Anim. Res. 53 (2004) 419-428
DOI: 10.1051/animres:2004028

Spatially explicit models of group foraging by herbivores: what can Agent-Based Models offer?

Bertrand Dumont^a and David R.C. Hill<sup>b

a</sup>  INRA, Unité de Recherches sur les Herbivores, Theix, 63122 Saint-Genès-Champanelle, France
^b  UMR CNRS 6158, ISIMA/LIMOS, Université Blaise Pascal, Campus des Cézeaux, BP 10125, 63173 Aubière Cedex, France

(Received 11 March 2003; accepted 1st September 2003)

Abstract - Spatially explicit models of herbivore foraging can increase the knowledge of ethologists by enabling the prediction of the evolution of complex systems and revealing underlying behavioural mechanisms. We first show how spatially explicit models that do not distinguish between individuals imply making assumptions which violate some basic biological principles. Next, we describe how the main behavioural processes that determine herbivore foraging have already been incorporated in spatially explicit individual-based models of foraging. We then discuss how the use of agent technology promotes the inclusion of social oriented cognition in individual-based simulations, emphasising the emergence of macro-phenomena from the local interactions between individual organisms. This approach makes agent-based models particularly suited to simulate the behaviour of groups of foraging herbivores. We discuss how agent-based models can help to investigate conditions that are not easily amenable to experimentation, such as the effects of differences in memory capacity or in sociability, and how they are adapted to integrate the experimentally-demonstrated laws, processes and theoretical frameworks developed in herbivore foraging.

Résumé - L'apport des systèmes multi-agents à la modélisation du pâturage des herbivores. Les modèles spatialisés relatifs au pâturage des herbivores augmentent la connaissance des éthologues lorsqu'ils permettent de comprendre les mécanismes sous-jacents au fonctionnement des systèmes, et de prédire leur évolution. Nous commençons par montrer que les modèles spatialisés qui ne prennent pas en compte les caractéristiques individuelles des animaux vont à l'encontre de principes biologiques majeurs. Puis, nous décrivons comment les principaux mécanismes comportementaux qui déterminent le comportement des herbivores au pâturage ont déjà été pris en compte dans des modèles spatialisés individus-centrés. Ensuite, nous discutons que l'approche multi-agents s'adapte remarquablement bien à la représentation du comportement de groupes d'animaux, parce qu'elle permet de représenter les conséquences d'intéractions d'agents agissant en parallèle, de telle manière qu'elles influencent le comportement de l'ensemble du système. Nous montrons alors comment un modèle multi-agents peut permettre d'explorer des situations difficiles à tester expérimentalement, comme par exemple les conséquences de variations des capacités mémorielles des animaux ou de leur sociabilité, et l'intérêt de cette approche pour intégrer des résultats expérimentaux et des concepts dans un modèle d'utilisation d'une parcelle par un troupeau.

Key words: agent-based model / grazing / individual-based model / social behaviour / spatial memory

Mots clés : comportement social / mémoire spatiale / modèle individu centré / pâturage / système multi-agents

Corresponding author: Bertrand Dumont dumont@clermont.inra.fr

© INRA, EDP Sciences 2004