La détermination des facteurs influençant les décisions alimentaires des animaux est un thème central de l'écologie de l'approvisionnement et dans la compréhension des relations plante-herbivore. Mon objectif était de mieux comprendre l'effet de l'hétérogénéité à fine échelle spatiale sur le processus de décisions durant l'approvisionnement d'un grand herbivore grégaire, le bison des plaines (Bison bison bison). Pour cela, je me suis intéressée à trois niveaux de décisions : allocation du temps dans une parcelle, effort de recherche et choix de régime alimentaire. Mon chapitre 1 montre qu'une diminution de la disponibilité des plantes les plus profitables (ratio élevé entre contenu énergétique et temps de manipulation de la plante) sur l'aire du pré diminuait le temps de résidence des bisons, un effet atténué par une augmentation de la taille de groupe. Les bisons passaient aussi plus de temps dans le pré quand les stations alimentaires étaient relativement plus homogènes et riches en plantes profitables. Mon chapitre 2 met ensuite en évidence qu'en milieu naturel, l'efficacité avec laquelle les bisons trouvent les plantes de haute qualité diffère fortement entre les sexes et dépend de l'échelle spatiale considérée, de la répartition des congénères et de la saison. Les femelles adoptaient un comportement de recherche en accord avec les principes de maximisation des gains énergétiques et tiraient avantage de la présence de leurs congénères durant leur approvisionnement, contrairement aux mâles. Enfin, mon chapitre 3 montre que le risque d'herbivorie auquel font face les plantes dépend de l'agencement spatial des communautés végétales, notamment de leur proximité aux espèces les plus profitables pour le bison. À la station alimentaire, les bisons étaient capables de faire des choix alimentaires maximisant leurs gains énergétiques dans des assemblages végétaux complexes. En conclusion, ma thèse souligne l'importance du concept de maximisation des gains énergétiques pour le bison afin de prédire sa répartition dans leur environnement et son impact sur les communautés végétales. Mes travaux clarifient aussi l'importance des facteurs sociaux et environnementaux pour expliquer la dynamique d'approvisionnement de grands herbivores grégaires, et démontre que l'hétérogénéité de la végétation à fine échelle spatiale contrôle de façon importante leurs décisions alimentaires.

Ma thèse visait à identifier des mécanismes comportementaux permettant d’expliquer les décisions durant l’approvisionnement des animaux, de même que leur répartition spatiale. J’ai construit des modèles de sélection de parcelles d’alimentation testant l’influence de la mémoire de l’expérience passée, de la dynamique de groupe et de la densité de la population sur la décision d’un animal de revenir dans des sites d’alimentation déjà visités ou d’explorer de nouveaux sites. Mes analyses sont basées sur des données de déplacements de bisons (Bison bison) sauvages et sur leur taux de prise d’énergie dans des prairies naturelles. Les bisons choisissaient les prairies sur la base de leur connectivité, leur distance, leur taille et la profitabilité (c.-à-d., taux instantané potentiel d’acquisition d’énergie digestible) de la végétation qu’elles offrent. La probabilité de choisir une prairie déjà visitée augmentait : 1) après avoir visité une prairie ayant une profitabilité plus faible que les autres récemment visitées, 2) lorsque les autres membres du groupe l’avaient déjà visitée, et 3) lorsque la densité de population était relativement faible. Les décisions prises par les bisons avaient une valeur adaptative puisqu’elles aboutissent à l’utilisation de prairies plus profitables. J’ai également identifié les patrons d’utilisation de l’espace qui émergent de ces comportements en examinant la dynamique temporelle de l’utilisation de l’espace par des individus simulés et des vrais bisons. L’utilisation de l’expérience passée lors du choix de parcelles par des individus simulés entraînait une restriction de la répartition de la population dans les environnements virtuels. De la même façon, l’aire utilisée par chaque bison en milieu naturel et par l’ensemble des membres de la population était plus petite lorsque les animaux choisissaient plus fortement des prairies déjà visitées. Mes résultats démontrent que l’influence de la fidélité au site sur la répartition des animaux peut être aussi importante, voire plus importante, que la simple recherche des parcelles les plus profitables de l’environnement. En conséquence, les efforts visant à prévoir la répartition animale doivent prendre en compte le comportement de fidélité au site basé sur l’expérience passée des animaux, leur comportement social et l’influence de la densité des individus sur ces comportements. / In this thesis, I develop a mechanistic understanding of patch-scale foraging behavior and its effects on animal distribution. I build patch selection models to test how past experience, group dynamics, and population density influence an animal’s decision to return to previously visited sites or explore. I parameterized models using an extensive data set on the movements of wild bison (Bison bison) and their expected mean intake rate of digestible energy of meadows within their range. Bison chose previously visited meadows more often than random while taking into account connectivity, distance, profitability, and size of available meadows. The probability of choosing a previously visited meadow also increased: 1) after visiting a meadow with a lower profitability than recent past experience, 2) when other group members also had previously visited the meadow, and 3) with decreasing population density. I also demonstrate that the decisions bison made had adaptive value as they resulted in the use of more profitable meadows than available options. Finally, I illustrate the emergent space use patterns of these behaviors by using simulation and by examining temporal dynamics in the space use of bison. In comparison to random movement, using memory to incorporate past experience into patch choice decisions resulted in restricted population distribution in simulated landscapes. Likewise, for bison, the area of space used by individuals and the population was smaller when individuals more strongly chose previously visited meadows. My findings suggest that site fidelity behavior is a strong evolutionary force shaping animal distribution. I conclude that efforts to forecast animal distribution, including range dynamics, must take into account site fidelity behavior based on an animal’s past experience as well as its interaction with memory, sociality, and density-dependent processes. This study provides a novel link between memory capabilities of animals, foraging ecology, sociality, density-dependence, and animal distribution.

Cette étude visait à expliquer les variations spatiales de l'effort d'approvisionnement du bison des plaines. J’ai caractérisé les cratères d'alimentation des bisons dans la neige et j’ai suivi des bisons et des loups munis de colliers émetteurs en hiver. Les bisons s’alimentaient davantage dans les prés où le couvert de neige était mince et peu dense, de même que dans les parcelles les plus profitables (énergie digestible/temps de manipulation) du paysage. La cooccurrence spatiale entre les loups et les bisons indique que le prédateur gagne le jeu spatial. Aussi, les bisons laissaient plus de végétation hautement profitable dans les grands prés que dans les petits, une décision concordant avec la notion que les bisons se déplacent fréquemment afin d'éviter que les prédateurs connaissent leurs localisations. L'étude de l'approvisionnement du bison dans son milieu naturel révèle comment des patrons spatiaux d'herbivorie émergent dans un paysage caractérisé par plusieurs niveaux d’hétérogénéité. / The aim of this study was to explain spatial variation in the feeding effort of plains bison. I characterized feeding craters of bison in snow, and I radio-tracked bison and wolves in winter. Bison foraged more intensively in meadows with shallow and light snow, and in the most profitable (digestible energy / handling time) patches available in the landscape. Bison and wolves intensively used the same meadows, a co-occurrence indicating that wolves are ahead in the spatial game they play with bison. Also, bison left more vegetation of higher-than-average profitability in large than in small meadows. This decision is consistent with the notion that bison move frequently to prevent wolves from knowing their location. The assessment of bison foraging in a natural setting reveals how spatial patterns of herbivory emerge in landscapes characterized by multiple levels of heterogeneity.

Cette étude visait à déterminer quelle devise nutritionnelle, parmi les gains journaliers en énergie digestible, les gains instantanés en énergie digestible, en phosphore ou en sodium, expliquait le mieux la répartition du bison (Bison bison) dans les prairies canadiennes. Nous avons caractérisé la sélection de l'habitat des bisons du parc national du Canada des Prairies à l'hiver et au printemps 2007 et interprété cette sélection dans le contexte des gains attendus pour chacune des quatre devises. En toutes saisons, les communautés végétales fournissant les gains instantanés les plus rapides en énergie digestible étaient les plus fortement sélectionnées. Cette sélection s'effectuait au détriment des autres devises. Ces résultats viennent appuyer des observations obtenues dans des écosystèmes boréaux. La recherche de gains rapides en énergie constitue donc un des mécanismes prépondérants de la répartition du bison, et du coup, cette devise devrait permettre d'anticiper sa répartition malgré des changements dans les écosystèmes.