POST-DOCS & ETUDIANTS

Post-docs & etudiants actuels

Mathilde Chevallay, Doctorante

Modélisation de l'habitat des myctophidés à partir des comportements de recherche de nourriture à fine échelle de leurs prédateurs dans l'océan Austral

Les myctophidés représentent une large part de la biomasse des poissons de l'océan Austral et jouent un rôle majeur dans le transfert d'énergie du zooplancton vers les niveaux trophiques supérieurs, y compris les oiseaux marins et les mammifères marins. Cependant malgré leur importance écologique, on sait peu de choses sur leur répartition et les caractéristiques de leur habitat. Mon projet cherche donc à mieux comprendre l'écologie de ces espèces de proies clés dans l'océan Austral via le comportement alimentaire à très fine échelle de quatre de leurs prédateurs principaux à savoir les manchots royaux (Aptenodytes patagonicus), les manchots macaronis (Eudyptes chrysolophus), les otaries à fourrure Antarctique (Arctocephalus gazella), et les éléphants de mer austraux (Mirounga leonina) en relation avec les caractéristiques oceanographiques locales. Cela me permettra de determiner la distribution des myctophidés et de modeliser leur habitat dans l'ocean Austral. En fin de compte, mon travail aidera à combler des lacunes dans nos connaissances sur les liens entre les paramètres physico-chimiques de l'environnement marin, la distribution et les caractéristiques de l'habitat des espèces de proies clés, et leur lien avec les comportements de leurs prédateurs et leur succès de recherche de nourriture, ce qui est essentiel pour mieux comprendre la dynamique écosystémique.

Andrea Mendez-Bye, Doctorante

Impact des changements environnementaux sur les stratégies d'alimentation et succès de peche des phoques à capuchon dans l'Arctique.

Au cours des dernières décennies, l’Arctique a connu un réchauffement trois fois plus rapide que la moyenne mondiale, entraînant des changements majeurs dans les conditions glaciaires et océanographiques. Ces changements structurels ont un impact sur les organismes à tous les niveaux de la chaîne alimentaire arctique, du phytoplancton aux principaux prédateurs. Les phoques de glace sont considérés comme des bio-indicateurs de la santé de l’écosystème arctique, mais on sait peu de choses sur la manière dont ils ont réagi horizontalement et verticalement aux changements saisonniers et annuels de l’écosystème arctique dans le passé. Alors que l'Arctique continue de perdre de la glace, l'objectif du projet de doctorat d'Andrea est de 1) caractériser les comportements alimentaires des phoques à capuchon à l'aide de données de mouvement tridimensionnelles, leur relation avec l'efficacité de l'alimentation et les caractéristiques de leur habitat ; 2) évaluer les changements dans l'efficacité de la recherche de nourriture grâce à des données chronologiques et leurs liens avec la trajectoire de la population ; 3) construire des modèles qui prédisent la future répartition verticale du phoque à capuchon de l'Arctique. Cette recherche nous permettra de déduire des liens mécanistiques entre l'écologie d'alimentation des phoques de glace et leur environnement physique, et de mieux comprendre les impacts des changements environnementaux sur les individus et les populations de phoques de glace à partir des prévisions de changements d'habitat induits par le climat.

Etudiants passés

Jade Vacquie-Garcia, Post-doc ECOMM

LIVELY-HOODS : Stratégies de chasse d'un phoque associé à la glace face aux changements drastiques dans l'Arctique : l'étude de cas des deux stocks de phoques à capuchon, Cystophora cristata.

L'atmosphère et les océans se réchauffent de manière globale, mais les températures de surface de l'Arctique se réchauffent 3 fois plus vite que la moyenne mondiale, s’accompagnant d'un déclin de la glace de mer et d’un approfondissement de la thermocline. Ces changements rapides ont un impact sur la distribution horizontale et verticale des organismes, ce qui est susceptible d’affecter la structure des réseaux trophiques de l'Arctique ainsi que l'ensemble de la dynamique et/ou le fonctionnement de l'écosystème. Cependant, notre capacité actuelle à prédire les impacts des changements climatiques sur les espèces et les écosystèmes marins est limitée car des séries chronologiques d'une longueur suffisante pour évaluer ces changements sont souvent manquantes. Dans le projet « Lively-Hoods », on se propose d'étudier l'effet de ces changements sur l'écosystème arctique en combinant tous les ensembles de données disponibles au cours des 30 dernières années sur une espèce de prédateur marin supérieur, le phoque à capuchon. Le phoque à capuchon est une espèce pagophile arctique fortement dépendante de la glace de mer pour leur cycle de vie, qui en tant que prédateurs supérieurs, est un indicateur écologique de l'écosystème arctique. De plus, les deux stocks reconnus de phoques à capuchon présentent des trajectoires de population contrastées dans leur aire de répartition géographique respective, ce qui offre une opportunité supplémentaire de mieux comprendre comment les changements rapides qui se produisent dans leurs environnements affectent les espèces marines. Dans ce contexte, les objectifs du projet sont (i) d'étudier l'impact des changements environnementaux sur les stratégies spatiales et les régimes alimentaires des deux stocks de phoques à capuchon au cours des 30 dernières années, (ii) de comparer les réponses des deux stocks et de lier ces changements aux différences dans leurs trajectoires de population et (iii) de prédire leur évolution dans le futur compte tenu du continuum des changements environnementaux prévus.

Lola Gilbert, Doctorante

Role des mammifères marins dans le flux des nutriments et le stockage du carbone

Les travaux de recherche conduits dans le cadre de ma thèse visent à étudier les mécanismes de rétrocontrôle que les mammifères marins peuvent avoir sur l’écosystème, notamment par leur rôle dans l’ensemencement de la zone photique en nutriments et en micronutriments, via leurs matières fécales. L’idée est de quantifier le rôle des mammifères marins, non plus uniquement comme consommateurs des maillons supérieurs des réseaux trophiques, mais également sur le développement des maillons primaires par stimulation de la croissance du phytoplancton, et ainsi indirectement sur le stockage du carbone dans les réseaux trophiques. A partir de modèles bioénergétiques liant l’absorption de nutriments par la consommation de proies et l’excrétion de résidus, l’approche développée dans le cadre de mon travail inclura différentes échelles spatiales et temporelles, différents écosystèmes et différentes communautés de mammifères marins. Les données mobilisées comprendront des estimations de populations issues des campagnes aériennes de recensement, des données de télémétrie, des analyses des teneurs en nutriments de proies et de faeces et des données d’échouage. Grace a des modèles de prédictions de l’impact des changements d’abondances de ces prédateurs sur la dynamique des nutriments et du carbone dans les eaux de surface aux différentes échelles spatio-temporelles étudiées, le but de ces travaux est d’apporter des arguments scientifiques pour guider les politiques publiques de conservation.

Mathylde Renaud, 2eme année DUT

Evolution de la diète des phoques à capuchon en 25 ansns

Le changement climatique a déjà provoqué un réchauffement de l'atmosphère et des océans, notamment une réduction de la couverture de glace de mer et une augmentation de la stratification de la colonne d'eau. Ces changements sont susceptibles d'avoir des conséquences biologiques importantes, en particulier dans les écosystèmes marins de l'Arctique où le réchauffement est beaucoup plus rapide que dans toute autre région du monde. Dans son étude, Mathylde a examiné l'impact du changement climatique sur l'évolution du régime alimentaire de deux stocks de phoques à capuchon (Atlantique Nord-Est (NE) et Atlantique Nord-Ouest (NW)) au cours des 20 dernières années. Elle a utilisé l'analyse des isotopes stables, notamment du carbone et de l'azote, qui fournissent des informations sur leur position trophique et leur habitat. Elle a également mis au point une méthode d'analyse des isotopes stables dans le lard. Cette étude fait partie d'un projet pluridisciplinaire plus vaste sur les phoques à capuchon et complétera les informations recueillies sur les déplacements et les comportements de plongée des animaux au fil du temps pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes face au changement climatique.

Baglan Aitu, M2

Deep Learning appliqué aux données d'acoustique active en milieu marin

Les conséquences des changements environnementaux sur le fonctionnement des écosystèmes restent souvent mal évaluées. Il est donc essentiel de mieux évaluer les distributions horizontales et verticales des organismes marins par rapport aux caractéristiques de l'habitat, ainsi que l'impact de celles-ci sur la distribution et les comportements de recherche de nourriture des prédateurs marins supérieurs. Pour ce faire, une balise micro-sonar active à la pointe de la technologie a été récemment développée pour enregistrer les échogrammes des organismes en mer. Vingt éléphants de mer austraux – 14 des îles Kerguelen et 6 d'Argentine – ont été équipés de ces nouveaux micro-sonars, ainsi que d'un GPS, d'un capteur de pression et d'un accéléromètre tri-axial qui fournissent des données comportementales pour les phoques. Le volume de données acoustiques haute résolution récupérées interdit une analyse manuelle dans leur intégralité et nécessite par conséquent le développement de méthodes de traitement des données précises et pertinentes. Par conséquent, l'objectif de cette étude est de développer une méthodologie basée sur des approches d'apprentissage automatique pour extraire d'abord la partie de l'ensemble de données où des signaux pertinents de rencontres de proies sont présents dans les échogrammes. Une deuxième étape consistera à classer ces signaux extraits en proies isolées versus en banc, en proies actives versus passives, ainsi qu'en catégories de taille et d'intensité des signaux acoustiques.

Maria Isabel Barros, M2

Catégorisation des organismes marins détectés par les micro-sonars à l'aide de méthodes 'Machine Learning'

Pour comprendre les conséquences des changements environnementaux sur le fonctionnement des écosystèmes et notamment sur les niveaux trophiques intermédiaires (i.e. le necton : zooplancton, gélatineux, poissons et calmars...), un nouvel enregistreur innovant a été développé pour permettre l'échosondage actif des masses d'eau, et ainsi enregistrer la distribution verticale et la densité du zooplancton et des poissons mésopélagiques dans la colonne d'eau. Ce nouvel enregistreur (micro-sonar) a été déployé sur 12 éléphants de mer du Sud (Mirounga leonina) et a enregistré en moyenne pendant 30 jours et à une fréquence de ping de 25Hz. Par conséquent, le volume de données acoustiques haute résolution récupérées, ainsi que les autres types de données enregistrées (accélération haute résolution, profondeur, salinité, température etc...) est important (250GB par déploiement) et en forte croissance, ce qui interdit toute analyse manuelle dans leur intégralité. Pour tirer le meilleur parti des informations enregistrées par ces balises, mon objectif est de développer une méthodologie de traitement d'images de micro-sonar basée sur l'apprentissage automatique 'Machine Learning' pour extraire régulièrement des informations pertinentes des échogrammes obtenus. Le but est de i) déterminer la densité globale, la fréquence et la taille des organismes dans les plans d'eau, ii) d'isoler la partie où des signaux pertinents de proies ciblées par des prédateurs sont présents dans les échogrammes, et de les classer en proies isolées ou en bancs, en proies actives ou passives, et en catégories de taille et d'intensité, et iii) d'identifier les événements de déploiement des vibrisses visibles dans les échogrammes.

Jade Chevassu, M2

Relations entre les paramètres océanographiques, l'assemblage d'organismes et l'efficacité de pèche des éléphants de mer grâce à des données biologging de pointe

Les écosystèmes marins sont soumis à des changements radicaux et rapides du niveau physico-chimique au niveau biologique, avec des conséquences sur les structures et la dynamique de la toile trophique, sur les comportements et le succès des prédateurs en quête de nourriture. Cependant, les conséquences des changements environnementaux sur le fonctionnement des écosystèmes restent souvent mal évaluées. Il est donc essentiel de mieux évaluer la distribution horizontale et verticale des organismes marins, y compris le zooplancton et les populations de poissons, par rapport aux paramètres environnementaux, ainsi que leur impact sur la répartition et les comportements de recherche de nourriture des grands prédateurs marins, comme les éléphants de mer austraux. L'objectif de mon étude est de mieux comprendre comment les éléphants de mer utilisent leur environnement pour se nourrir lors de leurs voyages de plusieurs mois en mer 1 - en classant la densité et les classes de taille des organismes en 3D dans la colonne d'eau sur le chemin des éléphants - y compris les variations temporelles dues aux migrations nyctémérales - à l'aide d'analyses de données fonctionnelles (FDA) sur des profils acoustiques actifs, 2 - en evaluant les relations entre ces classes de densité et de taille des organismes et les caractéristiques des masses d'eau (température, salinité), et avec les tentatives de capture de proies et les changements de l'état corporel des elephants de mer d'autre part. Les résultats permettront de mieux comprendre la relation entre les propriétés physico-chimiques des habitats des éléphants de mer, l'assemblage du plancton et du necton du réseau trophique dans lequel ils se nourrissent et l'efficacité de la recherche de nourriture liée à ces différents assemblages écosystémiques.

Swann Heliot, M2

Impacts de l'environnement océanographique sur le mouvement et les performances de recherche de nourriture des phoques à capuchon

Les écosystèmes arctiques font face à l'un des changements environnementaux les plus rapides de la planète, mais les conséquences écologiques de ces changements restent mal comprises en raison des difficultés à collecter des données océanographiques et écologiques in situ. En tant que principaux prédateurs marins, les phoques à capuchon intègrent la cascade d'événements se produisant du bas vers le haut de la chaîne alimentaire et sont considérés comme des indicateurs d'alerte précoce des changements environnementaux. Leur cycle de vie dépend de la banquise pour accéder au terrain d'alimentation et pour un substrat d'échouage pour la reproduction et la mue. Ils sont également des plongeurs profonds, se déplacent sur tout le côté atlantique de l'Arctique et se nourrissent d'un large éventail de proies, du krill aux poissons et aux calmars. En tant que tels, ils constituent la plate-forme idéale pour échantillonner largement les écosystèmes nordiques et polaires en évolution rapide. Par conséquent, le but de cette étude est de comprendre comment les variations locales des conditions océanographiques - en particulier la couverture de glace de mer, la température, la salinité, la lumière, les courants, les vents et / ou la productivité primaire - ainsi que la disponibilité des proies affectent et déterminent les modèles de mouvement, la recherche de nourriture. succès et conditions corporelles des phoques. Cela nous aidera à évaluer l'environnement physique et biologique des phoques «sentinelles» et à évaluer les conséquences écologiques des changements environnementaux en termes de stratégies d'alimentation, d'efficacité et de distribution.

Mathilde Chevallay, M1

Adaptation des comportements de pèche en fonction du succès de la capture des proies chez les otaries à fourrure

L'objectif principal de cette recherche est d'étudier le processus décisionnel des otaries à fourrure d'Alaska et Antarctique pendant la recherche de nourriture en fonction de leur succès de pèche. L'Optimal Foraging Theory prédit que les prédateurs qui adoptent des stratégies de chasse qui maximisent leur apport énergétique par unité de temps auraient plus d'énergie à allouer à la reproduction et à la survie au cours d'une vie, et devraient donc montrer une meilleure capacite selective globale. Ces prédateurs doivent donc maximiser l'acquisition et l'assimilation des proies et en minimiser les coûts liés à la recherche, la poursuite et la capture. Comme les prédateurs se nourrissent dans des patchs, l'abondance des proies diminuera avec le temps, et le moment optimal où un prédateur devrait quitter un patch pour rechercher un patch plus rentable est supposé être lorsque le taux de capture local diminue en dessous le taux de capture moyen dans l'environnement. Les prédateurs n'ayant pas une connaissance parfaite de la distribution spatiale et de la qualité des patchs de proies dans leur environnement, ils utilisent probablement leurs expériences passées pour estimer quand il est optimal de quitter un patch. L'approche biologging permet d'obtenir des informations à la fois sur le comportement de recherche de nourriture à fine échelle des animaux marins cryptiques et les indices de disponibilité des proies, et donc fournir de nouvelles perspectives dans l'étude des processus de prise de décision chez les animaux marins cryptiques qui ont été difficiles à étudier jusqu'à présent. Comprendre les processus de prise de décision chez les prédateurs est essentiel pour comprendre comment ils réagissent à la disponibilité des proies et, par la suite, comment ils peuvent réagir aux changements environnementaux.