent être exprimés en CFA, Euro, Dollar, etc. … ; A noter : à présent (avril 1999), Ecosim et Ecospace ne sont pas optimisés pour les analyses bioéconomiques ; des améliorations importantes seront faites dans les mois à venir.

20 ECOL 2-5 - 20 La destination des détritus (« détritus fate » ou « sort des détritus ») Tous les composants dun écosystème (autre que les détritus même) produisent des détritus, en forme de matière fécale, dexcrétions et de carcasses ; donc, un minimum dun composant est nécessaire pour représenter les détritus ; de plus, sil y a plus dun composant représentant les détritus, les flux de détritus produits par chaque composant doivent être dirigés vers le composant de détritus approprié; pour des raisons pratiques, les composants représentant les détritus sont toujours placés après les autres composants.

21 ECOL 2-5 - 21 Autres valeurs à entrer quand on construit un modèle Ecopath Pour chaque composant : taux dassimilation alimentaire (par ex., 20%) ; composition alimentaire (DC ij ) ; différence entre limmigration et lémigration (généralement zéro) ; taux daccumulation de biomasse (généralement zéro); destination des détritus (« detritus fate »). Pour chaque métier : débarquements ; rejets en mer ; destination des rejets ; coûts fixes ; coûts variables, par unité deffort ; valeur marchande des prises, par composant ; valeur intrinsèque, par composant.

22 ECOL 2-5 - 22 Caractéristiques principales dEcosim (1) Ecosim utilise un fichier Ecopath (on ne peut donc jamais dire qu « Ecosim est mieux quEcopath ») ; la première étape dutilisation dEcosim est la construction du meilleur modèle Ecopath possible ; Ecosim transforme le système déquations linéaires dEcopath en un système déquations différentielles, qui sont ensuite intégrées dans le temps.

23 ECOL 2-5 - 23 Caractéristiques principales dEcosim (2) Ecosim utilise : différents pas dintégration pour les groupes « rapides » (par ex., le plancton) et les groupes « lents » (par ex., les requins) ; soit une dynamique de biomasse pour les composants simples, ou de biomasse et de nombre pour les espèces dont les juvéniles sont séparés des adultes ; des vulnérabilités variables entre composants.

24 ECOL 2-5 - 24 Caractéristiques principales dEcosim (3) chaque mois, une fraction de la biomasse adulte est convertie en œufs/larves ; ces oeufs/larves entrent immédiatement dans le composant « juvéniles » et croissent en fonction de labondance de leur proie, jusquà un poids critique (W k ) où il sont recrutés dans le composant adulte ; vu la denso-dépendence de la croissance, le temps requis pour atteindre W k varie, ainsi que la mortalité cumulative subite par les juvéniles ; la relation stock-recrut devient ainsi une propriété émergente du système.

25 ECOL 2-5 - 25 Ecospace : modélisation spatiale (1) Lécosystème est représenté par une carte (carrée) avec les nombres de cellules homogènes (typiquement 20 sur 20) ; un fichier Ecopath est utilisé pour reproduire la dynamique dEcosim dans lespace défini par la carte (« basemap ») ; chaque cellule est reliée aux autres par la dispersion des composants de lécosystème ; leffort de pêche est distribué en fonction soit des biomasses, soit de la valeur nette des prises.

26 ECOL 2-5 - 26 Ecospace : modélisation spatiale (2) la carte de base peut inclure jusquà 10 types dhabitat différent, deux aires de production différentes, et une aire protégée ; chaque composant peut être relié à un (ou plusieurs) types(s) dhabitat préféré ; la consommation alimentaire et taux de survie de chaque composant en dehors des habitats préférés peuvent être réduits par un facteur (défini par lutilisateur).


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