Oiseaux chanteurs des milieux ouverts de montagne et changements globaux

Song birds of mountain and alpine meadows as indicators of global changes

• Auteur / Autrice : Jules Chiffard
• Direction : Aurélien Besnard, Gilles Nigel Yoccoz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Analyse et modélisation des systèmes biologiques
• Date : Soutenance le 01/10/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation de la thèse : École pratique des hautes études (Paris ; 1868-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Roger Prodon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélien Besnard, Roger Prodon, Frédéric Jiguet, Wilfried Thuiller, Paola Laiolo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Jiguet, Wilfried Thuiller

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie des montagnes

Changements climatiques

Biodiversité

Mots clés libres

Usages des sols

Sciences participatives

Echantillonnage

Land use

Citizen science

Sampling

Biodiversity

Climate change

Alpine ecology

Résumé

Du fait de la croissance démographique et économique de la population humaine, nos sociétés sont de plus en plus dépendantes de la nature, et plus précisément de certains processus biologiques regroupés sous le terme services écosystémiques. Comprendre les mécanismes de réponse des systèmes biologiques face aux changements globaux que nos activités induisent à plusieurs échelles est donc un enjeu scientifique et de société. Cette thèse a été pensée et réalisée en interaction avec plusieurs équipes de recherche et gestionnaires d’espaces naturels dans le cadre du développement d’un suivi temporel des oiseaux de montagne comme indicateurs des conséquences des changements globaux sur la biodiversité. Les massifs montagneux de France sont en effet exposés aux changements de climat et à l’évolution de l’élevage des grands herbivores, une activité exposée aux fluctuations des prix des matières premières et des aides publiques. Les forts gradients bioclimatiques « en facettes » (selon l’exposition) qui caractérisent des massifs montagneux font de ces espaces des modèles d’étude particulièrement intéressants pour étudier les effets des changements globaux sur la biodiversité, mais aussi fortement contingents. L’objet général de ma thèse est d’identifier et de quantifier le rôle respectif de la température, de la structure de la végétation, et des activités d’élevage, sur cette communauté d’oiseaux, afin de mieux comprendre quelles pourraient être les conséquences de changements majeurs de climat et d’usage des terres. Les gradients altitudinaux ont été historiquement étudiés de façon isolée et dans de grandes diversités d’habitats. Suivant les objectifs généraux de la thèse nous avons choisi d’adopter l’approche inverse dans le premier chapitre, en multipliant les sites d’études dans un habitat standardisé (1100 points d’écoute réalisés dans les Alpes et les Pyrénées). Nos résultats montrent que la ressource, la température et la structure de l’habitat influent fortement sur la communauté. De plus 5 des 8 espèces étudiées semblent favorisées par le pâturage. Dans le second chapitre, j’ai testé l’effet de la forte saisonnalité qui caractérise le climat des massifs montagneux tempérés, en testant son effet sur la survie individuelle dans une population de Chocards à bec jaune Pyrrhocorax graculus. Je me suis appuyé pour cela sur un suivi individuel (CMR) d’un millier d’individus mené pendant 30 ans par Anne Delestrade. Les Chocards présentent une survie forte et un patron saisonnier, en interaction avec le sexe des individus, avec une survie plus basse pour les femelles après les hivers et printemps chauds. J’ai ensuite présumé que les passereaux insectivores savent profiter des troupeaux en consommant des insectes coprophages. J’ai mesuré les ratios isotopiques stables de l’azote présents dans les fèces des oiseaux les plus communs pour estimer le niveau trophique de leurs proies, et ainsi tester cette hypothèse et quantifier le mécanisme. On observe dans les deux massifs un décalage très marqué vers le prélèvement d’insectes non-herbivores quand l’intensité de pâturage augmente. Le dernier chapitre évalue le potentiel d’échantillonnages itératifs basés sur des modèles de répartition d’espèces pour augmenter la probabilité de contacter une espèce rare dans de nouvelles localités. Cette étude comprend des simulations et un test de terrain dans les Pyrénées sur la Niverolle alpine Montifringilla nivalis et le Monticole de roche Monticolla saxatilis. Les résultats montrent le fort potentiel de la méthode en pratique, et ses limites, avec une augmentation de la spécificité au détriment d’une augmentation des omissions. En discussion générale, je propose des perspectives de recherche visant à généraliser le lien fort entre régime alimentaire des oiseaux de montagne et troupeaux de mammifères herbivores, et à mieux comprendre la phénologie des populations des pelouses d’altitude en fonction de l’enneigement.

Growth of human populations and economy causes human societies to be more and more dependent on ecosystem services. Understand the mechanisms underlying the response of biological systems to global changes is thus a scientific and social issue. This research was thank and realized when developing a long term monitoring scheme for mountain birds with different research teams and conservation stakeholders. In this long term monitoring, birds are used as indicators of the effects of global changes on biodiversity. Mountain massifs of France are exposed to climate change, and land use evolution, as livestock grazing is dependent on raw material prices and public support. Mountains are interesting, but contingent, ecological contexts to study the effects of global changes on biodiversity, due to the sharp bioclimatic gradients and facet landscapes. My main objective was to characterize and quantify the respective effects of temperature, vegetation structure, and livestock grazing activities on this bird community, to better predict the consequences of major climate and land use changes. Elevation gradient have been mostly studied in isolated sites and large elevation gradients. Following our main objective, in the first chapter, we chose the opposite approach, by multiplying study sites in a standardized habitat (open grasslands, 1100 point counts in Alps and Pyrenees). Our results show that primary productivity, temperature and habitat structure all influence the bird community. Also 5 out of the 8 most common species seemed to be favorited by livestock grazing activities. In the second chapter, I tested the effect of the strong seasonality typical from temperate mountains’ climate, by testing it’s effect on the survival of individuals in a population of alpine Choughs Pyrrhocorax graculus. I relied on the CMR survey of more than 1000 individuals carried out by Anne Delestrade during 30 years. Choughs show the highest survival known in corvids, with a seasonal pattern, in interaction with individuals’ states like sex group. Adult females also showed lower spring survival after warm winters. In third chapter I speculated on the ability of insectivorous passerines to get benefit from the presence of large domestic herbivorous mammals, by eating coprophagous insects. I measured the stable nitrogen isotopic ratios in the feces of most common birds to provide an estimation of the trophic level of birds’ preys, and thus test my hypothesis and eventually quantify the mechanism. We observed, in both mountain massif, a shift from herbivorous from higher trophic level insects catched by birds, from locations with low grazing intensity to those with high grazing intensity. The last chapter present an evaluation of the potential of adaptive niche based sampling to increase the ability to find rare species in new localities. This study includes simulations and field test in the Pyrenees mountains on two alpine bird species, Snowfinch Montifringilla nivalis and rock Thrush Monticolla saxatilis. Results show the strong potential of the method in the field, and its limit, with an increase in specificity at the cost of omissions that also increase. As a general discussion, I develop research perspective to generalize the strong link found between birds’ diet and large mammalian herbivores, and to better understand the phenology of populations facing unpredictable snow cover during breeding period.