Avis de soutenance - doctorat - Lionel BONSACQUET | École Pratique des Hautes Études

Soutenue par Lionel BONSACQUET

Impacts et enjeux démographiques des changements globaux sur le bouquetin des Alpes (Capra ibex)

Les milieux alpins subissent actuellement des changements majeurs (e.g. hausse des températures entrainant une modification de la phénologie de la végétation, accroissement des pressions biotiques telles que les pathogènes, etc.) et figurent parmi les écosystèmes les plus sensibles au réchauffement climatique. Les espèces alpines présentent des adaptations physiologiques et comportementales leur permettant de faire face aux fortes contraintes environnementales de ces milieux, comme la rigueur hivernale. Ces adaptations pourraient également conditionner leurs réponses démographiques aux changements en cours. Or, les mécanismes reliant variations environnementales et processus démographiques (survie, reproduction) restent peu documentés, faute de suivis à long terme adaptés. En étudiant la dynamique de deux populations de bouquetin des Alpes (Capra ibex) suivies sur le long terme (26 et 22 ans), cette thèse visait à évaluer la sensibilité de cette espèce aux changements globaux, en considérant à la fois l'émergence de crises sanitaires et les variations des contraintes environnementales et climatiques saisonnières. Un premier travail a modélisé la dynamique de la population de Modane, dans le parc national de la Vanoise, qui a subi une forte mortalité liée à l'émergence d'une bactérie hautement pathogène. J'ai montré, via un modèle de population intégré, que la survie des femelles adultes est restée plus faible durant les 14 années suivant l'épizootie que durant la décennie précédente. Cette baisse d'un paramètre généralement très canalisé chez les ongulés longévifs limite la croissance de la population. Malgré une amélioration de la reproduction après l'épidémie, probablement liée à un relâchement de la compétition pour les ressources entre individus, cette faible dynamique post-épizootie suggère un possible maintien de la maladie à un niveau endémique. Ce travail montre que des perturbations ponctuelles peuvent avoir des effets durables sur la trajectoire des populations et que les maladies émergentes constituent une menace importante pour l'espèce. La population de Belledonne, située à 45 km de celle de Modane, n'a pas connu d'épizootie et est en régime de densité-dépendance depuis la fin des années 1990. L'analyse des données de capture-marquage-recapture montre que la variabilité de la survie et de la reproduction n'est pas déterminée par une saison limitante unique : les quatre saisons imposent des contraintes distinctes (e.g. température en été, dates d'émergence et de sénescence de la végétation, quantité de neige en hivers), et d'ampleur comparable. Comme attendu chez une espèce longévive, la reproduction s'est révélée plus sensible aux variations environnementales que la survie adulte. Ce travail, comme le précédent, montre aussi le rôle majeur de l'hétérogénéité individuelle dans ces processus démographiques avec des réponses aux variables environnementales qui diffèrent selon l'âge et le sexe, reflétant des contraintes physiologiques et des compromis d'histoire de vie propres à cette espèce fortement dimorphique. Ces résultats indiquent que le changement climatique pourrait atténuer certaines contraintes, notamment hivernales, tout en en accentuant d'autres, en particulier estivales, et que la combinaison de ces effets contrastés et de réponses âge- et sexe-spécifiques rend difficile la prédiction de la trajectoire démographique des populations en réponse au changement climatique. Enfin, une projection démographique de la population de Belledonne basée sur des scénarios climatiques a été réalisée afin d'évaluer les effets conjoints des mécanismes influençant sa dynamique future. Ces travaux identifient les connaissances encore nécessaires pour éclairer les décisions de conservation, améliorer la compréhension des liens entre environnement et dynamique des populations et anticiper les effets des changements globaux sur la démographie des espèces.

Global change and the Alpine ibex: demographic impacts and challenges

Alpine environments are currently undergoing major changes (e.g. rising temperatures altering vegetation phenology, increasing biotic pressures such as pathogens) and are among the ecosystems most sensitive to climate warming. Alpine species exhibit physiological and behavioural adaptations that allow them to cope with the strong environmental constraints of these habitats, such as harsh winters. These adaptations may also shape their demographic responses to ongoing environmental change. However, the mechanisms linking environmental variation to demographic processes (survival, reproduction) remain poorly documented, largely due to the scarcity of suitable long-term monitoring. By studying the dynamics of two long-term monitored populations of Alpine ibex (Capra ibex) (26 and 22 years of monitoring), this thesis aimed to assess the sensitivity of this species to global change, considering both the emergence of sanitary crises and seasonal environmental and climatic constraints. A first study modelled the dynamics of the Modane population in Vanoise National Park, which experienced high mortality following the emergence of a highly pathogenic bacterium. Using an integrated population model, I showed that adult female survival remained lower during the 14 years following the epizootic than during the previous decade. This decline in a parameter that is usually highly canalised in long-lived ungulates limits population growth. Despite improved reproduction after the epidemic, likely due to reduced competition for resources among individuals, the low post-epizootic population growth suggests the possible persistence of the disease at an endemic level. This work highlights that acute disturbances can have long-lasting effects on population trajectories and that emerging diseases represent a major threat to the species. The Belledonne population, located 45 km from Modane, did not experience an epizootic and has been regulated by density dependence since the late 1990s. Capture-mark-recapture analyses show that variation in survival and reproduction is not driven by a single limiting season: the four seasons impose distinct constraints (e.g. summer temperature, timing of vegetation emergence and senescence, winter snow conditions) of comparable magnitude. As expected in a long-lived species, reproduction proved more sensitive to environmental variation than adult survival. This study also highlights the major role of individual heterogeneity in demographic processes, with responses to environmental variables differing by age and sex, reflecting physiological constraints and life-history trade-offs in this strongly dimorphic species. These results suggest that climate change may alleviate some constraints, particularly in winter, while intensifying others, especially in summer, and that the combination of these contrasting effects with age- and sex-specific responses makes predicting population trajectories under climate change challenging. Finally, demographic projections of the Belledonne population based on climate scenarios were conducted to assess the combined effects of the mechanisms influencing its future dynamics. These findings identify key knowledge gaps needed to inform conservation decisions, improve understanding of the links between environmental variation and population dynamics, and anticipate the effects of global change on species demography.

Directeur de thèse :

Aurélien BESNARD

Unité de recherche :

CEFE - Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive

Membres du jury :

Directeur de thèse : Aurélien BESNARD , Directeur de recherche (Ecole Pratique des Haute Etude, Paris)
Rapporteur : Marion VALEIX , Chargé de recherche (CNRS)
Rapporteur : Nigel Gilles YOCCOZ , Professeur (UiT the Arctic University of Norway)
Examinateur : Anne LOISON , Directeur de recherche (Université Savoie Mont-Blanc (USMB))
Examinateur : Marlène GAMELON , Directeur de recherche (CNRS)
Examinateur : Claire SARAUX , Chargé de recherche (CNRS)
Co-encadrant de thèse : Mathieu GAREL , Chargé de recherche (Office Français de la BIodiversité)

Diplôme :

Doctorat Systèmes intégrés, environnement et biodiversité

Spécialité de soutenance :

Analyse et modélisation des systèmes biologiques