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A test of hypotheses based on optimal foraging considerations for a diving mammal using a novel experimental approach

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Abstract:

The response of marine predators to changes in fine-scale prey distribution is poorly understood. Precipitous declines in marine apex predators necessitate a better understanding of the magnitude of fluctuations in prey availability that are within the compensatory behavioural plasticity of predators. We experimentally manipulated the fine-scale prey field for a marine carnivore in a controlled, captive setting and examined changes in behaviour and efficiency with changes in prey encounter rate. We hypothesized (i) a minimum prey encounter rate below which the cost of foraging always exceeds the benefit, (ii) foraging effort should increase with increasing prey encounter rates, and (iii) a maximum threshold prey encounter rate at which foraging efficiency is optimized. Dive duration, foraging time, and dive and foraging efficiency increased significantly with increasing prey encounter rate up to an asymptote of ~13 fish per dive cycle, supporting two of the three hypotheses. The results also support predicted responses to changing prey encounter rates derived from an optimal foraging model for diving animals and are the first experimental validation of optimal foraging model predictions in a marine mammal. We believe that these results provide new insight and suggest new experimental techniques for examining the foraging ecology of large marine predators.

La réaction des prédateurs marins aux changements à petite échelle de la répartition de leurs proies reste mal comprise. Le déclin spectaculaire de certains prédateurs marins situés au sommet de la chaîne alimentaire montre la nécessité d'obtenir une meilleure compréhension de l'étendue des fluctuations de la disponibilité des proies, compte tenu de la plasticité compensatoire des comportements des prédateurs. Nous avons manipulé expérimentalement le champ des proies à petite échelle d'un carnivore marin dans un milieu contrôlé et fermé et nous avons noté les changements de comportement et d'efficacité associés aux variations de taux de rencontre des proies. Nous avons émis comme hypothèses que (i) il existe un taux minimal de rencontre des proies sous lequel la recherche de la proie est toujours plus coûteuse que le bénéfice obtenu, (ii) l'effort de quête de nourriture augmente avec l'accroissement du taux de rencontre des proies et (iii) il existe un seuil maximal du taux de rencontre des proies où l'efficacité de la recherche de nourriture est optimale. La durée des plongées, le temps consacré à la quête de nourriture, ainsi que l'efficacité de la plongée et de la recherche de nourriture, augmentent tous significativement avec un taux croissant de rencontre des proies jusqu'à une asymptote correspondant à ~13 poissons par cycle de plongée, ce qui appuie deux des trois hypothèses. Ces résultats confirment aussi les réactions à un changement des taux de rencontre des proies prédites par un modèle de quête optimale mis au point pour les animaux plongeurs. Il s'agit ici d'une première validation des prédictions d'un modèle de quête optimale chez un mammifère marin. Nous croyons que ces résultats apportent des perspectives nouvelles et ouvrent la voie à de nouvelles techniques expérimentales pour étudier l'écologie de la quête de nourriture chez les grands prédateurs marins.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2003-11-01

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