Modélisation intégrée de l'aquaculture multi-trophique : Optimisation d'un système à trois niveaux trophiques

Le besoin de mieux comprendre et d’optimiser la production d’aquaculture est en croissance depuis une dizaine d’années. L’utilisation de modèles mathématiques dans un contexte d’aquaculture permet de réduire les impacts industriels sur l’environnement et de minimiser les coûts, tout en maximisant la production et en optimisant les assemblages d’espèces. Il est donc important de développer des modèles mathématiques basés sur l’aquaculture. Des modèles multi-trophiques sont donc de plus en plus utilisés.
Le modèle utilisé ici est un modèle intégré d’aquaculture multi-trophique, qui est basé sur le concept d’équilibre de l’écosystème. Dans ce modèle, les espèces nourries sont élevées avec des espèces filtrantes qui ont une valeur commerciale. Le but est de maximiser l’utilisation des ressources en minimisant les impacts environnementaux.

Un modèle intégré d’aquaculture multi-tropique est mis en place. Le système considéré concerne la production de poissons, d’invertébrés filtreurs et d’algues. Ce modèle mathématique prend en compte :

• La dynamique de population qui détermine le rendement. De nombreux paramètres sont pris en compte comme la qualité d’eau et de nourriture ou la densité de stocks. Le bénéfice économique de l’industrie aquacole dépend directement de la survie et de la croissance des espèces élevées.
• La croissance est modélisée par différentes équations, basées sur un modèle de taille ou de longueur qui est calculé en utilisant le temps comme prédicteur.
• La digestion et l’évacuation. Souvent, les nutriments sont associés avec des matières fécales ou non mangées. Cette concentration de nutriments dans l’eau constitue un impact sur l’environnement en causant la détérioration de la qualité de l’eau avec un enrichissement en matière organique et inorganique.
• Le taux de filtration

L’étude met en avant les paramètres importants à prendre en compte pour modéliser un système à trois niveaux trophiques, en se focalisant sur l’optimisation de la combinaison des espèces et les rendements de chaque niveau trophique. Pour chaque paramètre, de nombreuses équations avec différentes complexités et contextes ont été indiquées. Leur application dépend principalement des espèces choisies et de l’information disponible concernant les variables de l’équation. Le système présenté peut donc être comparé sous différentes conditions.
D’autres paramètres devront être pris en compte dans le futur comme la possible occurrence de maladies, du taux de consommation d’oxygène en fonction du métabolisme, la digestion et l’évacuation des invertébrés filtrateurs, etc.

L’article apporte une dimension mathématique et de modélisation au problème de l’aquaculture. De nouveaux systèmes se développent pour rendre l’aquaculture durable, comme le système intégré multi-trophique, qui joue sur la complémentarité entre espèces. Ce genre d’article permet donc de modéliser de nouveaux systèmes durables qui pourront être mis en place dans l’avenir.