Prise en compte des interactions interspécifiques dans l'étude de la dynamique des populations d’oiseaux grâce aux modèles intégrés multispécifiques

Accounting for interspecific interactions in bird population dynamics using multispecies integrated population models

• Auteur / Autrice : Maud Queroue
• Direction : Olivier Gimenez, Pierre-Yves Henry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : EERGP - Écologie, Evolution, Ressources Génétique, Paléobiologie
• Date : Soutenance le 07/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Anne Charmantier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Gimenez, Pierre-Yves Henry, Anne Charmantier, Emmanuelle Cam, Michael Schaub, Marlène Gamelon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Cam, Michael Schaub

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthodes statistiques

Sciences de l'environnement

Comportement animal

Biologie des populations

Oiseaux

Mots clés libres

Démographie

Ecologie statistique

Modèle de population intégré

Oiseaux marins

Passereaux

Relation interspécifique

Demography

Statistical ecology

Integrated population model

Seabirds

Passerines

Interspecific relationship

Résumé

Pour comprendre et prédire la trajectoire des espèces dans le temps, il faut pouvoir appréhender les différents facteurs façonnant leur dynamique. Au sein des communautés, les espèces interagissent entre elles à travers de nombreuses relations interspécifiques (e.g. compétition, prédation), mais aussi avec les individus de leur propre espèce, ainsi qu’avec leur environnement (e.g. conditions climatiques, habitat). La complexité des analyses réside dans la nécessité de travailler à différents niveaux biologiques, de l’individu jusqu’à la communauté. Les modèles de population intégrés (IPM) permettent, dans leur forme la plus simple, de combiner des données à l’échelle individuelle (e.g. capture-recapture) ou à la l’échelle de la population (e.g. comptages) dans une même analyse et offrent ainsi la possibilité d’estimer des paramètres démographiques et des tailles de population. Leur extension à l’échelle multispécifique permet d’analyser l’effet de la taille de population d’une espèce sur les paramètres démographiques d’une autre espèce tout en tenant compte de covariables environnementales et en propageant toutes les sources d’incertitudes. Ainsi, ces modèles pourraient permettre de mieux appréhender le rôle des interactions interspécifiques dans la dynamique des espèces. L’objectif de cette thèse, à l’interface entre la modélisation et l’écologie, est de mettre en avant le potentiel des IPM multispécifiques en les appliquant à des cas d’étude pertinents.A travers trois cas d’étude, les effets de différentes interactions interspécifiques (prédation, compétition) ainsi que plusieurs autres facteurs (covariables climatiques, qualité de l’habitat, phénologie) ont été analysés pour appréhender les mécanismes sous-jacents à la dynamique des espèces. Un premier cas d’étude consiste en un système prédateur-proie d’oiseaux marins (le pétrel bleu Halobaena caerulea et le labbe subantarctique Catharacta lonnbergi). Les effets des relations de prédation ont été analysés tout en tenant compte des conditions climatiques en mer pour mettre en évidence leurs rôles respectifs sur la dynamique des espèces. Une deuxième analyse se focalise sur un système de mésanges (la mésange charbonnière Parus major et la mésange bleue Cyanistes caeruleus) pour analyser les effets des relations de compétition. Dans cette analyse, l’effet de l’habitat est pris en compte pour déterminer son influence sur les relations interspécifiques. Enfin, un dernier cas d’étude s’intéresse à la compétition entre deux espèces de fauvettes aux stratégies de migration différentes (la fauvette à tête noire Sylvia atricapilla et la fauvette des jardins Sylvia borin). Dans ce système, la phénologie de la reproduction est étudiée pour comprendre comment elle peut moduler les interactions interspécifiques.Globalement, les IPM multispécifiques se sont bien adaptés aux différents cas d’étude et ont permis une meilleure compréhension du rôle des interactions interspécifiques dans la dynamique des espèces. Dans le système labbe-pétrel, ces modèles ont mis en évidence l’effet majeur de la disponibilité en proies dans la dynamique des espèces. Chez les mésanges, ils ont généralisé des processus de compétition connus à l’échelle de quelques sites, à l’ensemble de la population française, tout en les nuançant selon la qualité de l’habitat. Enfin, pour les fauvettes, ils ont montré l’importance de la phénologie de reproduction dans l’intensité des interactions interspécifiques. De nombreuses perspectives de travail restent à explorer pour exploiter au mieux ces modèles. Parmi elles, il sera intéressant de développer les IPM multispécifiques, non plus avec des systèmes à deux espèces, mais en utilisant un grand nombre d’espèces pour étudier les dynamiques à l’échelle de la communauté. Ces modèles pourraient aussi permettre de projeter la dynamique des espèces selon différents scénarios climatiques et/ou de gestion et ainsi pouvoir être utilisés à des fins de conservation.

To understand and predict the fate of species over time, it is necessary to understand the different factors shaping their dynamics. Within communities, species interact with each other, through numerous interspecific interactions (e.g. competition, predation), but also with individuals of their own species, as well as with their environment (e.g. climatic conditions, habitat). The complexity of the analyses lies in the need to work at different biological levels, from the individual to the community. It is therefore necessary to develop methods that could accommodate different data sources. Integrated population models (IPM) allow, in their simplest form, to combine data at the individual scale (e.g. capture-recapture) and at the population scale (e.g. counts) into a single analysis and thus offer the possibility to estimate demographic parameters and population sizes. Their extension to the multispecies scale allows the analysis of the effect of the estimated population size of one species on the demographic parameters of another species while taking into account other factors such as environmental covariates and propagating all sources of uncertainty. Therefore, these models could allow a better understanding of the role of interspecific interactions in species dynamics. Thus, the aim of this PhD thesis, at the interface between modelling and ecology, is to highlight the potential of multispecies IPMs by applying them to relevant systems of interacting species.Through three case studies, different interspecific interactions (predation, competition) as well as different factors (climatic covariates, habitat quality, phenology) have been analysed to understand the mechanisms underlying the dynamics of these species. A first case study consisted in a predator-prey system of seabirds (the blue petrel Halobaena caerulea and the Brown skua Catharacta lonnbergi). The effects of predation relationships were analysed while taking into account the climatic conditions at sea to highlight their respective roles on the species dynamics. A second analysis focused on a tit system (the great tit Parus major and the blue tit Cyanistes caeruleus) to analyse the effects of competitive relationships. In this analysis, the effect of habitat was also taken into account to determine its influence on interspecific relationships. Finally, a last case study focused on the competition between two warbler species with different migration strategies (the blackcap Sylvia atricapilla and the garden warbler Sylvia borin). In this system, breeding phenology was taken into account to understand how it can modulate interspecific interactions.Overall, the multispecies IPMs were well adapted to the different case studies and provided a better understanding of the role of interspecific interactions in species dynamics. In the skua-petrel system, the model highlighted the major effect of prey availability in species dynamics. In the tit system, they generalized competition processes known at the scale of a few sites to the whole French population, while nuancing them according to the habitat quality. Finally, for warblers, they showed the effect of breeding phenology on the intensity of interspecific interactions. Numerous work perspectives remain to be explored in order to exploit further the potential of these models. Among them, it will be interesting to extent these models to more than two-species systems by using a large number of species to study the dynamic of communities. These models could also allow the projection of species dynamics under different climatic and/or management scenarios and thus be used for conservation purposes.