Détermination de l'âge chez les poissons - Age determination in fish

Retirer un otolithe d'un vivaneau pour déterminer son âge

La connaissance des caractéristiques de l'âge des poissons est nécessaire pour les évaluations des stocks et pour développer des plans de gestion ou de conservation. La taille est généralement associée à l'âge; cependant, il existe des variations de taille à tout âge particulier pour la plupart des espèces de poissons, ce qui rend difficile l'estimation l'une de l'autre avec précision. Par conséquent, les chercheurs intéressés à déterminer l'âge d'un poisson recherchent des structures qui augmentent progressivement avec l'âge. Les techniques les plus couramment utilisées consistent à compter les anneaux de croissance naturels sur les écailles , les otolithes , les vertèbres , les épines des nageoires , les lentilles oculaires , les dents ou les os de la mâchoire , de la ceinture scapulaire et des séries operculaires . Même les techniques de vieillissement fiables peuvent varier d'une espèce à l'autre; souvent, plusieurs structures osseuses différentes sont comparées au sein d'une population afin de déterminer la méthode la plus précise.

Histoire

Otolithe sagittal d'un tambour d'eau douce de 74 ans (84 ans ?) , Aplodinotus grunniens

Otolithe de poisson sur une scie à tronçonner

Aristote (vers 340 av. J.-C.) a peut-être été le premier scientifique à spéculer sur l'utilisation de parties dures de poissons pour déterminer l'âge, déclarant dans Historica Animalium que «l'âge d'un poisson écailleux peut être déterminé par la taille et la dureté de ses écailles. . " Cependant, ce n'est qu'avec le développement du microscope que des études plus détaillées ont été réalisées sur la structure des écailles. Antonie van Leeuwenhoek a développé des lentilles améliorées qu'il a utilisées dans sa création de microscopes. Il avait un large éventail d'intérêts, y compris la structure des écailles de poisson de l' anguille européenne ( Anguilla anguilla ) et de la lotte ( Lota lota ), espèces dont on pensait auparavant qu'elles n'avaient pas d'écailles. Il a observé que les écailles contenaient des « lignes circulaires » et que chaque écaille avait le même nombre de ces lignes, et a correctement déduit que le nombre de lignes était corrélé à l'âge du poisson. Il a également correctement associé les zones plus sombres de croissance des écailles à la saison de croissance ralentie, une caractéristique qu'il avait précédemment observée dans les troncs d'arbres. Les travaux de Leeuwenhoek ont ​​été largement méconnus des chercheurs en pêche, et la découverte des structures de vieillissement des poissons est largement attribuée à Hans Hederström (par exemple, Ricker 1975). Hederström a examiné les vertèbres du brochet ( Esox lucius ) et a conclu que chacune contenait des anneaux de croissance qui pouvaient ensuite être utilisés pour déterminer l'âge du poisson. En 1859, Robert Bell a rapporté que l'on pouvait utiliser ces anneaux de croissance pour déterminer de manière fiable l'âge de tous les poissons après l'examen des vertèbres de meunier ( Catastomus sp. ) et des écailles de perchaude ( Perca flavescens ) qu'il a élevées dans un étang pendant deux ans a montré " deux anneaux ou cercles.

En 1898, plus de 200 ans après les idées originales de Leewenhoek sur la structure d'âge des échelles, ce sujet a fait l'objet d'un examen approfondi par C. Hoffbauer. Hoffbauer a étudié les modèles de croissance des écailles de carpes cultivées commercialement tout au long de l'année. Il a noté que pendant la saison de croissance, les anneaux concentriques étaient facilement discernables et largement espacés ; cependant, à mesure que la croissance ralentissait et s'arrêtait pendant les mois d'hiver, les anneaux étaient très compacts, puis reprenaient un espacement normal lorsque la saison de croissance reprenait. Ses travaux ont convaincu d'autres chercheurs que ces techniques de vieillissement pouvaient être utilisées sur des espèces marines. Peu de temps après la publication des découvertes de Hoffbauer, des structures autres que des écailles ont été examinées pour leur utilité pour le vieillissement des poissons. Johannes Reibisch, travaillant pour la Commission d'enquête scientifique sur les mers allemandes à Kiel, a tenté d'utiliser les techniques de Hoffbauer pour vieillir la plie ( Plueronectes platessa ) mais a eu du mal à discerner avec précision les annuli. Il décide d'étudier une structure différente et publie en 1899 les premières procédures utilisant les otolithes comme structure de vieillissement. Un collègue scientifique également de la Commission allemande à Kiel, Friedriche Heincke, également frustré par les anneaux d'écailles difficiles, a étudié plus avant d'autres structures pour vieillir les poissons. Il découvrit des anneaux dans les vertèbres, les opercules et la ceinture scapulaire et publia ses découvertes dans Heicke 1905.

Les travaux de Hoffbauer, Reibisch et Heinke sont le plus souvent cités comme établissant des écailles, des otolithes et des structures osseuses en tant que structures vieillissantes viables. De plus, Tereshenko (1913) est crédité comme le premier à utiliser des techniques de vieillissement du cleithra sur le gardon ; et Holtzmeyer (1924) avec l'utilisation des rayons des nageoires pour vieillir l' esturgeon .

Analyse des âges

Peu de temps après la publication des conclusions de Hoffbauer et Reibisch, le vieillissement a été utilisé dans les évaluations des pêcheries du début des années 1900. L'un des premiers à se concentrer sur les applications du vieillissement des poissons a été le scientifique norvégien des pêches Johan Hjort . En se concentrant sur les écailles de poisson, Hjort a développé un vaste programme de vieillissement recueillant des statistiques sur le taux de natalité, la répartition par âge et la migration. Les recherches de Hjort ont suscité un débat de la part du biomathématicien D'Arcy Wentworth Thompson , qui a ensuite annulé ses critiques. Ses recherches ont par ailleurs reçu des éloges élogieux et conduiraient à des changements fondamentaux dans la façon dont les populations de poissons étaient étudiées et gérées.

Structures et techniques de vieillissement

Écaille d'une carpe commune

Hareng juvénile encore transparent . Les otolithes sont visibles à gauche de l'œil.

Certaines structures osseuses telles que les rayons des nageoires et les épines pectorales peuvent être récoltées sans sacrifier le poisson, contrairement aux otolithes.

Balance

Les écailles sont la structure de vieillissement la plus utilisée en Amérique du Nord en raison de leur facilité de collecte non létale. Compter le nombre d'anneaux (anneaux) sur une échelle fournit l'âge du poisson et l'espacement entre les anneaux est proportionnel à la croissance du poisson. Pour quelques exemples et utilisations du vieillissement des écailles, vous pouvez consulter « Les écailles de poisson racontent une histoire... » de la Delaware Division of Fish & Wildlife. La facilité de collecte de cette structure d'âge n'est pas sans compromis, car le principal biais des échelles utilisées comme structure d'estimation de l'âge est leur tendance à sous-estimer l'âge des poissons plus âgés.

Otolithes

Les otolithes de poisson sont les oreilles d'un poisson téléostéen (osseux) et sont présents par paires; les poissons ont trois paires, les lapillis, les sagittae, les astersques. Ces trois paires d'otolithes chez les poissons téléostéens diffèrent par leur forme, leur fonction, leur taille, leur forme et leur ultrastructure. Les otolithes fonctionnent dans l'audition, l'équilibre et l'accélération des poissons. Des études microstructurales d'otolithes existent pour 50 familles et 135 espèces de poissons et de calmars. La taille et la forme des otolithes varient considérablement selon les espèces. Sans expérience préalable, il est difficile de prédire la taille exacte, la forme et la position d'une espèce donnée. Il existe également des variations interspécifiques, en particulier des changements ontogénétiques lorsqu'un poisson grandit. Les otolithes sont généralement plus faciles à lire que les écailles et sont plus précis, étant internes et ne se résorbant jamais comme les écailles. Souvent, les sagittae sont analysés pour la croissance car ils sont les plus grands des trois otolithes et donc les plus faciles à enlever. Lors de la préparation de l'analyse des otolithes, généralement si l'otolithe mesure < 300 mm, il peut être analysé intact, lorsque les otolithes > 300 mm contiennent trop de matériel tridimensionnel et doivent être sectionnés pour l'analyser plus clairement. Les étapes de préparation des otolithes sont les suivantes : 1. Incorporer ou monter l'otolithe 2. Couper et polir 3. Stocker la section d'otolithe en toute sécurité.

Structures calcifiées ou osseuses

Le choix des structures calcifiées ou osseuses pour le vieillissement varie selon les espèces, une structure utilisée dans une espèce peut ne pas être la même structure utilisée dans une autre. Toutes les structures osseuses ne déposent pas les anneaux de croissance de la même manière. Ces structures osseuses utilisées pour l'estimation de l'âge sont les vertèbres , les opercules , les rayons des nageoires, les épines pectorales, entre autres. Les structures osseuses sont souvent comparées aux otolithes en termes de précision. Certaines structures osseuses telles que les rayons des nageoires et les épines pectorales peuvent être récoltées sans sacrifier le spécimen, contrairement aux otolithes. La préparation des parties osseuses implique un premier nettoyage en trempant la structure dans de l'eau de Javel ou en la faisant bouillir pour éliminer les tissus mous. En fonction de la taille, de la forme et de la structure de la partie vieillissante calcifiée, elle peut être examinée en entier ou plus probablement en coupe. L'estimation des annuli est similaire à celle des otolithes.

Analyser la structure des classes d'âge

Les âges des poissons sont souvent examinés ainsi que les mesures de longueur et de poids qui, combinées, peuvent fournir des informations sur la composition du stock, l'âge à la maturité, la durée de vie, la mortalité et la production. Les autres objectifs de l'analyse de la structure par âge sont l'analyse de la croissance, les estimations de la dynamique de la population et la gestion des ressources. Les données d'une étude particulière peuvent délimiter les individus dans des classes d'âge spécifiques. Les espèces exploitées ont souvent les individus les plus âgés et les plus gros retirés de la population parce qu'ils sont les premiers retirés par les pêcheurs, laissant les individus plus jeunes et plus petits. Cet effet peut avoir des conséquences graves pour cette population. En réalisant des études d'analyse de l'âge, nous pouvons identifier ces types d'effets ainsi que leurs implications sur l'état de la population.

L'analyse de la structure par âge peut être effectuée par les méthodes ci-dessus qui sont les plus directes, par des estimations de longueur et de poids, ou une combinaison des deux. Une fois les données acquises et les individus classés dans leurs classes d'âge respectives, on peut tenter d'attribuer des tendances à la répartition par âge. Par exemple, dans Jaurequizar et Guerrero (2009), les chercheurs examinaient la structure par âge d'une population en fonction d'une période de quatre ans ayant connu des conditions environnementales variables (deux années moyennes à El Niño et à La Niña). Les classes d'âge dominantes étaient affectées par les conditions environnementales.

Alors que l'analyse de l'âge existe sous une forme ou une autre depuis plus de 250 ans, ce n'est que plus récemment qu'il y a eu un progrès rapide dans les techniques et les utilisations de cette information. Des efforts restent à faire pour valider davantage ces méthodes de vieillissement et déterminer de nouvelles techniques. Alors que la population mondiale de poissons continue de diminuer en raison de l'exploitation, les données d'analyse de la structure d'âge ne deviendront que plus importantes alors que nous essayons de comprendre les effets multiples sur la dynamique des populations.

Remarques

Les références