Processes involved in the functioning of large mammal communities : the role of the African elephant in the ecology of predator-prey relationships

par Nicolas Ferry

Thèse de doctorat en Écologie

Sous la direction de Hervé Fritz et de Marion Valeix.

Soutenue le 06-04-2018

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive (laboratoire) .

Le président du jury était Dominique Allainé.

Le jury était composé de Hervé Fritz, Marion Valeix, Craig J. Tambling.

Les rapporteurs étaient Stein R. Moe, Sonia Saïd.

  • Titre traduit

    Processus impliqués dans le fonctionnement des communautés de grands mamifères : le rôle de l'éléphant Africain dans l'écologie des relations prédateurs-proie


  • Résumé

    Les communautés écologiques sont connues pour être des systèmes complexes composés de multiple espèces entrant en interaction les unes avec les autres. De nombreux modèles théoriques ont été développés pour étudier les communautés. Certains ont souligné l'importance des effets indirects que les espèces pouvaient avoir les unes sur les autres, tels que les chaînes d'interactions et les modifications d'interactions (par modification du trait d'une des espèces en interaction ou de l'environnement où se déroule l'interaction). Bien que la science expérimentale vienne confirmer le rôle fondamental que pourrait avoir ces effets indirects, peu d'études à l'échelle des communautés en milieu naturel ont été conduites, et encore moins chez les grands mammifères. Le Parc National de Hwange, au Zimbabwe, est un écosystème de savane arborée semiaride caractérisé par une quasi-absence d'eau de surface naturelle (point d'eau, rivière) pendant la saison sèche, et ce n'est qu'avec la création de points d'eau artificiels pompés que la richesse spécifique des communautés de grands mammifères et les fortes abondances animales sont maintenues. De plus, cet écosystème a la remarquable particularité à la fois d'abriter l'une des plus fortes densités d'éléphants, et d'être considéré comme l'un des bastions africains pour sa population de lions. Le lion est connu comme étant un chasseur à l'affût, utilisant les éléments de son habitat (fourrés, souches, hautes herbes, etc.) pour se rapprocher au maximum de sa proie et lui bondir dessus par surprise. De plus, cette espèce semble profiter de l'agrégation des herbivores aux points d'eau pendant la saison sèche pour chasser autour de ces points d'eau. L'éléphant d'Afrique quant à lui est capable d'aménager son milieu et est ainsi susceptible de favoriser l'accès à certaines ressources pour les autres espèces, telles que des abris ou au contraire une meilleure visibilité. En revanche, de par sa masse corporelle exceptionnelle et son régime alimentaire généraliste, il est possible qu'il soit un compétiteur clé pour les autres herbivores. Enfin, étant très nombreux dans l'écosystème étudié, nécessitant de grandes quantités d'eau, et devenant de plus en plus agressifs au fil de la saison sèche, les éléphants influencent l'utilisation des points d'eau par les autres herbivores. Cette thèse porte donc sur le rôle que peuvent avoir les éléphants sur les interactions trophiques entre les lions et leurs proies, via des mécanismes d'effets indirects. Différents axes de recherche sont abordés. Le premier porte sur l'effet des éléphants sur la communauté de grands herbivores aux points d'eau, et plus particulièrement comment ils peuvent influencer leur distribution spatiale, et à terme leur vulnérabilité vis-à-vis des prédateurs. Un évitement spatial des éléphants par les autres herbviores en début de saison sèche suggère fortement que les éléphants sont de potentiels compétiteurs. Cependant, à la fin de la saison sèche, le phénomène s'inverse et certaines espèces d'herbivores se rapprochent fortement des éléphants. Deux scénarios portant sur les mécanismes pouvant expliquer ce patron ont été explorés, sans succès : une nécessité croissante d'accéder à de l'eau de meilleure qualité au niveau des pompes des points d'eau, et une augmentation du risque de prédation qui pourrait rendre les éléphants « attractifs » aux yeux des herbivores, les éléphants adultes étant invulnérables à la prédation et capables de les faire fuir par des comportements de harcèlement. Le deuxième axe de recherche porte sur l'effet des éléphants sur la distribution spatiale des herbivores à l'échelles du paysage et de l'habitat, et sur les conséquences possibles que cela peut avoir sur l'écologie spatiale des prédateurs. L'absence de ségrégation entre éléphants et herbivores ne supporte pas l'hypothèse d'un effet de compétition par exploitation, et l'investigation quant à l'effet sur les prédateurs n'a pas été poussée plus avant... [etc]


  • Résumé

    Species can indirectly affect other species and their interactions. The trophic interaction between a predator and its prey can be modified by the presence of a third species either through chain interactions (e.g. successive predation link) either through interaction modification. However, these indirect received few attentions in theorical modelling of food web, and fewer studies tried to explore this phenomenon at the scale of natural complex communities of large mammals. The role of the elephants as modifier of lion’s trophic interaction is explored in the semi-arid woodland savannah ecosystem of Hwange National Park, Zimbabwe. African elephants, as key competitor (male body mass ~ 4000 kg with aggressive behaviour) shape the behaviour of herbivores at waterholes results do not allow to state on the elephant mediation of lion trophic interaction at waterholes. In addition, elephants seem to facilitate the availability of food resources for impalas, possibly by increasing regrowth of shoots by breaking twigs and stem, as these last select habitats used by elephants. However, not effect of facilitation or competition were observed for the other herbivores, which lead to think that elephants do not influence lion trophic interaction in that way. Finally, by altering the physical environment (i.e. engineer species) the elephants affect the visibility and ambush sites for lions in the woody vegetation and ultimately seem to influence the lion kill site selection. This study suggests that indirect effects may act at the community level even if their observation and quantification are difficult in natural communities. Moreover, it supports the observation that it is important to take into account these indirect effects in order to have a thorough understanding and have a better ability to predict the consequences that disruptions may have on the structure and functioning of communities


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