When good neighbours become good friends: observing small scale structures in fish aggregations using multibeam sonar

¹ IRD, CRH, avenue Jean Monnet, 34203 Sète, France
² National Institute of Water and Atmospheric Research Ltd. (NIWA), 269 Khyber Pass Road, Newmarket, Auckland 1023, PO Box 109-695, Newmarket, Auckland 1149, New Zealand
³ Marine Institute, Rinville, Oranmore, Co. Galway, Ireland

^a Corresponding author: francois.gerlotto@ird.fr

Received: 10 July 2009
Accepted: 20 May 2010

Abstract

Converging results in different scientific fields (behavioural ecology, fisheries biology, acoustic tagging, fisheries acoustics, behavioural modelling) suggest the existence of “micro-groups” inside fish schools. These would comprise a few (5–10) fish maintaining contact during a period long enough to allow individuals to recognise each other. It is hypothesised that they would prefer to share the space with familiar rather than anonymous conspecifics. To evaluate whether acoustic methods could be used to recognise “micro-structures” inside fish schools and help test the “micro-group” hypothesis we analysed acoustic data from anchovy schools off Peru, and gadoids in the North Sea. Data collection used a multibeam sonar (Reson SeaBat 6012). In the Peruvian case study, the sonar was mounted set horizontally on a drifting research vessel and the internal structure of the schools of anchovies was analysed, although individual fish could not be discriminated. In the North Sea case study, the sonar was orientated vertically above a demersal trawl to allow observation of individual fish entering the trawl. Geostatistical analyses were used to evaluate the existence of small spatial structures in anchovy schools. In these schools, “micro-structures” with a scale as small as 0.5 m were observed acoustically. For the gadoids nearest neighbour distance (NDD) measurements were carried out, suggesting that the fish aggregated in small groups (2 to 25 individuals, with an average of 3.7 fish per group) in the trawl catches. The perspectives and limitations of these results are discussed.

Résumé

Des résultats convergents dans différents domaines scientifiques (écologie, éco-éthologie, marquage acoustique, acoustique halieutique, modélisation du comportement) suggèrent l’existence de « microgroupes » à l’intérieur des bancs de poissons. Ces structures seraient composées d’un petit nombre d’individus (5 à 10) restant en contact pendant une période assez longue pour leur permettre de se reconnaître entre eux. L’hypothèse suggérée par cette observation est qu’il est plus efficace pour des poissons grégaires de partager l’espace avec des individus familiers plutôt qu’anonymes. Afin d’évaluer si l’acoustique peut être employée pour identifier des « microstructures » dans les bancs, qui seraient la représentation spatiale de ces « microgroupes », nous avons analysé des données acoustiques enregistrées à partir de sonars multifaisceaux (Reson SeaBat 6012) sur des bancs d’anchois au Pérou, et sur des gadidés en mer du Nord. Dans le cas des anchois, le sonar était monté horizontalement le long d’un navire dérivant et la structure interne des bancs d’anchois a été analysée en termes de densités ponctuelles (par éléments ou pixels de 0,01 m²), les poissons ne pouvant pas être identifiés individuellement. Dans le cas de la mer du Nord, le sonar a été orienté verticalement au- dessus d’un chalut démersal pour permettre l’observation individuelle des poissons entrant dans le chalut. Des modèles géostatistiques ont mis en évidence l’existence de microstructures spatiales dans les bancs d’anchois. Dans ces bancs, on a observé desmicrostructures de diamètre allant de 0,4 à 5 m. Pour les gadidés, les mesures de distance au plus proche voisin qui ont été effectuées, laissent penser que les poissons s’agrègent en petits groupes d’individus (2 à 25, avec une moyenne de 3,7 poissons par groupe) dans le chalut. Les perspectives et les limitations de ces résultats sont discutées.