CE34 - Contaminants, écosystèmes et santé

Effects of the urban environment on individual performance at a multi-populational level in great tits – URBANTIT

Comprendre comment les espèces vont pouvoir s’adapter aux changements globaux - cas de la mésange charbonnière en milieu urbain

L’expansion urbaine correspond à des perturbations importantes auxquelles les espèces vont devoir faire face. Certaines ont déjà disparu de ce milieu contraignant et d’autres persistent. Nous cherchons à comprendre les processus par lesquels les espèces s’adaptent à ce nouvel environnement.

Déterminer les effets de l'environnement urbain sur différentes populations françaises de mésanges charbonnières vivant dans des villes caractérisées par divers degrés d’urbanisation.

Ce projet interdisciplinaire (au niveau moléculaire, physiologique, écologique et comportemental) est une opportunité unique de coordonner un réseau collaboratif, s’étendant sur plusieurs villes (Strasbourg, Dijon, Montpellier et Toulouse), en partageant des données pour (i) déterminer les effets de différents niveaux de stress environnementaux sur la santé et la longévité des organismes; et (ii) évaluer comment se met en place une adaptation par ces animaux : sont-ils capables de supporter des contraintes environnementales (plasticité), existent-ils des mutations génétiques (micro-évolution ) ou plus simplement se met en place une sélection des oiseaux les plus performants qui vont être capables de se reproduire et transmettre leurs gènes à leur descendance. Parallèlement à un travail mené en milieu naturel, nous profiterons de ce projet collaboratif pour mettre en place une série d'expériences portant sur un challenge immunitaire et les capacités cognitives des oiseaux dans les 5 paires de sites urbains/forestiers ainsi que d’étudier les effets de la pollution lumineuse et sonore en captivité chez cette espèce.

Les caractéristiques urbaines, sur 4 paires de sites urbains/forestiers avec plusieurs réplicas dans chaque site, ont été évaluées en 2021 afin de mettre en exergue les contraintes environnementales (lumière, nuisance sonore, température, circulation routière et de piétons, végétation, proies disponibles et cocktails polluants dans l’atmosphère). Un suivi est aussi prévu lors de l’année 2022.
Des travaux supplémentaires par rapport à la littérature chez la mésange charbonnière sont nécessaires pour mieux détecter les marqueurs physiologiques associés à la longévité des organismes urbains. De même, l’efficacité du système immunitaire et le microbiome des oiseaux sera pris en compte dans l’analyse du comportement (exploration, témérité) et la survie/reproduction des individus. Enfin, des gènes qui pourraient être impliqués dans l'adaptation à la vie urbaine seront recherchés afin de faire la lumière sur l'évolution et l'histoire démographique de plusieurs populations de mésanges charbonnières urbaines et forestières.

A venir

L'un des enjeux les plus importants de l'écologie urbaine est de comprendre si et comment les zones urbaines peuvent contribuer au maintien de la biodiversité et de la santé. De cette manière, les résultats de notre projet collaboratif fourniront aux parties prenantes locales et régionales impliquées dans la gestion de l'espace public des connaissances utiles pour dessiner des plans d'urbanisme et de développement qui incluent les questions de biodiversité et de santé des écosystèmes.

A venir

Urbanization leads to natural habitat loss and fragmentation, different sources of pollution and affects biotic interactions (e.g. host-parasites/pathogens). The aim of this project is to determine the effects of urban environment on health and individual selection at a multi-populational level in the Great tit (Parus major), a species common in both urban and forest sites. This interdisciplinary project (molecular, physiological, ecological and behavioural levels) is a unique opportunity to coordinate an emerging collaborative network by sharing data already obtained by each team in 5 French different paired urban-forest populations of great tits and collecting new data to address the following research objectives: i) determine the effects of different environmental stress levels on bird health and longevity and ii) evaluate the plasticity or micro-evolution of individuals.
In order to test if urban characteristics influence the fitness of urban birds, we need to characterize each environment (light, noise, temperature, pedestrian and car disturbance, vegetation cover, prey availability and air pollutant cocktails. Birds can cope with these urban stressors with an alteration of physiological parameters decreasing their fitness. Reproductive success is known to be lower in urban birds but the link with physiological parameters is lacking. It was shown that pollutants directly increase reactive oxygen species, and thus alter the oxidative balance. Oxidative stress leads to oxidative damage of macromolecules and telomere attrition. Recently, two studies in birds investigated the negative effect of urban areas on telomere length, which is commonly used as an index of longevity. However, some studies have shown higher adult survival rates in urban than rural birds. Further work is needed to better depict physiological markers that are associated with the longevity of urban organisms. We propose to evaluate the oxidative stress-telomere link in birds by comparing the 5 paired urban-forest sites and within multiple spots in each site. Longevity is also associated with immune efficiency and we may hypothesize an alteration of immune defenses in urban populations. Likewise, the host microbiome can have profound effects on behavior and fitness. The microbiome is particularly important for hosts since the bacteria increase the genetic and metabolic diversity. Immune characteristics and microbiota have to be assessed in both urban and forest areas. Fitness also depends on cognitive abilities and whether individuals differ in their innovation performances will be evaluated. We will take advantage of this collaborative project to use a series of experiments in immune challenge and cognitive abilities in the 5 paired urban-forests populations and to perform an experiment on the effects of light and noise pollution in aviary. Thus, whether physiological and cognitive contrasts between urban and forest individuals are determined by phenotypic plasticity or evolutionary responses is a new challenge. Associations among genome wide profiles and urbanization variables will be used to investigate outlier loci that might be linked to either urban or non-urban habitats. We aim to shed light on the evolutionary and demographic history of several urban and non-urban populations of great tits. We will look for genes that may be associated with these loci and may be involved in adaptation to urban life. One of the most important issues in urban ecology is to understand if and how urban areas can contribute to maintain biodiversity and health. By this way, our project meets expectations of the scientific committee “Contaminants, écosystèmes et santé”. Results of our collaborative project will provide local and regional stakeholders involved in public space management with helpful knowledge to draw urban planning and development schemes that include the biodiversity and ecosystem health issues.

Project coordination

Sylvie MASSEMIN (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien - IPHC (UMR 7178))

The author of this summary is the project coordinator, who is responsible for the content of this summary. The ANR declines any responsibility as for its contents.

Partner

LEHNA LABORATOIRE D'ECOLOGIE DES HYDROSYSTEMES NATURELS ANTHROPISES
BGS BIOGEOSCIENCES - UMR 6282
MNHN
IPHC Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien - IPHC (UMR 7178)
ICPEES Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (UMR 7515)
EDB LABORATOIRE Evolution et Diversité Biologique
LBBE BIOMÉTRIE ET BIOLOGIE EVOLUTIVE
CEFE Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive

Help of the ANR 623,360 euros
Beginning and duration of the scientific project: December 2019 - 36 Months

Useful links

Explorez notre base de projets financés

 

 

ANR makes available its datasets on funded projects, click here to find more.

Sign up for the latest news:
Subscribe to our newsletter