Developing ecoacoustic indices to monitor coral reef ecological state and functioning

Simon Elise
2019 unpublished
Coral reefs are the most complex of marine ecosystems, but also the most threatened by ecological disruption resulting directly or indirectly from human activities. Their conservation represents a huge challenge. While maintaining coral reefs as close as possible to their current configurations and dynamics is among the highest priorities, we must also prepare for rapid changes in their functioning and adapt monitoring tools and networks to this new situation. Recent technological advances
more » ... ed the emergence of innovative tools with the potential to drastically increase the spatio-temporal resolution of coral reef monitoring. Among these, Passive Acoustic Monitoring (PAM) is on the rise. The aim of this thesis was to improve and facilitate the use of PAM as a tool for the assessment and monitoring of coral reefs' ecological states and functioning. Soundscape recordings and ecological surveys (reef fish assemblages and habitat) were performed at 31 outer reef slope sites around three Indo-Pacific islands with variable environmental characteristics, including contrasted anthropogenic pressures. Analysing the results obtained with multiple combinations of sampling settings (frequency bandwidth, time of sampling (day/night), and sample duration) allowed the selection of a sampling scheme based on the two types of indices mostly used in coral reef studies. This scheme enables a rapid and reliable categorisation of reef's ecological states. Based on these sampling guidelines, the capacity of six ecoacoustic indices to evaluate coral reef key functions was demonstrated. By comparing the contributions of PAM and coarse environmental data that could be sampled remotely, the added value of using ecoacoustic indices to predict reef fish assemblage structure was identified and quantified. An application of ecoacoustics to the continuous monitoring of a remote site highlighted the strong potential of PAM as a supporting tool for managers in such context. In view of the amplitude and velocity of expected climatic changes, current observer-based monitoring methods are likely to be exceeded. Combined to other monitoring tools, PAM could contribute to promptly detect ecosystem disturbances, which is essential to understand their causes and put in place rapid and adapted responses. Mes premiers remerciements vont à André Dolle, co-encadrant de cette thèse, et à toute l'équipe de NortekMed. Vous m'avez fait confiance dès le début en me donnant « carte blanche » pour la construction du projet et avez été d'un soutien sans failles tout au long de sa réalisation. Merci pour votre flexibilité, votre bonne humeur et votre pragmatisme, j'ai tant appris. Ce n'était pas gagné d'avance de concilier les activités de suivi du chantier de la Nouvelle Route du Littoral et l'avancement des travaux de recherche. Je pense qu'on a réussi à s'en sortir ! Merci à Lise qui a su prendre le relais pour bricoler dans les « bouées hydro » quand ça devenait chaud, et pour la gestion quasi intégrale des vols ULM. Mention spéciale à Thierry pour le codage des « softs » sur mesure, et à Paul pour la mise au point des dispositifs d'enregistrement. Henrich, je n'en menais pas large le jour où j'ai frappé à ta porte avec cette idée d'acoustique dans la besace, mais ton enthousiasme et ta curiosité m'ont vite rassuré. Je te suis infiniment reconnaissant d'avoir accepté d'encadrer un tel sujet, sur lequel on partait quand même un peu à l'aveugle. Pour les durs-d 'oreille que nous sommes tous les deux, c'était le comble ! Merci de m'avoir accompagné et fait confiance sur les réponses aux appels à projet, et d'avoir mis le frein ou lâché la bride quand il le fallait. Merci pour ton calme apaisant, ton investissement et ta pertinence dans les relectures, et pour les remises en questions, même de dernière minute. J'ai été bluffé par ton énergie à toute épreuve quand il s'est agi de couper et d'empaqueter des tonnes de chaîne, ou d'aligner douze jours de terrain intenses à Europa, mission qui restera un moment fort de cette thèse. J'espère qu'on revivra ensemble de telles aventures. Mes remerciements les plus émus iront à Michel Kulbicki, sans qui rien de tout cela n'aurait été possible. Comme quoi la vie peut parfois tenir au hasard d'une rencontre. Tu m'as pris par la main et donné de ton temps « en off » pour tout m'apprendre ou presque, moi qui ne savais pas faire grandchose si ce n'est compter des poissons. J'ai réellement découvert la « science » à tes côtés, et ai converti ma passion pour les récifs en passion pour leur étude. Tu m'as mis le pied à l'étrier, donné la confiance pour entreprendre, et j'espère un peu de ton humilité et de ta sérénité. Pour tout, merci. Je tiens également à remercier vivement Dominique Ponton. Passé te voir avec quelques ingrédients de cuisine récifo-océano-acoustiques, tu as réussi à m'orienter en deux coups de cuillère : « des chercheurs mettent des micros dans la forêt, pourquoi tu ne ferais pas pareil sur les récifs ? ». Quelques recherches bibliographiques et un week-end plus tard, la marmite était en ébullition. Je remercie chaleureusement les membres de mon comité de thèse, Guilhem Barruol, Frédéric Bertucci, David Lecchini, Lola Massé, Valeriano Parravicini et Emmanuel Tessier pour leurs éclairages avisés. Je tiens également à remercier les membres du jury d'avoir accepté d'évaluer ce travail. Merci à Valeriano d'avoir accepté de rempiler pour cette dernière étape, à Matthieu Le Corre de s'aventurer sur ce terrain sous-marin, et à Jessica Meeuwig et Jérôme Sueur d'avoir accepté de faire ce long déplacement. Un grand grand merci à Laurent Vigliola qui m'a intégré à son équipe et embarqué sur l'Amborella sans même que l'on se connaisse. Merci pour tous les moyens mis à disposition, pour t'être plié en quatre pour que l'on réussisse un maximum de déploiements, et pour la découverte de ces récifs extraordinaires de Nouvelle-Calédonie. Ton idée de coupler vidéos des assemblages de poissons et enregistrements acoustiques était excellente. Moi qui ne jurais que par les comptages en plongée, me voilà converti ! Un grand merci aussi à Gérard Mou-Tham pour le traitement d'une bonne partie de ces vidéos juste avant un départ à la retraite bien mérité. Elise S., Urbina-Barreto I., Pinel R., Mahamadaly V., Bureau S., Penin L., Adjeroud M., Kulbicki M., Bruggemann J.H. (2019b) Assessing key ecosystem functions through soundscapes: a new perspective from coral reefs. Ecological Indicators, https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.105623 Elise S., Guilhaumon F., Mou-Tham G., Urbina-Barreto I., Vigliola L., Kulbicki M., Bruggemann J.H. The added value of ecoacoustic indices in predicting the structure of reef fish assemblages. (en preparation pour être soumis à Biology Letters) Conférences internationales Elise S., Couëdel M., Kolasinski J., Marinesque S., Bruggemann J.H. (2018) Long-term continuous ecoacoustic monitoring of a pristine coral reef: when data-intensive ecology responds directly to ecosystem management objectives (Poster) 10
doi:10.13140/rg.2.2.33931.23840 fatcat:wj4lpit7rzabxnrlrgogdbukeu