Ecologie et diversité acoustique des milieux aquatiques : exploration en milieux tempérés

Acoustic diversity and ecology of freshwater environments : exploration in temperate environments

• Auteur / Autrice : Camille Desjonquères
• Direction : Jérôme Sueur, Fanny Rybak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 21/11/2016
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de systématique, évolution, biodiversité (Paris ; 2009-....) - Laboratoire de Neuroendocrinologie moléculaire de la prise alimentaire (Saclay)
• Jury : Président / Présidente : Régis Céréghino
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Régis Céréghino, Almo Farina, Emmanuel Castella, Christian Kerbiriou, Nicolas Mathevon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Régis Céréghino, Almo Farina

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écophysiologie

Pollution par le bruit

Rhône (France)

Insectes -- Sons

Analyse

Communication animale

Mots clés libres

Milieux aquatiques d'eau douce

Bioacoustique

Suivi de biodiversité

Sons subaquatiques

Communauté acoustique

Freshwater environments

Bioacoustics

Biodiversity monitoring

Underwater sounds

Acoustic community

Résumé

Une grande diversité d’animaux produit des sons pour communiquer, s'orienter, ou lors de la réalisation d'actes comportementaux comme la prise de nourriture. Ces sons ne se répartissent pas aléatoirement dans l'espace et le temps suggérant l'existence de règles d'assemblage sonore qui structurent les populations et communautés acoustiques. Les environnements d'eau douce, et en particulier les mares, sont considérés comme les réservoirs d'une importante diversité biologique, et donc potentiellement abritant un nombre significatif d'espèces produisant des sons. Cependant la diversité acoustique de ces milieux naturels n'a jamais été explorée.L'objectif principal de cette thèse est d'explorer pour la première fois la diversité acoustique présente dans les milieux d'eau douce en climat tempéré en étudiant les structures des populations et communautés acoustiques et en explorant les processus pouvant déterminer ces structures.Une revue bibliographique sur la production sonore par les organismes d'eau douce ainsi que des enregistrements d'espèces cibles effectués en laboratoire révèlent qu'une diversité acoustique particulière existe dans les environnements d'eau douce en milieux tempérés. Pour comprendre comment cette diversité est structurée, les communautés acoustiques de trois mares situées dans des environnements différents ont été enregistrées et suivies au cours du temps. Cette étude révèle que les trois mares sont caractérisées par des communautés acoustiques riches et distinctes ayant des dynamiques spatio-temporelles spécifiques. Les facteurs potentiels structurant les communautés acoustiques d’eau douce ont été recherchés en testant si la composition de communautés acoustiques dans six bras morts de la plaine d'inondation du Rhône était liée à des variables environnementales. Nos résultats montrent que les communautés acoustiques des bras morts sont significativement liées à une variable environnementale : le degré de connectivité entre les bras morts et le lit principal de la rivière. Ce résultat suggère un rôle clé de cette variable dans les règles d'assemblage des communautés. Enfin, pour comprendre les processus possibles liant la production de sons et l'environnement naturel, une population de l'insecte aquatique Micronecta scholtzi a été suivie par des enregistrements acoustiques dans une mare méditerranéenne. Le niveau d'activité acoustique de M. scholtzi a été estimé de façon continue à l'aide d'un réseau de 12 capteurs sonores synchronisés. L'activité acoustique était caractérisée par un rythme circadien, dont les propriétés étaient perturbées par la diffusion expérimentale d'un bruit d'origine anthropique. Cette expérience révèle que les effets de la pollution sonore peuvent être observés à l'échelle d'une population d'insectes aquatiques.Ce travail montre ainsi l'existence d'une diversité acoustique dans les milieux d'eau douce et identifie des relations entre production acoustique et facteurs environnementaux. Ce travail ouvre également des perspectives intéressantes d'utilisation de l'acoustique pour aborder des problématiques d'écologie fondamentale et appliquée en milieu d'eau douce.

An important diversity of animal species produces sounds during communication, orientation, movement, or prey-predator acts. These sounds are not distributed randomly in space and time and are therefore thought to follow assembly rules forming either acoustic populations or acoustic communities. Freshwater environments and ponds in particular, are considered as primary resources for biological diversity and as such host a potentially significant number of soniferous species. However the acoustic diversity of these natural environments remains totally unexplored.The main aim of this PhD was to explore for the first time the acoustic diversity found in temperate freshwater by studying the patterns and structural processes of a selection of acoustic populations and communities recorded in several types of freshwater environments. A review of the literature on sound production by freshwater organisms along with laboratory recordings of target species revealed that a valuable acoustic diversity can be found in temperate freshwater environments. To understand how the acoustic diversity is structured, the acoustic communities of three temperate ponds were acoustically monitored. This study revealed that the three ponds were characterized by rich and distinct acoustic communities with specific spatio-temporal dynamics. To further understand the potential factors structuring freshwater acoustic communities, environmental variables were assessed along with the composition of acoustic communities found in six secondary channels of the Rhône riverine floodplain. Two environmental variables were investigated: the water temperature and the level of lateral connectivity of the secondary channels to the main river. Acoustic communities in the Rhône riverine floodplain were clearly structured by lateral connectivity suggesting a role of this key variable as an assembly rule. Finally to understand the possible processes linking animal acoustics and the natural environment, a population of aquatic insect, Micronecta scholtzi, was acoustically monitored in a Mediterranean pond. The level of M. scholtzi acoustic activity was assessed continuously using a network of twelve synchronised acoustic sensors. The acoustic activity of \textit{M. scholtzi} showed a regular daily pattern that was modified in amplitude and phase by the playback of an anthropogenic noise. This experiment revealed that the effects of noise pollution may emerge at an aquatic insect population level. This PhD unraveled the existence of a significant amount of unexplored acoustic diversity in freshwater environments and identified links between acoustics and the environment. This research opens interesting perspectives in the use of acoustic to tackle fundamental and applied ecological questions in freshwater environments.