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  • Prdiction des risques de colonisation

    de la gambusie Gambusia affinis

    (Poeciliidae) lchelle mondiale

    Duron Quiterie

    Master 1 de Biologie des Organismes, des Populations et des Ecosystmes. UFR Sciences de la Vie et de lEnvironnement. Universit de Rennes 1.

    GECCO, Laboratoire Evolution & Diversit Biologique (UMR-CNRS 5174) Btiment 4R3. Universit Paul Sabatier Toulouse III

    118, route de Narbonne 31062 Toulouse cedex 4, France

    Stage du 2 avril au 13 juin 2007. Soutenu Rennes le 15 juin 2007.

    Sous la direction de Fabien Leprieur (Doctorant, UPS Toulouse 3) Et Sbastien Brosse (Matre de Confrences, UPS Toulouse 3)

    Tuteur : Pascal Laffaille (Matre de Confrences, Universit de Rennes 1)

  • REMERCIEMENTS Je tiens remercier Fabien Leprieur et Sbastien Brosse pour mavoir accueillie au sein de leur quipe et pour leur encadrement exemplaire! Je les remercie pour leur disponibilit, leur coute constante et leurs conseils toujours judicieux. Nos nombreuses discussions mont permis davancer dans mon travail et dans mon rapport. Merci Fab pour mavoir aide emprunter le dr et long chemin menant la comprhension des modles statistiques et pour mavoir supporte ! Dommage, a y est cest la fin alors maintenant un suppt, la cassette de Winnie lourson et au lit (Leprieur 1992) ! Bon courage pour ta thse ! Big Up !! Seb, je te souhaite de bons voyages en Guyane ou ailleurs ! Jaimerais aussi remercier Gal pour son aide prcieuse en statistiques, Loc pour les cartes, Graldine pour la relecture de mon rapport et Karl pour mavoir trouv un logement quelques encablures du labo. Merci Clment, Laetitia, Leslie et SimonBonne continuation !! Enfin, je tiens tous vous fliciter pour votre bonne humeur, votre formidable entraide et votre concertation continuelle. PURA VIDA

  • SOMMAIRE

    INTRODUCTION.....1

    MATERIEL ET METHODES.....3

    1) Caractristiques du modle biologique........... 3

    2) Prsentation de la base de donnes ..4

    3) Identification de la niche cologique de la gambusie.....4

    4) Mise en place dun modle prdictif..5

    a) Prsentation des modles

    - Modles linaires gnraliss (GLMs)

    - Modles additifs gnraliss (GAMs)

    b) Construction des modles

    c) Evaluation de la qualit des modles

    d) Comparaison des prdictions donnes par les GLMs et les GAMs

    - Comparaison de la qualit des modles

    - Comparaison de la prdiction des sites

    5) Impact potentiel de la gambusie sur les espces des bassins prdits comme

    colonisables7

  • RESULTATS.....8

    1) Identification de la niche cologique de la gambusie.....8 2) Modles prdictifs..9

    a) Evaluation des modles

    b) Comparaison des modles

    c) Prdictions obtenues par les GLMs et les GAMs

    3) Impact potentiel de la gambusie sur les espces des bassins prdits comme colonisables...10

    DISCUSSION...11

    1) Importance de la niche ralise exotique ..11 2) Prdictions des risques de colonisation..12 3) Mesures de conservation....13 4) Conclusions et perspectives...15

    BIBLIOGRAPHIE..16 Annexe 1 : Prsentation de la structure daccueil...21 Annexe 2 : Bilan Personnel du Stage.....22

  • INTRODUCTION Les espces invasives sont aujourdhui considres comme tant la deuxime cause de

    perte de biodiversit (e.g. Simberloff et al. 1996, Vitousek et al. 1997, Mack et al. 2000) et

    comme responsables de pertes conomiques importantes (Leung et al. 2002). Elles font partie

    des principaux agents responsables des changements globaux (Vitousek et al. 1996). Ainsi, les

    espces exotiques peuvent parfois conduire llimination des espces natives par des

    processus de prdation et de comptition ou par dtrioration de leurs habitats, par transmission

    de maladies ou encore par hybridation avec ces dernires (Lockwood et al. 2007). Leur impact

    sur les populations natives se rpercute galement des chelles plus larges, puisquelles

    peuvent modifier la structure des communauts et le fonctionnement des cosystmes (Mack et

    al. 2000, Simon & Townsend 2003). Les milieux deau douce constituent des cosystmes enclins des altrations et des

    dgradations frquentes dues aux usages par lhomme et sont, par consquent, sensibles aux

    invasions par des espces opportunistes (Moyle & Light 1996). En gnral, les invasions

    rsultent de facteurs anthropiques; ainsi, beaucoup despces de poissons ont t introduites au

    cours du XXme sicle des fins conomiques, ornementales ou sanitaires (Moyle &

    Cech 2004, Zambrano et al. 2006). Cependant, leur prsence affecte les cosystmes natifs

    (Mack et al. 2000) et acclre lhomognisation biotique du milieu, c'est--dire

    laugmentation de la similarit faunistique entre bassins, souvent due une diminution

    despces rares au profit despces communes (Mc Kinney & Lockwood 1999, Rahel 2002).

    Une fois tablies, les espces exotiques sont difficilement radiques et les mthodes de

    contrle sont trs coteuses (Mack et al. 2000, Leung et al. 2002, Zambrano et al. 2006). De ce

    fait, prdire les risques de colonisation de ces espces est essentiel afin de permettre un

    enrayement rapide des invasions grce des mesures de prvention et de surveillance (Moyle

    & Light 1996, Zambrano et al. 2006). La mise en place de mthodes de gestion ne peut se faire

    quaprs avoir dtermin dune part les sites risque, et en particulier les zones dinvasion

    potentielle (Peterson & Vieglais 2001, Thuiller 2003), et dautre part limpact potentiel des

    espces invasives sur les assemblages natifs (Kolar & Lodge 2001, Sakai et al. 2001).

    Au cours de cette tude, nous nous intresserons au potentiel dinvasion de la gambusie

    Gambusia affinis. Ce poisson, originaire du sud-est des Etats-Unis, a t introduit dans plus de

    50 pays (Garcia Berthou et al. 2005) afin de contrler les populations de moustiques vecteurs

    du paludisme (Krumholz 1948) et constitue probablement aujourdhui le poisson deau douce

    le plus rpandu lchelle mondiale (Krumholz 1948, Unmack 1998). Il fait partie des 100

    espces exotiques retenues par le GISP (Global Invasive Species Programme

    1

  • http://www.issg.org/database/). En effet, parmi les 67 introductions reportes par Garcia

    Berthou (2005), la gambusie sest tablie avec succs dans 96,8% des cas. En outre, son

    efficacit de prdation des moustiques est trs controverse (Hoy et al. 1972 , Baker et al.

    2004) et des impacts ngatifs sur les populations natives de diffrents taxons ont pu tre

    dmontrs (zooplancton (Hurlbert et al. 1972), amphibiens (e.g. Lawler et al. 1999, Kats &

    Ferrer 2003), poissons (e.g. Mills et al. 2004)). Enfin, la gambusie perturbe indirectement les

    cosystmes et serait un gnrateur deutrophisation (Hurlbert et al. 1972, Margaritora et al.

    2001). Ces constatations montrent limportance de pouvoir prvoir les risques de colonisation

    de cette espce pour limiter son expansion.

    La prdiction des risques dinvasion peut tre effectue grce des mthodes

    statistiques prdictives se basant sur la niche cologique ralise de lespce, celle-ci

    correspondant lensemble des conditions abiotiques et biotiques permettant la survie de

    lespce (Hutchinson 1957). Diffrentes mthodes sont utilises tels que les modles linaires

    gnraliss (GLM; Mc Cullagh & Nelder 1989), les modles additifs gnraliss (GAM; Hastie

    & Tibshirani 1995), les arbres de classification (CART; Death & Fabricius 2000), les rseaux

    de neurones artificiels (ANN; Rumelhart et al. 1986) et les algorithmes gntiques (GARP;

    Stockwell & Peters 1999). Cependant, chaque mthode prsente des avantages et des biais qui

    lui sont propres et ce nest que rcemment que certains auteurs se sont risqus la comparaison

    de ces mthodes (Manel et al. 1999, Olden & Jackson 2002, Thuiller et al. 2003). Ainsi,

    comme le suggrent Araujo & Guisan (2006), il est important dtudier diffrents modles sur

    un mme jeu de donnes afin de connatre leurs avantages et inconvnients et de fournir des

    informations fiables sur les risques dinvasion.

    Le but de notre tude est de prdire les risques de colonisation de G. affinis laide de

    diffrents outils de modlisation pour identifier les bassins susceptibles de laccueillir

    lchelle mondiale. Nous analyserons alors les impacts ngatifs potentiels de la gambusie sur

    les communauts natives de ces bassins. Dans un premier temps, une reprsentation de la niche

    native et de la niche exotique de la gambusie en fonction des conditions climatiques est

    effectue afin de dterminer les principales variables intervenant dans la construction de la

    niche et dapprcier un ventuel largissement de celle-ci. Les rsultats obtenus nous

    permettent de dcider si les modles peuvent tre tablis partir de laire native ou doivent

    prendre en compte lensemble des sites o lespce est prsente. Dans un deuxime temps,

    deux types de modles prdictifs (GLMs et GAMs) sont construits dans le but didentifier au

    mieux les zones dinvasion potentielle. Enfin, les risques de perturbations des communauts

    natives suite linvasion de la gambusie ont t valus et discuts.

    2

    http://www.issg.org/database/

  • MATERIEL ET METHODES 1) Caractristiques du modle biologique

    G. affinis est un poisson deau douce de la famille des Poeciliidae (Ordre des

    Cyprinodontiformes). Cette espce prsente une biologie et une morphologie trs similaires

    celle de G. holbrooki. Les deux formes sont sou