Préférences sociales, apparentement et comportement de coopération chez un oiseau colonial à reproduction coopérative : le Républicain social

Social preferences, kinship and helping behaviour in a colonial cooperatively breeding bird

• Auteur / Autrice : André Marques Condeco Ferreira
• Direction : Claire Doutrelant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'évolution et de la Biodiversité
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Elise Huchard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Doutrelant, Elise Huchard, Wiebke Schuett, Andrew F. Russell, Rita Covas, Ben C. Sheldon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Wiebke Schuett, Andrew F. Russell

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique des populations

Comportement des oiseaux

Comportement social des animaux

Mots clés libres

Coopération

Bénéfices directs

Evolution Sociale

Personnalité

Intelligence artificielle

Cooperation

Non-Kin benefits

Social evolution

Personality

Artificial Intelligence

Résumé

La coopération est très répandue, étant présente à tous les niveaux de l'organisation biologique. À première vue, la coopération pose un problème évolutif, car les individus les plus compétitifs et égoïstes pourraient mieux survivre et se reproduire. La théorie de la sélection de parentèle apporte une solution à ce paradoxe apparent. Cette théorie prédit qu'un gène de coopération sera sélectionné si les bénéfices indirects sont supérieurs au coût. Les espèces à reproduction coopérative, dans lesquelles des individus sexuellement matures retardent leur reproduction afin d'aider les autres à se reproduire, constituent des modèles appropriés pour étudier le rôle des avantages directs et indirects dans l’évolution et le maintien de la coopération. Les aidants nommés par la suite « helpers », pourraient, par exemple, obtenir des avantages indirects en assistant leurs proches tout en obtenant des avantages directs en augmentant la quantité et/ou la qualité de leurs liens sociaux, liens qui accroitraient leur survie et reproduction. Si les individus peuvent choisir et bénéficier de l’interaction avec des individus plus coopératifs alors la coopération pourrait en partie sélectionnée socialement. A ce jour cette hypothèse a été relativement peu étudiée en partie, du fait de difficultés de suivi précis des interactions entre individus en population naturelle, mais aussi de l'incertitude entourant la fiabilité et répétabilité de la coopération. Dans cette thèse, j’ai travaillé sur le républicain social, Philetairus socius, pour étudier le potentiel rôle des affiliations familiales et sociales dans le maintien de la coopération, l’hypothèse étant que les bénéfices sociaux de la coopération pourraient participer à son évolution. Les républicains sociaux vivent dans des colonies où cohabitent des individus apparentés et non apparentés, mais les helpers sont généralement apparentés aux jeunes qu'ils nourrissent. J’ai commencé par mettre aux points une méthode permettant un meilleur suivi des oiseaux sauvages, cette méthode basée sur l'intelligence artificielle identifie individuellement des oiseaux à partir de photos prises dans la nature (chapitre 1). J'ai ensuite proposé une approche permettant de décider quelles structures et mesures sont à mettre en place pour mesurer le réseau social d’une espèce jamais encore étudiée (chapitre 2). J'ai par ailleurs combiné de données sur le taux de nourrissage et sur la personnalité mesurée en captivité pour étudier si la propension à aider est un attribut individuel répétable faisant partie d’un syndrome comportemental (chapitre 3). J'ai également cherché à déterminer qui de l’apparentement, des interactions agressives (Chapitre 4) ou des affiliations sociales expliquent le mieux l’investissement des helpers, c’est-à-dire leur taux de nourrissage (Chapitre 5). Enfin, j'ai examiné si l'investissement dans la coopération influence à son tour les liens sociaux des helpers et des reproducteurs après la reproduction (Chapitre 5). Nos résultats suggèrent que les individus sont répétables dans leur comportement d'aide, mais seulement à court terme. Nos résultats montrent par ailleurs que l’investissement dans la coopération pourrait être déterminé par les associations sociales, les interactions agressives, ainsi que par l’apparentement. En outre, ils suggèrent que les couples reproducteurs ont tendance à avoir des liens sociaux plus forts avec leurs helpers qu’avec e les autres individus apparentés de la colonie qui ne les aident pas. Enfin, j'ai trouvé une corrélation positive entre l'investissement d'aide et les associations sociales entre les reproducteurs et leurs helpers après la reproduction. L’ensemble de ces résultats suggèrent que la coopération chez cette espèce peut être liée à la structure sociale de la population qui conduit à une aide basée sur la parenté mais aussi et que les bénéfices directs et indirects pourraient être cruciaux dans le maintien de la coopération dans ce système.

Cooperation is widespread in nature and is present at all levels of biological organization. At first glance, cooperation poses a problem to the evolution by natural selection as individuals are expected to behave selfishly and to compete with one another to survive and reproduce. Hamilton’s inclusive fitness theory provides a suitable solution for this apparent paradox. This theory predicts that a gene for cooperation will be selected when the indirect fitness benefits obtained from helping relatives are greater than the cost of cooperating. Cooperatively breeding species, in which adult individuals appear to postpone their own reproduction in order to help others to reproduce, are suitable models to study the role of direct and indirect benefits in driving cooperation and to investigate to what extent they can coexist. Helpers could, for instance, gain indirect fitness benefits by helping their kin while obtaining direct fitness benefits by increasing the quantity and/or quality of their own social ties, which could in turn increase their chances of survival and reproduction. Finding social and sexual partners, sustaining cooperative relationships, avoiding predators, finding food and roosting sites, as well as other factors affecting an individual's survival and reproduction, are all influenced by how individuals interact with conspecifics. If individuals can choose and benefit from engaging with more cooperative individuals based on their past helping behaviour or their propensity to help, then cooperation might be driven by social benefits. Nevertheless, the investigation of this hypothesis has been hindered, in part, by the difficulties in tracking wildlife and by the uncertainty around the reliability of cooperation. In this work I use the cooperative breeding system of the sociable weaver, Philetairus socius, to investigate the role of kin and social affiliations in explaining helping decisions. Sociable weavers live in colonies where both kin and non-kin live together, but helpers are usually related to the offspring they help to raise. I started by addressing the problem of tracking wild birds, by developing an Artificial Intelligence-based method to individually identity birds from pictures in the wild (Chapter 1). I then researched an approach for making decisions when starting a social network research in a new model species (Chapter 2). After these methodological developments, I used a combination of long-term data on breeding monitoring and tests in captivity to investigate if helping propensity is a personality trait, i.e. a repeatable individual attribute and part of a behavioural syndrome (Chapter 3). I further investigated if the observed kin-biased helping pattern observed in sociable weaver is influenced by aggressive interactions among individuals (Chapter 4) and social affiliations (Chapter 5). Finally, I examined whether investment in cooperation does in turn influence helpers and breeders’ social ties after reproduction (Chapter 5). The results obtained suggest that individuals are consistent in their helping behaviour, but only on the short-term and that they not co-vary with personality traits measured in captivity. I also found that the observed helping pattern might be driven by social associations and aggressive interactions, as well as relatedness. In addition, the breeding pairs tend to have stronger social ties with their helpers compared to other non-helping kin individuals of the colony. Finally, I found a positive correlation between helping investment and social associations between breeders and their helpers after reproduction. Together, these results suggest that the helping pattern observed in this species can be a result of social preferences that lead to kin-biased helping where indirect fitness can operate and that both indirect and direct benefits might be crucial in maintaining cooperation in this system, justifying further investigation on their coexistence and interaction.