Ce sujet de thèse fait parti des projets ouverts à candidature de l’École Doctorale 227 : Sciences de la Nature et de l’Homme: Évolution et Écologie. Avant toute candidature, merci de prendre connaissance des modalités de candidature sur le lien suivant : https://formation.mnhn.fr/doctorat/admission/concours-ed227-2723. Comme explicitement indiqué sur ce site, merci de contacter David Rozen-Rechels en amont de toute candidature sur la plate-forme.
Mots clés
Écologie comportementale, écologie du mouvement, écologie urbaine, canicules
Profil et compétences recherchées
Nous recherchons un candidat titulaire d’un master en écologie maitrisant les concepts en écologie et évolution, les outils statistiques, ayant une forte appétence pour le travail de terrain et ayant une expérience dans la manipulation des oiseaux.
Résumé du projet de thèse
Avec les changements climatiques actuels, il est attendu que les canicules soient de plus en en plus fréquentes. Celles-ci sont particulièrement exacerbée par le phénomène d’ilot de chaleur urbain, du à l’artificialisation des villes. Les fortes chaleurs induites constituent des contraintes et des risques pour la survie pour les humains comme pour les animaux qui vivent en milieu urbain. Ceux-ci peuvent moduler les contraintes des fortes chaleurs sur la physiologie vie la plasticité de leur comportement leur permettant de prendre avantage de la forte hétérogénéité du milieu urbain. Cependant, tous les individus d’une même espèce ne présentent pas la même amplitude de plasticité, ni la même résistance à l’hyperthermie. Si la plasticité comportementale n’est pas suffisante pour annuler les pressions de la température sur les paramètres critiques de la physiologie, ou si cette plasticité présente des coûts énergétiques ou non-énergétiques trop importantes, il est attendu de voir une augmentation de la mortalité des individus lors des canicules, dépendante de leur résistance à la chaleur. Ce projet doctoral vise à tester l’hypothèse que les oiseaux urbains, et plus particulièrement une espèce modèle, le pigeon biset (Columba livia), ont des comportements d’utilisation de l’espace et d’activité plastiques à la température. De plus, nous nous attendons à ce que cette plasticité diffère entre individus et induise des différences inter-individuelles dans le risque de mortalité lié aux fortes chaleurs. Dans cet objectif, le ou la doctorant·e sélectionnée mettra en place un suivi individuel de pigeons bisets dans le milieu urbain parisien à l’aide d’un protocole de capture-marquage-recapture permettant d’estimer la survie en fonction des conditions météorologiques. Parmi les individus marqués, certains seront équipés de GPS qui permettront de connaitre leurs déplacements, les habitats utilisés, ainsi que les comportements fins grâce à un accéléromètre. En parallèle de ces suivis sur le long-terme, des protocoles de relevés comportementaux in situ sur le court-terme ou de protocoles expérimentaux en volière pour compléter nos observations peuvent être envisagés.
Objectif et contexte
L’objectif de cette thèse est de déterminer si les oiseaux urbains modifient leur préférence de sélection d’habitat pour des zones plus fraiches en réponse aux vagues de chaleur (hypothèse 1). De plus, il existe une forte variabilité entre individus dans les phénotypes de couleur qui peut être reliée à la thermorégulation. Nous nous attendons donc à ce que les réponses comportementales plastiques diffèrent entre individus : les individus les moins résistants à la chaleur montrant des comportements plus variables que d’autres pour éviter une hyperthermie (hypothèse 2). Certains individus, plus plastiques et/ou plus résistants, auraient alors un avantage face aux vagues de chaleur. Ainsi nous nous attendons à ce que les vagues de chaleur induisent une augmentation phénotype-dependante de la mortalité dans les populations (hypothèse 3).
Les changements climatiques actuels sont associés à une augmentation de la fréquence et de l’intensité des canicules qui peuvent impacter les êtres vivants. Leur intensité est exacerbée en ville par l’effet d’ilot de chaleur urbain. Dans ce milieu toutefois, les paysages sont très variables dans l’intensité d’insolation, la température de l’air ou la disponibilité des ressources pour les espèces qui y vivent. Face aux canicules, la plasticité des espèces mobiles dans le mouvement et l’utilisation de ces paysages hétérogènes peut être un modulateur important des contraintes sur la physiologie des organismes. Cependant, les bénéfices de la plasticité de ces comportements sur le court terme peuvent ralentir les capacités d’adaptation génétique des populations sur le long-terme et augmenter leur risque d’extinction.
Méthode
Pour les hypothèses 1 et 2, nous mettrons en place une approche de suivi GPS d’individus et de température de 6 populations de pigeons bisets (Columba livia) dans Paris. En pratique, nous installerons 10 capteurs de température opérative dans un rayon de 500 mètres centré sur chacune des 6 populations identifiées. Ces capteurs enregistreront les données de température en continu toutes les heures tout au long de l’année dans divers micro-habitats, y compris les abris, les zones ouvertes, les zones végétalisées, les surfaces imperméables et les bâtiments. Les capteurs seront placés dans des micro-habitats contrastés pour capturer les variations de température. Chaque paire de capteurs sera placée à moins de 2 mètres de distance, en enregistrant les données à la fois en plein soleil et à l’ombre. Ensuite, nous équiperons 10 oiseaux de couleur mélanique différente sur chaque site (n=60) avec des harnais GPS. Ces GPS collecteront la localisation de l’oiseau et les données de l’accéléromètre toutes les 5 minutes de 06h00 à 20h00. Les données seront collectées à distance chaque semaine. Nous utiliserons les données collectées par les GPS pour calculer les trajectoires individuelles et les aires de répartition hebdomadaires de chaque oiseau équipé. Nous identifierons les comportements de déplacement, les zones de nourrissage et de repos dans les trajectoires. Premièrement, ces données nous permettront de corréler les températures des micro-habitats enregistrées avec le comportement des pigeons (hypothèse 1). Deuxièmement, elles nous permettront d’analyser si la plasticité des comportements, à travers les normes de réaction individuelles, est relié au sexe et à la couleur mélanique (hypothèse 2).
Pour l’hypothèse 3, nous mettrons en place un suivi individuel de 300 pigeons bisets dans les 6 populations identifiés à l’aide d’un protocole de capture-marquage-recapture (CMR) permettant d’estimer la survie en fonction des conditions météorologiques. Le taux de survie sera ainsi estimé en fonction des histoires individuelles de recapture visuelle de l’individu en vie (suivi hebdomadaire à la jumelle), en tenant compte de leurs caractéristiques phénotypiques (couleur et sexe).
Résultats attendus
L’objectif de cette thèse est de déterminer si les oiseaux urbains modifient leur préférence de sélection d’habitat pour des zones plus fraiches en réponse aux vagues de chaleur (hypothèse 1). De plus, il existe une forte variabilité entre individus dans les phénotypes de couleur qui peut être reliée à la thermorégulation. Nous nous attendons donc à ce que les réponses comportementales plastiques diffèrent entre individus : les individus les moins résistants à la chaleur montrant des comportements plus variables que d’autres pour éviter une hyperthermie (hypothèse 2). Certains individus, plus plastiques et/ou plus résistants, auraient alors un avantage face aux vagues de chaleur. Ainsi nous nous attendons à ce que les vagues de chaleur induisent une augmentation phénotype-dependante de la mortalité dans les populations (hypothèse 3).
Précision sur l’encadrement
Le doctorant ou la doctorant·e sera encadrée par des réunions régulières avec l’équipe encadrante (une fois par mois, en présentiel) mais pourra également faire appel aux encadrants au fil de l’eau selon ses besoins. Les encadrants participeront activement aux activités de récolte de données.
Julien Gasparini encadrera le ou la doctorante à 50 %, David Rozen-Rechels à 50 %.
La première année de thèse se concentrera sur la mise en place du suivi des populations de pigeons avec baguage et équipement GPS. Ces données seront récoltées tout au long des trois années du doctorat. Le calibrage des accéléromètres contenus dans les GPSs se fera également au cours de la première année. La fin de la première année pourra faire l’objet de la mise en place d’un protocole expérimental en volière au CEREEP-Ecotron ou d’un projet court de suivi comportemental des individus suivis en ville.
La seconde année permettra de commencer à analyser les données du suivi déjà récoltées. Les données d’une expérience un d’un protocole de suivi comportemental en ville seront analysées, éventuellement complétées, et feront l’objet d’une première publication. Il sera alors possible de proposer d’autres expériences et/ou récolte de données en populations naturelles selon la charge de travail que cela consistue.
La troisième année permettra l’analyse et la valorisation des données du suivi de population et des suivis GPS.
Si le projet prévu initialement n’est plus possible, il pourra être réorienté vers un projet centré sur des procédures expérimentale au CEREEP-Ecotron (Saint-Pierre-Lès-Nemours). Les volières sont déjà fonctionnelles et régulièrement utilisées, et ces expériences peuvent être généralement réalisées à moindre cout avec les parts chercheurs des encadrants ou de petits financements.
Conditions scientifiques matérielles (conditions de sécurité spécifiques) et financières du projet de recherches
Le projet sera financé tout d’abord par les fonds propres (part-chercheurs) de l’équipe encadrante qui permet de couvrir les frais du protocole de capture et marquage. Les harnais GPS font à l’heure actuelle l’objet de demande de financement auprès des appels à projet suivant : Tremplin 2024 (Sorbonne Université), ANR JCJCJ 2024. En cas d’échec, le projet sera resoumis à financement ANR en 2025 ainsi qu’au financement Émergence de Sorbonne Université. Si la mise en place du protocole de suivi par télémétrie n’est pas possible, le projet peut être réorienté vers des suivis comportementaux basée sur l’observation ou en volière (comportements de sélections de micro-habitats, interactions sociales) dont les financements sont acquis.
Objectifs de valorisation des travaux de recherche du doctorant : diffusion, publication et confidentialité, droit à la propriété intellectuelle,…
Tous les travaux réalisés feront l’objet de publications soumises dans des revues spécialisées à comité de lecture (écologie générale, écologie comportementale, écologie urbaine). Les suivis par capture et marquage ainsi que les suivis télémétriques peuvent faire l’objet de plusieurs publications : plasticité et survie en fonction des conditions environnementales, utilisation de l’espace en milieu urbain, comportements fins. Les sous-projets de suivis comportementaux sur les individus marqués ou en volière feront chacun l’objet d’une publication.
Collaborations envisagées
Les estimations de taux de survie reposant sur les protocoles de capture-marquage-recapture bénéficieront de la collaboration (hors encadrement) de Jean-Baptiste Mihoub, EC Sorbonne Université au CESCO, qui a développé ces approches dans des perspectives de conservation. Ce projet de thèse sera développé en collaboration avec la direction des espaces verts de la ville de Paris (mission animale en ville, Sandra Guillaumot).
Références bibliographiques
– Jacquin, Lisa, Philippe Lenouvel, Claudie Haussy, Simon Ducatez, et Julien Gasparini. « Melanin-Based Coloration Is Related to Parasite Intensity and Cellular Immune Response in an Urban Free Living Bird: The Feral Pigeon Columba Livia ». Journal of Avian Biology 42, no1 (2011): 11 15. https://doi.org/10.1111/j.1600-048X.2010.05120.x.
– Jeantet, Aurélie, Lisa Sandmeyer, Clément Campech, Fabienne Audebert, Simon Agostini, Anouk Pellerin, et Julien Gasparini. « The “Parasite Detoxification Hypothesis”: Lead Exposure Potentially Changes the Ecological Interaction from Parasitism to Mutualism ». Ecotoxicology 32, no 5 (2023): 666 673. https://doi.org/10.1007/s10646-023-02678-z.
– Papageorgiou, Danai, David Rozen-Rechels, Brendah Nyaguthii, et Damien R. Farine. « Seasonality Impacts Collective Movements in a Wild Group-Living Bird ». Movement Ecology 9, no1 (2021): 38. https://doi.org/10.1186/s40462-021-00271-9.
– Rozen-Rechels, David, Floris M. van Beest, Emmanuelle Richard, Antonio Uzal, Sarah A. Medill, et Philip D. McLoughlin. « Density-dependent, central-place foraging in a grazing herbivore: competition and tradeoffs in time allocation near water ». Oikos 124, no 9 (2015): 1142 50. https://doi.org/10.1111/oik.02207.
– Rozen‐Rechels, David, Andréaz Dupoué, Olivier Lourdais, Simon Chamaillé‐Jammes, Sandrine Meylan, Jean Clobert, et Jean‐François Le Galliard. « When Water Interacts with Temperature: Ecological and Evolutionary Implications of Thermo‐hydroregulation in Terrestrial Ectotherms ». Ecology and Evolution 9, no17 (2019): 10029 43. https://doi.org/10.1002/ece3.5440.
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