Behavioural approach to larval dispersal in marine systems

Most demersal marine organisms have a bipartite life history and larvae are pelagic before recruiting in the adult population. This pelagic episode is often the sole opportunity for dispersal in the life of these organisms. Therefore, it structures the connections between populations, which, in turn, determine demographic dynamics and genetic composition of benthic metapopulations. Nevertheless, these “larvae” are not just drafts of the adults, dispersed by oceanic currents before their metamorphosis. They are very specialised organisms, often tightly adapted to their environment. In this doctoral research, we strove to evaluate the impact of larval behaviour during the pelagic interval. We focused on fish larvae (particularly coral-reef fishes) which sensory and swimming capabilities are particularly high. Experimental approaches were developed to quantify larval orientation and swimming in situ. During an oceanographic campaign, synchronous observations of physical properties of sea water and of the distribution of larvae enabled to characterise their distribution in three dimensions within the pelagic environment and to understand physical-biological interactions determining recruitment. Finally, a novel modelling framework, drawing from cost minimisation and benefit maximisation techniques traditionally used in economics or optimal foraging models, allowed to integrate larval behaviour in Lagrangian models of larval dispersal.; La plupart des organismes marins démersaux présentent une phase larvaire pélagique avant le recrutement dans la population adulte. Cet épisode pélagique est souvent la seule opportunité de dispersion au cours du cycle de vie. De ce fait, il structure les connections entre populations, qui régissent la dynamique et la composition génétique des métapopulations benthiques. Cependant, ces "larves" ne sont pas de simples ébauches des adultes, dispersées au gré des courants en attendant leur métamorphose. Ce sont des organismes souvent très spécifiquement adaptés à leur milieu. Dans cette thèse nous nous sommes efforcés d'évaluer l'impact du comportement des larves lors de la phase pélagique. Nous nous sommes focalisés sur les larves de poissons (coralliens plus spécifiquement) dont les capacités sensorielles et motrices sont particulièrement élevées. Des approches expérimentales ont été développées afin de quantifier leur orientation et leur nage in situ. Grâce à une observation synchrone des caractéristiques physiques du milieu et de la distribution des larves lors d'une campagne océanographique, nous avons tenté de caractériser leur distribution en trois dimensions dans le milieu pélagique, afin de comprendre les interactions physico-biologiques déterminant le recrutement. Enfin, une approche de modélisation novatrice, faisant appel à des concepts de minimisation des coûts et de maximisation des bénéfices habituellement utilisés en économie ou en théorie de l'approvisionnement optimal, a permis d'intégrer le comportement des larves aux modèles Lagrangiens de dispersion