Relations taille-poids chez les poissons : ce qu'elles apprennent aux scientifiques
Une relation taille-poids prédit le poids attendu d'un poisson d'une taille donnée. Le poids augmente approximativement avec le cube de la taille, donc un poisson 10 % plus long est environ un tiers plus lourd. Les scientifiques ajustent la relation sur des poissons mesurés et pesés individuellement, puis l'utilisent pour convertir des échantillons de taille en biomasse et pour évaluer la condition.
Ce que décrit la relation taille-poids
Une relation taille-poids est une courbe spécifique à une espèce ou un stock qui prédit le poids d'un poisson à partir de sa taille. Elle est définie par deux paramètres ajustés : un coefficient d'échelle et un exposant qui décrit la vitesse à laquelle le poids augmente à mesure que les poissons grandissent. Par convention, et dans FishBase, le poids s'exprime en grammes et la taille en centimètres (manuel FishBase).
Les scientifiques halieutiques utilisent la relation à trois fins principales :
- Convertir les tailles en poids. Les campagnes et l'échantillonnage de marché mesurent bien plus de poissons qu'ils n'en pèsent, donc les fréquences de taille sont converties en biomasse à l'aide de paramètres publiés.
- Décrire la condition. Comparer les poids observés au poids attendu pour une taille donnée montre si les poissons sont plus lourds ou plus légers que la normale.
- Comparer les populations. Les différences de paramètres entre zones, saisons ou années peuvent refléter la croissance, l'alimentation ou l'état reproducteur.
Les paramètres ne s'appliquent qu'au type de taille utilisé pour les ajuster. FishBase note que les relations publiées basées sur la longueur à la fourche ou la longueur standard peuvent être difficiles à utiliser avec des données de longueur totale, et conserve pour cette raison un tableau séparé de conversions taille-taille.
Pourquoi le poids augmente avec le cube de la taille
Le poids augmente approximativement avec le cube de la taille parce qu'un poisson qui conserverait exactement la même forme et la même densité en grandissant augmenterait en hauteur et en largeur au même rythme qu'en longueur, si bien que son volume croîtrait dans les trois dimensions à la fois. Les scientifiques appellent cela la croissance isométrique, qui correspond à un exposant de 3.
| Changement de taille | Changement de poids attendu (croissance isométrique) |
|---|---|
| 2 % plus long | environ 6 % plus lourd |
| 10 % plus long | environ 33 % plus lourd |
| 50 % plus long | environ 3,4 fois plus lourd |
| Deux fois plus long | environ 8 fois plus lourd |
Les poissons réels conservent rarement exactement la même forme, donc l'exposant ajusté diffère légèrement de 3 :
| Exposant | Type de croissance | Signification |
|---|---|---|
| Exactement 3 | Isométrique | La forme ne change pas avec la taille |
| Supérieur à 3 | Allométrie positive | Les plus grands poissons deviennent relativement plus hauts ou plus trapus |
| Inférieur à 3 | Allométrie négative | Les plus grands poissons deviennent relativement plus élancés |
Dans une méta-analyse de 3 929 relations pour 1 773 espèces, Froese (2006) a confirmé que l'exposant se situe généralement entre 2,5 et 3,5, avec une médiane inter-espèces de 3,03. La même étude a montré que tracer les deux paramètres de toutes les relations publiées pour une espèce l'un contre l'autre aide à détecter les valeurs aberrantes. Un exposant ajusté hors de la plage attendue est une raison de vérifier les données : une plage de tailles étroite, des types de longueur mélangés, des sexes non triés ou des erreurs de pesage en sont des causes courantes.
Comment les scientifiques ajustent la relation
La méthode standard pour estimer les paramètres est une régression linéaire sur des échelles logarithmiques, car la relation courbe entre taille et poids devient une droite lorsque les deux sont tracés sur des axes logarithmiques. La pente de cette droite est l'exposant. FishBase indique que la régression ordinaire du log du poids sur le log de la taille est utilisée pour la grande majorité des relations publiées.
- Collecter des données appariées. Mesurez et pesez des poissons individuels sur toute la plage de taille de la population, en enregistrant le type de longueur, le sexe, la maturité, la date et la zone.
- Tracer les données brutes. Tracez le poids en fonction de la taille et supprimez les erreurs de saisie évidentes, comme un poids entré en kilogrammes au lieu de grammes ou un poisson lié à la mauvaise taille.
- Transformer et ajuster. Convertissez les tailles et poids en logarithmes et ajustez une droite ; la pente donne l'exposant et l'ordonnée à l'origine donne le coefficient d'échelle.
- Reconvertir avec précaution. Les prédictions faites à l'échelle logarithmique ressortent légèrement trop basses une fois reconverties en grammes. Une correction standard basée sur la dispersion autour de la droite ajustée élimine ce biais (Sprugel, 1983).
- Rendre compte intégralement. Publiez le nombre de poissons, la plage de taille, le type de longueur, les unités, la qualité d'ajustement et la période et zone échantillonnées, afin que d'autres puissent juger si les paramètres s'appliquent à leurs données.
Les relations ne doivent pas être utilisées pour prédire des poids très en dehors de la plage de taille sur laquelle elles ont été ajustées.
Exemple chiffré : le cabillaud autour des îles Britanniques
En utilisant des paramètres publiés pour le cabillaud atlantique, un poisson de 50 cm devrait peser environ 1,28 kg. Silva et al. (2013) ont ajusté des relations sur des données de campagnes du Cefas de 2009 à 2012, avec la longueur totale en centimètres et le poids total en grammes.
| Jeu de données (Silva et al., 2013) | Poissons mesurés | Plage de taille (cm) | Coefficient | Exposant | r² |
|---|---|---|---|---|---|
| Cabillaud, îles Britanniques (toutes campagnes) | 2 073 | 8–119 | 0,0098 | 3,0109 | 0,9952 |
| Cabillaud, campagne démersale mer du Nord (T3) | 1 085 | 16–111 | 0,0081 | 3,0502 | 0,9929 |
Entrer ces paramètres dans un tableur ou un logiciel statistique donne les poids prédits ci-dessous.
| Taille totale | Poids prédit, paramètres îles Britanniques | Poids prédit, paramètres mer du Nord T3 |
|---|---|---|
| 30 cm | 275 g | 259 g |
| 50 cm | 1 278 g | 1 232 g |
| 80 cm | 5 263 g | 5 168 g |
Deux points ressortent. Premièrement, les deux jeux de paramètres diffèrent de 2 à 6 % en poids prédit sur cette plage, un rappel que les relations varient entre zones et saisons. Deuxièmement, comme le poids suit approximativement le cube de la taille, une erreur de 1 cm sur la taille à 50 cm modifie le poids prédit d'environ 6 %. C'est pourquoi des conventions de taille telles que « au centimètre inférieur » doivent être appliquées de manière cohérente.
Facteur de condition et poids relatif
Un facteur de condition compare le poids d'un poisson au poids attendu pour sa taille, montrant s'il est plus lourd ou plus léger qu'un poisson typique de cette taille. Le facteur de condition de Fulton, la version classique, relie le poids en grammes au cube de la taille en centimètres et est calibré pour que les valeurs de nombreuses espèces se situent autour de 1. Un cabillaud de 50 cm pesant 1 300 g obtient un score d'environ 1,04, légèrement au-dessus de la valeur prédite pour cette taille.
Le facteur de Fulton est le plus facile à interpréter lorsque l'espèce croît de manière proche de l'isométrie. Lorsque l'exposant s'écarte de 3, le facteur dérive avec la taille même pour des poissons dans une condition identique, donc un grand poisson peut sembler plus gras ou plus mince qu'un petit uniquement en raison de sa taille. Froese (2006) a donc recommandé le poids relatif, le poids observé exprimé en pourcentage du poids prédit par une relation propre à l'espèce, pour comparer des individus entre populations.
| Mesure | Compare | Meilleur usage |
|---|---|---|
| Facteur de condition de Fulton | Le poids au cube de la taille | Poissons de taille similaire au sein d'un même stock |
| Poids relatif | Le poids au poids prédit pour cette taille | Comparaisons entre tailles et populations |
Pourquoi la précision des poids en mer compte
Pour les petits poissons, la résolution de la balance représente une grande fraction du poids du poisson, ce qui ajoute du bruit à la relation et affaiblit chaque estimation qui en découle. Le tableau utilise les paramètres d'espèces de Silva et al. (2013) pour montrer l'importance d'un seul échelon d'affichage par rapport au poids prédit.
| Poisson et taille | Poids prédit | Échelon de 1 g en % du poids | Échelon de 0,1 g en % du poids |
|---|---|---|---|
| Sprat, 8 cm | 3,8 g | 26 % | 2,6 % |
| Sprat, 10 cm | 7,3 g | 14 % | 1,4 % |
| Hareng, 20 cm | 63 g | 1,6 % | 0,16 % |
| Cabillaud, 30 cm | 275 g | 0,36 % | 0,04 % |
Le même rapport montre la conséquence sur des données réelles : le sprat enregistré à 0,5 cm et 1 g donnait un coefficient d'ajustement (r²) de 0,70, tandis que le sprat enregistré à 0,1 cm et 0,1 g donnait 0,865, et les auteurs ont recommandé que les campagnes reconsidèrent la résolution utilisée pour de telles espèces.
Le mouvement ajoute une seconde source de bruit. Sur un navire en mouvement, les accélérations verticales modifient la force sur le capteur de pesage, donc une balance sans compensation de mouvement affiche une valeur fluctuante et les opérateurs ont tendance à noter le chiffre affiché au moment où ils regardent. Pour les petits poissons, ce bruit peut dépasser la résolution elle-même. Pourquoi ces effets sont les plus difficiles pour les petits échantillons est expliqué dans Pesage de précision des petits échantillons en mer, et le contexte d'échantillonnage dans Échantillonnage biologique sur navires de recherche.
Des relations taille-poids sont aussi publiées pour les invertébrés benthiques, par exemple 216 espèces de la mer du Nord par Robinson et al. (2010), et les mêmes arguments de résolution s'appliquent aux petits crustacés et mollusques.
L'approche de WPL
Pour les poids de poissons individuels, la balance marine scientifique série M3 de WPL est à compensation de mouvement et propose des plages de 300 g (lisibilité 0,1–0,2 g) et 600 g (0,2–0,5 g) pour les petits poissons tels que le sprat et les gadidés juvéniles, et des plages de 1 500 g à 6 000 g pour les poissons plus grands sur une plateforme de 270 × 270 mm. Les poids peuvent être enregistrés automatiquement avec WeightControl, évitant les erreurs de transcription. Pour le contexte plus large, voir le portail Navires de recherche.
Questions fréquentes
Puis-je utiliser des paramètres taille-poids d'une autre zone ?
Seulement avec prudence. Les paramètres varient selon la zone, la saison, le sexe et la maturité, comme le montrent les deux jeux de paramètres du cabillaud dans cet article. Utilisez si possible des relations de la même région et de la même période de l'année, vérifiez le type de longueur et les unités, et n'extrapolez jamais loin au-delà de la plage de taille utilisée pour l'ajustement.
Dois-je utiliser le poids total ou le poids éviscéré ?
Utilisez le type de poids qui correspond aux paramètres ou à votre objectif. Le poids total comprend les gonades, le foie et le contenu intestinal, donc il varie davantage avec la saison et l'alimentation que le poids éviscéré. Enregistrez toujours quel type de poids a été mesuré, car les deux ne peuvent pas être mélangés dans une même régression.
Pourquoi mon exposant ajusté dépasse-t-il 3,5 ?
Des valeurs hors de la plage 2,5 à 3,5 indiquent souvent un problème de données plutôt qu'une biologie inhabituelle. Les causes courantes sont une plage de taille étroite, quelques très petits poissons avec une résolution de poids grossière, une taille enregistrée dans des unités ou types différents, ou des poids de poissons en fraie et dévalés combinés. Tracez les données sur des échelles logarithmiques pour trouver la cause.
Combien de poissons faut-il pour ajuster une relation fiable ?
Il n'y a pas de nombre unique, mais l'échantillon doit couvrir toute la plage de taille de la population plutôt que de nombreux poissons de taille similaire. Des données bien réparties sur quelques centaines de poissons donnent souvent des estimations stables de l'exposant ; plusieurs relations de campagne publiées reposent sur un à plusieurs milliers de poissons.
Sources
- Froese, R. (2006). Cube law, condition factor and weight–length relationships: history, meta-analysis and recommendations. Journal of Applied Ichthyology 22: 241–253
- FishBase manual – The LENGTH-WEIGHT table
- Silva, J.F., Ellis, J.R. & Ayers, R.A. (2013). Length-weight relationships of marine fish collected from around the British Isles. Cefas Science Series Technical Report 150
- Sprugel, D.G. (1983). Correcting for bias in log-transformed allometric equations. Ecology 64: 209–210
- Robinson, L.A. et al. (2010). Length–weight relationships of 216 North Sea benthic invertebrates and fish. Journal of the Marine Biological Association of the UK 90: 95–104
Rédigé et relu par les ingénieurs pesage de WPL Industries. Le contenu technique et réglementaire est vérifié à partir des sources citées. Politique éditoriale