Reproductive and feeding ecology of red swamp crayfish procambarus clarkii (Girard, 1852) in China

Aquaculture has developed rapidly in recent years and has become one of the primary contributors to food supply worldwide. However, the immense fishing pressure on wild and commercial-farmed populations has caused population depletion. Furthermore, limited juvenile crayfish production for aquaculture and suboptimal feeding strategies (such as high inputs of artificial diets) has hindered the development of sustainable aquaculture industry. Improving fisheries management is now necessary, based on a better scientific knowledge of population dynamics, reproductive ecology, and optimal feeding strategies, in particular by determining optimal environmental parameters for reproduction and refining artificial diets inputs. In this thesis, we focused on three main questions. First (1) what is the population and reproduction dynamics of adult crayfish living in commercial ponds and how should we adjust the aquaculture management? Second (2) what are the optimal temperatures for artificial reproduction and embryonic development? And third (3) what are the optimal levels of feeding and protein composition of artificial food for crayfish growth? For the first question (1), we studied the population dynamics and reproductive pattern of red swamp crayfish (Procambarus clarkii) by estimating growth, mortality rates, and exploitation rate of a commercial population, as well their reproductive parameters (GSI, HSI, ovarian development, and fecundity). Results showed that spawning activities took place from September to November, with a mean fecundity of 429 ± 9 eggs per female, and two recruitments yearly. There were five growth cohorts and male P. clarkii were overexploited. We thus suggest reducing fishing intensity on immature crayfish and avoid sex selection during the reproductive period to improve the overall sustainability of commercial P. clarkii populations. For the second question (2), we experimentally tested the effects of water temperature to improve reproductive outputs and embryonic development. Results showed that manipulating water temperature was an effective way to induce spawning in females and optimize embryonic development to improve juvenile production, with optimal temperatures of 21 - 25°C and 25°C, respectively. We also built a temperature-dependent developmental model for P. clarkii, D (developmental time, days) = 3140837(T-2.03)-3.76. Finally, for the third question (3), we experimentally tested the effects of five different feeding levels and reduced dietary protein levels (2 experiments) on growth performance and muscle composition of juvenile P. clarkii with natural food Hydrilla verticillata. Results showed that reducing the amounts of an artificial diet to 60% satiation and/or reducing the dietary protein level of the artificial diet to a level of 26% did not significantly affect the growth performance and muscle composition of P. clarkii. Stable isotope analysis suggested that crayfish switched diets to easily available H. verticillata when feeding levels or dietary protein levels decreased. This thesis thus explored new alternatives to traditional crayfish aquaculture by adjusting fishing effort and season, manipulating crayfish culture temperature, and refining feeding strategies to reduce production costs while improving the productivity and sustainability of crayfish aquaculture.; L'aquaculture s'est développée rapidement ces dernières années et est devenue l'un des principaux contributeurs à l'approvisionnement alimentaire dans le monde. En effet, l'immense pression de pêche exercée sur les populations sauvages et d'élevage entraîne progressivement l'épuisement des stocks. Le nombre limité de larves fournies pour l'aquaculture et des stratégies d'alimentation non optimales (par exemple un apport élevé en aliments artificiels) entravent le développement d'une industrie aquacole efficace. Une gestion plus durable de l'aquaculture nécessite maintenant une amélioration de la gestion des pêches, de la reproduction artificielle et des stratégies d'alimentation. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à trois questions principales : (1) quelle est la dynamique de population et l'écologie de la reproduction des écrevisse de Louisiane en bassins articifiels ? (2) Quelles sont les temperatures optimales pour permettre une reproduction artificielle et un développement embryonnaire optimal chez cette espèce ? (3) Quelle est la quantité et la composition alimentation optimale en bassin pour assurer une bonne croissance des juvéniles en générant un minimum de déchets ? Cette thèse repose sur plusieurs étapes et approches expérimentales. Pour la question (1) nous avons étudié la dynamique de population et lareproduction de l'écrevisse de Louisiane (Procambarus clarkii) en évaluant la croissance, les taux de mortalité et le taux d'exploitation de populations cultivées en bassins commerciaux, ainsi que différents indices reproducteurs (GSI, HSI, développement ovarien et fécondité). Les résultats montrent quela ponte de P. clarkii se déroule en Chine de septembre à novembre, avec une fécondité moyenne de 429 ± 9 œufs par femelle, avec deux recrutements par an. Il y avait cinq cohortes de croissance at les résultats montrent que les mâles P. clarkii étaient surexploités. Nous suggérons donc de réduire l'intensité de la pêche sur les écrevisses immatures et d'éviter la sélection des mâles en période de reproduction afin d'améliorer la durabilité globale des populations commerciales de P. clarkii. Pour la question (2), nous avons testé les effets de la température de l'eau sur les performances de reproduction et de développement embryonnaire de P. clarkii. Les résultats montrent que la manipulation de la température de l'eau est un moyen efficace d'induire le frai chez les femelles et d'optimiser le développement embryonnaire pour améliorer la production larvaire, avec des températures optimales de 21 - 25°C et 25°C, respectivement. Nous avons élaboré un modèle de développement dépendant de la température pour P. clarkii, exprimé en D (durée du développement, jours) = 3140837 (T-2.03) -3.76. Enfin, pour la question (3), nous avons testé les effets de la réduction des niveaux d'alimentation et des niveaux de protéines sur les performances de croissance et la composition musculaire de P. clarkii juvéniles ayant accès à des aliments naturels tels que les macrophytres Hydrilla verticillata dans des mares commerciales Les résultats montrent que la réduction des quantités de nourriture artificielle à 60% de satiété ou à 26% de protéines n'affectait pas de manière significative les performances de croissance et la composition musculaire des écrevisses. En effet, une analyse des isotopes stables suggère que les écrevisses compensent la réduction de nourriture artificielle ou de protéines en consommant plus de macrophytes naturels H. verticillata facilement disponibles. Cette thèse propose donc de nouvelles alternatives à la reproduction artificielle traditionnelle en ajustant le prélèvement d'adultes, en manipulant la température de culture et en affinant les stratégies d'alimentation, afin de réduire les coûts de production tout en améliorant la productivité et la durabilité de l'aquaculture d'écrevisses.