Performance, personality, and energetics : correlation, causation, and mechanism

The study of phenotypic evolution should be an integrative endeavor that combines different approaches and crosses disciplinary and phylogenetic boundaries to consider complex traits and organisms that historically have been studied in isolation from each other. Analyses of individual variation within populations can act to bridge studies focused at the levels of morphology, physiology, biochemistry, organismal performance, behavior, and life history. For example, the study of individual variation recently facilitated the integration of behavior into the concept of a pace-of-life syndrome and effectively linked the field of energetics with research on animal personality. Here, we illustrate how studies on the pace-of-life syndrome and the energetics of personality can be integrated within a physiology-performance-behavior-fitness paradigm that includes consideration of ecological context. We first introduce key concepts and definitions and then review the rapidly expanding literature on the links between energy metabolism and personality traits commonly studied in nonhuman animals (activity, exploration, boldness, aggressiveness, sociability). We highlight some empirical literature involving mammals and squamates that demonstrates how emerging fields can develop in rather disparate ways because of historical accidents and/or particularities of different kinds of organisms. We then briefly discuss potentially interesting avenues for future conceptual and empirical research in relation to motivation, intraindividual variation, and mechanisms underlying trait correlations. The integration of performance traits within the pace-of-life-syndrome concept has the potential to fill a logical gap between the context dependency of selection and how energetics and personality are expected to interrelate. Studies of how performance abilities and/or aspects of Darwinian fitness relate to both metabolic rate and personality traits are particularly lacking

Comportement de mise en réserve du renard arctique dans une colonie d'oies des neiges à l'île Bylot, Nunavut

Le comportement de mise en réserve de nourriture a évolué chez plusieurs espèces comme une adaptation pour faire face à des périodes de pénurie alimentaire. Les mammifères terrestres de l'Arctique sont sujets à des variations importantes en abondance de nourriture. Le renard arctique (Alopex lagopus) est reconnu pour son habitude à cacher de la nourriture, particulièrement dans les colonies d'oies où les oeufs sont très abondants durant une période très brève (saison de nidification). L'hypothèse générale de ce projet est que le renard de l'île Bylot maximise son accès aux oeufs de la grande oie des neiges (Chen caerulescens atlantica) via la mise en réserve de nourriture. Des observations comportementales ont été effectuées durant 8 saisons de nidification couvrant deux cycles complets de lemmings. Le taux d'acquisition en oeufs des renards était très élevé durant la ponte et a diminué tout au long de la saison de nidification, tout comme le taux de cache, puisque les oeufs ont été cachés en proportions de leur acquisition indépendamment de la variation saisonnière en abondance d'oeufs. La proportion d'oeufs cachés a plutôt varié annuellement en lien avec l'abondance de lemmings; les renards ont caché la majorité des oeufs (>90%) durant les années de forte abondance de lemmings et durant les deux années suivantes. Cette proportion a diminué à 40% durant la troisième année après le pic de lemmings, probablement parce que les renards ont dû consommer une plus grande proportion des oeufs qu'ils obtenaient. Le taux avec lequel les renards ont récupéré les oeufs cachés a varié en fonction de l'abondance des oeufs dans les nids et l'abondance de la réserve en oeufs cachés. La périssabilité et le temps de consommation sont deux facteurs ayant un effet sur les décisions de cache du renard arctique. Parmi les proies les plus importantes (oeuf, oison et lemming) pour les renards à Bylot, l'oeuf est la moins périssable et est celle qui requiert le plus de temps à manger. La théorie prédit que les oeufs devraient donc être cachés en plus grande proportion et c'est ce qui a été observé dans cette étude. Les deux facteurs pourraient être importants puisque la saison de nidification des oies est courte et que les renards doivent se faire une réserve potentiellement utile à long terme. Le comportement de mise en réserve des renards a été quantifié à un niveau inégalé à l'aide de l'utilisation d'une technique de suivis télémétriques des oeufs cachés. L'hypothèse de la séquestration rapide a ainsi pu être testée pour expliquer pourquoi les renards recachent les oeufs d'oies. Les renards utiliseraient une stratégie de mise en réserve en deux étapes; d'une part, pour maximiser la récolte d'une ressource abondante, mais éphémère et d'autre part, pour relocaliser les oeufs dans des endroits plus sécuritaires. Cette étude fait aussi état d'une première mention à propos d'interactions interspécifiques entre le renard arctique et le grand corbeau (Corvus corax). Ce dernier peut prélever efficacement les réserves faites par les renards. Somme toute, en utilisant de simples données à long terme combinées à des observations plus détaillées et à une technique originale, ce projet nous informe sur les mécanismes comportementaux ayant évolué chez le renard arctique pour maximiser son accès aux oeufs d'oies. Ceci peut potentiellement éclairer certains patrons observés à l'échelle de la population et de la communauté de l'île Bylot. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mise en réserve, Décisions de cache, Périssabilité, Hypothèse de la séquestration rapide, Alopex lagopus, Chen caerulescens atlantica, Corvus corax, Île Bylot

Déterminants écologiques, biodémographiques et comportementaux des dépenses énergétiques chez les mammifères

Les interactions entre traits physiologiques et comportementaux sont à la base de notre compréhension de la vie. Cette thèse est la première à porter sur les aspects énergétiques des différents types de personnalité, profitant ainsi d'une révolution dans le domaine du comportement animal pour porter un regard nouveau sur un champ de recherche actif depuis plusieurs années, l'énergétique. D'abord, la personnalité peut influencer les mesures de taux métabolique au repos (RMR) puisque la principale méthode utilisée pour mesurer le RMR implique la manipulation des individus (stress) et des aspects de nouveauté (chapitre I). À part cet effet potentiel, la personnalité devrait être reliée aux dépenses énergétiques puisque l'exploration, l'agressivité et l'activité sont des comportements énergétiquement coûteux (chapitre I). Le lien ,personnalité-métabolisme est un aspect fondamental de l'hypothèse du syndrome « train-de-vie » proposant que les traits d'histoire de vie, comportementaux et physiologiques coévoluent afin d'optimiser l'aptitude phénotypique des individus le long d'un continuum « lent-rapide ». L'hypothèse du syndrome « train-de-vie » a été testée à l'aide de plusieurs modèles à des niveaux de variation biologiques différents (individus, races, espèces) et ce, en laboratoire et sur le terrain. Il est démontré à l'aide de la méthode comparative comment les différentes stratégies d'exploration sont fortement reliées au métabolisme basal et la primiparité chez les rongeurs muroïdes (chapitre Ra). Ensuite, la littérature sur la biologie du chien domestique est mise à profit pour démontrer comment les races obéissantes ont une longévité accrue et que les races agressives présentent des niveaux élevés de dépenses énergétiques (chapitre Rb). De plus, des analyses de génétique quantitative sont effectuées sur une population de souris sylvestres maintenues en laboratoire afin de démontrer l'existence d'une corrélation génétique entre le RMR et l'activité d'exploration dans un environnement nouveau (chapitre IRa). Finalement, plusieurs données physiologiques ont été récoltées sur une population sauvage de tamias rayés, permettant de mettre la relation entre métabolisme et personnalité dans un contexte environnemental changeant (chapitre IIIb) ainsi que d'évaluer le coût énergétique du parasitisme (chapitre IV).Les liens entre la personnalité et le métabolisme ne sont pas constants entre les espèces, ce qui suggère que les dépenses énergétiques et le comportement peuvent interagir via plusieurs mécanismes

Basal metabolic rate of canidae from hot deserts to cold arctic climates

Canids form the most widely distributed family within the order Carnivora, with members present in a multitude of different environments from cold arctic to hot, dry deserts. We reviewed the literature and compared 24 data sets available on the basal metabolic rate (BMR) of 12 canid species, accounting for body mass and climate, to examine inter- and intraspecific variations in mass-adjusted BMR between 2 extreme climates (arctic and hot desert). Using both conventional and phylogenetically independent analysis of covariance, we found that canids from the arctic climate zone had significantly higher mass-adjusted BMR than species from hot deserts. Canids not associated with either arctic or desert climates had an intermediate and more variable mass-adjusted BMR. The climate effect also was significant at the intraspecific level in species for which we had data in 2 different climates. Arctic and desert climates represent contrasting combinations of ambient temperatures and water accessibility that require opposite physiological adaptations in terms of metabolism. The fact that BMR varies within species when individuals are subjected to different climate regimes further suggests that climate is an important determinant of BMR

Energy compensation and adiposity in humans

Understanding the impacts of activity on energy balance is crucial. Increasing levels of activity may bring diminishing returns in energy expenditure because of compensatory responses in non-activity energy expenditures

The pace of life under artificial selection : personality, energy expenditure, and longevity are correlated in domestic dogs

The domestic dog has undergone extensive artificial selection resulting in an extreme diversity in body size, personality, life‐history, and metabolic traits among breeds. Here we tested whether proactive personalities (high levels of activity, boldness, and aggression) are related to a fast “pace of life” (high rates of growth, mortality, and energy expenditure). Data from the literature provide preliminary evidence that artificial selection on dogs (through domestication) generated variations in personality traits that are correlated with life histories and metabolism. We found that obedient (or docile, shy) breeds live longer than disobedient (or bold) ones and that aggressive breeds have higher energy needs than unaggressive ones. These correlations could result from either human preference for particular trait combinations or, more likely, correlated responses to artificial selection on personality. Our results suggest the existence of a general pace‐of‐life syndrome arising from the coevolution of personality, metabolic, and life‐history traits

Soaring and gliding flight of migrating broad-winged hawks : behavior in the nearctic and neotropics compared

We compared migrating behavior of Broad-winged Hawks (Buteo platypterus) at two sites along their migration corridor: Hawk Mountain Sanctuary in eastern Pennsylvania and the Kéköldi Indigenous Reserve in Limón, Costa Rica. We counted the number of times focal birds intermittently flapped their wings and recorded the general flight type (straight-line soaring and gliding on flexed wings versus circle-soaring on fully extended wings). We used a logistic model to evaluate which conditions were good for soaring by calculating the probability of occurrence or absence of wing flaps. Considering that even intermittent flapping is energetically more expensive than pure soaring and gliding flight, we restricted a second analysis to birds that flapped during observations, and used the number of flaps to evaluate factors influencing the cost of migration. Both the occurrence and extent of flapping were greater in Pennsylvania than in Costa Rica, and during periods of straight-line soaring and gliding flight compared with circle-soaring. At both sites, flapping was more likely during rainy weather and early and late in the day compared with the middle of the day. Birds in Costa Rica flew in larger flocks than those in Pennsylvania, and birds flying in large flocks flapped less than those flying alone or in smaller flocks. In Pennsylvania, but not in Costa Rica, the number of flaps was higher when skies were overcast than when skies were clear or partly cloudy. In Costa Rica, but not in Pennsylvania, flapping decreased as temperature increased. Our results indicate that birds migrating in large flocks do so more efficiently than those flying alone and in smaller flocks, and that overall, soaring conditions are better in Costa Rica than in Pennsylvania. We discuss how differences in instantaneous migration costs at the two sites may shift the species\u27 migration strategy from one of time minimization in Pennsylvania to one of energy minimization in Costa Rica

The more pieces, the better the puzzle: sperm concentration increases gametic compatibility

The genetic benefits individuals receive from mate choice have been the focus of numerous studies, with several showing support for both intrinsic genetic benefits and compatibility effects on fertilization success and offspring viability. However, the robustness of these effects have rarely been tested across an ecologically relevant environmental gradient. In particular, sperm environment is a crucial factor determining fertilization success in many species, especially those with external fertilization. Here, we test the importance of sperm environment in mediating compatibility-based selection on fertilization using a factorial breeding design. We detected a significant intrinsic male effect on fertilization success at only one of four sperm concentrations. Compatibility effects were significant at the two highest sperm concentrations and, interestingly, the magnitude of the compatibility effect consistently increased with sperm concentration. This suggests that females are able to modify the probability of sperm-egg fusion as the amount of sperm available increases