Contribution of the acoustic telemetry for understanding the dynamic use of habitats by fish in a large regulated river, the Rhône River
Apport de la télémétrie acoustique pour la compréhension de l’utilisation dynamique des habitats par les poissons dans un grand fleuve aménagé, le Rhône
Résumé
In this thesis, we studied the behavioral responses of fish to contrasting variations of theenvironment (flow, temperature and photoperiod) in order to understand (1) how fish react tothese changes and (2) if they have developed behavioral strategies in response to thesevariations.The behavioral data set used in this thesis comes from a continuous telemetry monitoringrealized during 89 days and recording positions of 61 fish of which 23 of barbel, 19 chub and 11catfish. The study site is an area of 2 km of the Rhone River subject to hydropeaking and locatedfront of the Bugey nuclear power plant that generates water heated on the right bank. The studysite is the subject of a 2D hydrodynamic modeling to know, at any point of the site and for allflow values, the local abiotic conditions.In order to know the quality of positions acquired during telemetric monitoring and how theperformance of the telemetry system is likely to vary during the monitoring of fish movements,the accuracy of this system has been previously studied in this thesis. To the best of possiblecombinations of intrinsic variables, the probability of detection varies from 0 to 80%, and theaverage error is 3-5 m in the channel and <10 m in banks. The geometrical configuration of thehydrophones located around the acoustic transmitter adjusts the probability of detection, whilethe setting of processing acoustic signals parameters adjusts the positioning error.The position data coupled with the hydrodynamic model were used to determine the habitatpreferences of fish, their spatial distribution and their movement, in response to changes in theenvironment (phases of photoperiod, water temperature and flow value). Habitat preferences ofthe three species are referred to depths <1.4 m, velocities <0.4 m.s-1 and coarse substrate (ratherrock and stone). The main difference is observed with the water temperature: cyprinids prefertemperatures <22 ° C, while catfish prefer temperatures> 23 ° C. These habitat preferences varymainly with the flow since the three species prefer during high flow (> 630 m3.s-1) habitats thatare hydraulically less stringent (lower speeds and depths and a coarser substrate). Photoperiodprimarily affects the movement of fish (barbel are crepuscular, the chub are diurnal and catfishare nocturnal) while the flow and temperature affect the spatial distribution of species. Cyprinidsuse very little the heated zone (<10% of the time) while catfish spend ~ 55% of their time in thisarea. During hours of high flow, the fish mostly use the banks and rarely exploit the channel.Finally, environmental variables acting in combination on fish behavior, such as cyprinids thatbenefit low flows during their phases of activity to exploit temporary habitats became available.Bugey fish have therefore implemented behavioral strategies based primarily on extensive useof shoreline areas that allow them to conduct most of their vital functions. The different speciesshow high fidelity to a few key habitats they use frequently throughout the day, but they canleave during certain combinations of environmental variations
Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux réponses comportementales des poissonsd’un grand fleuve aménagé aux variations fréquentes et contrastées de l’environnement (débit,température et photopériode), de manière à comprendre (1) comment les poissons réagissent àces variations et (2) s’ils ont mis en place des stratégies comportementales en réponse à cesvariations.Le jeu de données comportementales utilisé dans cette thèse est issu d’un suivi télémétriquede 89 jours permettant l’enregistrement en continu de positions de 61 poissons, dont 23barbeaux, 19 chevaines et 11 silures. Le site d’étude est un secteur du Rhône de 2 km soumis àdes éclusées et situé au droit de la centrale nucléaire du Bugey qui rejette de l’eau échauffée enrive droite. Il est le sujet d’une modélisation hydrodynamique 2D permettant de connaitre en toutpoint du site et pour toutes valeurs du débit, les conditions abiotiques locales.De manière à connaitre la qualité des positions acquises durant le suivi télémétrique etcomprendre comment la performance du système de télémétrie est susceptible de varier au coursdu suivi des déplacements de poissons, la précision de ce système a été préalablement étudiéedans cette thèse. Pour la meilleure des combinaisons de variables intrinsèques possibles, laprobabilité de détection varie de 0 à 80 %, et l’erreur moyenne est de 3-5 m dans le chenal et <10 m en berges. La configuration géométrique des hydrophones situés autour de l’émetteuracoustique ajuste la probabilité de détection, alors que le réglage des paramètres de traitementdes signaux acoustiques ajuste l’erreur de positionnement.Les données de position couplées au modèle hydrodynamique ont permis de déterminer lespréférences d’habitat des poissons, leur distribution spatiale et leur mouvement en fonction desvariations de l’environnement (phases de la photopériode, valeur du débit et température del’eau). Les préférences d’habitat des trois espèces sont orientées vers des profondeurs < 1.4 m,des vitesses < 0.4 m.s-1 et un substrat grossier (plutôt caillou et pierre). La différence principaleest observée avec la température de l’eau : les cyprinidés préfèrent des températures < 22°C,alors que les silures préfèrent des températures > 23°C. Ces préférences d’habitat varientmajoritairement avec le débit puisque les trois espèces préfèrent à débit élevé (> 630 m3.s-1) deshabitats ayant des caractéristiques physiques hydrauliquement moins contraignantes(profondeurs et vitesses moins importantes et un substrat plus grossier). La photopériode agitprincipalement sur le mouvement des poissons (les barbeaux sont crépusculaires, les chevainesdiurnes et les silures nocturnes) alors que le débit et la température modifient la distributionspatiale des espèces. Les cyprinidés utilisent très peu la zone échauffée (< 10 % du temps) alorsque les silures passent ~ 55 % de leur temps dans cette zone. Lors des heures de débit élevé, lespoissons utilisent majoritairement les berges et exploitent rarement le chenal. Enfin, les variablesenvironnementales agissent de manière combinée sur le comportement des poissons, parexemple pour les cyprinidés qui profitent des débits faibles durant leurs phases d’activité pourexploiter temporairement des habitats devenus accessibles.Les poissons du Bugey ont donc mis en place des stratégies comportementales baséesessentiellement sur une utilisation importante des zones de berge qui leur permettent de réaliserla majorité de leurs fonctions vitales. Les différentes espèces présentent une grande fidélité àquelques habitats clé qu’ils utilisent fréquemment tout au long de la journée, mais qu’ils peuventquitter durant certaines combinaisons de variations environnementales
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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