The authors tested whether animals dynamically balance risks and rewards in the context of road crossings. Using extensive field-based and GPS data from elk in Yoho National Park, the authors demonstrate that animals can modulate their selection for foraging resources with the risks they experience relative to roads while travelling.

Abstract

Animal behaviour is shaped by the ability to identify risks and profitably balance the levels of risks encountered with the payoffs experienced. Anthropogenic disturbances like roads generate novel risks and opportunities that wildlife must accurately perceive and respond to. Basic concepts in predator–prey ecology are often used to understand responses of animals to roads (e.g. increased vigilance, selection for cover in their vicinity). However, prey often display complex behaviours such as modulating space use given varying risks and rewards, and it is unclear if such dynamic balancing is used by animals in the context of road crossings. We tested whether animals dynamically balance risks and rewards relative to roads using extensive field-based and GPS collar data from elk in Yoho National Park (British Columbia, Canada), where a major highway completely bisects their range during most of the year. We analysed elk behaviour by combining hidden Markov movement models with a step-selection function framework. Rewards were indexed by a dynamic map of available forage biomass, and risks were indexed by road crossings and traffic volumes. We found that elk generally selected intermediate and high forage biomass, and avoided crossing the road. Most of the time, elk modulated their behaviour given varying risks and rewards. When crossing the highway compared with not crossing, elk selected for greater forage biomass and this selection was stronger as the number of highway crossings increased. However, with traffic volume, elk only balanced foraging rewards when they crossed a single time during a travel sequence. Using a road ecology system, we empirically tested an important component of predator–prey ecology—the ability to dynamically modulate behaviour in response to varying levels of risks and rewards. Such a test articulates how decision-making processes that consider the spatiotemporal variation in risks and rewards allow animals to successfully and profitably navigate busy roads. Applying well-developed concepts in predator–prey theory helps understand how animals respond to anthropogenic disturbances and anticipate the adaptive capacity for individuals and populations to adjust to rapidly changing environments.

Résumé

Le comportement animal est influencé par la capacité des animaux à identifier et minimiser les risques rencontrés, tout en maximisant les gains obtenus. Les perturbations anthropiques, telles que les routes, engendrent de nouveaux risques et opportunités pour la faune. Les concepts de l'écologie prédateur-proie sont fréquemment utilisés pour comprendre les réactions des animaux aux routes (e.g. vigilance accrue, choix de couvert à proximité des routes). Cependant, même s'il est connu que les proies ajustent fréquemment leur utilisation de l'espace de façon à minimiser les risques et maximiser les récompenses, il n'est pas clair si une telle optimisation est utilisée par les animaux lorsqu'ils traversent des routes. Ici, nous avons évalué comment les animaux ajustent leur sélection d'habitat par rapport aux routes en fonction des risques et des récompenses disponibles. Nous avons examiné cette question chez les wapitis du parc national Yoho (Colombie-Britannique, Canada), où une autoroute majeure divise complètement leur domaine vital pendant une majeure partie de l'année. À l'aide d'une analyse de sélection d'habitat à fine échelle, nous avons testé si les wapitis optimisent les risques liés aux traversées d'autoroute et les récompenses alimentaires obtenues lorsqu'ils se déplacent entre des zones d'alimentation. Les récompenses ont été estimées à l'aide d'une carte dynamique de la biomasse végétale disponible pour les wapitis, et les risques ont été estimés en fonction des traversées de route et du trafic automobile rencontré. Nos résultats indiquent que les wapitis sélectionnaient généralement des zones d'alimentation avec une biomasse intermédiaire à élevée, et évitaient de traverser l'autoroute. La plupart du temps, les wapitis ajustaient leur sélection d'habitat en fonction des risques et des récompenses. Les wapitis sélectionnaient des zones d'alimentation avec une biomasse plus élevée lorsqu'ils traversaient l'autoroute, comparé à lorsqu'ils ne traversaient pas. Ils optimisaient également la biomasse végétale obtenue en fonction du nombre de traversées de l'autoroute effectuées durant une séquence de déplacement. Cependant, les wapitis optimisaient uniquement les récompenses alimentaires avec le trafic automobile durant les séquences de déplacement avec une seule traversée. Nous avons testé empiriquement un élément essentiel de l'écologie prédateur-proie, soit la capacité d'ajuster de façon dynamique un comportement en réponse à des niveaux variables de risques et de récompenses, dans le contexte de l'écologie routière. Notre étude permet d'illustrer comment les processus décisionnels considérant à la fois les risques, les récompenses et leur variation spatiotemporelle, permettent aux animaux de naviguer de façon optimale les routes très fréquentées. L'utilisation de concepts bien établis de l'écologie prédateur-proie aide à comprendre comment les animaux réagissent aux perturbations anthropiques, et contribue à anticiper la capacité d'adaptation des individus et des populations face à des environnements en transformation rapide.