Citation : Bonnet-Arnaud P. 1996. Rôle des terriers dans l'organisation spatiale de la marmotte alpine (Marmota marmota Linné 1758). Exemple d'un groupe familial de Haute Maurienne. DEA UCBLyon I Analyse et modélisation des systèmes biologiques, 1-31.

Résumé

L'organisation spatiale d'un groupe familial de la marmotte alpine (Marmota marmota, L 1758) a été étudié dans les Alpes sur la commune d'Aussois (Savoie, Haute Maurienne, France) de début mai à fin juin 1996. Le but était d'analyser les causes de la distribution spatiale observée des terriers de la marmotte alpine. Deux typés de facteurs ont alors été étudiés : les facteurs environnementaux et les facteurs comportementaux.

La marmotte alpine creuse quatre sortes de terriers (terriers principaux, terriers secondaires, terriers tertiaires et abris) qu'elle répartit uniformément dans l'espace. La présence de roches en forte quantité augmente la probabilité d'installation de l'ensemble des terriers (probabilité de 0,6). Mais, pris séparément, l'installation d'un abris ne dépend plus des facteurs environnementaux. Quant aux terriers tertiaires, secondaires et principaux, ils sont creusés de préférence sur une pente inférieure à 15° associée à une forte quantité de roche (probabilité de 0,34). Les activités de surveillance, d'interaction entre congénères et d'affouragement sont centrées sur les terriers principaux et secondaires. Les déplacements de marmotte se font généralement entre terriers voisins et suivant des "itinéraires" formés de terriers tertiaires régulièrement espacés, allant d'un terrier principal aux terrier principal et secondaire les plus proches. La distribution uniforme des terriers, l'influence modérée des facteurs environnementaux sur la probabilité d'installation des terriers, la concentration des activités autours des terriers et les déplacements entre terriers les plus proches selon des "itinéraires", vont dans le sens d'une influence prédominante des facteurs comportementaux tel que le risque de prédation, sur le patron de distribution spatiale des terriers.

Introduction

Beaucoup d'animaux utilisent des refuges, des nids ou des terriers pour échapper aux prédateurs et aux conditions climatiques, par exemple, les Ciseaux (Orians & Wittenberger, 1991), les Insectes (Hansell, 1993), les Lagomorphes (Bukacinska & Bukacinski, 1993 ; Kolb, 1994) et les Rongeurs (Barash, 1989 ; Jarvis et Sale, 1971). Parmi les Rongeurs de la famille des Sciuridae, les marmottes (Marmota sp.) utilisent un système complexe de terriers. De nombreux auteurs reconnaissent le rôle essentiel de ces terriers (Barash, 1989 ; Carey, 1985 ; Frase & Armitage, 1984 ; King, 1984 ; Perrin, 1993 ; Swihart, 1992).

La fonction des terriers est multiple, il sert de lieu de repos, de refuge, de surveillance et parfois de lieu d'hibemation et de reproduction. Les terriers vont alors concentrer et structurer dans l'espace les activités comportementales des marmottes (Barash, 1989 ; Frase & Armitage, 1984). Par conséquent, la stratégie d'utilisation de l'espace pourra être définie à partir de la répartition spatiale des terriers. L'étude de la sélection des sites d'installation des terriers permettra alors de savoir comment les marmottes exploitent leur milieu.

Le choix d'un site de nidification est déterminé par ses possibilités de protection contre les prédateurs et les intempéries et par des facteurs sociaux ou comportementaux. Selon Merriam (1971), la localisation d'un terrier de Marmota monax dépend de conditions environnementales et peut-être de contraintes comportementales. En effet, certaines variables environnementales peuvent favoriser l'installation de terriers et, certains besoins comme la reproduction, la protection ou d'autres facilitations sociales peuvent influer sur la répartition spatiale des terriers. Merriam (1971) explique alors une répartition agrégative des terriers par des regroupements sociaux et par une préférence pour des pentes raides associée à un sol suffisamment drainé. D'autres auteurs, Johns & Armitage (1979), ont émis l'hypothèse que la répartition spatiale des terriers de Marmota flaviventris dépendrait de la densité de marmottes et de la distribution des ressources alimentaires. La répartition spatiale serait agrégative dans le cas de faible densité de marmottes et d'une distribution uniforme des ressources et serait aléatoire dans le cas de forte densité de marmottes et d'une distribution parcellisée des ressources. Il apparaît donc que la répartition spatiale des terriers est influencée par des facteurs environnementaux et comportementaux.

Notre étude a pour objet d'analyser les relations entre la répartition spatiale des terriers et les facteurs environnementaux et comportementaux chez l'espèce Marmota marmota à l'échelle d'un groupe familial. Le groupe familial est la structure sociale de base de la marmotte alpine et comprend un couple reproducteur et ses jeunes des deux années précédentes. Plusieurs groupes familiaux peuvent s'associer pour former une colonie. Notre choix s'est porté sur le groupe familial, car, à l'échelle de la colonie, Merriam (1971) et Johns & Armitage (1979) n'ont pu obtenir de résultats précis sur l'effet des facteurs comportementaux. A ce jour, l'espèce Marmota marmota n'a fait l'objet d'aucune étude à cette échelle sur l'occupation de l'espace. Les travaux dans ce domaine avaient trait à la sélection de l'habitat (Allainé et al., 1994 ; Frigerio et al., 1996) compte tenu exclusivement des facteurs environnementaux. L'étude à l'échelle du groupe familial, permet de considérer à la fois l'effet des facteurs environnementaux et des facteurs comportementaux sur l'occupation de l'espace.

Afin de déterminer comment la marmotte alpine exploite son milieu, plusieurs questions sont posées. Tout d'abord, la répartition spatiale des terriers est-elle aléatoire ? Ensuite, les facteurs environnementaux expliquent-ils à eux seuls la répartition spatiale des terriers ? Enfin, les facteurs comportementaux tels que le risque de prédation, imposent-t-ils une contrainte sur le patron de distribution spatiale des terriers ?

1. Matériel et méthodes

2. Résultats

2.1. Les terriers

Le site d'échantillonnage comprend, répartis sur 65 quadrats, 31 terriers avec un remblai et 41 terriers sans remblai. L'ACPn du tableau descriptif des ouvertures permet de distinguer quatre types de terriers : terriers principaux, secondaires, tertiaires et abris (Figure 5A). Les terriers secondaires et tertiaires correspondent aux terriers "secondaires" définis dans la littérature (voir § 12). Seuls les deux premiers facteurs, présentant de fortes valeurs propres, ont été conservés (Figure 5C).

Le facteur F1 exprime 57 % de l'inertie totale et F2, 17 %. Le long de l'axe Fl, les ouvertures de terriers (Figure 5A) se répartissent selon un gradient de taille du remblai (hauteur, largeur et longueur, Figure 58). Plus l'ouverture est du côté négatif de l'axe et plus le remblai sera important donc plus le terrier sera profond. Le facteur F2 oppose le taux de fréquentation à la pente de la galerie. La pente est variable pour chaque type d'ouverture mais, globalement, les ouvertures tertiaires ont une galerie avec une pente élevée contrairement aux ouvertures d'abris qui ont une galerie avec une pente faible. Les ouvertures principales se différencient des ouvertures secondaires par leurs taux élevés de fréquentation. En résumé, 4 types de terriers peuvent être distingués :

1- des terriers abris sans remblai donc peu profond, avec une galerie de pente faible et un faible taux de fréquentation,

2- des terriers tertiaires de profondeur moyenne, avec une galerie de pente forte et un taux moyen de fréquentation,

3- des terriers secondaires de profondeur importante, avec une galerie de pente moyenne à forte et un taux élevé de fréquentation,

4- des terriers principaux très profonds avec une galerie de pente variable et un taux très élevé de fréquentation.

Les caractéristiques de ces 4 types de terriers sont quantifiées dans le Tableau 1.

Tableau 1. Caractéristiques moyennes des ouvertures de chaque type de terrier : longueur, largeur et hauteur du remblai ; pente de la galerie ; taux de fréquentation de l'ouverture.

 

Longueur (m)

Largeur (m)

Hauteur (m)

Pente (degrés)

Fréquentation

Terriers Principaux

1,6

1,8

0,2

28,3

20,7 %

Terriers secondaires

1,4

1,3

0,2

25,6

1,08 %

Terriers tertiaires

0,8

0,7

0,1

26,6

0,22 %

Terriers abris

0

0

0

11,1

0,08 %

La distribution des différents types de terriers à l'intérieur de l'aire d'échantillonnage est représentée par la Figure 6. Les terriers sont distribués de façon uniforme au sein de la zone principale (R = 1,47, c = 6,90, P < 0,0001). De même, le test de Clark et Evans reste significatif si on exclut les abris (R = 1,25, c = 2,53, P < 0,01). Par conséquent, la distance entre terriers voisins voie peu dans l'espace et donc, les terriers vont dépendre les uns des autres pour leur position spatiale. Si chaque terrier est relié par une droite à son voisin le plus proche, le patron obtenu ou graphe de Delauney (Kevin & Whitney, 1972), est une structure simple, peu arborescente (Figure 6). Ce graphe est formé d'un "tronc" principal qui va du terrier principal n°30 au terrier secondaire n°22 en passant par les terriers principaux n°1, 2 et 18, et de "branches" qui relient les terriers secondaires n°11 et n°24, et les terriers tertiaires n°16, 28, 31 et 4, au "tronc".

2.2. Influence des facteurs écologiques

Les conditions environnementales varient sur l'ensemble de l'aire d'échantillonnage (Figure 7).

Les rochers occupent 13,3 % de la surface étudiée et sont présents sur 75,7 % des quadrats. L'herbe recouvre pratiquement l'ensemble du territoire alors que la présence de broussailles est liée à celle de roches, notamment d'éboulis de pierres de taille moyenne [Em] et de roches isolées de taille moyenne [Rm] (377 quadrats sont recouverts d'herbe seule, 17 de broussailles seules et 214 sont mixtes). La pente en direction du Sud est très variable : de 0° à 40°.

Tableau 2. Effet de chaque variable écologique sur l'installation d'un terrier de marmotte. Seules 7 variables ont été testées par le Khi- Carré : la pente en direction du Sud ; le type de végétation [herbe seule (1/0), broussailles seules (0/1), mixte (1/1) et absence de végétation (0/0)] ; la pression anthropique ; la surface de roche totale par quadrat de 5 m de côté ; Rm, la surface de rochers isolés de mille moyenne ; Rg, la surface de rochers isolés de grande taille et Em, la surface d'éboulis de pierres de taille moyenne. Les autres variables n'ont pas été testées, du fait d'un trop petit nombre de quadrats par classe.

 

Limites de classe

Statistique Khi-carré

Probabilité

Pente Sud (en degrés)

[< 5[

[5 - 10[

[10 - 15[

[15 - 20[

[20 - 40[

4,455

0,8139 NS

Végétation H/B(présence - absence)

(1/0) et (0/0)

(1/1) et (0/1)

5,4

0,0672 NS

Pression anthropique (%)

[0 - 25]

[50 - 70]

[85 - 100]

3,92

0,4169 NS

Roche totale (m2)

[0 - 1]

[1 - 3]

]3 - 5]

]5 - 10]

[l0 - 15]

[l5 - 25]

30,938

0,0006 * **

Rm (m2)

0

]0 - 1]

[l - 3]

]3 - 25]

5,459

0,4864 NS

Rg (m2)

0

] 0 - 1]

[l - 25]

21,369

0,0003 ***

Em (m2)

[0 - 1]

[l - 3]

]3 - 5]

]5 - 25[

25,838

0,0002 ***

La présence de roches à l'intérieur d'un quadrat augmente la probabilité d'installation d'un terrier ou d'un abri (tableau 2). La présence d'éboulis de pierres de taille moyenne [Em] et de rochers isolés de grande taille [Rg] augmentent notamment la probabilité. Par contre, la pente, le type de végétation et la présence de l'Homme n'ont pas d'effet significatif sur la position d'un terrier ou d'un abri (Figure 8).

Lors de l'application du modèle linaire généralisé, 3 variables explicatives ont été retenues ; à savoir, la pente (2 modalités), le type de végétation (2 modalités) et la surface de roche (3 modalités) (tableau 3). Parmi les 35 combinaisons possibles entre modalités de toutes les variables, seules 6 combinaisons ont été retenues par variable à expliquer. Le type de végétation n'intervient pas sur la probabilité d'installation des terriers. Quant aux abris et à l'ensemble [terriers + abris], la variable non significative est alors la pente. Les modèles les mieux ajustés sont :

pour les terriers (déviance résiduelle 1,40, ddl = 6, P > 0,9)

[4] l = m + Pente + Roche + (Pente.Roche)

Pour les abris (déviance résiduelle 19,59, ddl = 8, p > 0,01)

[5] l = m + Veg + Roche

Pour l'ensemble [terriers + abris] (déviance résiduelle 12,87, ddl = 8, p > 0,1)

[6] l = m + Veg + Roche

Le modèle est validé pour les terriers et pour l'ensemble [terriers + abris] mais n'est pas acceptable pour les abris au risque de 5 %. La probabilité d'installation des abris ne peut donc pas être prédite à partir des variables environnementales retenues.

Tableau 3. Probabilités d'installation d'ouverture de terrier et d'abri prédites pour les modèles retenus. Le modèle utilisé est l'équation [4] pour les terriers et l'équation [6] pour l'ensemble (terriers + abris). Les variables sont : la pente en direction du Sud avec deux modalités, ]<15°[ et [l5° - 40°[ ; le type de végétation avec deux modalités, herbe seule (1/0) et absence de végétation (0/0), broussailles seule (0/1) et mixte (1/1) ; la surface, en m2, de roche totale sur un quadrat de 5 m de coté avec 3 modalités, [0 - 1] , ]l - l0] et ]10 - 25]. q est la probabilité d'installation. Les chiffres en gras sont les probabilités les plus fortes pour chaque modèle.

Pente (°)

Végétation(P/A)

Roche (m2)

q Terriers

q Terriers + abris

 

(1/0) et (0/0)

[0 - 1]

 

0,05

 

(1/0) et (0/0)

]l - 10]

 

0,18

 

(1/0) et (0/0)

]10 - 25]

 

0,55

 

(0/1) et (1/l)

[0 - 1]

 

0,06

 

(0/1) et (1/1)

]l - 10]

 

0,21

 

(0/1) et (1/1)

]10 - 25]

 

0,60

]< 15[

 

[0 - 1]

0,02

 

]< 15[

 

]l - 10]

0,04

 

]< 15[

 

]10 - 25]

0,34

 

[15 - 40[

 

[0 - 1]

0,04

 

[15 - 40[

 

]1 - 10]

0,16

 

[15 - 40[

 

]10 - 25]

0,24

 

Les terriers sont creusés de préférence sur des pentes faibles inférieures à 15°, inclinées au Sud et présentant une surface de roche élevée (]10 - 25] m2 correspondant à des quadrats recouverts de 40 % à 100 % de roche). La probabilité d'installation q dans de telles conditions est alors de 0,34 (Tableau 3). Une pente plus forte, de 15° à 40°, réduit la probabilité d'installation si la surface de roche est élevée (q = 0,24), mais elle l'accroît si la surface de roche est moyenne (q passe de 0,04 à 0,16, Tableau 3). L'effet de l'interaction entre la pente et la surface de roche varie donc suivant la combinaison de modalités. Quand les abris sont joints au modèle, le facteur "Pente" n'intervient plus. Il ne jouerait pas sur l'installation des abris (Tableau 3). Par contre, le type de végétation a une influence alors qu'il n'en avait pas précédemment. Son influence reste toutefois faible, car les probabilités varient peu entre ses deux modalités. Néanmoins, la plus forte probabilité d'installation est observée dans le cas de quadrats où la surface de roche est élevée et le type de végétation plutôt broussailleux (q = 0,6, Tableau 3). Il apparaît, à la vue des probabilités d'installation, que la présence de roche en forte quantité, 40 % à 100 % de la surface du quadrat, favorise le creusement d'un terrier et d'un abri. Les probabilités d'installation calculées restent cependant moyennes, de 0,3 à 0,6, par conséquent les facteurs écologiques sélectionnés n'expliquent qu'une partie de la répartition spatiale des terriers et des abris.

2.3. Influence des facteurs comportementaux

L'activité des marmottes ne se répartit pas de façon aléatoire sur l'aire échantillonnée. Trois centres d'activité sont localisés autour des terriers principaux n°1, n°18 et n°30 (Figure 9G). Une zone, qui ne comprend que des abris, est peu fréquentée par les marmottes -cette zone sera appelée zone B pour la suite de l'analyse- (Figure 9F & 9G). Prises séparément, les différentes activités ne présentent pas le même patron d'utilisation de l'espace. La répartition spatiale de l'affouragement définit quatre zones connectées entre elles (Figure 9F) : la zone herbeuse au-dessous du terrier principal n°30, les deux secteurs entourant les terriers principaux n°1 et n°18 et la prairie située entre le terrier secondaire n°22 et le terrier n°19. Toutefois, les marmottes utilisent l'ensemble de la prairie disponible (Figure 7H) hormis la zone B. Les activités de surveillance et de bain de soleil ont lieu exclusivement à proximité ou sur le remblai d'un terrier, le plus souvent des terriers principaux et secondaires (Figure 9S & 9E). De même, les déplacements et la localisation des interactions dépendent de la répartition spatiale des terriers (Figure 9M & 9I). Les activités d'interaction sont centrées sur les terriers principaux et secondaires alors que les déplacements sont localisés sur tous les terriers excepté les abris.

Les patrons d'utilisation de l'espace décrit ci-dessus sont corroborés par les mouvements observés entre terriers. Ainsi, les mouvements d'interactions sont composés de séquences d'aller et de retour entre trois ou quatre terriers adjacents, expliquant la concentration de cette activité autour de quelques terriers (Figure 10). Les mouvements entre terriers lors de l'affouragement sont plus diversifiés et s'effectuent dans tout l'espace (Figure 11 ). Aucun cheminement d'affouragement n'a été mis en évidence. Le déplacement des marmottes suit la distribution spatiale des terriers et se fait généralement d'un terrier au terrier le plus proche (Figures 12 & 13). De plus, le diagramme de flux des déplacements peut être mis en parallèle avec le graphe de Delauney (Figure 6). En effet, le déplacement des marmottes reproduit le "tronc" du graphe de Delauney reliant l'ensemble des terriers principaux, secondaires et tertiaires. L'étude de la distribution du nombre de terriers sautés, lors de mouvement entre deux terriers, démontre que pour toutes les activités les mouvements se font de préférence entre terriers voisins (Figure 13). En effet, il existe une corrélation négative entre le nombre de terriers sautés et la probabilité d'occurrence d'un mouvement (affouragement p = -0,86, déplacement p = -0,91, interaction p = -0,64 ; avec une valeur critique à 59b de 0,380 sous l'hypothèse alternative p < 0).