Projet de thèse

Influence de l’environnement sur la distribution océanique des oiseaux marins de l’ouest de l’océan Indien : implications sur la vulnérabilité des espèces face aux changements climatiques

Résumé :
Les changements climatiques auront un impact sur la biodiversité marine de la ceinture tropicale. Il importe de se doter d’outils prédictifs permettant de modéliser leurs effets sur la biodiversité, afin d’adapter les mesures conservatoires. L’objectif de cette thèse est d’étudier la vulnérabilité des oiseaux marins tropicaux aux changements climatiques en couplant deux analyses complémentaires. La première est basée sur la distribution spatiale des espèces et la modélisation prédictive de leurs habitats océaniques. La seconde est basée sur la génétique des populations, pour évaluer la connectivité entre populations et donc les possibilités de dispersion des individus. La gamme des espèces étudiées va des espèces pantropicales faiblement philopatriques et donc potentiellement moins vulnérables aux changements climatiques (sterne fuligineuse, paille en queue à brins rouges) aux espèces endémiques, extrêmement philopatriques et donc potentiellement très vulnérables (pétrel noir de Bourbon).

Encadrement :
Pr. Matthieu Le Corre (UMR ENTROPIE, Université de La Réunion)
Dr. Audrey Jaeger (UMR ENTROPIE, Université de La Réunion)

Laboratoire d’accueil :
UMR ENTROPIE (http://umr-entropie.ird.nc)

Le processus de selection se déroule en deux étapes (1) selection par les directeurs de these (audition la semaine du 15 mai) (2) selection par l’école doctorale (audition le 19 juin). Ce projet de these est donc conditionné à l’obtention par l’étudiant(e) d’un contrat doctoral de l’École Doctorale Sciences, Technologies, Santé (http://recherche.univ-reunion.fr/doctorat-et-hdr/ecoles-doctorales/ed-sts/contrats-doctoraux/). Les candidat seront évalués sur l’excellence de leur parcours universitaire, l’adéquation de leur formation au projet de thèse, leur motivation et leur maitrise du sujet.

Merci de contacter Audrey Jaeger ([email protected]) et Matthieu Le Corre ([email protected]) avant le 28 avril.

Pièces à fournir :
– CV détaillé
– Lettre de motivation
– Relevé de notes du master

Sujet développé
Les changements climatiques sont en marche et leurs effets sur la biodiversité se font déjà sentir. On relève des modifications de la diversité génétique, des changements de composition spécifique des écosystèmes, des retards ou avancées de la phénologie, des déplacements d’aires de distribution etc. (Walther et al. 2002; Parmesan 2006 ; Bellard et al. 2012). La biodiversité est d’autant plus impactée qu’elle est déjà fragilisée par les activités humaines (exploitation des ressources, destruction des habitats, introduction d’espèces invasives…) (Barnosky et al. 2011, Ceballos et al. 2015). Les changements climatiques deviendront dans les prochaines décennies la cause majeure d’érosion de la biodiversité, surpassant la destruction des habitats (Pereira et al. 2010). Prédire comment les changements climatiques affecteront la biosphère est donc devenu un défi scientifique et sociétal majeur. Les études abordant l’effet des changements climatiques sur la biodiversité sont beaucoup moins nombreuses en milieu océanique qu’en milieu terrestre (Parmesan 2006; Richardson and Poloczanska 2008). Les milieux polaires et tempérés ont attiré plus d’attention car il a longtemps été considéré qu’ils seront les plus impactés par les changements climatiques (IPCC 2001, 2007), mais les dernières mesures montrent que les tropiques se réchauffent également et que leur biodiversité en pâtit (Hoegh-Guldberg 1999, IPCC 2014). L’océan Indien tropical a été identifié comme une zone où les changements climatiques océaniques sont plus rapides qu’ailleurs et devrait donc être une zone prioritaire dans l’étude des effets de ces changements sur la biodiversité marine (Hobday and Pecl 2013).
Les oiseaux marins sont d’excellents modèles pour l’étude des changements climatiques océaniques. Par leur position apicale dans les réseaux trophiques, ces espèces intègrent les effets des changements environnementaux sur les niveaux trophiques inférieurs (Furness and Camphuysen 1997). Les oiseaux marins ont par ailleurs des caractéristiques uniques (reproduction à terre, en colonies souvent denses, de manière sasisonnière), ce qui permet d’avoir accès facilement, de manière prévisible, à un grand nombre d’individus. L’UMR ENTROPIE conduit depuis 2003 un programme régional d’étude de la distribution en mer et des déplacements des oiseaux marins de l’océan Indien occidental, en utilisant du matériel de télémétrie (balises Argos, GPS, GLS) couplé à des prélèvements sanguins. Cette base de données représente une opportunité unique pour étudier les relations existant entre la distribution de ces organismes et les paramètres environnementaux. L’objectif de cette thèse est d’étudier la vulnérabilité des oiseaux marins tropicaux aux changements climatiques en couplant deux analyses complémentaires :

1- Influence de l’environnement sur la distribution des oiseaux marins
Les interactions entre l’environnement océanique et les oiseaux marins sont de mieux en mieux connues (Hunt et al. 1999, Weimerskirch 2007). Il est ainsi possible de réaliser des modèles de sélection de l’habitat qui permettent (1) de décrire les paramètres environnementaux qui expliquent la distribution des oiseaux marins (Thiebot et al. 2011) (2) réaliser des cartes d’habitats disponibles actuellement (Louzao et al. 2010) et (3) réaliser des prédictions quant à la distribution future de ces habitats dans le contexte des changements climatiques (Péron et al. 2012, Hazen et al. 2013). La plupart de ces travaux ont été réalisés dans des secteurs océaniques polaires ou tempérés pour des raisons essentiellement logistiques. Les rares travaux portant sur la modélisation de la sélection des habitats des oiseaux marins tropicaux ont été réalisés par notre équipe et ne se sont pour l’instant focalisés que sur une seule espèce, le pétrel de Barau (Pinet et al. 2011, Legrand et al. 2016). Leur caractère généralisable est donc actuellement limité. Il convient d’étendre ce type d’analyse à d’autres espèces aux caractéristiques contrastées (en terme d’écologie alimentaire, de stratégies migratoires, de phénologie, de philopatrie etc.). La modélisation des habitats sera réalisée en intégrant les différences de phénologie (saisonnalité) des différentes espèces et populations étudiées ainsi que la variabilité interannuelle des conditions climatiques et leurs effets sur la distribution en mer mais aussi sur la phénologie.

2- Connectivité des populations et conséquences sur la vulnérabilité vis à vis des changements climatiques
Les capacités de dispersion et donc de colonisation de nouveaux sites d’une espèce peuvent agir sur la vulnérabilité de cette espèce aux changements climatiques. En effet, si les individus sont extrêmement fidèles à leur lieu de naissance et de reproduction (philopatrie), ce qui est le cas de beaucoup d’espèces d’oiseaux marins, la connectivité entre les populations sera faible, conduisant à une struturation spatiale de la métapopulation. La philopatrie est une stratégie comportementale conservée qui consiste à retourner chaque année au même endroit, quelle que soit la distance parcourue entre deux périodes de reproduction. Par exemple beaucoup d’oiseaux marins réalisent chaque année des migrations de plusieurs milliers de kilomètres (Pinet et al. 2011) mais ils reviennent chaque année dans la même île, voire le même nid. Cette stratégie est avantageuse dans un environnement constant car elle assure de s’installer dans un habitat de reproduction connu et favorable. Dans un contexte de changement rapide des conditions environnementales, cette stratégie peut être évolutivement désavantageuse car les individus risquent de retourner dans un endroit devenu progressivement défavorable pour leur reproduction. On peut ainsi s’attendre à ce que les espèces les plus philopatriques (qui sont aussi celles qui ont les taux d’endémisme les plus important, notamment les pétrels) soient plus vulnérables vis à vis des changements climatiques. La connectivité des populations sera évaluée grâce aux outils de génétique des populations.

Espèces étudiées
Trois espèces d’oiseaux marins seront étudiées : la sterne fuligineuse (pantropicale et faiblement philopatrique), le paille en queue à brins rouges (Indo-pacifique et assez fortement philopatrique) et le pétrel noir de Bourbon (endémique de La Réunion et donc extrêmement philopatrique).

Retombées attendues
En dehors des aspects de recherche fondamentale que ce sujet se propose d’étudier, plusieurs applications sont attendues :
– Applications en océanographie et climatologie (projet SPY, fédération OMNCG)
La thèse sera intégrée au projet SPY, qui associe les UMRs ENTROPIE et LACY. Ce projet vise à utiliser les oiseaux marins comme des « plateformes instrumentées » pour obtenir des données spatialement explicites de certains paramètres océanographiques (température et courants). Ces données seront comparées aux données issues des modèles climatiques et aux images satellitaires, et permettront de réaliser les modèles d’habitats que nous avons évoqué plus haut.

– Applications en conservation (Life+ Pétrels, projet européen)
Les résultats apporteront également des données biologiques essentielles à la conservation de certaines espèces au statut de conservation défavorable (par ex. le Pétrel noir de Bourbon, endémique de La Réunion et en danger critique d’extinction)

– Applications en recherche et développement (entreprise BIOTRACK)
Nous avons mis en place une collaboration en R & D avec l’entreprise britannique BIOTRACK pour tester in natura des prototypes miniaturisés de géolocalisateurs, accéléromètres, profondimètres et capteurs de température déployables sur des oiseaux marins afin d’étudier leurs comportements en mer mais aussi les caractéristiques de leur environnement.

Financements de fonctionnement ou d’équipement obtenus pour la thèse (hors contrat doctoral) :

– Projet SPY, Fédération OMNCG, 12500 euros pour 2017 avec la perspective de poursuivre en 2018 et 2019 pour un montant total de 30000 euros : achat de matériel de tracking, missions de terrain, frais de publication.

– Projet Life+ Pétrels : Ce projet européen (2015 – 2020) est doté d’un montant total de 3 M€ dont 1,5M€ venant de l’UE (l’autre 1,5M€ est la contrepartie des différents co-financeurs et bénéficiaires associés). L’université de La Réunion, en tant que bénéficiaire associé du projet, gère un financement européen de 400K€ (soit 26% du financement européen) dont environ 20K€ pourra bénéficier au projet de thèse.

Partenariat et collaboration

– Parc National de La Réunion en particulier l’équipe LIFE+ Pétrels
– Laurence Humeau (UMR PVBMT), pour la génétique des populations
– UMR LACy (en particulier les chercheurs impliqués dans le projet SPY)