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

Introduction strategies of organisms in a spatially structured environment

• Auteur / Autrice : Thibaut Morel Journel
• Direction : Elodie Vercken, Ludovic Mailleret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des interactions et écologie
• Date : Soutenance le 09/12/2015
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Institut Sophia Agrobiotech [Sophia Antipolis]
• Jury : Président / Présidente : Patrice Francour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elodie Vercken, Ludovic Mailleret, Patrice Francour, Florian Altermatt, Etienne Klein, Ruth Hufbauer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florian Altermatt, Etienne Klein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Processus stochastiques

Populations

Trichogramma

Connectivité (écologie)

Mots clés libres

Connectivité

Établissement

Métapopulations

Expériences en microcosmes

Modèles stochastiques

Trichogramma

Simulations

Connectivity

Establishment

Metapopulations

Microcosm experiments

Stochastic models

Trichogramma

Simulations

Résumé

L’établissement correspond à la formation d’une population pérenne dans l’aire d’introduction. Les populations introduites ayant des effectifs faibles, elles sont sujettes à plusieurs mécanismes augmentant leurs risques d’extinction. La structure spatiale de l’aire d’introduction, une mosaïque hétérogène de patchs d’habitat appelée « paysage », peut 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 en utilisant des modèles stochastiques afin de simuler des invasions et faire émerger des prédictions, et en testant expérimentalement ces prédictions grâce à des introductions artificielles de Trichogramma chilonis en microcosmes. Ces travaux 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 mais diminuent le taux d’établissement. L’établissement était également favorisé par l’agrégation de la ressource et la colonisation par sa dissémination à travers le paysage. La nature stochastique des dynamiques de colonisation est telle qu’il est nécessaire de les prendre en compte pour étudier l’établissement.

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. 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 colonization dynamics is also necessary to study establishment.