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La théorie de « la distribution libre idéale » à l’épreuve des données Birdlab

Sciences participatives

Manuel Barrientos Tecún a réalisé son stage de master 1 en travaillant à partir des données Birdlab. Grâce aux nombreuses parties de ce jeu intelligent réalisées par les participant.e.s, que l'on remercie chaleureusement pour leur enthousiasme et leur engagement, Manuel a pu plonger dans l'analyse du comportement des oiseaux lorsqu'ils se nourrissent aux mangeoires. Cet article vous propose un petit tour d'horizon théorique pour mieux comprendre son étude.

Rencontre entre les données Birdlab et la passion de Manuel Barrientos Tecún

Birdlab est un programme de science participative qui s’appuie sur l’observation du comportement des oiseaux lorsqu’ils viennent se nourrir sur les mangeoires. Les participants transforment leur jardin, balcon ou terrasse en laboratoire en y installant deux mangeoires identiques et en suivant les allées et venues des oiseaux qui viennent s’y nourrir, grâce à l’application Birdlab. Regarder des oiseaux sur une mangeoire peut paraître insignifiant… et pourtant, ces simples observations, que chacun peut faire, permettent de répondre à une multitude de questions. Des mangeoires sur plusieurs sites permettent de récolter des données sur des comportements au niveau individuel, sur des interactions au sein d’une même espèce ou entre différentes espèces (écologie du comportement). Des milliers de mangeoires un peu partout sur le territoire permettent de travailler sur des questions relatives au paysage, en comparant les observations faites dans différents contextes ; urbains, péri-urbains, agricoles, etc (écologie du paysage). L’expérience réitérée dans le temps, année après année, permet de déceler des modifications liées aux variations temporelles des conditions environnementales telles que le changement climatique. Aujourd’hui, explorons quelques notions d’écologie comportementale qui ont fondées la problématique de stage de master 1 de Manuel Barrientos Tecún, intitulé « Analyse des stratégies alimentaires des oiseaux communs de jardin » et encadré par Carmen Bessa-Gomes, co-responsable scientifique de Birdlab. Mais d’abord, quelques questions à Manuel :

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- Qu'est-ce qui t'a orienté vers l'écologie scientifique ?
J’ai depuis ma jeunesse, toujours été passionné par les sciences, et en particulier par la diversité du monde vivant. Originaire du Guatemala, j'ai eu la chance de me rendre dans des forêts tropicales où la nature et sa biodiversité m'ont émerveillé. Ces expériences m’ont incité à en apprendre davantage sur les relations entre les individus et leurs écosystèmes.

- D’où vient ton intérêt pour les oiseaux en particulier ?
Lorsque j'étais jeune, mon intérêt pour les sciences naturelles m'a poussé à vouloir devenir paléontologue, notamment dans l'étude des dinosaures. Toutefois, au fil de mon parcours académique, je me suis intéressé aux espèces contemporaines, et en particulier aux oiseaux. Cette transition m'a permis d'explorer la continuité entre les espèces disparues et celles qui existent encore aujourd'hui, afin de mieux comprendre la vie dans sa diversité et son évolution au fil du temps. (ndlr : saviez-vous que les oiseaux sont les représentants contemporains des dinosaures ?)

- Pourquoi avoir choisi ce stage ?
Particulièrement intéressé par l'écologie évolutive, l'opportunité d'explorer les interactions complexes entre les espèces aviaires et leur environnement alimentaire a suscité mon intérêt. Observer les variations comportementales selon les conditions environnementales et la dynamique des populations d'oiseaux m'a semblé être un sujet pertinent pour comprendre l'adaptation des espèces à leur habitat.

 

La théorie de la distribution libre idéale (DLI)

Selon cette théorie (Ideal Free Distribution en anglais) développée en 1969 par Stephen Fretwell et Henry Lucas , les animaux minimisent la compétition pour les ressources dont ils ont besoin, en se répartissant dans l’espace. Cela implique qu’ils connaissent la qualité et quantité des ressources disponibles dans leur environnement, et qu’ils ont accès à ces ressources de la même manière. Le premier test publié de cette théorie est réalisé par Manfred Milinski (1979) : il rapporte les résultats d’un dispositif expérimental mis au point pour observer le comportement d’alimentation d’épinoches (Gasterosteus aculeatus).  Des assistants dissimulés derrière des caches laissent tomber des daphnies (Daphnia magna) à la surface de l’eau à chaque extrémité de l’aquarium pendant qu’une caméra enregistre la position de six épinoches.

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L'expérience de Milinski pour tester la DLI
(illustration à vocation pédagogique, Vigie-Nature ne soutient pas les expériences léthales sur les animaux)
crédit photo épinoche : Ron Offermans, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1563310 /crédit photo Daphnie : Hajime Watanabe — PLoS Genetics, March 2011, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14755961

Les résultats montrent qu’effectivement les épinoches sont capables de se distribuer dans les deux parcelles selon les prédictions de la DLI. Autrement dit, elles se répartissent de manière équilibrée sur les points d’alimentation.  Mais cette distribution n’est pas atteinte immédiatement :  les épinoches semblent échantillonner les deux parcelles un certain nombre de fois avant de choisir d’exploiter une des parcelles et persistent à échantillonner l’alternative de manière ponctuelle. Il existe néanmoins une petite différence entre la distribution idéale prédite par la DLI et les distributions observées : légèrement trop de poissons dans la parcelle la moins profitable et légèrement moins dans la parcelle la plus riche. Cette différence, également observée dans presque tous les tests de la DLI sur des insectes, des poissons ou des oiseaux a conduit à des modifications pour affiner les présupposés du modèle théorique initial.
Le protocole Birdlab, avec ses deux mangeoires par site observé, est un « laboratoire » parfait pour tester le modèle théorique de la DLI dans un contexte particulier : celui d’un apport de ressources « géré » par des humains, dans des milieux plutôt urbanisés. Est-ce que les oiseaux se répartissent de manière équilibrée sur les mangeoires, suivant la théorie ? Ou est-ce que d’autres comportements apparaissent ?

 

Qu’en est-il lorsque la nourriture est mise à disposition sur les mangeoires ?

Les mangeoires sont utilisées par de nombreuses espèces et leur fréquentation augmente au cours de l'hiver à mesure que les ressources disponibles par ailleurs s'amenuisent.  Deux implications en résultent : la création de regroupements interspécifiques et une possible pression de compétition accrue à la fin de l'hiver.
Dans les espaces non anthropisés, se regrouper entre différentes espèces pour s’alimenter n’est pas inédit pour les oiseaux : on parle de « mixed-species flocks » traduit en français par « volée mixte d’alimentation ».  Cette stratégie augmente la probabilité de trouver des sources de nourriture et diminue le risque de prédation. Ces rassemblements d’oiseaux, observés surtout dans les milieux forestiers et en particulier dans les forêts tropicales, varient en taille, en durée, en composition d’espèces, et en cohésion. Les espèces qui commencent à se nourrir en premier font office de « leaders », tandis que d’autres, les « followers », vont les rejoindre dans un second temps. Les « leaders » sont généralement des espèces grégaires qui se déplacent à plusieurs individus, et de plus grande taille que les « followers ».
Si se rassembler permet de trouver des sources de nourriture et se prémunir de la prédation, c’est aussi se retrouver en situation de compétition avec les autres membres du groupe lorsque l’on s’approche de la ressource à becqueter. On parle de « compétition territoriale » lorsqu’un oiseau entrave l’accès à la ressource à un autre par un comportement de confrontation. Et de « compétition préemptive » lorsque la simple présence d’un oiseau lui assure le plein accès à la ressource par le contrôle de l’espace. Il n’y a alors pas de confrontation mais elle n’est pas accessible aux autres. On sait que la compétition territoriale, mesurée par la probabilité d’observer des comportements relatifs à des confrontations comme l’agression ou la fuite, augmente lorsqu’il le nombre d’oiseaux à la mangeoire augmente. 

Enfin, les espèces qui fréquentent une mangeoire sont liées aux caractéristiques du paysage environnant (Lorrilliere et al., 2018) : Par exemple, plus les paysages alentours sont variés, plus la diversité d’oiseaux observée sur les mangeoires est grande. En revanche, la diversité réduit avec la proximité d’habitations. Et pour augmenter la probabilité de voir un verdier, la mangeoire devra être située loin d’habitations mais aussi de haies.
Afin de minimiser les biais relatifs aux milieux dans lesquels se trouvent les mangeoires, Manuel a travaillé avec les données provenant des mangeoires situées dans les zones péri-urbaines. Suivant la théorie, deux hypothèses ont été posées :
1) Plus le besoin de nourriture est important (lorsque l’hiver est bien installé), plus les oiseaux auront tendance à suivre les prédictions du modèle de la DLI, afin d’optimiser leur gain alimentaire (accéder aux ressources en minimisant la compétition).
2) Plus le nombre d’oiseaux présents sur les mangeoires est important, plus les oiseaux suivront les prédictions du modèle de la DLI, pour éviter les pressions de compétition.
Est-ce vraiment ce qu’il se passe ? Les résultats dans un prochain article !

HD.

D'autres articles sur Birdlab :
BirdLab et la recherche scientifique : le point 5 ans après le démarrage
Les mangeoires sont une ressource secours pour de nombreuses espèces agricoles

Lien vers la publication scientifique citée dans cet article :
Lorrilliere, R., Chiron, F., Duffaut, C., Turpin, S. and Bessa-Gomes, C. (2018). Common birds during winter in the face of urbanization, foraging ecology questioned thanks to an original citizen science scheme (BirdLab). 5th European Congress of Conservation Biology. doi: 10.17011/conference/eccb2018/107979

 

 

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