Animals’ long-distance acoustic signal structure minimizes habitat-specific attenuation and distortion, but it is unknown how environmental acoustics shape the signals of dependent young, or short-range signals generally. I investigated the influence of the nest environment on nestling tree swallows’ begging calls by relating nest reverberation and resonance to nest structure; relating call features to nest reverberation, resonance and structure; and testing whether call structure reduced distortion in the home nest. Reverberation was stronger in wider cavities with intact ceilings. Nestlings used shorter calls in more reverberant cavities, and longer calls with higher middle frequency and lower minimum frequency in wider cavities with smoother walls, but did not adjust call frequency in relation to resonance. Calls originally produced in a given nest did not transmit with less distortion than calls originally produced in other nests. These findings suggest that the nest environment may shape the structure of begging calls.

L'objectif de mon projet de recherche était de déterminer l'effet de l'intensification agricole sur le potentiel immunitaire des oisillons et des femelles d'une population d'Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) dans le Sud du Québec. Pour ce faire, j'ai participé à un suivi individuel à long terme initié en 2004 par Marc Bélisle. Ce vaste système de 400 nichoirs sur 40 fermes est réparti sur une superficie d'environ 10200 km[indice supérieur 2]. Les nichoirs sont installés le long d'un gradient d'intensification des pratiques agricoles, ce qui permet d'étudier l'impact de ce changement anthropique majeur. De plus, tous les nichoirs sont suivis aux 2 jours durant la reproduction, tous les individus sont bagués avec une bague officielle du gouvernement, les mesures morphologiques de tous les individus sont prises avec précision et le sexe des individus est déterminé génétiquement. Ce système fournit donc une excellente opportunité de répondre à des questions écologiques d'intérêt. Dans le premier chapitre de mon mémoire, visant l'impact de l'hétérogénéité environnementale (intensité agricole et température) sur la réponse immunitaire chez les oisillons et les femelles hirondelles en reproduction, j'ai utilisé une mesure de la capacité pro-inflammatoire. J'ai donc étudié l'impact de l'environnement sur cette réponse immunitaire chez les oisillons et chez les femelles adultes. J'ai considéré deux variables environnementales, soit l'intensité des pratiques agricoles et la température. Mes résultats montrent que les conditions environnementales affectent la réponse à la phytohémagglutinine (PHA) aussi bien chez les femelles que chez les oisillons. La réponse à la PHA des adultes était significativement plus élevée en milieu agricole extensif qu'en milieu intensif. La température avait aussi un impact important; des températures plus élevées menant à de plus fortes réponses chez les adultes et de plus faibles réponses chez les oisillons. Mes résultats suggèrent ainsi que des individus soumis à des conditions difficiles pourraient faire un compromis entre leur immunité et d'autres fonctions importantes, telles que prodiguer des soins parentaux. De plus, il semble que les adultes soient en grande partie capables de tamponner l'effet négatif d'un habitat de moindre qualité sur les oisillons. Le second chapitre de mon mémoire est consacré à l?impact de l'hétérogénéité environnementale sur les corrélations entre les différentes mesures immunitaires chez les oisillons et sur l'effet d'un indice immunitaire intégrateur sur la valeur adaptative chez les oisillons. Pour ce faire, j'ai mesuré sept marqueurs immunitaires, ce qui permet d'avoir une image plus globale du système immunitaire des individus. Des études récentes ont montré que les corrélations entre mesures immunitaires varient selon l'espèce et selon la population. J'ai donc comparé les relations entre les mesures immunitaires des oisillons selon la qualité de l'habitat (intensif ou extensif) et l'année. Mes résultats montrent que les relations entre mesures immunitaires varient selon l?environnement aussi bien spatial que temporel. Les mesures fonctionnellement reliées sont positivement corrélées tel que prévu, mais pas de façon constante. J'ai également tenté de relier un indice global d'immunité (les deux premières composantes principales) à plusieurs indicateurs de performance individuelle. Mes résultats suggèrent que l'immunité des oisillons Hirondelle bicolore influence la masse à l'envol ainsi que la charge parasitaire, mais seulement dans certains environnements. En conclusion, mes recherches montrent le rôle clé de l'environnement sur le système immunitaire. Que le système immunitaire soit observé à l?aide d'un seul ou de plusieurs marqueurs immunitaires, les réponses immunitaires sont influencées de façon significative. La qualité de l'habitat, la température, les variations annuelles semblent tous avoir un impact sur la capacité immunitaire de l?Hirondelle bicolore. Mon mémoire met donc en évidence la complexité et la variabilité du système immunitaire ainsi que l'attention qu'il faut porter à son étude.

Environ 3500 tonnes de pesticides sont étendues chaque année sur les terres agricoles du Québec. L’utilisation de plusieurs de ces substances a été interdite, car les ingrédients actifs qui les composaient avaient des effets toxiques sur les humains et/ou l’environnement. Malheureusement, certains qui sont toujours en vente ont aussi des effets secondaires non désirables. En effet, ces molécules exogènes ont le potentiel de moduler l’activation de protéines régulatrices comme le récepteur aux dioxines (AhR). AhR active, entre autres, l’expression de gènes faisant partie de la famille du cytochrome P450 (CYP1A1 et CYP1B1) qui sont impliqués dans la détoxification. Or, dans certains cas, ces enzymes mènent à la production de molécules mutagènes en augmentant la toxicité des ingrédients actifs en les métabolisant. Le projet global dans lequel s’insère ce projet de maîtrise vise à déterminer les effets génomiques des pesticides environnementaux sur des organismes vivants en milieu naturel dans les environs de la région de l’Estrie. Les espèces choisies comme modèles d’étude sont des insectivores, car les pesticides s’accumulent dans les lipides et que les insectes en sont une excellente source. Les consommateurs d’insectes sont donc d’excellents marqueurs du niveau de contamination de leur environnement par les pesticides. Les deux espèces sélectionnées sont l’hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) et la grande musaraigne (Blarina brevicauda). De façon plus spécifique, le projet de maîtrise se divise en deux principaux objectifs. Le premier objectif est de valider que les pesticides présents dans l’environnement sont en concentration suffisante pour modifier la régulation génétique d’animaux en milieu naturel. Cette validation se fera en comparant le taux d’expression de CYP1A1 et CYP1B1 (suite de leur activation par AhR) chez des bêtes ayant été exposées (ou non) à des pesticides. Comme le génome des deux modèles d’étude n’est pas encore séquencé, le clonage partiel des gènes à étudier (AhR et CYP1) a été entamé de même que la conception d’amorces qui permettra de quantifier le niveau d’expression de ces gènes par des réactions en chaîne par polymérase en temps réel (qPCR). À ce jour, une partie de la séquence d’AhR, de CYP1B1 et de trois gènes contrôles ont été séquencés pour l’hirondelle, ce qui a permis de concevoir des amorces pour la quantification de l’expression d’AhR et de deux contrôles. Pour la musaraigne, ce sont les gènes AhR, potentiellement CYP1A1 et trois contrôles qui ont été séquencés partiellement et ce sont les gènes AhR et les contrôles pour lesquels des amorces sont prêtes à être utilisées pour la quantification par qPCR. Le deuxième objectif est d’observer les effets génétiques des pesticides de manière globale sur des organismes vivants. Un génome de référence est donc nécessaire pour identifier les régions qui vont être régulées (directement ou indirectement) par les polluants d’origine agricole. Pour la grande musaraigne, c’est le génome de la musaraigne commune (Sorex araneus) qui sera utilisé, car ces deux espèces sont très proches phylogénétiquement. Par contre, pour l’hirondelle bicolore, le séquençage, l’assemblage et l’annotation de son génome seront essentiels parce que les espèces d’oiseaux actuellement séquencées sont trop éloignées pour permettre l’identification des régions qui seront régulées différemment en présence de pesticides. Le séquençage a été fait et l’assemblage a permis de couvrir 55% du génome de l’hirondelle bicolore. Cependant, il est très fractionné avec un N50 de 1339 et un peu plus de 600 000 contigs. Quelques étapes restent à accomplir pour optimiser l’assemblage tel que l’élimination de la contamination (estimée à 5%). L’annotation pourra être faite lorsque l’étape précédente sera finie. Compte tenu de l’ampleur du projet, ce qui a été effectué dans le cadre de la maîtrise contribuera grandement à la bonne continuation de celui-ci. Le projet global permettra de mieux comprendre l’impact des pesticides sur des organismes sauvages.

Understanding how environmental variation affects fitness and population dynamics is a central goal in modern population biology. Using a multilevel path model, I simultaneously examined the effects of food and temperature on multiple stages of the breeding cycle, and their relative contribution to annual variation in reproductive success in two tree swallow (Tachycineta bicolor) populations over the same 35 year period. In one population where food abundance peaked during the laying and incubation portion of the breeding season, the primary driver of annual reproductive success was laying period food abundance, which directly influenced clutch size and the proportion of eggs hatched. In the second population, food was relatively low during the first half of the breeding season, and the primary driver of annual reproductive success was temperature during the nestling period, which directly influenced nestling survival. My results show that understanding the factors that influence reproductive performance requires linking environmental variables to reproductive events throughout the entire breeding period and clearly demonstrate how climate change can have opposite effects on two populations less than 35 km apart

Le succès reproducteur, défini comme l’aptitude d’un individu à se reproduire et ainsi transmettre son bagage génétique aux générations futures, constitue une des motivations fondamentales qui dictera plusieurs des comportements observés chez une espèce animale. L’étude de ces divers comportements est essentielle afin de comprendre les stratégies évolutives sous-jacentes qui permettent aux individus d’augmenter leurs chances de reproduction. La monogamie sociale avec polygamie génétique est un bel exemple de stratégie reproductive chez laquelle les individus peuvent potentiellement augmenter leur succès reproducteur en tentant d’acquérir des fertilisations d’individus autres que le mâle et la femelle constituant le couple social. Ces fertilisations dites hors-couples, qui sont communes chez les oiseaux, sont un moyen efficace pour les mâles d’augmenter leur succès reproducteur via leur nombre de jeunes produits dans diverses nichées pour une saison de reproduction donnée. Pour les femelles, les avantages que procure ce comportement restent encore obscurs malgré la panoplie d’études s’étant penchées sur la question. L’acquisition de bénéfices indirects, de nature génétique, est une hypothèse fréquemment mise de l’avant pour tenter d’expliquer les motivations des femelles à s’engager dans des copulations hors-couples. L’objectif de ma maîtrise consistait à évaluer si la femelle, via l’acquisition de paternités hors-couples au sein de sa nichée, tente d’acquérir des bénéfices de types indirects pour les oisillons issus de ce type de fertilisation chez une population sauvage d’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) dans le Sud du Québec. Ces bénéfices indirects peuvent se refléter au niveau des oisillons dits hors-couples en leur conférant des avantages génétiques et donc potentiellement une survie plus élevée, par rapport aux oisillons issus du couple social. En premier lieu, mes résultats indiquent une survie plus élevée pour les oisillons issus du couple social par rapport aux oisillons issus de paternités hors-couples contrairement aux prédictions initiales. Ensuite, en comparant une mesure intégratrice basée sur plusieurs mesures de capacité immunitaire, les résultats obtenus suggèrent une différence dans le patron d’allocation immunitaire des deux types d’oisillons. Les oisillons issus du couple social ayant une tendance à investir préférentiellement au niveau de l’immunité adaptative par opposition aux oisillons issus de paternités hors-couples ayant une tendance à investir dans les composantes de l’immunité constitutive. Cette différence d’investissement entre les composantes de l’immunité constitutive et adaptative pourrait représenter un développement asynchrone entre les oisillons en couple et hors-couple dû à un compromis d’allocation d’énergie entre les fonctions immunitaires et les paramètres de croissance. En conclusion, cette étude montre la complexité du phénomène des paternités hors-couples ainsi que les motivations qui poussent la femelle à rechercher de telles fertilisations. De plus, cette étude met l’emphase sur l’importance de considérer plus d’une mesure immunitaire lors de la comparaison entre individus.

En élaborant la théorie de la sélection sexuelle, Darwin a levé le voile sur les causes de l’évolution de traits extravagants plus souvent observés chez les mâles, comme la coloration du plumage chez les oiseaux. Un des mécanismes proposés pour expliquer l’évolution des couleurs vives chez les mâles est la fonction de signal de condition. Les mâles pourraient donc être préférés par les femelles puisque celles-ci obtiendraient des bénéfices directs, comme un meilleur territoire, ou des bénéfices indirects, tels que de bons gènes pour leurs oisillons. La sélection sexuelle de l’iridescence, un mode de coloration répandu chez les oiseaux, est encore peu documentée à ce jour. L’iridescence est un mécanisme de coloration directionnel, c’est-à-dire qu’il occasionne un changement de brillance avec un mouvement de l’animal. Cette propriété unique à l’iridescence amène une difficulté de quantification qui a longtemps limité son étude. Le but de mon projet était donc, dans un premier temps, de fabriquer un appareil de mesure répétable de l’iridescence déjà publié dans la littérature afin de le tester chez l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor). Dans un deuxième temps, j’ai vérifié si l’iridescence des mâles Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) influençait leur succès reproducteur. Grâce à l’appareil de mesure, j’ai pu montrer qu’il y avait des différences individuelles dans la directionnalité de l’iridescence. De plus, j’ai pu établir que ces différences étaient reliées au nombre de jeunes dans le couple du mâle. Cette variable, pour la première fois associée au succès reproducteur, pourrait jouer un rôle dans le signalement de la capacité à donner des soins parentaux. De plus, les mâles brillants avaient un avantage pour les paternités hors couple, mais seulement dans les sites à faible densité de reproducteurs. Une forte densité de reproducteurs pourrait limiter le choix de la femelle, possiblement en raison de l’agressivité des mâles ou du coût énergétique cumulatif de refuser des copulations hors couple. Globalement, j’ai non seulement montré que l’iridescence est un signal à composantes multiples pouvant jouer un rôle dans les deux constituantes du succès reproducteur, mais aussi que les conditions de compétition représentées par la densité de reproducteurs sont importantes à considérer pour avoir un portrait plus précis des patrons de sélection. Mon projet de recherche amène ainsi une meilleure compréhension de la sélection sexuelle en milieu naturel.

Aspects of the behavioral ecology of bird song learning are examined in three parts. First, an approach from image analysis is extended to allow rapid, quantitative description of animal sounds. In this approach, sounds are summarized as sets of time-frequency-amplitude landmarks. Second, the role of dawn song in tree swallow (Tachycineta bicolor) breeding biology is examined. Song syllable sharing among tree swallows was found to be high among birds nesting at the same site, but sharing was lower between birds nesting at different sites. When birds nested at different sites, the distance between those sites was not related to the amount of difference between the birds' syllable repertoire compositions. All tree swallow song repertoires did not remain constant during the breeding season; some individuals added new syllable types, others modified existing types. Singing performance was correlated with reproductive success in tree swallows: males that sang more precise repetitions of their syllable types attracted more extra-pair mates. Furthermore, pairwise comparisons between the social and genetic fathers of extra-pair young found that the genetic fathers averaged higher syllable consistency than the cuckolded males. Third, a comparative study of the phylogenetic distribution of vocal mimicry examined the evolutionary history of song learning in oscine passerines. Vocal mimicry, defined as the habitual incorporation of heterospecific sounds into song displays, was found in twenty-eight separate clades of oscines. These clades were found in every major oscine superfamily, but made up a higher proportion of daughter groups within the most ancient superfamilies of oscines. The most plesiomorphic lineages of oscines were found to contain many highly-skilled mimics. These observations support the hypothesis that the course of song learning in oscines has run repeatedly from permissive learning rules that permit mimicry to restrictive learning rules that limit mimicry.

Understanding the patterns and processes that create differences among individuals in components of fitness, like the probability of survival or reproductive rates, is essential to our knowledge of population dynamics and for informing conservation efforts. For organisms in seasonal environments, early-breeding individuals regularly attain higher fitness than their late-breeding counterparts. Two primary hypotheses, related to quality and date, have been proposed to explain lower reproductive success of late breeders, but the veracity of these ideas has not been fully resolved. I tested predictions associated with these hypotheses to assess the effects of indices of parental and environmental quality on nestling quality and survival in an insectivorous passerine, the tree swallow (Tachycineta bicolor), at two widely separated breeding locations in western Canada. I combined experiments and statistical modelling of observational data to evaluate two mechanisms proposed to contribute to seasonal decline in environmental quality: an increase in nest parasite abundance and a decrease in food abundance with later breeding dates. A parasite reduction experiment revealed a disproportionate benefit of parasite removal on length of primary feather for early-hatched nestlings, suggesting greater energetic constraints early in the breeding season. Furthermore, late-hatched nestlings from parasite-reduced nests had longer head-bill lengths than their control counterparts, and developed head-bills of similar length to those of early-hatched nestlings. Other than these findings, there were few detectable effects of parasites on nestling size, growth and immunity, as has been reported from several previous studies. Indeed, negative effects of parasites were only apparent when food (i.e., insect) biomass was considered. In a second series of experiments in which parental quality was controlled, I also tested whether food abundance declined during the breeding season, as predicted if environmental conditions deteriorate seasonally (i.e., date). Reduced reproductive success of late-breeding individuals was causally related to a seasonal decline in environmental quality. Declining insect biomass and enlarged brood sizes resulted in nestlings that were lighter, in poorer body condition, had shorter head-bills, shorter and slower growing ninth primary feathers and that were less likely to survive to fledge. Next, I asked whether results obtained from long-term mark-recapture data corroborated findings of short-term manipulations. I examined seasonal variation in first-year apparent survival to investigate the relative influence of large-, small- and individual-scale factors associated with the quality and date hypotheses. Although parental quality was an important predictor of first-year apparent survival of tree swallows, my results further suggested that quality of parents was not the primary factor influencing seasonal variation in first-year apparent survival. Rather, findings were most consistent with the date hypothesis. The relationship between apparent survival and a direct measurement of environmental quality indicated that annual variation in moisture had important consequences for first-year apparent survival of tree swallows in Saskatchewan. First-year apparent survival probabilities were higher during wet years and wetter conditions are generally linked to greater insect abundance. In British Columbia, nestlings from larger broods were less likely to survive, possibly as a result of receiving less food. Apparent survival probabilities were also higher when food was more abundant. I demonstrated that both parental and environmental quality influenced seasonal variation in fitness-related traits of tree swallows. However, the strongest evidence suggests that environmental quality, and in particular food abundance, had the greatest effect on seasonal variation in nestling quality, reproductive success and first-year apparent survival in tree swallows. My results highlight the importance of considering regional precipitation trends when projecting effects of climate change on demography of aerial insectivores.

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