Comportement de chasse d'un voilier solitaire Istiophorus platypterus et gain d'énergie estimé après capture de proies

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 1484 (2023) Citer cet article

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Le comportement de recherche de nourriture et l'interaction avec les proies font partie intégrante de la niche écologique des prédateurs, mais sont intrinsèquement difficiles à observer pour les animaux très mobiles dans le milieu marin. Les istiophoridés ont été décrits comme des spéculateurs d'énergie, dépensant une grande quantité d'énergie pour se nourrir, s'attendant à compenser les coûts élevés avec un gain énergétique périodique élevé. L'alimentation en groupe en surface des voiliers, Istiophorus platypterus, est couramment observée, mais on pense que les voiliers sont en grande partie des prédateurs errants solitaires avec des besoins métaboliques élevés, ce qui suggère que la recherche de nourriture individuelle représente également une composante majeure des interactions prédateur-proie. Ici, nous utilisons des données de biologging et des vidéos pour examiner les niveaux d'activité quotidiens et le comportement de recherche de nourriture, estimer les coûts métaboliques et documenter un événement de prédation solitaire pour un voilier de 40 kg. Nous estimons un taux métabolique actif médian de 218,9 ± 70,5 mgO2 kg−1 h−1 qui a augmenté à 518,8 ± 586,3 mgO2 kg−1 h−1 pendant la poursuite des proies. En supposant une prédation réussie, nous estimons un gain d'énergie net quotidien de 2,4 MJ (5,1 MJ acquis, 2,7 MJ dépensés), soutenant le modèle de spéculateur d'énergie. Bien que la chasse en groupe puisse être une activité courante utilisée par les voiliers pour acquérir de l'énergie, nos calculs indiquent que les événements opportunistes de recherche de nourriture individuels offrent un retour d'énergie net qui contribue à la forme physique de ces prédateurs très mobiles.

L'interaction prédateur-proie est une pierre angulaire de l'écologie, intrinsèquement liée à la condition physique individuelle et à la dynamique au niveau de la population des prédateurs et des proies, et est finalement liée au succès évolutif des populations1,2. Le comportement de recherche de nourriture et les gains et pertes d'énergie associés à la recherche de nourriture, à la prédation et à la consommation affectent directement la physiologie et le comportement de tous les animaux2,3. Pour de nombreux grands prédateurs marins pélagiques, la rareté des observations d'événements prédateurs et les difficultés de documentation du comportement de chasse ont entravé notre compréhension des stratégies comportementales, des relations trophiques et de l'énergétique associée dans les écosystèmes marins4.

Les istiophoridés (marlins, marlins, voiliers) sont connus pour leur morphologie unique, leur puissance et leur potentiel prédateur à grande vitesse. Chez le voilier (Istiophorus platypterus), un prédateur épipélagique vivant dans les eaux tropicales à subtropicales du monde entier5, le comportement de chasse en groupe est bien documenté et implique plusieurs individus rassemblant un banc de poissons proies (c'est-à-dire une boule d'appât) vers la surface de l'eau. Des voiliers individuels entrent dans le banc et coupent latéralement leur bec dans le but d'étourdir/tuer des proies pour la consommation6,7,8. Cette tactique est facilitée par des adaptations morphologiques, notamment le bec, une forme de corps profilée, une nageoire dorsale élargie qui agit pour stabiliser le voilier lorsqu'il coupe le bec, et une nageoire caudale avec un rapport d'aspect élevé permettant des rafales de vitesse allant jusqu'à 8,8 ms−1 lors des interactions appât-balle9.

En dehors des agrégations de chasse aux balles-appâts, cependant, les voiliers sont considérés comme des prédateurs errants solitaires. En raison de la difficulté de maintenir les voiliers en captivité, les besoins énergétiques n'ont pas été directement mesurés pour les adultes [mais voir10], mais en raison de divers cycles biologiques et traits morphologiques, les voiliers sont présumés avoir un taux métabolique élevé11,12,13. En tant que tel, en plus des événements de chasse aux balles-appâts, les voiliers solitaires ont probablement besoin de capitaliser sur les rencontres avec des proies pour soutenir ce taux métabolique élevé. Cependant, en raison d'un mode de vie pélagique insaisissable, le comportement de chasse individuel du voilier n'a pas été documenté et les relations énergétiques de ces événements n'ont pas été étudiées. Récemment, les voiliers ont été décrits comme des prédateurs latéralisés, préférant attaquer d'un côté (droit ou gauche) de leur proie, selon les individus8. Ceci est théorisé pour avoir évolué via la chasse en groupe, où plusieurs voiliers attaquent à tour de rôle une balle-appât, empêchant la proie d'apprendre de quel côté l'attaque peut provenir8. Cependant, dans les interactions individuelles prédateur-proie, la latéralisation pourrait être coûteuse pour le succès de chasse du prédateur car elle augmenterait la prévisibilité de l'origine d'une attaque14,15. Le manque d'informations sur le comportement de chasse et l'énergétique de ces événements, qui ont une incidence directe sur les interactions écologiques des grands prédateurs, se traduit par une compréhension limitée de leur rôle dans les écosystèmes océaniques et leur condition physique globale16.

La connaissance des niveaux d'activité quotidiens et de la dynamique énergétique du comportement de chasse et des événements de recherche de nourriture chez les istiophoridés et d'autres grands prédateurs marins améliorera notre compréhension des altérations comportementales associées aux conditions environnementales changeantes, telles que le réchauffement et la désoxygénation17. Étant donné que le niveau d'activité a un impact majeur sur le budget énergétique d'un animal, il est nécessaire d'estimer le métabolisme actif des grands prédateurs aquatiques pour informer les futurs modèles énergétiques et trophiques. Ici, à l'aide d'un enregistreur de données animalier avec vidéo, nous rapportons l'activité quotidienne d'un voilier individuel dans le Pacifique tropical oriental sur une période de 24 h. Nous décrivons une observation d'un événement de recherche de nourriture, la latéralisation des frappes pendant l'événement, et plaçons ces événements dans le contexte plus large des activités quotidiennes de cet individu pour estimer le bénéfice énergétique net quotidien de l'événement de prédation.

Nous avons utilisé un package d'étiquettes de biologging conçu sur mesure avec une vidéo embarquée pour décrire une poursuite en haute résolution 3D entre un voilier solitaire et un petit thon individuel en eau libre, ce qui représente la première fois qu'une telle interaction est documentée. Le voilier a été marqué à 09h53 le 18 octobre 2019, et le paquet d'étiquettes est resté attaché au voilier pendant 67 h. Cependant, les analyses ici sont limitées à la période de 24 h au cours de laquelle l'événement de prédation a eu lieu (du 19 octobre au 20 octobre ; ~ 14 h après le marquage et ~ 9 h après la récupération après la libération18) car cela coïncide avec la période pendant laquelle la caméra vidéo enregistrait pendant la journée (allumée à 06h00, éteinte à 18h00, lever et coucher du soleil, respectivement) nous permettant de vérifier au sol les signaux d'accélération. Les données de biologging et la vidéo qui l'accompagne montrent le voilier effectuant des plongées oscillatoires entre la surface et des profondeurs de 40 à 50 m pendant la journée. La nuit, moins de plongées ont été effectuées et les voiliers sont généralement restés dans les 10 à 20 premiers mètres de la colonne d'eau (Fig. 1a), ce qui a entraîné une plus grande plage de températures pendant la journée (jour 20,9–27,9 °C ; nuit 26,5–28,2 °C). En raison de la dépendance à la température du taux métabolique actif estimé (AMRE), les températures plus fraîches en profondeur ont entraîné une réduction de l'AMRE pendant la journée (212,9 ± 89,1 mgO2 kg−1 h−1) par rapport à la nuit (224,7 ± 44,4 mgO2 kg−1 h−1). De plus, l'AMRE augmente initialement avec la profondeur en raison de l'augmentation des vitesses de nage pendant la plongée (Fig. 1b), jusqu'à ce que la thermocline soit atteinte dans la tranche de profondeur de 30 à 40 m, moment auquel l'AMRE diminue avec l'augmentation de la profondeur (Fig. 1b, c). Cependant, en raison de l'inertie thermique des poissons de grande taille19,20,21, il est possible que le corps du voilier ait conservé de la chaleur pendant les courtes excursions (14,7 ± 1,7 min) sous la thermocline et ne soit pas descendu à la température ambiante. Ainsi, le taux métabolique calculé en profondeur peut être sous-estimé avec la correction de température effectuée ici. Par exemple, pendant la plongée au cours de laquelle l'événement de prédation s'est produit (Fig. 1 ; Tableau 1), si la température corporelle était supposée équivalente à la température de surface tout au long de la plongée, les taux métaboliques estimés augmenteraient de 18 % par rapport à si les taux métaboliques étaient corrigés en fonction de la température externe de la balise (Tableau S2). Pourtant, comme la majorité (> 90 %) du temps au cours des 24 h a été passée au-dessus de la thermocline, la correction de température a peu d'impact sur l'AMRE calculé quotidiennement et la dépense énergétique subséquente (différence < 1 % ; Tableau S3).

Tracé de profondeur au cours de la période de surveillance de 24 h en (a) et histogrammes de densité de profondeur regroupés du taux métabolique actif estimé médian transformé en journal (AMRE; mgO2 kg-1 h-1) pour les périodes de jour et de nuit en (b) et (c), respectivement. En (a), la couleur de la trace de profondeur indique la vitesse (ms−1) et les régions ombrées représentent les heures de nuit. La plongée au cours de laquelle l'événement de prédation a eu lieu est indiquée par une flèche.

Le voilier présentait une activité de battement de la queue et des vitesses de nage considérablement réduites (≤ 0,25 ms−1; 0,14 longueurs corporelles [BL] s−1) lorsqu'il était près de la surface (Fig. 1), caractéristique du comportement de pèlerin manifesté par l'espadon et d'autres marlins istiophoridés22,23. L'exposition au soleil est censée servir à des fins de thermorégulation23, mais servirait également à réduire la dépense énergétique des istiophoridés facilitée par leur vessie natatoire24. En effet, le comportement au soleil observé ici a conduit à une réduction significative de l'AMRE (186,6 ± 3,1 mgO2 kg−1 h−1 ; T37520 = − 158,3, p < 0,001), par rapport au comportement de nage active avec des battements de queue forts et soutenus pendant les plongées (261,1 ± 91,1 mgO2 kg−1 h−1 ; vitesse de nage moyenne 0,56 ± 0,2 ms−1 ; 0,3 ± 0,1 BL s−1).

La plongée au cours de laquelle l'événement de prédation a eu lieu s'est produite environ 31 h après les 67 h pendant lesquelles le paquet d'étiquettes est resté attaché au voilier (Fig. 2a). À 16 h 15 le 19 octobre 2019, le voilier a plongé de la surface à une profondeur de 62,4 m avec une vitesse verticale (VV) moyenne (± SD) de 0,24 ± 0,21 ms−1, où il est resté pendant une courte période avant de remonter à ~ 40 m (Fig. 2b). Pendant l'ascension, plusieurs proies possibles sont vues dans la vidéo (Fig. 2c), et il y a eu une brève augmentation de la vitesse et de la fréquence des battements de la queue (TBF), avant que la profondeur du poisson ne se stabilise pendant environ 2 min. Le poisson a ensuite plongé à nouveau à 57,5 m, où la lumière visible s'est presque complètement atténuée (Fig. 2d), et un changement de mode locomoteur d'une nage lente et régulière à des battements de queue rapides et puissants s'est produit, commençant une ascension rapide (VV = 1,3 ± 0,43 ms−1), avec des vitesses atteignant 3,1 ms−1 (1,7 BL s−1), et un pas corporel de 54,6 ± 16,1° (maximum de 77,6 ° ; figure 2b). Il convient de noter qu'en raison de la montée rapide, la lecture de la température de l'étiquette était en retard par rapport à la température ambiante réelle (par exemple, la température de la descente par rapport à la température de la montée ; Fig. 2b). Les statistiques récapitulatives pour la plongée au cours de laquelle l'événement de prédation a eu lieu sont comparées à toutes les autres plongées de jour (tableau 1).

Activité des voiliers avant, pendant et après l'événement de prédation. (a) Paquet de flotteurs Biologging attaché au voilier. (b) Profondeur, température, battements de queue (°sec-1), vitesse (ms-1), fréquence de battement de queue (TBF ; Hz), vitesse verticale (ms-1) et angle d'inclinaison du corps (°) de la plongée au cours de laquelle l'événement s'est produit. La synchronisation et la profondeur associées à chaque image (c–f) sont identifiées par des cercles sur le profil de profondeur en (b). (c) Le voilier monte à partir de 60 m et rencontre plusieurs proies potentielles, encadrées en rouge. (d) La lumière disponible est particulièrement faible à cette profondeur et diminue rapidement avec la profondeur jusqu'à une lumière presque nulle. (e) Première observation de la proie. (f) Proie tentant éventuellement de se « cacher » du voilier en nageant très près de lui pendant la poursuite.

La proie poursuivie pendant l'événement de prédation est devenue visible pour la première fois dans la vidéo lorsque le voilier a atteint la surface (Fig. 2e). Le voilier a fait plusieurs tentatives pour capturer la proie, brisant souvent la surface de l'eau (vidéo supplémentaire). D'après la vidéo, la proie semblait être une frégate ou un bonitou (Auxis thazard brachydorax ou A. rochei eudorax), tous deux communs dans la région et connus comme proies de voiliers5,25. Pendant la remontée rapide et à la surface, le TBF et la vitesse de nage sont restés élevés (1,6 ± 0,7 Hz et 1,7 ± 0,84 ms−1, respectivement, maximum de 2,92 ms−1). En surface, les changements de cap étaient fréquents et le thon est apparu plusieurs fois dans la vidéo (Fig. 2b ; Fig. 3d ; vidéo complémentaire). À un moment donné, le thon s'est engagé dans un comportement antiprédateur vraisemblablement pour se «cacher», en nageant très près du voilier devant la caméra vidéo le long de son flanc droit et hors de sa vue périphérique (Fig. 2f; vidéo supplémentaire). Environ 60 s après la première apparition du thon devant la caméra, la vidéo et les données de biologging suggèrent que le voilier a attrapé le thon ou a mis fin à la poursuite (Fig. 2b). Étant donné que la bouche du voilier n'était pas visible par la caméra, il n'est pas certain que la tentative de recherche de nourriture ait réussi; cependant, le thon a été vu pour la dernière fois directement devant le voilier, immédiatement suivi d'une secousse de la tête (souvent caractéristique de la déglutition / de la manipulation des proies pour la faible profondeur) et de la reprise d'une nage lente et régulière par le voilier, suggérant qu'il a réussi (Fig. 2b ; vidéo supplémentaire).

Trace reconstruite de la plongée au cours de laquelle l'événement de prédation a eu lieu, colorée par le taux métabolique actif estimé (AMRE ; mgO2 kg−1 h−1). (a) et (b) montrent différentes perspectives du profil de profondeur et des changements de direction associés, tandis que (c) et (d) sont des vues aériennes, (d) étant agrandies sur la partie de poursuite à la surface. Les nombres affichés en (d) représentent l'emplacement approximatif des tentatives de capture séquentielle affichées sur la figure 4, et comme on le voit dans la vidéo supplémentaire. Les silhouettes de voiliers indiquent la direction du voyage.

Au cours de la période de surveillance de 24 h, le taux métabolique actif moyen estimé (AMRE; mgO2 kg−1 h−1) du voilier pour la médiane, les 25e et 75e centiles de toutes les 10 000 itérations était de 218,9 ± 70,5, 156,6 ± 48,4 et 307 ± 102,9 mgO2 kg−1 h−1, respectivement (tableau 2, figure S5). En utilisant l'itération médiane, pendant la plongée où la prédation s'est produite, l'AMRE moyen était de 518,8 ± 586,3 (IQR 361,2–748,5) mgO2 kg−1 h−1 (Fig. 3). À partir de cette itération médiane, nous estimons que 2,7 MJ (IQR 1,9–3,8 MJ) d'énergie ont été dépensés au cours de la journée, alors que seulement 1 % (0,04 MJ) ont été dépensés pendant la poursuite (tableau 2). Le contenu énergétique estimé du thon était de 5,1 MJ [calculé à partir de 26], et en supposant un résultat de prédation réussi, cette rencontre a entraîné un gain énergétique net de 2,4 MJ (IQR 1,3–3,2 MJ). Cependant, si cette prédation échouait, le coût de cette poursuite n'était que de 1 % de la dépense énergétique de la journée. Pour un voilier de cette taille, cette dépense énergétique quotidienne équivaut à la consommation requise de ~ 0,5 thon j−1 pour soutenir les coûts métaboliques quotidiens estimés pour l'AMRE médian (218,9 mgO2 kg−1 h−1 ; voir la section 3 des méthodes supplémentaires pour les détails du calcul).

Nous avons observé une volonté de ce voilier individuel d'attaquer des deux côtés de la proie. Le schéma alterné de positif, négatif, positif, négatif (Fig. 4a – d) dans les degrés de rotation s−1 immédiatement avant et pendant chaque coup suggère que le voilier a attaqué de différents côtés de la proie à chaque coup successif. Ce comportement contraste avec Kurvers et al.8, qui ont constaté que lors des agrégations de chasse à la balle-appât avec plusieurs voiliers, les voiliers individuels étaient fortement latéralisés et avaient tendance à frapper du même côté chaque fois qu'ils entraient dans la balle-appât. Attaquer successivement de différents côtés est une nouvelle découverte pour le voilier et suggère une plasticité comportementale dans différents scénarios de chasse (c'est-à-dire, chasse en groupe ou chasse solitaire). Dans les situations de chasse en tête-à-tête lorsque ni le prédateur ni la proie ne sont en groupe, il serait avantageux pour le prédateur d'éviter la latéralisation car la proie peut rapidement apprendre toutes les tendances que le prédateur peut avoir8,34.

Zoom sur des portions (4 s) du battement de queue (° rotation s−1), de la vitesse (ms−1) et de la profondeur (m) des quatre tentatives de capture différentes (a–d, respectivement) pendant la poursuite en tête-à-tête (voir vidéo supplémentaire).

Une découverte remarquable est la vitesse maximale relativement faible atteinte par le voilier (3,1 ms-1) lors de la rencontre avec la proie. On pense que le voilier est l'un des poissons nageant le plus rapidement24,27 avec des estimations récentes suggérant des vitesses maximales de 8,2–8,3 ± 1,4 ms−19,28, et les interactions prédateur-proie pourraient être des événements où les vitesses maximales sont présentées à la fois par le prédateur et la proie9. Cependant, comme c'est la proie qui détermine la vitesse, le moment des accélérations, des décélérations et des virages, le prédateur réagit ou prédit ce que la proie fera pour permettre l'interception et la capture de la trajectoire, ce qui aboutit à des vitesses inférieures aux vitesses maximales du prédateur pendant les poursuites29. De plus, les modèles théoriques prédisent que si les proies sont plus lentes que leurs prédateurs, comme c'est le cas ici30, les proies devraient éviter le prédateur en tournant plutôt que d'essayer d'augmenter la séparation en voyageant aussi vite que possible29. Par exemple, Wilson et al.29 ont démontré que si une proie se déplace aussi vite que possible, elle ne peut pas accélérer vers l'avant et doit soit tourner, soit continuer tout droit, ce qui rend ses mouvements plus prévisibles et interceptables, par rapport à une proie se déplaçant lentement qui a plus d'options de fuite (accélérer, ralentir, tourner) et est donc moins prévisible. Ainsi, les voiliers et leurs proies évitent probablement les vitesses maximales lors des rencontres individuelles en eau libre31. De plus, des études antérieures ont noté que les prédateurs curseurs et aviaires ralentiront dans les instants précédant une attaque pour augmenter la maniabilité lorsqu'ils se trouvent à proximité des proies29,32,33, ce qui a également été observé ici (Fig. 4e – h). De plus, les adaptations morphologiques du voilier (c'est-à-dire le bec) peuvent être déplacées dans l'eau plus rapidement que le corps entier9, ce qui permet potentiellement au voilier de s'appuyer sur ces "armes" morphologiques, plutôt que sur la vitesse lors des poursuites en tête-à-tête pour augmenter les taux de réussite des captures. Nous avons également observé une tendance du voilier à s'approcher de la proie par en dessous à chaque tentative de capture (Fig. 4i–l).

L'observation directe des événements de prédation naturelle par les prédateurs marins est rare35,36, en particulier pour les poissons prédateurs pélagiques où l'observation visuelle est difficile, les proies sont rares et les taux d'alimentation sont faibles par rapport à ceux des mammifères marins et des oiseaux de mer36. Pour l'événement de prédation présenté ici, sur la base des images de proies potentielles près de la thermocline (Fig. 2c; vidéo supplémentaire), l'augmentation observée de la vitesse et du TBF immédiatement avant l'ascension rapide (Figs. 2b; 3a), et le temps de plongée plus court que la moyenne (Tableau 1), nous proposons que la proie a été rencontrée en profondeur et chassée vers la surface6. Compte tenu de la thermocline peu profonde et de l'oxycline co-occurrente présentes dans le Pacifique tropical oriental37, et du potentiel de ces caractéristiques à concentrer les proies38,39,40, nous émettons l'hypothèse que les plongées oscillatoires dans la couche mixte sont des plongées à la recherche de proies pour augmenter les opportunités de recherche de nourriture41. En raison de leur biochimie métabolique unique adaptée à la vie en haute mer, les thons et les istiophoridés ont longtemps été décrits comme des spéculateurs d'énergie, pariant sur une production d'énergie élevée et continue, s'attendant à compenser les coûts avec des événements périodiques à gain énergétique élevé42,43,44. Le gain d'énergie estimé de 2,4 MJ résultant de la rencontre des proies au cours de la période de 24 h décrite ici est cohérent avec le comportement de spéculation énergétique, mais suggère également que ce voilier aurait besoin de se nourrir régulièrement de proies à haute énergie pour répondre à ses besoins métaboliques. Étant donné que la caméra vidéo n'enregistrait que pendant les heures de clarté de la période de 24 h analysée ici, nous ne pouvons pas dire si d'autres événements d'alimentation se sont produits pendant le reste de la piste ; cependant, deux autres poussées d'activité similaires ont été identifiées dans les données d'accélération le jour suivant avant que la marque ne soit détachée du poisson. En tant que tel, l'énergie obtenue à partir d'événements de recherche de nourriture individuels comme celui décrit ici peut être une source d'énergie importante pour les besoins énergétiques de routine de ces artistes hautement métaboliques entre opportunistes, gain d'énergie important, événements de recherche de nourriture de balle-appât de chasse en groupe où plusieurs proies peuvent être consommées. dans un court laps de temps.

Ce déploiement de biologger a produit des données vidéo, d'accélération triaxiale, de gyroscope et de magnétomètre d'origine animale, ainsi que des données de profondeur, de température et de vitesse d'un événement de prédation rare, ainsi qu'une période complète de 24 heures de données comportementales et d'activité fournissant un ensemble de données unique en son genre pour ce prédateur supérieur. Nous avons estimé une plage de valeurs dans laquelle le taux métabolique actif de ce voilier s'est probablement produit (IQR 156 ± 48 à 307 ± 102, médiane 219 ± 70 ; mgO2 kg−1 h−1 à 0,21 ± 0,1 BLs−1 ; Tableau 2), et des comparaisons interspécifiques superficielles suggèrent que nos estimations du taux métabolique se situent dans la plage des valeurs attendues45,46,47,48. Cependant, il convient de noter que, comme la dorade coryphène a été utilisée comme espèce proxy et qu'elle ne possède pas d'endothermie crânienne comme le voilier, les estimations présentées ici sont probablement une sous-estimation. De plus, les mesures présentées ici sont basées sur un seul voilier, et la variabilité individuelle du comportement de plongée aurait un impact sur les coûts métaboliques estimés. Sans aucun doute, à mesure que de nouvelles méthodes sont développées pour quantifier directement la consommation d'oxygène des grands poissons [par exemple, 48], les estimations du taux métabolique deviendront plus précises et permettront des estimations pour des mesures physiologiques supplémentaires, telles que la portée aérobie et le coût du transport. Cependant, nous fournissons la première description détaillée des niveaux d'activité et du comportement de chasse d'un voilier en liberté et estimons l'énergétique d'un événement de prédation rare. Ces estimations suggèrent que si les gains énergétiques de cet événement de prédation étaient substantiels par rapport à ce qui a été dépensé pendant la poursuite, la quantité d'énergie brûlée à la recherche de proies au cours de la journée et de la nuit était considérable. Jusqu'à ce que des méthodes permettant de quantifier directement les coûts métaboliques des grands prédateurs pélagiques soient développées, l'approche que nous avons adoptée pourrait être utilisée comme point de départ pour éclairer les futurs modèles énergétiques et trophiques et améliorer notre compréhension du rôle de ces prédateurs pélagiques dans nos océans.

Le voilier (estimé à 40 kg par un capitaine expérimenté, et calculé à 1,85 m par Wares et Sakagawa50) a été capturé à la canne et au moulinet à partir d'un navire de pêche sportive de loisir utilisant des engins de pêche à la traîne standard avec des appâts naturels au large de la côte pacifique du sud-est du Panama (7,53 N, 78,53 W). Le poisson a été amené le long du navire et un paquet d'étiquettes de biologging conçu sur mesure a été attaché à la musculature dorsale avec deux ancres de fléchette parapluie (Fig. 1). Une fois que les deux ancres ont été solidement ancrées dans le muscle, l'étiquette a été sanglée contre le corps à l'aide de deux déclencheurs galvaniques temporisés (International Fishing Devices Inc., Northland, Nouvelle-Zélande) et d'un serre-câble. Seulement 6 minutes se sont écoulées entre le moment où le poisson a été accroché et sa libération. La balise consistait en un enregistreur de données d'accélération (accéléromètre triaxial, magnétomètre et gyroscope enregistrant à 100 Hz), des capteurs de profondeur et de température et un petit capteur de vitesse de fluide à turbine enregistrant à 1 Hz (OpenTag 3.0, Loggerhead Instruments, Sarasota, FL ; voir les données supplémentaires pour l'étalonnage de la vitesse de nage ; Figure S1, S2). Enfin, le paquet d'étiquettes contenait une caméra vidéo miniaturisée (68 mm × 21 mm × 22 mm ; Little Leonardo, Tokyo, Japon) et une étiquette intelligente de position et de température (SPOT-363A ; Wildlife Computers, Redland WA) pour faciliter la récupération du paquet. L'ensemble du paquet d'étiquettes mesurait 18 × 7 cm au bord d'attaque, passant à 18 × 10,5 cm au bord de fuite, pesant 335 g dans l'air (~ 0,8 % du poids corporel du voilier ; 4 à 10 % de la section transversale frontale du voilier ; voir les méthodes supplémentaires pour l'estimation de la traînée). Lors de la dissolution des déclencheurs galvaniques temporisés, le colis s'est libéré du poisson et a été récupéré en mer à l'aide d'un récepteur portatif UHF (AOR AR8200, USA).

Les données ont été analysées à l'aide d'Igor Pro v. 8.0.4.2 (Wavemetrics, Inc., Lake Oswego, OR, USA) et RStudio v. 1.4.110651. La composante statique de l'accélération a été calculée à l'aide d'une fenêtre de lissage de boîte de 3 s sur les données d'accélération brutes, car cela a été déterminé visuellement pour supprimer suffisamment la composante dynamique de l'accélération52. L'angle de fixation de l'étiquette a été corrigé en faisant pivoter les données d'accélération brutes de sorte que les axes X et Y aient une moyenne de zéro. La hauteur du corps a ensuite été calculée à partir de l'axe antéro-postérieur de la composante statique de l'accélération. L'axe latéral du gyroscope a été utilisé pour déterminer la directionnalité des frappes pendant l'événement de prédation et calculer la fréquence de battement de queue à l'aide d'une transformation en ondelettes continue35,53. Enfin, un cap au compas et une trajectoire reconstruite ont été générés à partir des données du magnétomètre à l'aide de la fonction magHead du package gRumble R54.

Pour estimer le taux métabolique actif et la dépense énergétique du voilier, nous avons utilisé la relation entre la consommation d'oxygène et la vitesse de nage pour la coryphène adulte (Coryphaena hippurus)55, en supposant que cette relation est cohérente sur toute la longueur du poisson56,57. Voir Sect. 2 de la documentation supplémentaire pour une description détaillée des raisons pour lesquelles la coryphène a été choisie comme espèce proxy et une description plus détaillée des calculs du taux métabolique. La consommation d'oxygène (MO2 ; mgO2 kg−1 h−1) a été estimée à l'aide de l'équation log(MO2) = [cU + log(d)], où c et d sont la pente et l'ordonnée à l'origine de la régression logarithmique, et U est la vitesse de nage du voilier (BLs−1 ; Figure S3). Le MO2 a été calculé en continu pour chaque mesure de vitesse tout au long des 24 h à partir des données des marques de voiliers, puis nous avons pris le logarithme inverse du MO2 et corrigé pour la masse de la dorade coryphène (MD) en 55 pour obtenir le VO2 (mgO2 h−1). La consommation d'oxygène pour le voilier de 40 kg a ensuite été calculée à l'aide de l'équation :

où AMRE est le taux métabolique actif estimé (mgO2 h−1), VO2 est la consommation d'oxygène à chaque vitesse de nage, b est l'exposant de mise à l'échelle de la masse et MS est la masse du voilier (kg). AMRE a été corrigé pour la température en utilisant un Q10 de 1,83 58,59 et a été rendu spécifique à la masse en utilisant la masse estimée du voilier (voir la section 2 des informations supplémentaires pour plus de détails).

Étant donné qu'une espèce proxy a été utilisée pour le calcul, nous avons autorisé la variation des estimations des paramètres de b, c, d et MD avec une approche itérative (10 000 itérations) et des valeurs échantillonnées au hasard pour ces paramètres à partir de distributions normales avec des moyennes et des écarts-types égaux aux valeurs publiées, le cas échéant (tableau S1, figure S4). La médiane de toutes les itérations a été utilisée comme AMRE, avec l'intervalle interquartile (IQR) utilisé pour représenter une plage de valeurs AMRE possibles (Figure S5). La vitesse de nage du voilier (ms−1) a été convertie en BL s−1 après estimation de la longueur à l'aide des relations longueur-masse précédemment publiées50. Pour calculer la dépense énergétique de la journée et l'événement de prédation, nous avons utilisé un coefficient oxy calorique de 0,013 kJ mgO2−1 60 et 8,03 kJ g−1 poids humide pour Auxis spp. contenu énergétique26. La masse des proies de 635 g a été estimée pour un thon TL de 35 cm en utilisant la relation longueur-poids pour A. thazard 61.

Le voilier a été marqué avec un permis délivré par le Ministerio de Ambiente, República de Panamá (SE/A-64-19). Toutes les procédures ont été approuvées par le comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux de l'Université Nova Southeastern (2019.04.MS1). Toutes les méthodes ont été réalisées conformément aux directives et réglementations en vigueur. L'étude est rapportée conformément aux directives ARRIVE.

L'ensemble de données est disponible et sera rendu public dès son acceptation dans le référentiel de données dryad DOI https://doi.org/10.5061/dryad.vdncjsxzb. Pour un examen par les pairs, l'ensemble de données disponible est accessible ici : https://datadryad.org/stash/share/Pa6OgGCg09sQvgkypSLs6Bc_AeNlUalD4uxMlqNqA0Q.

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Nous remercions T. Plum, R. Andrews et l'équipage de Compass Rose, ainsi que le personnel, les capitaines et les compagnons de Tropic Star Lodge pour leur soutien pendant le travail sur le terrain, J. Stieglitz pour l'aide à l'étalonnage de la vitesse du réservoir d'écoulement et N. Wegner pour des conseils méthodologiques.

Le financement a été fourni par Guy Harvey Ocean Foundation, GHOF 2019, Gallo-Dubois Scholarship, Fish Florida Scholarship, Batchelor Foundation, Nova Southeastern University.

Institut de recherche Guy Harvey, Université Nova Southeastern, Dania Beach, Floride, États-Unis

Ryan K. Logan, Jeremy J. Vaudo, Bradley M. Wetherbee et Mahmood S. Shivji

Département des sciences biologiques, Florida International University, North Miami, Floride, États-Unis

Sarah M. Luongo

Département des sciences biologiques, Université de Rhode Island, Kingston, RI, États-Unis

Bradley M. Wetherbee

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Correspondance à Ryan K. Logan.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Logan, RK, Luongo, SM, Vaudo, JJ et al. Comportement de chasse d'un voilier solitaire Istiophorus platypterus et gain d'énergie estimé après capture de proies. Sci Rep 13, 1484 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28748-0

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Reçu : 12 octobre 2022

Accepté : 24 janvier 2023

Publié: 27 janvier 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-28748-0

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