Étudier les déplacements d'animaux avec des réseaux

Publié par Isabelle le 30/05/2020 à 13:00
Source: CNRS INSB
Que se passe-t-il dans la tête d'un animal quand il se déplace ? Comment cherche-t-il de la nourriture, des partenaires sexuels ou bien un site de migration ? Planifie-t-il son trajet ou se déplace-t-il au hasard ? Des éthologues du Centre de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique,...) sur la Cognition Animale de Toulouse (CRCA-CBI / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université Toulouse III (L’université Toulouse-III, (nom d’usage : université Paul Sabatier) est une université française, située à Toulouse. Elle fait partie du PRES...) Paul Sabatier) se sont associés à des écologues du Laboratoire Évolution et Diversité Biologique de Toulouse (EDB - CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) Toulouse III Paul Sabatier / IRD), des chercheurs de l'École Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), ainsi qu'une entreprise spécialisée dans les outils de radio-traçage (Xerius), ont développé une nouvelle méthodologie à portée de tous, basée sur l'analyse réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...), afin de simplifier et caractériser les déplacements animaux dans l'espace et le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Cette nouvelle étude est parue dans la revue Methods in Ecology and Evolution.


Milan noir équipé d'une balise Alteos, Argos/GPS/UHF, développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales...) par l'entreprise XeriusTracking. © Virginie Perilhon

La multiplication (La multiplication est l'une des quatre opérations de l'arithmétique élémentaire avec l'addition, la soustraction et la division .) des outils de traçage automatisés permet aujourd'hui d'obtenir facilement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En...) à haute résolution pour un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'espèces animales. Au niveau le plus élémentaire, il est possible de visualiser la séquence des positions de l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances...) en joignant celles-ci par une ligne, c'est-à-dire tracer la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de l'animal. La vitesse (On distingue :), la distance parcourue entre deux positions successives, le temps de séjour dans une position spécifique et les changements de direction, sont quelques-uns des principaux paramètres qui peuvent être extraits de cette trajectoire. La variation de ces paramètres tend à être corrélée avec les changements de comportement d'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).). Cependant, jusqu'à présent, ces variations ne fournissaient que peu d'information sur la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une...) temporelle des trajectoires.

Pour pallier ce problème, l'équipe toulousaine a fait appel à la théorie des graphes (Le terme de graphe désigne en mathématiques une opération d'application. Il possède deux acceptions :) développée pour l'analyse des systèmes complexes. Les chercheurs ont transformé les trajectoires animales en réseaux spatiaux dans lesquels les noeuds sont les positions des animaux et les liens sont les mouvements entre ces différentes positions. Pour illustrer la validité et la généralité de la méthode, les scientifiques ont analysé les déplacements de différentes espèces: un insecte (Les insectes (Insecta) font partie du sous-embranchement des hexapodes, elle-même incluse dans l'embranchement des arthropodes mais dans un sous-groupe : les...) en exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) (bourdon cherchant des fleurs à butiner), un oiseau (Un oiseau (ou classe des Aves) est un animal tétrapode appartenant à l'embranchement des vertébrés. S'il existe près de 10 000 espèces d'oiseaux, très différentes tant par leur écologie que par...) en migration (milan noir rejoignant son site d'hivernage) et deux mammifères (chevreuil et loup (Canis lupus, est l'espèce de loups de la famille des Canidés la plus répandue. Elle a plusieurs noms vernaculaires : Loup gris, Loup commun, Loup vulgaire ou encore Loup, tout court. L'espèce a...) exploitant leurs territoires) suivis avec différentes technologies. Dans chacun des cas, l'analyse réseau a révélé des comportements répétés dans le temps qui sont la signature de stratégies de recherche ou d'interactions avec l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...) jusqu'alors inconnues, ou difficiles à identifier.

Ces travaux démontrent que des analyses réseau relativement simples peuvent être utilisées pour étudier les mouvements complexes des animaux dans l'espace et le temps et en extraire de nouvelles informations sur les prises de décision de l'animal au cours de son déplacement. En principe, ces analyses peuvent être appliquées à tous types de données de mouvements dans lesquelles les individus sont régulièrement relocalisés et pourraient donc être étendues à l'analyse des populations où plusieurs individus interagissent lors d'un déplacement.


Milan noir équipé d'une balise Alteos, Argos/GPS/UHF, développée par l'entrepriseXeriusTracking. © Virginie Perilhon

Référence:
Analysis of temporal patterns in animal movement networks”, Cristian Pasquaretta, Thibault Dubois, Tamara Gomez-Moracho, Virginie Perilhon Delepoulle, Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm, heaume, casque, protection.) Le Loc'h, Philipp Heeb & Mathieu Lihoreau, Methods in Ecology and Evolution, January 2020. DOI: 10.1111/2041-210X.13364.

Contacts:
Philipp Heeb
Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB – CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD)
philipp.heeb at univ-tlse3.fr

Cristian Pasquaretta
Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA - CBI/CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier)
pasquaretta at univ-tlse3.fr

Frédéric Magné
Contact communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles technologies...),...) - Laboratoire Évolution et Diversité Biologique (EDB – CNRS/Univ. Toulouse III Paul Sabatier/IRD)
frederic.magne at univ-tlse3.fr

Mathieu Lihoreau
Contact communication du Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA – CBI/CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier)
mathieu.lihoreau at univ-tlse3.fr
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