Stratégies d'introduction d'organismes dans un environnement spatialement structuré - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Theses Year : 2015

Introduction strategies for organisms in spatially structures environments

Stratégies d'introduction d'organismes dans un environnement spatialement structuré

Abstract

Establishment is an important stage of biological invasions, which corresponds to the formation of a persistent population in the introduction area. It is not trivial, as introduced populations are often small, and subject to various specific mechanisms, which increase extinction risks. The spatial structure of the introduction area, which is usually a heterogeneous mosaic of habitat patches called a “landscape”, can interact with those mechanisms and impact the introduced population persistence. This thesis objective is to study the interaction between this spatial structure and those mechanisms, as well as their impact on establishment. On the one hand, we used stochastic models to simulate invasions and formulate predictions. On the other hand, we tested these predictions by performing artificial introductions of Trichogramma chilonis in laboratory microcosms. We were able to identify the impact of the introduction site connectivity, which could decrease establishment probabilities at a local level by increasing the emigration rate from the introduction site, and increase establishment at the landscape level by increasing the colonisation rate of other patches in the introduction area. At the landscape level, we identified the impact of hubs, i.e. patches concentrating dispersal fluxes. They strongly increased colonisation speed, but also decreased establishment. We also evidenced an interaction between dispersal and the spatial distribution of resources in the landscape. The clustering of resources increased establishment, while its scattering increased colonization. Our results show that introduced population dynamics are highly sensitive to their size. The stochastic nature of the life histories of few individuals greatly impacts local establishment, as well as dispersal and colonization outside of the introduction site.
L’établissement est une étape importante dans le déroulement d’une invasion biologique. Il correspond à la formation d’une population pérenne dans l’aire d’introduction. Cette étape n’est pas triviale, car les populations introduites ont généralement des effectifs faibles, et sont sujettes à plusieurs mécanismes démographiques spécifiques augmentant leurs risques d’extinction. La structure spatiale de l’aire d’introduction, souvent une mosaïque hétérogène de patchs d’habitat appelée « paysage », peut interagir avec ces mécanismes et affecter la persistance de la population introduite. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’interaction entre cette structure spatiale et ces mécanismes, ainsi que leur impact sur l’établissement. Les recherches entreprises ont été conduites d’une part en utilisant des modèles stochastiques afin de simuler des invasions et faire émerger des prédictions, et d’autre part en testant expérimentalement ces prédictions grâce à des introductions artificielles de Trichogramma chilonis en microcosmes de laboratoire. Les travaux présentés ici ont permis d’identifier un effet fort de la connectivité du site d’introduction, qui peut diminuer les chances d’établissement au niveau local en favorisant l’émigration depuis le site d’introduction, et augmenter les chances d’établissement à un niveau plus large en permettant la colonisation d’autres patchs dans l’aire d’introduction. Au niveau du paysage, nous avons identifié l’impact des hubs, des patchs concentrant les flux de dispersion, qui accroissent fortement la vitesse de colonisation, au prix d’une diminution du taux d’établissement. Nous avons également mis en évidence une interaction entre la dispersion et la répartition spatiale de la ressource dans le paysage. L’agrégation de la ressource favorisait l’établissement, tandis que sa dissémination à travers le paysage favorisait la colonisation. Nos résultats démontrent que la dynamique des populations introduites est très sensible à leur taille, et que le caractère aléatoire des histoires de vie d’un faible nombre d’individus a un fort impact, non seulement sur l’établissement local, mais aussi sur la colonisation au-delà du site d’introduction.
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Dates and versions

tel-01241402 , version 1 (10-12-2015)
tel-01241402 , version 2 (09-03-2016)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01241402 , version 1

Cite

Thibaut Morel Journel. Stratégies d'introduction d'organismes dans un environnement spatialement structuré. Automatique. Université Nice Sophia Antipolis, 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01241402v1⟩
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