Comportements de vol chez les oiseaux : approche de trajectométrie 3D à l'échelle locale chez les insectivores aériens

Flight behaviours in birds : studying aerial insectivores at a local scale using 3D trajectometry

• Auteur / Autrice : Geoffrey Ruaux
• Direction : Sophie Lumineau, Emmanuel de Margerie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences, éthologie
• Date : Soutenance le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Éthologie animale et humaine (Rennes ; Caen ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Ludovic Dickel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andrea Thiebault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emily Shepard, Vincent Fourcassié

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oiseaux -- Vol

Biomécanique

Bioénergétique

Besoins alimentaires

Hirondelle de fenêtre

Besoins en eau

Martinet noir

Mots clés libres

Martinet noir

Hirondelle de fenêtre

Recherche alimentaire

Énergie

Biomécanique

Common swift

House martin

Foraging

Energy

Biomechanics

Résumé

Le vol est un mode de locomotion qui présente de nombreux avantages et a permis la radiation évolutive des oiseaux. Cette adaptation influence profondément leur anatomie, leur physiologie et leur comportement. Ce manuscrit présente tout d’abord les principes physiques et biologiques permettant une compréhension basique du vol. Nous effectuons ensuite une synthèse de la littérature scientifique sur le développement du vol, et décrivons les différentes méthodes utilisées pour étudier le vol chez les oiseaux. Pour approfondir la compréhension actuelle des comportements de vol, nous nous focalisons sur deux espèces d’insectivores aériens : le martinet noir (Apus apus) et l’hirondelle de fenêtre (Delichon urbicum) qui réalisent presque tous leurs comportements en vol. Nous utilisons une méthode de trajectométrie 3D à l’échelle locale afin de décrire des comportements vitaux chez ces deux espèces et de comprendre comment des économies d’énergie peuvent s’opérer et être modulées par différents trade-offs. Dans un premier temps, nous étudions la prise de boisson chez le martinet noir, et nous montrons que les martinets dissipent activement leur énergie mécanique durant l’approche d’un plan d’eau afin de réduire leur vitesse d’impact, en partie via des virages serrés et l’utilisation du vent de face. Ce comportement étonnamment coûteux pourrait être le résultat d’un trade-off entre la dépense d’énergie et la sécurité, car approcher la surface de l’eau à une vitesse élevée représente un risque. Dans un second temps, nous décrivons différentes stratégies utilisées par les hirondelles de fenêtre pour économiser de l’énergie durant leur recherche alimentaire, comme l’extraction d’énergie dans l’environnement (vol thermique) et l’optimisation de la vitesse de vol en fonction de la vitesse et de la direction du vent. Enfin, nous comparons la distribution des vitesses entre des individus juvéniles et adultes, et montrons ainsi que les juvéniles ont une vitesse de vol plus variable que celle des adultes, possiblement car leurs comportements de vol ne sont pas immédiatement optimaux après la sortie du nid. Ces résultats apportent à la compréhension globale des comportements de vol chez ces espèces très adaptées au milieu aérien. Des études comparatives se focalisant sur le même comportement chez des espèces présentant un gradient de variation dans leurs traits d’histoire de vie pourraient apporter une compréhension supplémentaire des adaptions au vol.

Flight is a locomotion mode offering numerous advantages, and has allowed birds to undergo a dramatic evolutionary radiation. This adaption deeply influences their anatomy, their physiology, and their behaviour. This manuscript firstly describes the main physical and biological principles necessary to understand flight. Then, we make a literature review on the development of flight behaviours, and describe the methods used to study flight in birds. To allow a deeper understanding of flight behaviours, we focus on two aerial insectivores: the common swift (Apus apus) and the house martin (Delichon urbicum) which perform almost all of their behaviours in flight. We use a 3D trajectometry method at a local scale in order to describe vital behaviours in these two species, and to understand how energy economy is made and modulated by specific trade-offs. Firstly, we study how common swifts drink on the wing, and we show that they actively dissipate mechanical energy when approaching a waterbody in order to reduce their impact speed, partly through sharp turns and the use of headwind. This surprisingly costly behaviour might be the result of a trade-off between energy expenditure and safety, because approaching water at a high speed is risky. Secondly, we describe several strategies used by house martins to save energy during foraging, such as the extraction of environmental energy (thermal soaring) and the optimisation of their flight speed depending on wind speed and direction. Finally, we compare the distribution of speeds between juvenile and adult individuals, and we show that juveniles exhibit more variable flight speeds than adults, possibly because their flight behaviours are not immediately optimal after leaving the nest. These results benefit to the general understanding of flight behaviours in these species very adapted to the aerial environment. Comparative studies focusing on the same behaviour in several species exhibiting a gradient in some life history traits could allow a deeper understanding of these adaptations to flight.