Des interactions indirectes entre les proies : modélisation et influence du comportement du prédateur commun

Indirect interactions between prey : modeling and influence of the behavior of a common predator

• Auteur / Autrice : Mickael Teixeira Alves
• Direction : Frédéric Grognard, Ludovic Mailleret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 25/01/2013
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Gouze
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Grognard, Ludovic Mailleret, Jean-Luc Gouze, Minus Van baalen, Françoise Lescourret, Michel Langlais, Tewfik Sari

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compétition (biologie)

Mutualisme (biologie)

Modèles mathématiques

Prédation (biologie)

Mots clés libres

Systèmes proies-prédateurs

Dynamiques de population

Ecologie théorique

Comportement

Lutte biologique

Modélisation

Mutualisme apparent

Compétition apparente

Prey-predator systems

Population dynamics

Theoretical ecology

Behaviour

Biological control

Modelling

Apparent mutualism

Apparent competition

Résumé

Cette thèse a pour objet la modélisation de systèmes multi-proies–prédateurs. Elle s’intéresse particulièrement à l’influence du comportement d’un prédateur sur les interactions indirectes entre ses proies, i.e. l’effet de l’ajout d’une proie sur la densité des autres. La théorie classique prédit l’occurrence d’effets indirects négatifs entre les proies, ou compétition apparente, résultant de l’interaction avec un prédateur commun ; des résultats plus récents identifient certains mécanismes à même d’atténuer ces effets négatifs. Nos travaux revisitent les hypothèses autour de ces mécanismes dans des systèmes composés de deux proies et de leur prédateur commun. Après avoir fixé le cadre écologique en rappelant les principaux types d’interactions directes et indirectes, nous introduisons les modèles proies-prédateurs classiques. Les travaux se concentrent ensuite sur une famille de modèles présentant de la densité-dépendance négative chez les prédateurs couplés à différentes modélisations du comportement des prédateurs lorsqu’ils sont confrontés à plusieurs types de proies. Nous montrons notamment que les interactions entre ces mécanismes peuvent inverser la compétition apparente et, contre intuitivement, accroître la densité des proies par l’intermédiaire d’un prédateur commun. Nos résultats trouvent pour partie application en lutte biologique, où il est courant de chercher à favoriser les auxiliaires en aménageant leur environnement (apport de nourriture alternative, refuge, ...). Ils suggèrent que de telles pratiques peuvent se révéler contre-productives, le contrôle des ravageurs pouvant être affaibli du fait d’une distraction de leurs prédateurs.

This thesis deals with multi-prey–predators modeling. It is particularly focused on the influence of the behavior of a predator on indirect interactions between its prey, i.e, the effect of the addition of a prey on the other prey. Classical theory predicts the occurrence of negative indirect effects between prey, or apparent competition, resulting from the interaction with a common predator. More recent results identify mechanisms that mitigate these negative effects. Our work revisits the assumptions about these mechanisms in systems composed of two prey and their common predator. After setting the ecological framework by recalling the main types of direct and indirect interactions, we introduce classical predator-prey models. The work then focuses on a family of models with predator negative density-dependence coupled with different models of predator behavior when faced with different types of prey. We show that the interactions between these mechanisms can reverse apparent competition and counter-intuitively, increase prey density through their common predator. Our results are relevant to biological control programs, where a common practice aims at fostering biological control agents by providing them with alternative food or shelters. Our theory suggests that such practices may be counter-productive, pest control being disrupted by a predator distraction effect.