Température, oxygène dissous et interactions proie-prédateur - Evaluation de la distribution des proies par la caractérisation des habitats d'alimentation des éléphants de mer – TOPP-PATCHES

1 Observations grâce à la technologie du biologging
2 Développement de Modèles Individus Centrés

- Mise en évidence d'une relation significative entre le comportement de recherche alimentaire des éléphants de mer et des évènements de bioluminescence en profondeur.
- Développement de trois modèles individus centrés afin d’aborder une dimension prédictive et de mieux comprendre l’impact des changements environnementaux sur les prédateurs marins. L’un concerne le départ en migration d’une espèce de cétacé dans l’Arctique en fonction de l’agrégation des ressources alimentaires en été. Bien que paramétré pour une autre espèce que les éléphants de mer, ce modèle présente un caractère générique. Il nous a notamment permis de mieux comprendre les règles de déplacement potentielles d’un prédateur marin et de les simuler virtuellement mais aussi de créer différents champs de ressources théoriques pouvant être associés à différents scénarios environnementaux. Un autre modèle est également développé pour tenter de mieux comprendre les réponses d’individus de caractéristiques différentes face à des conditions environnementales variées. Nous cherchons à définir les individus les mieux à même de répondre lorsque la distance et/ou l’agrégation des ressources varient. Ce modèle est paramétré pour les otaries à fourrure de Kerguelen mais présente également un caractère générique et nous permet de relier l’histoire de vie (survie, fitness), aux caractéristiques des individus et à leur environnement marin. Enfin nous travaillons sur un troisième modèle qui vise à aborder la dimension verticale du comportement des prédateurs plongeurs (les 2 modèles précédents n’intègrent que la dimension horizontale). Cette fois basé sur les éléphants de mer on cherche à déterminer l’impact d’un approfondissement des ressources alimentaires sur les individus en fonction de leurs capacités physiologiques inhérentes à la plongée.

- Plusieurs analyses visant à caractériser les habitats d'alimentation des prédateurs plongeurs sont actuellement en cours.
- Des modèles Individus Centrés sont en cours de développement

- Vacquié-Garcia, J., Royer, F., Dragon, A-C., Viviant, M., Bailleul, F. and C., Guinet. Foraging in the darkness of the Southern Ocean: influence of bioluminescence on a deep diving predator. PlosOne (In press)

- Vacquié-Garcia, J., Guinet, C., Bost, C-A., Handrich, Y., Royer, F. and F., Bailleul. BioPIC : a comprehensive method for detecting and characterizing biological pulses recorded by bio-logging. (En préparation)

- Bailleul, F., Grimm, V., Chion, C. and M.O. Hammill. Modeling implications of food resource aggregation on animal migration phenology. (En préparation).

- Bailleul, F., Morinay, J., Viviant, M., Hanuise, N., Coquillard, P., Massardier, L., Wajnberg, E. and C. Guinet. Dealing with directional environmental changes: Which individuals will fare better? (En préparation).

Le réchauffement climatique affecte l'accessibilité et la disponibilité des proies dans les écosystèmes marins. Les modèles prédictifs indiquent que la température des océans continuera à augmenter dans les prochaines décennies. Ce réchauffement résultera dans l'approfondissement de la thermocline et augmentera la stratification océanique ce qui réduira les processus de mélange. De plus, en lien avec une augmentation de la concentration atmosphérique en CO2, l'oxygène dissous en profondeur devrait également diminuer. L’ensemble de ces changements pourraient avoir des conséquences biologiques et économiques importantes. Ils pourraient notamment affecter la distribution horizontale et verticale des ressources marines et par conséquent le succès d’alimentation de leurs prédateurs naturels ainsi que le rendement de la pêche commerciale. Toutefois, les conséquences biologiques liées aux changements climatiques sur les écosystèmes marins ne sont que difficilement prévisibles en raison des incertitudes majeures concernant la nature des liaisons et les mécanismes entre les processus physiques et biologiques. Beaucoup d’études se sont intéressées aux relations entre l’efficacité de pêche des prédateurs marins supérieurs et les conditions océanographiques. Cependant, ces études ont été contraintes par les limitations techniques existantes fournissant principalement un indice qualitatif du succès d’alimentation, mais rarement un indice quantitatif. Récemment, de nouvelles technologies ont permis l'obtention de jeux de données océanographiques conséquents et à haute résolution ainsi que le développement de nouvelles méthodes d'analyses. Ces technologies permettent, tout en étudiant le comportement d’alimentation en mer des prédateurs supérieurs, la collection de paramètres océanographiques à grande échelle spatiale. Si cette approche fournit un ensemble de données sans précédent pour caractériser physiquement et biologiquement l'habitat marin des prédateurs plongeurs, le manque d’observations in situ des événements d’alimentation et l'absence d'informations sur la distribution et l’abondance des proies limite notre compréhension de l’impact des changements des conditions océanographiques sur l'accessibilité, la capturabilité et par conséquent sur l'efficacité d’alimentation des prédateurs. La compréhension de tels processus est crucial pour prédire et correctement modéliser l'impact des changements océanographiques sur les prédateurs marins à respiration aérienne. Le principal objectif de ce projet est d’utiliser des accéléromètres permettant d’évaluer la prise alimentaire à fine échelle couplés avec une nouvelle génération de balises Argos CTD enregistrant pour la première fois la concentration en oxygène dissout. Par cette approche nous avons l'intention d'évaluer le changement spatio-temporel du succès d’alimentation des éléphants de mer en fonction de l'hétérogénéité des conditions océanographiques rencontrées au cours de leurs trajets en mer ainsi que lors des plongées. Cette partie consacrée à l'observation représente un défi scientifique et technique dans un environnement tridimensionnel toujours inaccessible. De plus, les prédictions par la modélisation au niveau individuel représentent actuellement une préoccupation internationale car elles sont importantes pour mieux comprendre les effets sur l’ensemble de la population. Par conséquent, les observations rassemblées seront utilisées dans une deuxième partie consacrée aux prédictions comme une expérience naturelle pour mieux évaluer les conséquences probables d'un approfondissement de la thermocline et de la diminution de la concentration en oxygène sur l'efficacité de pêche de ce prédateur plongeur. Ce post-doctorat me permettra de mettre en œuvre en France, de nouvelles méthodes apprises lors de mon post-doctorat au Canada et fournira une excellente occasion de compléter ma formation afin de défendre une position de chargé de recherche dans un organisme de recherche en France.