A state-space approach for detecting growth variation and application to North Pacific groundfish

Understanding demographic variation in recruitment and somatic growth is key to improving our understanding of population dynamics and forecasting ability. Although recruitment variability has been extensively studied, somatic growth variation has received less attention, in part because of difficulties in modeling growth from individual size-at-age estimates. Here we develop a Bayesian state-space approach to test for the prevalence of alternative forms of growth rate variability (e.g., annual, cohort-level, or in the first year recruited to the fishery) in size-at-age data. We apply this technique to 29 Pacific groundfish species across the California Current, Gulf of Alaska, and Bering Sea--Aleutian Islands marine ecosystems. About 40% of modeled stocks were estimated to exhibit temporal growth variation. In the majority of stocks, growth trends fluctuated annually across ages in a single year, suggesting that either there are shared environmental features that dictate growth across multiple ages or the presence of some systematic (within-year) observation errors. This method represents a novel way to use size-at-age data from fishery or other sources to test hypotheses about growth dynamics variability. La comprehension des variations demographiques du recrutement et de la croissance somatique est centrale a l'amelioration de la comprehension et de la capacite de prevision de la dynamique des populations. Si la variabilite du recrutement a fait l'objet de nombreuses etudes, celle de la croissance somatique a recu moins d'attention, en raison notamment des difficultes que presente la modelisation de la croissance a partir d'estimations de la taille selon l'age. Nous presentons une approche bayesienne d'espaces d'etat pour evaluer la prevalence de differentes formes de variabilite du taux de croissance (p. ex. annuelle, au niveau de la cohorte ou dans l'annee suivant le recrutement dans la ressource halieutique) dans les donnees de taille selon l'age. Nous avons applique cette technique a 29 especes de poissons de fond du Pacifique des ecosystemes marins du courant de Californie, du golfe d'Alaska et de la mer de Behring--des iles Aleoutiennes. Il est estime qu'environ 40 % des stocks modelises presentent des variations temporelles de la croissance. Dans la majorite des stocks, les tendances de croissance variaient annuellement selon le groupe d'ages dans une annee donnee, ce qui donne a penser qu'il existe des elements partages du milieu qui dictent la croissance selon l'age ou qu'il y a presence d'erreurs d'observation systematiques (durant une meme annee). La methode represente une nouvelle maniere d'utiliser les donnees de taille selon l'age tirees des peches ou d'autres sources pour verifier des hypotheses concernant la variabilite de la dynamique de croissance. [Traduit par la Redaction]
Introduction Marine fish productivity varies because of fluctuations in demographic processes such as recruitment, mortality, and somatic growth. Therefore, quantifying causes of variability in these processes and corresponding effects on [...]