Sujet de thèse/PhD subject: Chômer : Etude quantitative de la dynamique d’agrégation comme réponse collective des moutons pour lutter contre le stress thermique. Chômer : quantitative study of aggregation dynamics in sheep facing heat stress.
Durée : 3 ans à partir de septembre 2015 / 3 years beginning on September 2015
Mots clés : agrégation, chaleur, stress physiologique, réponse collective, modélisation / aggregation, heat, physiological stress, collective response, modelling
Directeurs de thèse/ Supervisors Richard BON & Fernando PERUANI
Unités d’accueil du doctorant/ Labs : Centre de Recherches sur la Cognition Animale,
Faculté des Sciences et d'Ingénierie, Bât 4R3, 2e étage, porte 219, 118 route de Narbonne, 31062 Toulouse cedex 09 ; richard.bon@univ-tlse3.fr ; +33 5 61 55 69 13
Laboratoire de Mathématiques J.A. Dieudonné, UMR n° 7351 CNRS UNS, Université de Nice -Sophia Antipolis, Parc Valrose, 06108 Nice Cedex 02 ; Fernando.PERUANI@unice.fr ; +33-4 92 07 62 17
Résumé du sujet de thèse:
La vie en groupe est considérée comme une réponse adaptative pour les individus en raison des avantages qu’elle confère. Certaines espèces animales sont connues pour former des groupes compacts pour luter contre le froid. Les moutons en été manifeste un comportement d’agrégation très particulier appelé « chôme » en Provence: ils se rassemblent en une masse compacte, debout, la tête abaissée. Ces agrégations seraient un moyen de réduire le stress thermique. Le projet consiste à étudier la dynamique d’agrégation entre la phase d’alimentation et celle de la chôme et durant cette dernière. Nous souhaitons modéliser ce comportement en fonction de la taille de groupe (existence d’agrégats distincts, taille, stabilité, etc) en effectuant une géolocalisation des individus. Des enregistrements climatiques de proximité seront réalisés.
L’irradiation solaire et la température seront mesurées grâce à des capteurs posés sur le dos et sous le cou des animaux. La température corporelle, le rythme respiratoire et cardiaque seront mesurées en continu grâce à d’autres capteurs. Ces variables individuelles seront mises en rapport avec le nombre de congénères et la taille des agrégats si plusieurs se forment. Les premières expériences consisteront à enregistrer des tailles de groupe différentes (2, 4, 8, 32, 64) dans des pâturages homogènes et plats. Des expériences supplémentaires consisteront à introduire les moutons dans les mêmes tailles de groupe et les mêmes pâturages mais contenant des abris offrant de l’ombre. Nous proposerons des abris qui peuvent abriter tout ou partie des individus. Ce projet à l’interface biologie-physique impliquera une modélisation individu-centré du comportement d’agrégation pour rendre compte au niveau collectif de l’existence des agrégats, de leur compétition, stabilité en absence et présence d’abris. Nous nous attacherons aussi à montrer comment les réponses physiologiques individuelles dépendent de l’agrégation.
Cette thèse combine travail expérimental et modélisation-simulation. La-le candidat devra réaliser sur le terrain une série d’expériences avec des moutons. Les moutons seront équipés de capteurs pour enregistrer des variables environnementales et physiologiques. Un travail d’analyse d’enregistrements vidéo sera probablement utile pour extraire les localisations des animaux ou la formation d’agrégats, le comportement des animaux. Les données recueillies seront traitées pour construire des modèles individu-centrés pour caractériser la dynamique d’agrégation et explorer les modèles pour apprécier les conséquences des réponses collectives si des paramètres du modèle sont modifiés.
Summary :
Living in groups is considered as an adaptive response of individuals. Some animal species are known to huddle to face cold temperatures or adverse climatic conditions. Sheep typically stopped feeding and aggregate together in huddle-like formation, standing up and head down when the temperatures become hot. Huddling would be a mean to reduce heat stress according sheepherders. The project aims at studying the dynamics of aggregation at the end of feeding period and during the huddling period. The behaviour of huddling will be modelled as a function of time and group size (occurrence of distinct aggregates, size and stability of aggregates, etc) using data of geo-location. Climate variables will be registered at the periphery of the field paddocks. Solar radiation and temperatures will be registered using data-loggers on the back and under the neck of sheep. Body temperature, breath and cardiac rhythms will be continuously registered. These variables will be analysed as a function of density and aggregate sizes. During a first series of experiments, sheep will be introduced in large homogeneous and flat irrigated paddocks in varying group sizes (2, 4, 8, 32, 64). Further experiments will be conducted: using the same group sizes and paddocks but this time placing shelter (providing shadow) inside the arena. Shelters should be designed to let all sheep or only part of them get covered. This project is situated at the interface biology-physics and requires individual-based modelling of the huddling behaviour to account for the formation of aggregates, the competition among them, and stability of aggregates in absence and presence of shelters. We will also show to what extent physiological responses depend on aggregation.
During the PhD thesis, experimental work and modelling-simulation will be undertaken. The candidate should be in charge of a series of experiments in the field. Sheep will be equipped with data-loggers to register environmental and physiological variables. Video recordings will be analysed to obtain animal location and aggregate formation, and the behaviour of animals. The data will be used to propose individual-based models in order to quantify the aggregation dynamics and exploration of the models will be done in order to assess the collective output after changing the parameters of the models.
Profil attendu
La personne retenue devra
1) être capable de « gardiennage » des moutons, réaliser des manipulations fréquentes des animaux
2) être très organisée dans la planification et la réalisation des expériences
3) être capable de travailler en équipe et dans un milieu zootechnique
4) avoir une formation en éthologie, bases solides en statistique, et des aptitudes à mener des expériences de terrain, ET/OU des affinités pour la physique statistique/modélisation avec une formation ou expérience en modélisation mathématique.
5) compétences sur R, MATLAB ou autres logiciels de gestion de grandes bases de données
6) niveau de rédaction en anglais avancé et motivation claire pour la rédaction d’articles scientifiques
Expected skills
The candidate should
1) be able to shepherd animals in the field, perform recurrent experiments in the field with sheep manipulation
2) good organisation aptitude to plan and perform the experiments
3) have capacity to work in a team and within a zootechnic environment
4) have a formation in ethology/animal behaviour, a good bases in statistics, and aptitude to conduct field experiments AND/OR affinity for statistical physics/modelling with a formation or experience in mathematical modelling.
5) autonomy with R, MATLAB or softwares to manage large databases
6) strong motivation for writing scientific papers.