Density-dependent regulation of juvenile brown trout Salmo trutta under the effect of stocking : implications for management

Stream-dwelling salmonids are territorial; from early-life stages they undergo intense competition for habitat and food. These interactions may affect mortality, migration and growth, at variable intensities in function of ontogeny and environmental factors. In Switzerland, brown trout Salmo trutta L. is the most favoured species by anglers. Most of the populations are subjected to the stocking of juveniles, released during their first summer ("summerlings"). The rearing in hatcheries of these individuals, which are the progeny of captive broodstock, can have deleterious effects on the genetic diversity as well as on the fitness of the introduced fish. In addition, these individuals are bound to affect the wild population dynamics. Some behaviours (aggression and predator avoidance) have already been studied under controlled conditions, but the consequences have rarely been measured in a natural environment. This thesis aims to evaluate the intensity of the biotic, i.e. density-dependant, mechanisms between wild and stocked trout through a series of experiments in various rivers. The biotic interactions at the juvenile stage were first described in a natural resident population. Thereafter a series of experiments were carried out in controlled and natural environments to evaluate the efficiency and limitations of two marking techniques suitable for young trout: an externally detectable fluorescent marker (calcein) and an individual marking by implantation of a PIT tag. Both techniques were used to evaluate the effects of density and size of the stocked fish on the wild juveniles, through in situ investigations in three contrasted rivers. Finally the results of the various marking-recapture experiments were used to model the apparent mortality of stocked versus wild fish, and to find which environmental factors explain the observed variability. The results show the importance of the density-dependant regulation on the apparent survival, i.e. rate of change, and the size of wild fish, as well as the interactions between fish density and environmental factors, especially water flow. In rivers subjected to stocking, survival is usually much greater for wild than for introduced fish, except in one of the rivers with low slope. Increasing the stocked density does not influence directly the survival of both stocked and wild fish, but can increase the downstream movement of individuals of both origins. By combining capture-recapture data collected from seven streams in this study, results show an increase of the initial apparent mortality (within a few days post-stocking) of stocked juveniles with increasing stocked density and stream width. The morphological characteristics of the rivers also affect the delayed over-mortality of the stocked fish. These results must be corroborated through supplementary marking-recapture experiments coupled with detailed environmental records.
Les salmonidés sont des poissons territoriaux en rivière, soumis à une compétition intense pour l'habitat et la ressource trophique dès les plus jeunes stades. Ces interactions exercent une influence sur la mortalité, la migration et la croissance, avec des intensités variables en fonction de l'ontogénie et des facteurs environnementaux. En Suisse, la truite Salmo trutta L. est l'espèce la plus prisée par les pêcheurs amateurs. La majeure partie des populations fait l'objet de rempoissonnements à partir de juvéniles " estivaux " relâchés au cours de leur premier été. L'élevage en pisciculture peut avoir des effets néfastes sur la diversité génétique et la fitness des poissons introduits dans le milieu naturel. En outre, ces individus sont susceptibles d'affecter la dynamique des populations sauvages. Certains comportements (agressivité, comportement anti-prédateur) ont été étudiés en milieu contrôlé, mais les conséquences ont rarement été mesurées en milieu naturel. Ce travail de thèse vise à évaluer l'intensité des mécanismes biotiques ou densité-dépendants entre des truites sauvages et introduites sur la base d'expérimentations en rivière. Les interactions biotiques ont d'abord été décrites au stade juvénile dans une population naturelle résidente. Puis, des expérimentations ont été menées en milieu contrôlé et in situ pour évaluer l'efficacité et les limites de deux méthodes de marquages utilisables sur des jeunes stades de truites : un marquage fluorescent à détection externe utilisant la calcéine et un marquage individuel par implantation de PIT tag. Ces techniques ont été employées pour évaluer les effets de la densité et de la taille des poissons introduits sur les juvéniles sauvages, à partir d'investigations conduites in situ dans trois rivières contrastées. Enfin, les résultats des différentes expériences de marquage-recaptures ont été utilisés pour modéliser la mortalité apparente des poissons introduits comparativement aux poissons sauvages, et rechercher les facteurs environnementaux susceptibles d'expliquer la variabilité observée. Les résultats montrent l'importance de la régulation densité-dépendante sur la survie apparente (ou taux de changement) et sur la taille des poissons sauvages, ainsi que les interactions entre la densité et les facteurs environnementaux, en particulier le débit. Dans les cours d'eau soumis à repeuplement, la survie des poissons sauvages est généralement bien supérieure à celle des poissons introduits, excepté dans le cours d'eau à faible pente. L'augmentation de la densité introduite n'influence pas directement la survie des poissons introduits ni celle des poissons sauvages, mais peut augmenter la dévalaison des individus des deux origines. En agglomérant les données de marquage-recaptures collectées dans sept rivières, les résultats indiquent une augmentation de la mortalité apparente initiale (dans les premiers jours suivant l'alevinage) des juvéniles introduits en fonction de la densité repeuplée et de la largeur du cours d'eau. Les caractéristiques morphologiques des cours d'eau influencent également la surmortalité apparente des poissons introduits sur le long terme. Ces résultats doivent être confirmés sur la base d'expérimentations de marquage-recaptures couplés à des relevés environnementaux détaillés.