Production et perception des signaux acoustiques chez les grands dauphins (Tursiops truncatus) : utilisation contextuelle des signaux sociaux et reconnaissance de « labels » artificiels

Production and perception of acoustic signals in captive bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) : contextual use of social signals and recognition of artificial labels

• Auteur / Autrice : Alice de Moura Lima
• Direction : Alban Lemasson, Martine Hausberger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 15/12/2017
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Éthologie animale et humaine (Rennes ; Caen ; 1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Communication animale

Perception auditive

Sons

Cétacés -- Observations

Moeurs et comportement

Cétacés

Mots clés libres

Ethologie

Bioacoustique

Répertoire vocal

Perception auditive

Cétacés

Ethology

Bioacoustics

Vocal repertoire

Auditory perception

Cetaceans

Résumé

Les études de bioacoustique animale, qui reposent traditionnellement sur des modèles primates non humains et oiseaux chanteurs, convergent vers l'idée que la vie sociale serait la principale force motrice de l'évolution de la complexité de la communication. La comparaison avec les cétacés est également particulièrement intéressante d'un point de vue évolutif. Ce sont des mammifères qui forment des liens sociaux complexes, ont des capacités de plasticité acoustique, mais qui ont dû s'adapter à la vie marine, faisant de l'habitat une autre force de sélection déterminante. Leur habitat naturel impose des contraintes sur la production sonore, l'utilisation et la perception des signaux acoustiques, mais, de la même manière, limite les observations éthologiques. Etudier les cétacés captifs devient alors une source importante de connaissances sur ces animaux. Au-delà de l'analyse des structures acoustiques, l'étude des contextes sociaux dans lesquels les différentes vocalisations sont utilisées est essentielle à la compréhension de la communication vocale. Par rapport aux primates et aux oiseaux, la fonction sociale des signaux acoustiques des dauphins reste largement méconnue. En outre, les adaptations morpho-anatomiques de l’appareil vocal et auditif des cétacés à une vie sous-marine sont uniques dans le règne animal. Leur capacité à percevoir les sons produits dans l'air reste controversée en raison du manque de démonstrations expérimentales. Les objectifs de cette thèse étaient, d'une part, d'explorer l'utilisation contextuelle spontanée des signaux acoustiques dans un groupe captif de dauphins et, d'autre part, de tester expérimentalement les capacités à percevoir les sons sous l’eau comme dans l’air. Notre première étude observationnelle décrit la vie quotidienne de dauphins en captivité et montre que les signaux vocaux reflètent, à grande échelle, la répartition temporelle des activités sociales et non sociales dans un établissement sous contrôle humain. Notre deuxième étude met l'accent sur le contexte d’émission des trois principales catégories acoustiques précédemment identifiées dans le répertoire vocal des dauphins, à savoir les sifflements, les sons pulsés et les séries de clics. Nous avons trouvé des associations préférentielles entre chaque catégorie vocale et certains types d'interactions sociales ainsi que des combinaisons sonores non aléatoires et également dépendantes du contexte. Notre troisième étude a testé expérimentalement, dans des conditions standardisées, la réponse des dauphins à des « labels » acoustiques individuels donnés par l’homme et diffusés dans l’eau et dans l’air. Nous avons constaté que les dauphins peuvent reconnaître et réagir uniquement à leur propre « label » sonore, même lorsqu'il est diffusé dans l’air. En plus de confirmer l'audition aérienne, ces résultats soutiennent l’idée que les dauphins possèdent une notion d'identité. Dans l'ensemble, les résultats obtenus au cours de cette thèse suggèrent que certains signaux sociaux dans le répertoire des dauphins peuvent être utilisés pour communiquer des informations spécifiques sur les contextes comportementaux des individus impliqués et que les individus sont capables de généraliser leur concept d'identité à des signaux générés par l'homme.

Studies on animal bioacoustics, traditionally relying on non-human primate and songbird models, converge towards the idea that social life appears as the main driving force behind the evolution of complex communication. Comparisons with cetaceans is also particularly interesting from an evolutionary point of view. They are indeed mammals forming complex social bonds, with abilities in acoustic plasticity, but that had to adapt to marine life, making habitat another determining selection force. Their natural habitat constrains sound production, usage and perception but, in the same way, constrains ethological observations making studies of captive cetaceans an important source of knowledge on these animals. Beyond the analysis of acoustic structures, the study of the social contexts in which the different vocalizations are used is essential to the understanding of vocal communication. Compared to primates and birds, the social function of dolphins’ acoustic signals remains largely misunderstood. Moreover, the way cetaceans’ vocal apparatus and auditory system adapted morphoanatomically to an underwater life is unique in the animal kingdom. But their ability to perceive sounds produced in the air remains controversial due to the lack of experimental demonstrations. The objectives of this thesis were, on the one hand, to explore the spontaneous contextual usage of acoustic signals in a captive group of bottlenose dolphins and, on the other hand, to test experimentally underwater and aerial abilities in auditory perception. Our first observational study describes the daily life of our dolphins in captivity, and shows that vocal signalling reflects, at a large scale, the temporal distribution of social and non-social activities in a facility under human control. Our second observational study focuses on the immediate context of emission of the three main acoustic categories previously identified in the dolphins’ vocal repertoire, i.e. whistles, burst-pulses and click trains. We found preferential associations between each vocal category and specific types of social interactions and identified context-dependent patterns of sound combinations. Our third study experimentally tested, under standardized conditions, the response of dolphins to human-made individual sound labels broadcast under and above water. We found that dolphins were able to recognize and to react only to their own label, even when broadcast in the air. Apart from confirming aerial hearing, these findings go in line with studies supporting that dolphins possess a concept of identity. Overall, the results obtained during this thesis suggest that some social signals in the dolphin repertoire can be used to communicate specific information about the behavioural contexts of the individuals involved and that individuals are able to generalize their concept of identity for human-generated signals.