4.5 Méthodes de prévision et modèles généraux/empiriques

La taille des stocks peut être prévue sur la base des modèles appropriés (par ex. modèle de croissance-survie et modèles de corrélation) avec les résultats de l’évaluation pré-saison menée en utilisant des méthodes expérimentales comme les chaluts pélagiques pour observer l’abondance des céphalopodes dans la phase juvénile (Brunetti et Ivanovic, 1992 ; Kawabata et al…, 2006 ; Kidokoro et al., 2014) et les filets à plancton utilisés pour les enquêtes sur la distribution des paralarves (Bower et al., 1999a ; Goto, 2002 ; Murata, 1989 ; Yamamoto et al., 2007). Pour les pêcheries japonaises de T. pacificus, des enquêtes sur les paralarves ont été menées pendant plus de 40 ans (Goto, 2002 ; Murata, 1989 ; Okutani et Watanabe, 1983). Dans le plan initial, ces enquêtes étaient menées afin de prévoir la taille du stock pour l’année suivante. Cependant, les densités de paralarvaires obtenues dans ces relevés n’avaient qu’un faible pouvoir de prédiction de la taille du stock de l’année suivante, alors qu’elles semblaient fortement liées à la taille du stock reproducteur (nombre de population échappée) de la génération précédente (Goto, 2002 ; Murata, 1989). Ces résultats signifient que les densités de paralarvaires ont presque le même pouvoir de prévision de la taille du stock l’année suivante que les méthodes de prévision basées sur les relations frayeur-recrutement parce que le taux de survie dans les stades de prérecrutement est très variable. Si l’abondance des prérecrues de céphalopodes peut être estimée précisément juste avant l’ouverture d’une saison de pêche, la taille du stock peut être estimée par l’abondance des prérecrues en utilisant un modèle simple (par exemple, un modèle proportionnel). Des enquêtes ciblant l’abondance des prérecrues à l’aide de chaluts pélagiques sont menées dans les pêcheries japonaises de T. pacificus depuis une décennie (Kidokoro et al., 2014). Les enquêtes au chalut pélagique pour l’évaluation quantitative des populations de céphalopodes océaniques sont susceptibles de fournir de sérieuses sous-estimations de la densité de la population ainsi qu’une fréquence de taille et une composition des espèces biaisées (Boyle et Rodhouse, 2005 ; Wormuth et Roper, 1983), résultant principalement de l’évitement du filet. Par conséquent, la cible des relevés de T. pacificus au milieu du chalut est limitée aux individus appartenant principalement à la classe de taille 3-10 cm ML, qui ne sont pas les stades à forte puissance de nage (Kidokoro et al., 2014). Cependant, le taux d’évitement net n’est pas clair, donc la taille du stock n’est pas quantifiée en utilisant les données obtenues dans ces enquêtes. Au lieu de cela, la taille du stock est indiquée sous la forme d’un indice (par exemple, le nombre moyen d’individus par trait) obtenu dans ces relevés. La relation entre les résultats de l’évaluation pré-saison et la taille du stock des recrues peut ne pas être proportionnelle car ces évaluations pré-saison contiennent généralement de grandes erreurs d’observation. Dans l’exemple des évaluations de T. pacificus, cette relation est ajustée par un modèle linéaire avec un grand intercept (Kidokoro et al., 2013). Bien qu’il y ait quelques problèmes et difficultés dans les méthodes de prévision basées sur les évaluations présaisonnières, ces méthodes ont l’avantage de ne pas nécessiter de données historiques, ce qui peut être une caractéristique utile pour les stocks de céphalopodes nouvellement évalués.

Les données des évaluations en cours de saison et les connaissances sur les changements saisonniers dans les zones de pêche avec les modèles de migration peuvent être utilisées pour prévoir les captures sur les zones de pêche individuelles. Dans les pêcheries de T. pacificus, les schémas migratoires détaillés sont examinés depuis longtemps en raison de la nécessité de prévoir l’état des captures sur chaque lieu de pêche (Kasahara, 1978 ; Kidokoro et al., 2010 ; Murata, 1989 ; Okutani, 1983). Les lieux de pêche de T. pacificus changent de façon saisonnière selon les routes de migration (Figure 2.13). Par conséquent, les méthodes de prévision des captures dans chaque zone de pêche ont été examinées en fonction de la relation entre les captures dans chaque zone de pêche et de la relation entre les conditions océanographiques et les CPUE (Kasahara, 1978). Le site des lieux de pêche des pêcheries à la turlutte et leurs conditions océanographiques peuvent être surveillés par les images satellites (Kiyofuji et Saitoh, 2004 ; Rodhouse et al., 2001), il peut donc être facile de comprendre la zone de distribution des calmars, qui est fortement liée aux lieux de pêche des turluttes de calmars. Les modèles de dynamique océanique (par exemple, le système régional de modélisation des océans http://www.myroms.org/ ; le modèle océanique de l’Institut de recherche en mécanique appliquée http://dreams-i.riam.kyushu-u.ac.jp/vwp/) permettent de prévoir les conditions océanographiques à haute résolution (principalement les températures), ce qui est devenu largement appliqué dans le domaine de la pêche. Sur la base de ces méthodes, il est possible de prévoir les déplacements des zones de pêche dans la semaine ou le mois à venir (figure 2.14), en connaissant la relation entre la distribution des espèces de céphalopodes et les conditions océanographiques. De telles prévisions de la distribution des stocks de pêche (figure 2.14) sont considérées comme utiles aux pêcheurs pour rechercher des lieux de pêche à faible coût.

Figure 2.13. Schémas des voies de migration de la cohorte d’automne et de la cohorte d’hiver de T. pacificus.

Modifié à partir de Kidokoro et al. (2010).

Figure 2.14. Système de prévision de la distribution de T. pacificus dans la mer du Japon. Dans ce système, la distribution de densité de T. pacificus (nombre d’individus/km2) sont les températures de l’eau de la surface de la mer et de 50 m de profondeur qui sont prévues sur la base du modèle dynamique de l’océan par assimilation de données (http://jade.dc.affrc.go.jp/jade/). La distribution de la densité de T. pacificus (nombre d’individus/km2) est capable d’être prévue dans le mois suivant et peut être utilisée librement par le travail de réseau (http://jsnfri.fra.affrc.go.jp/shigen/kaikyo2/).

Les relations fiables entre les géniteurs et le recrutement sont assez importantes et utiles pour la prévision et la gestion des stocks de céphalopodes. Cependant, il n’existe pas de relation claire entre l’abondance des géniteurs et le recrutement ultérieur dans les stocks de céphalopodes (Basson et al., 1996 ; Pierce et Guerra, 1994 ; Uozumi, 1998). La variabilité annuelle des conditions océanographiques entraîne une variabilité du recrutement (par exemple Dawe et al., 2000 ; Waluda et al., 2001a), ce qui rend les relations frai-recrutement peu fiables. Dans certains cas, les relations entre le frai et le recrutement des céphalopodes ont été intégrées dans les modèles de Ricker (1975) et de Beverton et Holt (1957) pour prévoir le recrutement de l’année suivante (Agnew et al., 2000 ; Kidokoro, 2009). Cependant, les paramètres d’estimation dans ces modèles non linéaires utilisant des données de recrutement de géniteurs contiennent habituellement des problèmes statistiques qui sont principalement dérivés d’erreurs d’observation dans les variables explicatives (Walters et Martell, 2004). Ces problèmes conduisent à une tendance à la surestimation de la taille du stock, en particulier dans le cas d’une faible taille du stock reproducteur, ce qui tend à induire en erreur les stratégies de gestion du stock (Walters et Martell, 2004). Les modèles d’espace d’état qui peuvent être utilisés pour estimer à la fois le processus et l’erreur d’observation peuvent être prometteurs pour l’estimation des paramètres dans les modèles de dynamique des stocks tels que les relations frayeur-recrutement (Bolker, 2008).

Des modèles empiriques basés sur des données de conditions océanographiques sont souvent utilisés pour prévoir la force de recrutement des céphalopodes, en particulier pour les espèces ommastrephidées. Dans les modèles empiriques, la force de recrutement est généralement prévue sur la base des indices océanographiques qui sont souvent disponibles sous forme de longues séries temporelles. Bien que ces modèles empiriques puissent être utiles, des mécanismes expliquant comment ces conditions océanographiques influencent la variabilité du recrutement sont nécessaires pour une prévision fiable. La force du recrutement de D. gigas est fortement corrélée aux événements ENSO. Les captures commerciales de D. gigas au large du Pérou ont tendance à être faibles l’année d’El Niño, lorsque la productivité primaire tend à être faible (Waluda et Rodhouse, 2006). Ces caractéristiques sont utiles pour appliquer des méthodes de prévision de la force de recrutement. Les aires de distribution (Field et al., 2007) et la taille du corps (Keyl et al., 2011) ont largement varié au cours des 20 dernières années en même temps que la variabilité du recrutement chez D. gigas, et il est important de déterminer comment les conditions océanographiques affectent ces changements.

Les conditions océanographiques autour des frayères sont souvent identifiées comme un facteur contribuant aux fluctuations de la taille des stocks des espèces Illex (O’Dor, 1998b ; Waluda et al, 2001a) et T. pacificus (Okutani et Watanabe, 1983 ; Sakurai et al., 2000). On considère que le succès du recrutement de I. illecebrosus est lié au transport des larves par le Gulf Stream (Dawe et al., 2000, 2007), ce qui peut être un indicateur pour prévoir la force du recrutement. On suppose que les fluctuations de la taille du stock de T. pacificus sont influencées par les conditions favorables des frayères, déduites de la température idéale de l’eau, telle qu’estimée par des expériences d’élevage (Sakurai et al., 1996). Cette hypothèse a été vérifiée par comparaison avec la relation entre la taille du stock et les variations des conditions océanographiques et des frayères déduites (Rosa et al., 2011 ; Sakurai et al, 2000) et peut être particulièrement utile pour prévoir la taille du stock à des échelles de temps décennales ou interdécennales.

Dans la procédure japonaise de gestion du stock de T. pacificus, le total admissible des captures (TAC) annuel est fixé sur la base d’une prise biologique admissible (ABC), qui est calculée à partir de la mortalité par pêche (Flim) et de l’abondance prévue du stock pour une année cible. Dans cette procédure, une relation frayeur-recrutement est utilisée pour prévoir la taille du stock dans l’année cible, qui est composée uniquement du nouveau recrutement. Dans la relation frayeur-recrutement pour T. pacificus, des modèles proportionnels ont été appliqués pour prévoir les recrues et estimer un point de référence biologique (Fmed) tout en évitant la surestimation dérivée des biais signalés par Walters et Martell (2004). Dans un modèle proportionnel dans lequel un effet dépendant de la densité est ignoré, les estimations de la taille du stock vont être relativement élevées (parfois peu fiables) mais sont considérées comme plus sûres en utilisant des paramètres estimés à partir de modèles proportionnels qu’en utilisant ceux de modèles dépendant de la densité (Hiramatsu, 2010).

Les changements décennaux ou interdécennaux des conditions environnementales sont supposés influencer l’état du stock et les relations frayeur-recrutement de T. pacificus (Kidokoro, 2009 ; Kidokoro et al, 2013 ; Sakurai et al., 2000 ; Yamashita et Kaga, 2013). Par conséquent, les paramètres utilisés dans les relations frayeur-recrutement sont estimés à partir des données recueillies depuis 1990 à la suite d’un changement de régime apparent (Hare et Mantua, 2000), mais lorsque le régime actuel change, ces paramètres devraient être révisés en conséquence. Malheureusement, le mécanisme exact par lequel les conditions environnementales changeantes influencent la taille du stock de T. pacificus n’est pas clair, et il est difficile de prévoir quand les changements de régime pourraient se produire. Cependant, les résultats des recherches montrent que les frayères (Goto, 2002), les voies de migration (Kidokoro et al., 2010 ; Nakata, 1993) et la taille du corps (Takayanagi, 1993) présentent tous des changements qui coïncident avec le changement de la taille du stock. On suppose que ces changements sont étroitement liés à l’évolution des conditions environnementales (par exemple, le changement de régime). Par conséquent, les prévisions des conditions océanographiques qui peuvent être favorables ou défavorables à la taille du stock, basées sur les changements des traits écologiques, peuvent être plus faciles à observer que l’estimation de la taille du stock elle-même. Il reste nécessaire de comprendre le mécanisme par lequel ces changements écologiques affectent la taille des stocks afin de permettre de meilleures prévisions des tendances futures de la taille des stocks. Cependant, il faut être prudent lorsqu’on dérive des relations empiriques stock-environnement en l’absence de longues séries temporelles (Solow, 2002).

Dans leur revue approfondie des méthodes d’évaluation des stocks de céphalopodes, Pierce et Guerra (1994) ont noté la promesse des modèles de séries temporelles incorporant des informations environnementales et des modèles multi-espèces incorporant la dynamique trophique. Georgakarakos et al. (2006) ont appliqué des techniques de moyennes mobiles intégrées autorégressives, des réseaux neuronaux artificiels et des modèles dynamiques bayésiens intégrant des facteurs environnementaux pour prévoir les débarquements de calmars dans les eaux grecques. En utilisant un modèle statique d’équilibre de masse, Gaichas et al. (2010) ont démontré l’utilité des informations sur la prédation dérivées du réseau alimentaire pour informer les évaluations de stocks de calmars capturés accidentellement pour lesquels la mortalité par prédation dépasse la mortalité par pêche.