Variation temporelles de la structure des communautés

Source des données

De 1990 à 2003, le ministère des Pêches et des Océans (MPO) a réalisé des relevés scientifiques de chalutage de fond pour les poissons démersaux et la crevette nordique, au cours du mois d’août dans le nord du golfe du Saint-Laurent sur le NGCC Alfred Needler. L’ensemble des divisions de l’Organisation des Pêches de l’Atlantique Nord-Ouest (OP ANO), 4RS et une partie de 4T (pour les strates de profondeur supérieure à 180 m) y ont été couvertes. La stratégie d’échantillonnage utilisée consistait en un échantillonnage aléatoire stratifié selon des strates de profondeur prédéterminées (Fig. 3). La répartition des stations (traits de chalut) au sein des strates a été réalisée selon une allocation optimale avec contrainte pour assurer ainsi la couverture complète de l’aire de l’étude selon la méthode décrite par Gagnon (1991). L’ engin de pêche utilisé était un chalut de fond à crevettes à grande ouverture verticale (G.O.V.) de type URI. Le maillage du cul était de 44 mm et il était doublé intérieurement par un maillage de 19 mm. La durée des traits était normalisée à 24 min. Les traits dont la durée était inférieure à 15 min ont été considérés comme non valides et n’ont pas été considérés dans les analyses. La présente étude couvre la période de 1990 à 2003. Le nombre de strates échantillonnées a varié de 44 à 50 pour un nombre de traits de chalut fluctuant entre 163 et 238 (Tableau 1).

Les relevés visaient à obtenir des estimations de l’abondance (en nombre) et de la biomasse de quatre espèces principales (Morue, Flétan noir, Sébaste et Crevette), mais toutes les espèces récoltées étaient dénombrées et pesées. Toutefois, la qualité de l’ identification à l’ espèce des poissons non commerciaux a fluctué d’année en année. Pour éviter les biais causés par cette identification, comme une fausse variation du nombre d’espèces rencontrées, des regroupements ont été effectués selon l’ identification la moins précise de l’ensemble des relevés. La base de données utilisée dans ce travail a été rapportée à 70 espèces ou groupes d’ espèces, à partir des 117 espèces recensées dans l’ensemble des traits de chalut (Annexe 1). Pour l’analyse de la structure des communautés, on a retenu les 20 espèces les plus abondantes pour chacun des ensembles bathymétriques (moins de 200 m et plus de 200 m), ce qui correspond à une trentaine d’espèces au total, qui représentent 97,8 % de la biomasse échantillonnée au cours de la période de prélèvement (1990 à 2003) (Annexe 2). Afin de limiter les variations à petite échelle (effet aléatoire local), l’unité d’ échantillonnage est la strate. Les donné~s de tous les traits de chalut effectués dans une même strate sont regroupées en une seule série d’abondance et de biomasse, considérée dans la présente étude comme représentative d’un échantillon du peuplement.

Analyse de la structure des communautés

La structure des communautés a été examinée au moyen d’analyses multivariables fondées sur une matrice de similarité. L’analyse de similarité donne un aperçu des relations de ressemblance entre les échantillons en termes d’abondance ou de biomasse des espèces (Clarke & Green, 1988). Le coefficient de Bray & Curtis (1957), qui est couramment utilisé en écologie benthique (Clarke et Warwick, 2001), a été employé. La similarité des peuplements du golfe a été vérifiée avec l’ analyse de similarité multivariable (ANOSIM). La contribution de chaque espèce dans l’ assemblage des communautés et dans chaque groupe d’années a été évaluée à l’ aide de l’ analyse SIMPER (Clarke, 1993; Clarke & Warwick, 2001). Dans un premier temps, on a cherché à décrire la structure des assemblages d’espèces entre les strates échantillonnées dans l’ensemble du nord du golfe en regroupant toutes les années (1990-2003) en une année moyenne. Dans un deuxième temps, on a vérifié si cette structure a été modifiée dans le temps en analysant les différences entre les années. Deux méthodes ont été utilisées. On a effectué, d’une part, une analyse hiérarchique ascendante à lien complet. Les résultats de cette analyse sont illustrés sous forme de dendrogrammes. Les espèces qui contribuent le plus à la similarité e.ntre strates et entre les années sont alors . repérées (Clarke & Warwick, 2001).

D’autre part, la méthode de positionnement multidimensionnel (<< Multi DimensionnaI Scaling », MDS) a été utilisée, à partir des mêmes matrices de similarité. Le MDS permet la représentation bidimensionnelle des différentes strates et années. Plus deux échantillons se ressemblent en termes d’ abondance ou de biomasse, plus ils sont proches l’un de l’autre sur la représentation graphique (Gray et al. , 1988). Le critère qui permet de savoir si la représentation est fidèle ou non est le « Stress de Kruskal ». En général, une valeur de coefficient de stress inférieure à 0,1 signifie une bonne représentation (Field et al., 1982). Ces deux méthodes de groupement et positionnement multidimensionnel préservent l’identité des espèces et sont généralement considérées comme plus sensibles pour la détection des patrons changeants dans les communautés (Gray et al. , 1990; Clarke & Warwick, 2001). Il arrive parfois, que les échantillons contiennent des individus qui diffèrent beaucoup quant à leur taille ou leur comportement dans le milieu, comme observé dans la présente étude. Il a donc été jugé préférable d’effectuer les calculs, non plus à partir des nombres d’individus (abondance), mais à partir des biomasses des espèces (Legendre & Legendre, 1998). Les données ont été transformées en racine carrée pour atténuer les effets des espèces plus abondantes. Toutes les analyses multivariables, groupement, MDS, SIMPER et ANOS lM ont été réalisées avec le logiciel «PRIMER vS» (Clarke & Gorley, 2001 ; Clarke & Warwick, 2001).

Analyse de la diversité spécifique

Trois mesures univariées classiques en écologie ont été utilisées ici pour mettre en évidences l’homogénéité ou l’hétérogénéité des peuplements: l’indice de diversité H’ de Shannon & Weaver (1948), et les indices Ni et N2 de Hill (1973). Les indices calculés à partir des abondances et des biomasses des espèces, pour chacune des strates et par année, ont été pondérés par la surface des strates. La diversité spécifique est une mesure de la composition en espèces d’un écosystème, en termes de nombre d’espèces et de leur abondance relative (Legendre & Legendre, 1998). Les variations de mesures d’indices de diversité relatifs à des échantillons provenant d’un même prélèvement et échelonnés dans le temps permettent de suivre les modifications de la structure de la communauté et de caractériser globalement son évolution durant une période donnée. L’indice de Shannon & Weaver, basé sur la théorie de l’information, est l’indice le plus souvent utilisé en écologie (Frontier, 1983; Gray et al. , 1990; Collignon, 1991; Barbeault, 1992) puisqu’il considère à la fois l’abondance et la richesse spécifique. Il représente la quantité moyenne d’information

Courbes de K-dominance

En complément aux mesures uni variées, la représentation graphique des distributions de fréquences cumulées des abondances et des biomasses par ordre décroissant des espèces est présentée. Cette méthode a été mise au point par Lambshead et al. (1983). Les courbes sont obtenues en traçant un graphique du pourcentage de l’abondance cumulée par rapport au rang K de l’espèce sur une échelle logarithmique. Les courbes de K-dominance présentent deux avantages: la dominance relative des espèces les plus courantes ou les plus rares peut être ainsi déterminée, et les calculs permettant de tracer ces courbes sont moins compliqués (Lambshead et al. , 1983). On peut aussi superposer sur le même graphique des courbes de K-dominance représentant l’abondance et la biomasse des espèces (Warwick et al. , 1987; Warwick & Clarke, 1991 ; Clarke & Warwick, 2001).

La position relative de la courbe d’abondance et de la courbe de biomasse sur le graphique peut révéler les différentes perturbations qu’a subies l’écosystème marin. Lorsque la courbe de biomasse est moins élevée que la courbe d’ abondance, la communauté est dominée par des espèces dont les individus sont nombreux, mais de faibles masses corporelles observées. À l’inverse, lorsque la courbe de biomasse est plus élevée que la courbe d’abondance, la communauté est dominée par des espèces dont les individus sont peu nombreux, mais de fortes masses corporelles. Afin de calculer les distributions en biomasse et abondance des espèces, pour l’ensemble des strates agrégées par communauté, des périodes ont été choisies à partir des résultats de l’analyse de l’évolution temporelle de la structure des communautés de 1990 à 2003. Chaque communauté est caractérisée par ses distributions moyennes de biomasse et d’ abondance. La représentation graphique de celles-ci par période nous permet de déterminer s’il existe une éventuelle évolution temporelle.

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Table des matières

REMERCIEMENTS
RÉSUMÉ
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
1. INTRODUCTION
2. MATÉRIEL ET MÉTHODES ..
2.1 Présentation de l’aire d’ étude
2.2 Source des données
2.3 Analyse de la structure des communautés
2.4 Analyse de la diversité spécifique
2.4.1 Indices de diversité
2.4.2 Courbes de K-dominance
3. RÉSULTATS
3.1 Structure des communautés
3.2 Variation temporelles de la structure des communautés
3.2.1 Variations temporelles de la structure à l’échelle du nord du golfe Saint-Laurent
3.2.2 Variation temporelle de la structure à l’échelle des communautés d ‘eau profonde et côtière .
3.3 Indices de diversité spécifique
3.3.1 Indices de diversité à l’échelle du nord du golfe
3.3.2. Indices de diversité à l ‘échelle des communautés,.
3.4 Courbes de K-dominance
4. DISCUSSION
4.1 Structure des communautés ..
4.2 Analyse de la diversité spécifique
5. CONCLUSION
RÉFÉRENCES
ANNEXES
Annexe 1. Liste d’ espèces et groupes d’espèces du nord du golfe du Saint – Laurent
considérées dans les analyses. T : Espèce exploitée, N : Espèce non-exploitée
Annexe 2. Espèces démersales les plus abondantes en fonction de leur rang dans le nord du
golfe du Saint-Laurent.