Biology of two keystone fish species and fish assemblage patterns and modeling approaches in tropical river basin : case study of Ping river basin, Thailand

par Apinun Suvarnaraksha

Thèse de doctorat en Ecologie aquatique

Sous la direction de Sovan Lek et de Tuantong Jutagate.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 en cotutelle avec l'Ubon Ratchathani University (Thailand) .

  • Titre traduit

    Biologies des deux principales espèces de poissons et des modèles assemblage de poissons et d'approches de modélisation dans les régions tropicales des bassins fluviaux : le cas de la rivière Ping bassin, de la Thaïlande


  • Résumé

    La région Indo-Birmane est un formidable hotspot de diversité biologique, mais il existe un manque évident de connaissances fiables sur la diversité des poissons, la biologie et l'histoire de vie des communautés, ainsi que des approches de modélisation des données. Ce travail de thèse apporte des informations sur la diversité des poissons et de la distribution dans une zone de montagne de haute et de basse altitude dans la partie supérieure du bassin du fleuve Chao Phraya, en Thaïlande. Des données de terrain ont été collectées sur quatorze années entre Janvier 1996 et avril 2009, couvrant 272 enquêtes dans 10 sous-bassins hydrographiques fournissant la richesse spécifique et des indices de diversité. Cette thèse a été divisée en 3 niveaux principaux : le niveau taxonomique (niveau descriptif), la biologie des poissons (niveau descriptif et prédictif), et la diversité des assemblages de poissons en fonction des facteurs environnementaux (niveau prédictif). Tout d'abord, concernant l'étude de la diversité des poissons (publication 1, P1): la raréfaction a été utilisée pour extrapoler la richesse spécifique et le nombre optimal d'espèces dans le bassin supérieur du fleuve Chao Phraya. Deux cent une espèces réparties dans 104 genres et 34 familles ont été collectées, dont 16 espèces exotiques. Les poissons sont dominés par la famille des Cyprinidae, suivie par les Balitoridae et les Cobitidae, caractéristiques de la zone de haute altitude. Le taux d'endémisme global dans la zone a été estimé à environ 10%. La plupart des espèces de poissons est particulièrement caractéristique des habitats rhithroniques. Ensuite, nous avons étudié la dynamique de population des espèces de poissons clefs de la zone d'étude à savoir, (1) l'histoire de vie d'un cyprinidae Henicorhynchus siamensis (Sauvage, 1881) d'un petit réservoir (Publication 2; P2) et (2) la biologie de la reproduction et la conservation de l'espèce vulnérable des cours d'eau thaïlandais Oreoglanis siamensis aux contreforts de l'Himalaya (Publication 3; P3). Les deux espèces sont des représentants de l'état écologique des écosystèmes lentiques et lotiques. H. Siamensis est une espèce riverine migratrice qui s'adapte bien à des conditions de réservoir (eau stagnante) et c'est un poisson économiquement important en apportant une source de protéines à des populations rurales de la région. La reproduction, le régime alimentaire et la croissance de H. Siamensis ont été étudiés. Par exemple, on sait que la ponte est en saison humide, la taille de maturité est d'environ 200 mm, et l'espèce se nourrit de phytoplancton, etc. Par contre, O. Siamensis est une espèce vulnérable et endémique, qui vit dans eaux rapides froides de haute montagne. La période de frai est la saison sèche. La taille de maturité est de 68,9mm pour mâles et de 82,4mm pour les femelles et le taux de fécondité est d'environ 31 œufs de grande taille (arphi ~= 3 mm). Enfin, nous avons étudié les relations entre paramètres biologiques et paramètres environnementaux, visant à expliquer les assemblages des poissons dans la zone d'étude (Publication 4; P4). Les patrons de diversité des assemblages de poissons dans la zone amont du bassin de la rivière Ping-Wang ont été étudiés. Des outils mathématiques (par exemple, SOM, ANN) ont été utilisés pour analyser les relations entre paramètres environnementaux (physico-chimiques et paramètres géomorphologiques dans le bassin de la rivière longitudinal et la diversité des poissons. Les arbres de classification et de régression (CART) ont montré que les paramètres géo-morphologiques ont été plus importants dans le modèle de prédiction à la fois pour la richesse spécifique et l'indice de diversité de Shannon. Les paramètres physico-chimiques sont moins importants, et exprimés surtout par l'altitude. Les poissons ont été classés dans 4 groupes d'assemblage à savoir, montagne, piémont, zone de transition et de plaine. Enfin, les effets de barrage sur les assemblages de poissons de rivière ont été montrés dans la Publication 5 (P5). Le SOM (self-organizing map) a été utilisé pour classer les communautés de poissons. Trois communautés de poissons ont été obtenues, à savoir de réservoir, de ruisseau et de la zone intermédiaire. Les communautés des réservoirs caractérisées par des espèces adaptées aux conditions lentiques sont par exemple Labiobarbus lineatus, (Sauvage, 1878) et Puntioplites proctozysron (Bleeker, 1865), alors que les espèces rhéophiles sont par exemple Rasbora paviana Tirant, 1885 et Channa gachua (Hamilton, 1822). La communauté de la zone intermédiaire contenait un mélange d'espèces des deux autres communautés. Le pourcentage global de bonne prédiction par le modèle a été de 66,0% : le modèle a correctement prédit 100% des communautés de réservoir, mais très peu de communautés rhéophiles (40%). Les communautés de poissons dans la zone d'étude sont menacées par la déforestation, la collecte des poissons d'aquarium, et la présence des espèces exotiques dans la partie supérieure. La présence des espèces évadées de l'aquaculture devrait être un facteur important en termes d'hybridation génétique. Toutefois, dans le bassin du fleuve Chao Phraya, les travaux sur l'écologie aquatique et la diversité des poissons sont peu nombreux et plus d'études scientifiques sont nécessaires pour atteindre le but ultime de l'utilisation rationnelle et durable des ressources aquatiques de cette région.


  • Résumé

    Indo-Burma hotspot is an incredibly rich biological diversity area, but lack of reliable fish diversity, biology and life history, fish assemblage, and modeling approaches data. This present works on fish diversity and distribution in a unique high altitude mountain to lowland area in the upper part of the Chao Phraya river basin, Thailand. Fourteen years of field dataset in the basin were used, collected between January 1996 and April 2009, covering 272 surveys of 10 sub-river basins to produce species richness and diversity indices. This thesis was divided into 3 main levels viz. , taxonomic level (descriptive level), biology and life history of fishes (descriptive level to predictive level), and assemblages of fish diversity as function of environmental factors (predictive level). Firstly, fish diversity study (Publication 1; P1): the rarefaction was employed to extrapolate species richness and optimum species numbers in the upper Chaophraya river basin. Two hundred and one species in 104 genera and 34 families were collected, including 16 exotic species. Cyprinidae fish family was dominated, followed by Balitoridae and Cobitidae, implying the characteristic of high altitude area. The overall endemism in the area was found to be about 10%. Most of the fish communities were especially characterized by rhithronic habitants. Second, there were studies investigating life history and population dynamics of the keystone fish species in the study area i. E. , (1) life history of riverine cyprinid Henicorhynchus siamensis (Sauvage, 1881) in a small reservoir (Publication 2; P2) and (2) reproductive biology and conservation approaches of a vulnerable species Siamese Freshwater batfish (Oreoglanis siamensis) from foothill Himalayan, Thailand (Publication 3; P3), both species were the representative of lentic and lotic ecosystem conditions. H. Siamensis has a well adaptation from riverine species to reservoir conditions (stagnant water) and it was an important economic fish providing protein source to rural people around the reservoir. The reproductive, feeding aspects and growth of H. Siamensis were studied e. G. Spawning season in wet season, the length of 50% maturity (about 200 mm), and feed on phytoplankton, etc. Meanwhile, O. Siamensis is a vulnerable species and endemic species, which inhabits cold swift of high mountain streams. The spawning time occurred in dry season. Meanwhile, the length of 50% maturity were 68. 9 (males) and 82. 4 (females) mm and it was a few fecundity (31. 41 ± 7. 67 eggs) and large eggs (arphi ~= 3 mm). Thirdly, there were studies about the relationships between biological parameters and environmental parameters which were also beneficial to investigate fish diversity and assemblage patterns in the studied area (Publication 4; P4). Fish diversity and assemblage patterns in the rhitral environment of the Ping-Wang river basin were investigated. Mathematics tool models (e. G. SOM, ANN) were used for analysing of the relationship between environmental parameters (physicochemical and geo-morphological parameters and fish diversity in longitudinal in the river basin, and the prediction of its diversity. The classification and regression trees showed that the geo-morphological parameters were more significant in controlling and predicting both species richness and Shannon diversity index than the physicochemical parameters, in which altitude was the most significant. The fish assemblages were organized into 4 assemblage patterns viz. , mountainous, piedmont, transitory and lowland species. And lastly, the investigation of the effects of dam to the riverine fish assemblages was showed in Publication 5 (P5). A self-organizing map (SOM) was used to cluster the fish community; three fish communities were obtained characterizing reservoir-, stream- and intermediate- communities. The reservoir communities were characterized by "lentic-adapted" fish i. E. Labiobarbus lineatus, (Sauvage, 1878) and Puntioplites proctozysron (Bleeker, 1865), whereas rheophilic species, i. E. Rasbora paviana Tirant, 1885 and Channa gachua (Hamilton, 1822), were dominant in the stream community. The intermediate community contained a mixture of species from both the other communities. The overall percentage of successful prediction by the model was 66. 0 %: the model was 100% accurate for the prediction of the reservoir community but very low for the stream community (40%). Threats to fish communities were deforestation, collection for aquarium fish, and the distribution of the exotic species in the upper reaches. Meanwhile distribution of aquaculture escapes should be a concerned in terms of genetic hybridization. However, in the Chao Phraya river basin, research on the aquatic ecology and fish diversity are few and need more scientific information to reach the ultimate goal of wise and sustained uses of aquatic resources.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (194 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0284
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