Spatio-temporal patterns of fish assemblages in coastal West African rivers: a self-organizing map approach

Distribution spatio-temporelle des assemblages de poissons des cours d'eau de la côte ouest africaine: une approche basée sur les cartes de Kohonen

¹ Laboratoire Environnement et Biologie aquatique UFR-SGE, Université d'Abobo-Adjamé, BP 801 Abidjan 02, Ivory Coast
² Laboratoire Dynamique de la Biodiversité, UMR 5172, CNRS – Université Paul Sabatier, 118 route de Narbonne, 31062 Toulouse Cedex 4, France

Corresponding author: lek@cict.fr

Received: 24 July 2006
Accepted: 6 December 2006

Abstract

We investigated spatio-temporal patterns of fish assemblages in four small coastal rivers in South-East Ivory Coast. The samples were collected between July 2003 and March 2005 at 8 sampling sites (2 per river: 1 upstream and 1 downstream). A total of 59 fish species belonging to 39 genera, 23 families and 11 orders were captured. Perciforms (30% of the families and 33% of the species), followed by Siluriforms (22% and 22%), Osteoglossiforms (13% and 17%), Characiforms (9% and 10%) and Pleuronectiforms (9% and 3%) were the most abundant orders. Among the families sampled, Cichlidae (20% of the species), Mormyridae (13%), Clariidae (10%), Cyprinidae (10%) and Characidae (8%) were largely represented. Among the 59 fish species captured, we identified fifteen marine/brackish species and two introduced species. To analyse patterns of fish assemblages, we used a non-linear clustering technique, the self-organizing map (SOM). Using SOM, samples were classified into 4 clusters, mainly related to the spatial location of the sampling sites. Except for the distance from the source of the river, environmental variables (width, depth, current velocity) did not show a clear distribution gradient on the SOM map. This pattern was explained by the abundance of estuarine/marine species (i.e. 25% of the species) characterizing the lower course of the rivers studied. Such a distribution of estuarine/marine species colonizing the lower and middle course of the rivers was explained by the absence of dams and contrasts with the patterns observed in more fragmented rivers of Ivory Coast. Therefore, we suggest that these small streams should be preserved in order to permit estuarine/marine species to migrate between streams and the Aby lagoon, thus allowing their large distribution and their reproduction in favourable habitats. We suggest particular attention be given to the Soumié River basin which represents the only preserved stream ecosystem within the Bia River basin.

Résumé

Nous étudions les types de distribution spatio-temporelles d'assemblages de poissons de quatre cours d'eau du sud-est de la Côte d'Ivoire. Les échantillonnages de 8 sites (2 sites par rivière : un amont et un aval) sont effectués entre juillet 2003 et mars 2005. Au total, 59 espèces de poisson appartenant à 39 genres, 23 familles et 11 ordres sont capturées. Les Perciformes sont les plus abondants (30 % des familles et 33 % des espèces), suivis des Siluriformes (22 % des familles), des Ostéoglossiformes (13 % et 17 %), des Characiformes (9 % et 10  %) et des Pleuronectiformes (9 % et 3 %). Les familles les plus largement représentées sont les Cichlidés (20 % des espèces), Mormyridés (13 %), Clariidés (10 %), Cyprinidés (10 %) et les Characidés (8 %). Des 59 espèces de poissons capturés, quinze espèces de milieu marin-saumâtre et deux espèces introduites sont identifiées. Pour analyser les distributions des assemblages de poissons, nous utilisons une technique de classification non-linéaire : la carte de Kohonen (basée sur un algorithme de groupage non dirigé : self-organizing map, SOM). À l'aide de cette carte, les échantillons sont classés en quatre groupes, principalement liés à la position spatiale des sites d'étude. À l'exception de la distance à l'embouchure du cours d'eau, les variables environnementales (largeur, profondeur, vitesse du courant) ne montrent pas clairement de gradient sur la carte de Kohonen. Le modèle observé est caractérisé par l'abondance des espèces estuariennes/marines (25 % des espèces) caractéristiques de la partie aval des cours d'eau étudiés. Une telle distribution des espèces estuariennes/marines colonisant les parties intermédiaires et aval des cours d'eau s'explique par l'absence de barrage, et contraste avec les modèles observés sur les cours d'eau plus fragmentés de Côte d'Ivoire. Ainsi, nous proposons que ces petits cours d'eau soient préservés afin de permettre aux espèces estuariennes/marines de migrer entre les rivières et la lagune Aby, permettant ainsi leur large répartition et leur reproduction dans les habitats favorables. Une attention particulière doit être portée à la rivière Soumié qui représente le seul écosystème lotique préservé dans le bassin du fleuve Bia.