Estimation de la diversité acoustique animale en forêt néotropicale

Assessment of animal acoustic diversity in neotropical forest

• Auteur / Autrice : Juan Ulloa chacón
• Direction : Thierry Aubin, Jérôme Sueur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 11/06/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jane Lecomte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Aubin, Jérôme Sueur, Jane Lecomte, Gianni Pavan, Jérôme Chave, Sandrine Pavoine, Pierre-Michel Forget
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gianni Pavan, Jérôme Chave

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apprentissage machine

Acoustique

Écologie des régions tropicales

Biodiversité

Mots clés libres

Suivi de biodiversité

Apprentissage automatique

Écoacoustique

Ecologie tropicale

Biodiversity monitoring

Machine learning

Ecoacoustics

Tropical ecology

Résumé

La communication par émission sonore est un trait comportemental répandu chez les animaux terrestres. Les riches textures sonores de la forêt neotropicale nous suggèrent que la faune est non seulement abondante, mais aussi diverse et dynamique. Cette facette de la biodiversité peut révéler des informations précieuses sur les communautés animales qui habitent les milieux tropicaux, mais reste largement méconnue. Comment mesurer la diversité acoustique tropicale pour aborder des questions écologiques ? Dans le cadre de l'écoacoustique, nous avons cherché à révéler des structures dissimulées dans le paysage sonore de la forêt neotropicale, et tenter d’expliquer leurs présences à travers les processus écologiques sous-jacents. Tout d’abord, nous avons suivi la dynamique spatio-temporelle d’une empreinte sonore amazonienne, le chant de l’oiseau tropical Lipaugus vociferans, montrant une activité liée à des caractéristiques spécifiques d’habitat. Puis, nous nous sommes intéressés aux communautés d’amphibiens. L’analyse de variables acoustiques et météorologiques nous a permis de mieux comprendre les causes, patrons et conséquences du comportement reproductif explosif. Enfin, nous avons adapté de nouveaux outils de calcul, issus des disciplines de l'apprentissage automatique et de la reconnaissance de formes, pour proposer une analyse efficace, objective et facilement reproductible de grands jeux de données acoustiques. L’écoacoustique, renforcée par des algorithmes informatiques, émerge comme une approche clé pour les programmes de suivis de biodiversité à large échelle, permettant de mieux comprendre et valoriser la diversité de formes de vies unique abritée par la forêt tropicale.

Acoustic signalling is a common behavioural trait among terrestrial animals. The rich sound textures of neotropical forest echo that wildlife is not only abundant, but also diverse and dynamic. This facet of biodiversity can reveal valuable insights of animal communities inhabiting tropical environments, yet remains poorly understood. How to best measure tropical acoustic diversity to address ecological questions? Based on the ecoacoustic framework, we explored the soundscape of neotropical forest, revealing patterns and investigating the ecological underlying processes. First, we tracked the spatiotemporal dynamics of an amazonian soundmark, the song of the bird Lipaugus vociferans, showing activity patterns related to specific habitat features. Then, we investigated amphibian communities with very brief reproduction periods. Coupling acoustic and environmental variables, we shed light on the causes, patterns and consequences of explosive breeding events. Finally, we adapted novel computational tools from the machine learning and pattern recognition disciplines to provide an efficient, objective and replicable analysis of large acoustic datasets. Ecoacoustics, powered with computer algorithms, emerge as a suitable approach to scale-up biodiversity monitoring programs, allowing to better understand and cherish the unique diversity of life sustained by tropical forest.