English translation below
Titre : Influence du
type et de la location des proies et de leur mode de capture sur les patrons de
mouvements (Lévy Flights) des guillemots de Brünnich
Durée du stage : 5 mois, à partir de janvier
Résumé : Les distributions des mouvements des animaux
représenteraient des processus de recherche étroitement associés à la
disponibilité des proies dans l’environnement. Les guillemots sont un sujet
d’étude adéquat pour tester cette hypothèse parce qu'ils retournent au lieu où
leurs poussins se situent avec une proie fraiche, facilement identifiable dans
leur bec. Nous avons enregistré 60 trajectoires GPS qui seront analysées grâce
aux méthodes des changements de trajectoire et de l’estimation du maximum de
vraisemblance.
Thèmes concernés : Ecologie évolutive,
Ecologie du déplacement
Contexte : De nombreux animaux se nourrissent en utilisant des
trajectoires qui suivent une distribution des mouvements de type loi de
puissance, aussi qualifiée de « Lévy flight » (e.g. Bartumeus et al.
2012, Marell et al. 2002, Reynolds 2012, Sueur et al. 2011, Sueur 2011). Cette
distribution signifierait que les individus effectuent une recherche optimale
afin d’avoir un fourragement efficace et ce, contrairement à une distribution
de type exponentielle (mouvement Brownien) qui indiquerait plutôt une recherche
aléatoire des proies. Des travaux théoriques suggèrent également que ces
distributions aléatoires représenteraient des processus de recherche associés à
la disponibilité des proies dans l’environnement. Cependant, peu d'études ont
confirmé cette prédiction dans un environnement marin car il est difficile
de mesurer la disponibilité des proies dans les océans. Les guillemots de
Brünnich (Uria Lomvia) sont un sujet d’étude adéquat pour tester directement
cette hypothèse liant la distribution des mouvements au type de proie
recherchée parce que ces oiseaux retournent au lieu où leurs poussins (central
place forager) se situent avec généralement une seule proie qui est facilement
identifiable. Cette proie est représentative de ce qui est donné la progéniture
mais également de ce que les adultes viennent d’ingérer pour eux-mêmes durant
leur voyage. Dans ce contexte, nous émettons l’hypothèse que les mouvements des
oiseaux qui cherchent des poissons benthiques, pour lesquels les patrons de
pêches des oiseaux sont donc caractéristiques de captures réalisées sur les
fonds marins, comme par exemple sur des récifs, suivront une distribution de
type exponentielle (mouvement Brownien). On peut en effet s’attendre à ce que
les oiseaux retournent à certains de ces récifs sans devoir explorer à nouveau
leur environnement, et ces récifs sont distribués d'une façon aléatoire. Par
contre, nous prévoyons que les déplacements des oiseaux qui se nourrissent sur
des poissons pélagiques vivant en banc qui changent de location constamment,
suivront une distribution en puissance, c’est-à-dire de type « Lévy
flight ».
Objectifs : Nous avons pu enregistrer 60 trajectoires GPS associées à
la capture de proies spécifiques sur une dizaine de guillemots, ainsi
qu’environ 500 enregistrements de la température permettant de savoir si les
individus sont en vol ou en plongée. Nous proposons d'analyser ces trajectoires
afin de déterminer les patrons de mouvements suivis selon que les proies
recherchées sont benthique ou pélagiques. Les trajectoires (chaque déplacement)
seront d’abord examinées grâce à une analyse de changement de trajectoire
(“change point analysis”, Byrne et al. 2009) puis par la méthode de
l’estimation du maximum de vraisemblance (MLE, maximum likelihood estimation)
afin d’estimer la distribution des déplacements (de type exponentielle ou
puissance) grâce au critère d’information Akaike. Les paramètres (exponent) de
chaque distribution seront ensuite intégrés à des modèles mixtes avec comme
variables indépendantes les caractéristiques des individus (âge, sexe, poids)
ainsi que le type de proie. L’objectif du stage étant de mettre en lien type de
proie et distribution des mouvements mais également de comprendre l’influence des
caractéristiques individuelles sur les stratégies de recherche alimentaire. Les
données étant déjà acquises, le projet est techniquement faisable et
l’expérience des superviseurs (Ethologie, Ecologie marine et Ecologie du
déplacement) assure un encadrement de haute qualité. Le Dr. Kyle Elliot étudie
l’ecophysiologie des guillemots depuis plus de 10 ans, tandis que le Dr. Sueur
est un spécialiste des déplacements collectifs des animaux. Le Dr.
Ropert-Coudert possède quant à lui l’expertise des suivis par GPS des
trajectoires des oiseaux en milieu marin.
Capacités
requises : L’étudiant devra
avoir des capacités de modélisation et d’analyses statistiques sous R avec une
fibre biologique poussée (une connaissance des milieux marins, des oiseaux et
des suivis en mer des performances par appareils enregistreurs embarqués serait
souhaitable mais pas obligatoire). Une maitrise de l’anglais est également
demandée, l’un des superviseurs étant anglophone.
Noms
des superviseurs:
Cédric
Sueur, IPHC, Strasbourg
Yan Ropert-Coudert, IPHC, Strasbourg
Kyle Elliott, Department of Biological Sciences,
University of Manitoba
Lieu
de stage : Département d’Ecologie, Physiologie et
Ethologie, Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien, 67000 Strasbourg
Le stage est financé par le
GDR Ecologie Statistique. L’organisme d’accueil sera le CNRS - Délégation
Languedoc-Roussillon, 1919 route de Mende, 34293 Montpellier cedex 5 et
particulièrement le Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (UMR 5175),
1919 route de Mende, 34293 Montpellier cedex 5 - Directeur : Philippe JARNE. Le
lieu de stage sera cependant le DEPE à Strasbourg. L’étudiant sera gratifié à
hauteur de 436.05euros par mois.
Title
Influence of prey
type, location and capture on movement patterns (Lévy flights) of Murres.
Internship length: 5 months, beginning in January
Abstract
Many animals forage in a manner that
follows prescribed path-length distributions, such as power law distributions.
Such distributions are thought to represent underlying processes in the
distribution of prey availability, and there is a large body of theoretical
work showing, on a theoretical basis, that the shape of the path-length
distribution can be used to infer the spatial distribution of prey
availability. However, few studies have been able to confirm that prediction in
the marine environment because it is difficult to measure prey availability in
remote oceans. Murres provide an opportunity for directly testing these ideas
because they return to their offspring with a single, identifiable prey item,
which is representative of both what they feed their offspring and what they
feed themselves during the preceding trip. In particular, we predict that birds
foraging for benthic fish, which are associated with specific bottom features such
as reefs, will show a Brownian distribution as they return to these features
with no searching, and these features are randomly distributed across the
landscape. In contrast, we predict that birds foraging on schooling fish, which
move across the landscape, will show a Levy-flight distribution. We have
collected ~60 GPS tracks associated with particular prey items, as well as ~500
temperature logs (which record flight time). We propose to analyze the tracks
preceding each prey capture event to determine the underlying power law
distribution for benthic relative to schooling prey captures. As some
individuals have multiple tracks, we will use a mixed model approach.
Desired skills from student
Ability to work hard and
independently. Good knowledge of English (spoken and written) for interaction
with our Canadian colleagues. Knowledge in cognitive research, animal
behaviour, and skills in modelling and statistical analyses (students rebutted
by hours spent in front of a computer, writing R scripts should probably not
apply).
Perspectives
This internship could lead to a PhD
thesis depending on funding opportunities. Such a PhD project would also
involve heavy modelling and statistical analyses but would also include
fieldwork (Australia, Canada, Norway, South Africa or Antarctica).
Name of supervisors and laboratories
Cédric Sueur, IPHC, Strasbourg
Yan Ropert-Coudert, IPHC, Strasbourg
Kyle Elliott, Department of Biological
Sciences, University of Manitoba
