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Abstract :
[en] Structures and ontogeny of schools in two cichlid fishes: quantitative approach with computerized videotracking systems
in Oreochromis niloticus and Pelvicachromis pulcher.
by Johann DELCOURT
(Behavioural Biology Unit, Ethology and Animal Psychology, University of Liège, Belgium)
The research works presented in this thesis, using new ethometric techniques based on digital imaging analysis, concerns several questions relating to the study of shoaling and schooling behaviours in early stages of life in two Cichlid species.
Our two model species, the Nile tilapia (Oreochromis niloticus L.) and Pelvicachromis pulcher, are respectively a mouthbreeder and a substrate breeder. These reproductive and parental strategies have a direct impact on the ontogeny of fry. In this study, we have worked at understanding the impact of these strategies on the ontogeny of shoaling and schooling behaviours.
The characterization of these behaviours needed the elaboration of new videotracking systems able to track individually a large number of fish, and the analysis of the spatial and dynamical structure of the group.
After an extensive general introduction devoted to the shoaling and schooling behaviours in regards of the ethological study plan, we present our works in three major goals. These three topics concern:
1. Lab works using some classical methods of direct observation and a technique of computerised vision systems (Ethovision®). Moreover, Laboratory studies of fish groups were conducted to develop a new multitracking system, in collaboration with the G.R.A.S.P. (ULg), able to track a large number of unmarked individuals (up to 100 fishes) during several minutes. Thanks these two tracking systems, we studied the fry behaviours at the individual and the groups levels.
2. The emergence conditions of these behaviours. Are the fry able to adopt these behaviours in absence of parents, in absence of external stimuli? In this context, we described the spatial and dynamical (local and global) structures of groups to understand the mechanisms allowing the existence of schools.
3. The ontogeny of shoaling and schooling behaviours in the two model parental species.
The first part exposes research devoted to the application, development and validation of the use of two videotracking systems (presented in the material and methods section). The advantages, capacities and limits of these systems are presented.
The work concerning the emergence (the mechanisms) and the ontogeny are presented in scientific paper format in the “Results” section.
A large general discussion centred on the three major goals (development of new ethometric tools, the structures and mechanisms of schools and the ontogeny of shoaling and schooling behaviours) concludes this PhD dissertation.
[fr] Les travaux de recherches présentés dans cette thèse, utilisant de nouvelles techniques éthométriques basées sur l’analyse d’images numériques, abordent la problématique de l’émergence et de l’ontogenèse des comportements de banc chez deux espèces de Cichlidés.
Nos deux espèces modèles, le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus L.) et Pelvicachromis pulcher, sont respectivement incubateur buccal et pondeur sur substrat. Leurs stratégies parentales et de reproduction ont un impact direct sur l’ontogenèse des alevins. Dans cette étude, nous avons tenté de comprendre l’impact de ces stratégies sur l’ontogenèse des comportements de banc.
La caractérisation de ces comportements a nécessité l’élaboration de nouvelles techniques de vidéotracking capable de suivre individuellement un large nombre de poissons, et l’analyse de la structure spatiale et dynamique de ces groupes.
Après une introduction générale extensive consacrée aux comportements de bancs en regard avec les objectifs de la recherche éthologique, nous présentons nos recherches selon trois objectifs majeures :
1. Le travail de laboratoire : a) utilisation de méthodes classiques d’observation directe et d’un système de vidéotracking Ethovision® pour l’étude du comportement individuel chez les poissons ; b) application d’un nouveau prototype de vidéo multitracking, en collaboration avec le G.R.A.S.P. (ULg), permettant l’étude des banc de poissons. Ce système s’est avéré capable de suivre un large nombre d’individus non marqués (jusqu’à une centaine) pendant quelques minutes.
2. de déterminer les conditions d’émergence de ces comportements chez nos espèces modèles.
3. de caractériser l’ontogenèse des comportements de banc chez ces espèces.
La première partie expose nos recherches consacrées à l’application, au développement et à la validation des deux systèmes de vidéotracking (présentés dans la section « Matériel & Méthodes »). Les avantages, les capacités et les limites de ces systèmes y sont également présentés.
Les recherches concernant l’émergence (les mécanismes) et l’ontogenèse sont présentées sous forme d’articles scientifiques dans la section « Résultats ».
