Supervision par :

François Vézina (Membre régulier)

Description du projet de recherche

Influence du réchauffement de l’Arctique sur la physiologie et la performance reproductrice d’un spécialiste du froid, le plectrophane des neiges (Plectrophenax nivalis)

Introduction: Les changements climatiques constituent l’une des plus grandes menaces pour la biodiversité, particulièrement en Arctique où le réchauffement est deux fois plus rapide que sur le reste de la planète. Prédire la réaction des espèces face aux changements de l’Arctique est crucial pour gérer les risques émergents. Cependant, si les processus écologiques sont bien étudiés, l’effet physiologique direct du stress thermique sur la faune arctique est complexe à étudier et beaucoup moins documenté. Des études récentes démontrent que certaines espèces ont une faible tolérance à la chaleur même modérée. Avec la hausse des températures en Arctique, ces espèces devront moduler leurs activités pour éviter la surchauffe pendant les jours chauds de la période de reproduction. Par conséquent, le temps consacré au refroidissement ou à l’évitement de la radiation pourrait réduire la performance reproductive et la valeur sélective de ces espèces. Objectifs: Mon projet postdoctoral vise à mettre en lumière les contraintes auxquelles sont exposées les espèces nordiques spécialistes du froid dans le contexte du réchauffement de l’Arctique. L’objectif 1 est de déterminer comment le plectrophane des neiges (Plectrophenax nivalis), une espèce thermosensible dont la population a diminué de 60 % au cours des 45 dernières années, module l’effort d’approvisionnement de ses oisillons pour éviter la surchauffe aux extrêmes sud (East Bay) et nord (Alert) de son aire de reproduction en fonction des variations de l’environnement thermique. L’objectif 2 vise à déterminer comment ces ajustements comportementaux (p. ex. temps passé sur la neige ou en zone d’ombre en évitement de la surchauffe) influencent le succès de reproduction, une composante importante du fitness. Sites d'études: Cette étude sera réalisée en simultané aux extrêmes géographiques de l’aire de reproduction du plectrophane des neiges (East-Bay, Bas-Arctique, 64°N et Alert, Haut-Arctique, 82°N). Alert est située à 817 kilomètres du Pôle Nord et se situe dans la région de Qikiqtaaluk au Nunavut (Canada). Ce site abrite la station des forces canadiennes d’Alert qui constitue le lieu habité en permanence le plus nordique au monde. Alert est caractérisée par un climat polaire qui reçoit très peu de précipitations par an. Les températures moyennes quotidiennes dépassent le point de congélation seulement entre juillet et août. Entre avril et septembre, le soleil est constamment au-dessus de l’horizon. East-Bay Island se situe dans la région de Kivalliq au Nunavut (Canada). Depuis 2007, le Dr Love y suit la population de plectrophanes des neiges présente sur l’ile. Au plus chaud de l’été, les températures peuvent facilement atteindre 15°C. Le jour le plus long est atteint le 21 juin avec 21h de soleil. Matériel et méthodes: Pour l’objectif 1, les adultes reproducteurs des deux sites seront équipés d’implants intra-péritonéaux RFID afin de mesurer leur température corporelle (Tb) à chaque visite au nid. Des lecteurs déployés à l’entrée des nids fourniront aussi des données sur le taux de visite par sexe et donc l’effort d’approvisionnement. En parallèle, le comportement d'évitement ou de dissipation de la chaleur sera étudié. Enfin, l’environnement thermique perçu par les oiseaux sera mesuré à l'aide de micro-stations météorologiques et de modèles d’oiseaux imprimés en 3D équipés d'une sonde de température interne. Pour l’objectif 2, l’investissement et le succès reproducteur des couples seront mesurés par un suivi de la taille des couvées et des nichées, le succès d’éclosion, la croissance des oisillons et le succès à l’envol. Ces données seront analysées en fonction de l’environnement thermique, des comportements d’évitement de la surchauffe ainsi que de la dépense énergétique et la Tb des adultes. Références

Coordonnées des sites de recherche

Communications scientifiques

Demers, R., O'Connor, R., Le Pogam, A., Young, K.G., Berteaux, D., Tam, A., Vézina, F., 2023. Born in the cold: contrasted thermal exchanges and maintenance costs in juvenile and adult snow buntings on their breeding and wintering grounds. Journal of Comparative Physiology. B, Biochemical, Systemic, and Environmental Physiology: 12, 1502. DOI: 10.1007/s00360-023-01502-8.

O'Connor, R., Le Pogam, A., Young, K.G., Love, O.P., Cox, C.J., Roy, G., Robitaille, F., Elliott, K.H., Hargreaves, A., Choy, E.S., Gilchrist, G., Berteaux, D., Tam, A., Vézina, F., 2022. Warming in the land of the midnight sun: breeding birds may suffer greater heat stress at high- versus low-Arctic sites. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 289(1981), 20220300. DOI: 10.1098/rspb.2022.0300.

Le Pogam, A., O'Connor, R., Love, O.P., Drolet, J., Régimbald, L., Roy, G., Laplante, M.-P., Berteaux, D., Tam, A., Vézina, F., 2021. Snow buntings maintain winter-level cold endurance while migrating to the High Arctic. Frontiers in Ecology and Evolution, 9, 724876. DOI: 10.3389/fevo.2021.724876.

Le Pogam, A., O'Connor, R., Love, O.P., Petit, M., Régimbald, L., Vézina, F., 2021. Coping with the worst of both worlds: Phenotypic adjustments for cold acclimatization benefit northward migration and arrival in the cold in an Arctic-breeding songbird. Functional Ecology, 35(6): 1240-1254. DOI: 10.1111/1365-2435.13793.

O'Connor, R., Le Pogam, A., Young, K.G., Robitaille, F., Choy, E.S., Love, O.P., Elliott, K.H., Hargreaves, A., Berteaux, D., Tam, A., Vézina, F., 2021. Limited heat tolerance in an arctic passerine: Thermoregulatory implications for cold-specialized birds in a rapidly warming world. Ecology and Evolution, 11(4): 1609-1619. DOI: 10.1002/ece3.7141.

Zgirski, T., Legagneux, P., Chastel, O., Regimbald, L., Prouteau, L., Le Pogam, A., Budzinski, H., Love, O.P., Vézina, F., 2021. Early life neonicotinoid exposure results in proximal benefits and ultimate carryover effects. Scientific Reports, 11, 15252. DOI: 10.1038/s41598-021-93894-2.

Le Pogam, A., Love, O.P., Regimbald, L., Dubois, K., Hallot, F., Milbergue, M., Petit, M., O'Connor, R., Vézina, F., 2020. Wintering snow buntings elevate cold hardiness to extreme levels but show no changes in maintenance costs. Physiological and Biochemical Zoology, 93(6), 711370. DOI: 10.1086/711370.

Le Pogam, A., Love, O.P., Vézina, F., 2016. Des changements physiologiques importants chez le Plectrophane des neiges en préparation à une migration longue distance vers l'Arctique. Colloque du CEN 2016, Université du Québec à Trois-Rivières. Trois-Rivières, Québec, Canada.

Le Pogam, A., Dubois, K., Hallot, F., Milbergue, M., Petit, M., Love, O.P., Vézina, F., 2015. Adaptations physiologiques des plectrophanes des neiges durant les mois les plus froids de l'hiver à l'est du Canada. Colloque du CEN 2015. Québec, Québec, Canada.