Caractérisation et modélisation de l’habitat physique et biologique vertical des mammifères marins grands plongeurs

Characterization and modeling of the vertical physical and biological habitat of deep-diving mammals

• Auteur / Autrice : Martin Tournier
• Direction : Christophe Guinet, Mark Peter Johnson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 30/03/2022
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Études Biologiques de Chizé - UMR 7372
• Jury : Président / Présidente : Jean-Benoît Charrassin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Guinet, Mark Peter Johnson, Jean-Benoît Charrassin, Frédéric Ménard, Claire Saraux, Cédric Cotté, Clara Péron, Vincent Ridoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Ménard, Claire Saraux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Observations

Baleines à bec

Austral, Océan

Habitat

Éléphants de mer

Traitement du signal

Acoustique sous-marine

Mots clés libres

Acoustique active

Sonar

Analyses de données fonctionnelles

Bio-logging

Mirounga leonina

Mesoplodon densirostris

Active acoustic

Sonar

Functional data analysis

Biologging

Mirounga leonina

Mesoplodon densirostris

Résumé

Les mammifères marins grands plongeurs évoluent dans un environnement tridimensionnel dans lequel les conditions physiques et biologiques varient. Les variations de ces conditions peuvent influencer leur utilisation de la dimension verticale. Les travaux de cette thèse s’appuient dans un premier temps sur le traitement du signal acoustique échantillonné par un échosondeur miniaturisé déployé sur des éléphants de mer austraux, pour apporter une caractérisation biologique inédite de la colonne d’eau. A travers ce signal acoustique ont pu être observés des organismes des niveaux trophiques intermédiaires, mais aussi des évènements d’export particulaire importants. Pour déterminer l’influence des variables environnementales dynamiques, telles que la température ou la salinité, sur la position verticale des éléphants de mer et des baleines à bec de Blainville, nous avons proposé une approche méthodologique adaptée à l’utilisation des profils environnementaux en tant que prédicteurs, et ce en utilisant des approches d’analyses fonctionnelles. En utilisant les variables collectées in situ par les éléphants de mer, il en ressort que leur profondeur de plongée est effectivement influencée par les profils environnementaux. En revanche, la prédiction de la position verticale à partir du modèle construit tend à sous-estimer la profondeur à laquelle se trouvent les animaux, notamment dans les zones marquées par une forte dynamique océanique. À l’inverse, la même approche appliquée au jeu de donnée restreint des baleines à bec et avec variables environnementales issues de modèles océanographiques, suggère l’absence d’effet des conditions environnementales sur leur utilisation de la colonne d’eau. Sous réserve de données de résolution spatio-temporelle suffisante, la méthodologie proposée pourrait permettre l’intégration de la dimension verticale dans la conception de modèles d’habitats tridimensionnels.

Deep-diving mammals evolve within a tri-dimensional environment where the physical and biological conditions vary. These variations can influence their utilization of the vertical dimension. This Ph.D. thesis focuses, first, on acoustic signal analysis, the signal being sampled by a miniaturized echo-sounder deployed on southern elephant seals, and aims at biologically describing the water column. Through that acoustic signal, mid-trophic level organisms have been observed, as well as important particle export. Second, to determine the influence of dynamic environmental variables, such as temperature or salinity, on the vertical position of elephant seals and Blainville’s beaked whales, we proposed a new methodology suitable for using environmental predictors described in the form of profiles by using functional analysis approaches. When using the variables obtained in situ by elephant seals, we show that the environmental profiles influence the depth of the dives. However, the model tends to underestimate the predicted depth of animals, mainly in areas where high oceanic dynamics are observed. When using the same approach on the restricted beaked whales’ dataset, and by using environmental variables obtained from oceanographic models, we did not observe any impact of the environmental conditions on the whales’ water column use. This methodological approach could allow the integration of the vertical dimension toward the development of tri-dimensional habitat modelling under the conditions that the spatial and temporal resolutions of the dataset are adequate.