Space-time interactions in forest metacommunities

Nenzén, Hedvig (2016). « Space-time interactions in forest metacommunities » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.

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Résumé

Déterminer les causes de la répartition et des fluctuations des espèces est un important défi en écologie. Un exemple spectaculaire de fluctuations d'espèces est les épidémies d'insectes ravageurs, caractérisées par des densités élevées de population à travers un paysage. Malgré de nombreuses études empiriques et théoriques des fluctuations des espèces, les causes des épidémies sont loin d'être bien comprises et une meilleure compréhension de celles-ci pourrait en améliorer la gestion. Cette thèse porte sur les trois principales hypothèses proposées pour expliquer la synchronie des épidémies à large échelle spatiale – le climat, la dispersion, et les ennemis naturels. J'ai couplé des modèles statistiques et mécanistiques pour tester les trois hypothèses dans le contexte d'un insecte ravageur bien étudié : la tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana). Le modèle a été paramétré avec des cartes spatiotemporelles de défoliation comme un proxy pour les densités de population. Les simulations indiquent que la dispersion non linéaire, comme prévu par l'effet Allee, était important pour produire des épidémies cycliques et synchrones. L'analyse statistique des cartes spatiotemporelles d'épidémie a montré que la dispersion se produit plus souvent entre les cellules voisines, mais que la dispersion à longue distance a également lieu occasionnellement. Des mécanismes abiotiques tels que le climat peuvent également synchroniser les épidémies à grande échelle (effet Moran). Des modèles statistiques ont montré que la dispersion avec toutes les variables climatiques reproduisent bien les épidémies de tordeuse observées. Ces estimations ont été utilisées en tant que paramètres dans des simulations pluriannuelles. L'autocorrélation temporelle, sous forme de plusieurs années avec un climat favorable a augmenté l'effet Moran et encouragée les épidémies. Cependant, même avec l'autocorrélation spatiotemporelle observée et la dispersion, le modèle a été incapable de reproduire la distribution spatiale en grappe des épidémies. Enfin, les mécanismes biotiques, sous la forme de divers ennemis naturels, peuvent affecter la dynamique des insectes, et les parasitoïdes en particulier peuvent les déstabiliser. Pour étudier le rôle des parasitoïdes, j'ai construit un modèle de métacommunauté dans lequel la dynamique de la tordeuse est déterminée par des interactions avec les parasitoïdes. Le modèle indique que hyperparasitoïdes de niveau supérieur peuvent interrompre le contrôle parasitoïde et générer des épidémies. Dans cette thèse, je réinterprète les épidémies d'insectes ravageurs comme un processus de métapopulation, et comme les modèles de métapopulation sont analogues à des modèles épidémiologiques, mon modèle peut être utile pour élaborer des stratégies de gestion. Le comportement de dispersion de la tordeuse estimé peut être utilisé pour planifier la récolte des arbres tout en minimisant la dispersion et donc les épidémies. La surveillance des hyperparasitoïdes pourrait indiquer si une épidémie se produira bientôt. En conclusion, j'ai démontré que l'autocorrélation climatique temporelle pourrait amplifier les fluctuations des populations d'insectes dans le temps, et que la dispersion et les ennemis naturels interagissent pour regrouper spatialement les épidémies. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : métacommunauté, métapopulation, épidémies d'insectes ravageurs, défoliation

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Peres-Neto, Pedro
Mots-clés ou Sujets: Épidémies d'insectes / Métacommunautés / Métapopulation / Insectes nuisibles / Dispersion / Tordeuse des bourgeons de l'épinette / Défoliation / Méthodes de simulation
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 22 déc. 2016 16:11
Dernière modification: 22 déc. 2016 16:11
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/9199

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