Lugdiwine Burtschell's thesis defense

Évolution de la saisonnalité reproductive : une investigation multi-échelle chez les mammifères

La saisonnalité reproductive est une adaptation majeure aux cycles saisonniers qui consiste à regrouper temporellement les évènements reproductifs, en vue de synchroniser les coûts énergétiques associés avec la saison la plus productive de l’année. Cette stratégie est largement répandue, notamment chez les mammifères où les coûts de reproduction sont particulièrement élevés pour les femelles, et varie fortement entre espèces, allant d’une saisonnalité accrue pour certaines à une absence totale de saisonnalité pour d’autres. Pourtant, nous sommes encore incapables de prédire les variations de saisonnalité reproductive entre espèces sur la seule base de la saisonnalité de leur environnement. Cette situation est le reflet d’une prise en compte insuffisante d’autres déterminants potentiels de la saisonnalité reproductive, comme l’histoire de vie ou la socialité, et plus généralement de l’absence d’un cadre théorique global pour expliquer la diversité de stratégies observées. Dans cette thèse, je propose un cadre théorique complet et nouveau, décliné en 11 hypothèses portant sur les déterminants écologiques, d’histoire de vie et sociaux de la saisonnalité reproductive, que je mets ensuite à l’épreuve à travers trois approches méthodologiques complémentaires : (i) une étude populationnelle, (ii) une étude théorique de modélisation et (iii) une analyse comparative. Neuf de ces onze hypothèses ont été soutenues par nos analyses, même si certains résultats sont spécifiques à un taxon. En particulier, nous montrons que l’intensité de la saisonnalité reproductive diminue lorsque les espèces vivent dans des environnements moins saisonniers (1), plus productifs (2) et plus imprévisibles (3), étalent leur effort reproductif dans le temps (4), pallient les disettes saisonnières par des innovations en matière de recherche de nourriture (tampon cognitif) (5) ou par une stratégie alimentaire plus diversifiée (tampon écologique) (6), présentent une mortalité juvénile élevée par rapport à celle des adultes (7) et subissent une compétition reproductive importante entre femelles (8) avec des variations dues au rang (9). Ces résultats viennent montrer la pertinence de ce cadre théorique nouveau qui enrichit notre compréhension de la complexité des déterminants de la saisonnalité reproductive des mammifères, améliorant ainsi notre potentiel prédictif quant à leur résilience au changement climatique. Ils apportent également un éclairage inédit sur l’émergence et le maintien de la reproduction non saisonnière chez les espèces à histoire de vie lente, avec des implications en écologie, en histoire de vie, en écologie comportementale et en anthropologie.

The evolution of reproductive seasonality: a multi-scale investigation in mammals

Reproductive seasonality is a major adaptation to seasonal cycles that consists in a clustering of reproductive events in order to synchronize the associated energetic costs with the most productive season of the year. This strategy is widespread, especially in mammals where females face high breeding costs, and it varies widely across species, from strongly seasonal to non-seasonal. Yet we are still unable to predict variations in reproductive seasonality between species solely on the basis of the seasonality of their environment. This situation reflects an insufficient attention given to other potential determinants of reproductive seasonality, such as life history or sociality, and more generally the absence of a global theoretical framework to explain the diversity of strategies observed. In this study, I propose such a theoretical framework, defined by eleven hypotheses, on the ecological, life history and social determinants of reproductive seasonality, that I further test through three complementary methodological approaches: (i) a populational study, (ii) a theoretical modelling study and (iii) a comparative analysis. We found support for nine of these eleven hypotheses, even though some of these findings may be taxon-specific. In particular, we show that the intensity of reproductive seasonality declines as species live in less seasonal (1), more productive (2) and more unpredictable environments (3), spread their reproductive effort in time (4), buffer annual food shortage through foraging innovations (cognitive buffer) (5) or a broader dietary range (ecological buffer) (6), suffer from high infant mortality relatively to adults (7) and experience acute reproductive competition among females (8), with rank-related variations (9). These results show the relevance of this new theoretical framework that offer a comprehensive synthesis to understand the complexity of the determinants of reproductive seasonality in mammals, thereby improving our predictive potential with regard to their resilience to climate change. They also shed new light on the emergence and maintenance of non-seasonal breeding in slow-living species, with implications in ecology, life-history, behavioural ecology and anthropology.