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Using geostatistics to quantify seasonal distribution and aggregation patterns of fishes: an example of Atlantic cod (Gadus morhua)

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Abstract:

Geostatistical methods were used to (i) quantify fish aggregation patterns over a range of scales (100 m to 67 km) using both simulated and acoustic density data of Atlantic cod (Gadus morhua) and (ii) examine how changes in aggregation patterns influenced the precision of geostatistical density indices. Variogram parameters (range, sill, and nugget) reflected changes in distribution patterns. Variograms of dispersed and low-density aggregations had large range and small sill and nugget values. In contrast, when fish were aggregated in a small portion of the study area, the range was low and the sill and nugget large. The precision of density indices (coefficient of variation) was below 20% in all cases but at a maximum during summer when cod were broadly distributed in small, moderate to dense aggregations. Geostatistical modeling allowed us to describe and quantify distribution patterns of fish density over different scales of observation, comparisons of spatiotemporal changes in density distribution, and estimations of the precision of density indices while accounting for the effects of heterogeneous distributions, outliers and the typically large number of zero and low-density observations. Geostatistical methods have particular applicability to fishes exhibiting gregarious behaviour and seasonally variable distributions, which include many temperate and high-latitude fish species.

Nous avons utilisé des méthodes géostatistiques afin de (i) quantifier les patterns de répartition contagieuse des poissons à différentes échelles (100 m à 67 km) à l'aide de données de densité simulées et de données d'inventaires acoustiques chez la morue franche (Gadus morhua) et (ii) examiner comment les changements dans les patterns de contagion influencent la précision des indices géostatistiques de densité. Les paramètres des variogrammes (portée, palier et pépite) reflètent les changements dans les patterns de répartition. Les variogrammes des contagions dispersées et de faible densité ont une grande portée, mais des valeurs faible de palier et de pépite. En revanche, quand les poissons se rassemblent dans une petite portion de la zone d'étude, la portée est faible et le palier et la pépite sont élevés. La précision des indices de densité est inférieure à 20 % dans tous les cas, mais elle atteint un sommet en été quand les morues sont largement réparties dans de petites contagions de densité moyenne à grande. La modélisation géo statistique nous a permis de décrire et de quantifier les patterns de répartition de la densité des poissons à différentes échelles d'observation, les comparaisons des changements spatio-temporels de répartition de la densité, ainsi que les estimations de la précision des indices de densité, tout en tenant compte des distributions hétérogènes, des valeurs aberrantes et du nombre généralement élevé d'observations de densité faible ou nulle. Les méthodes géostatistiques s'appliquent particulièrement bien aux poissons qui possèdent un comportement grégaire et qui ont des répartitions variables au cours des saisons, ce qui inclut plusieurs espèces de poissons des régions tempérées et des zones de haute latitude.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2005

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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nrc/cjfas/2005/00000062/00000003/art00015
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