Les invasions biologiques

Les invasions biologiques

De nombreux nuisibles

Plus de 500 insectes et animaux divers sont recensés sur le continent africain comme nuisibles aux cotonniers.
– Des pucerons, Aphis gossypii, tendent `a réduire la qualité des cotons produits, les rendant “collants” avec leurs sécrétions de miellats.
Cependant, malgré la détérioration des fibres et l’affaiblissement de la plante lors du prélèvement de sève par le puceron, les plants ne sont pas détruits.
– Différentes espèces de l’épidoptères sévissent en Afrique et ravagent les récoltes. Les adultes représentent un problème par leur migration importante mais les ravages sont effectués par les larves, dès les premiers stades de développement.
• Helicoverpa armigera est polyphage,
• Spodoptera littoralis est polyphage,
• Diparopsis castanea est spécifique du coton africain.

Les techniques de lutte

Les pesticides étaient jusqu’`a présent une solution efficace contre les insectes, mais ils ont trouvé rapidement leurs limites. En effet, le traitement aux insecticides des plants doit ˆetre répré pour ˆetre efficace et représente alors un impact environnemental et sanitaire considérable. De plus, leur utilisation devient de plus en plus controversée, en raison des impacts néfastes sur l’environnement et il devient urgent de trouver des solutions plus durables. Face `a la nécessité grandissante des agriculteurs, certains pays d’Afrique comme le BurkinaFaso et le Zimbabwe ont permis la mise en culture de plants de cotons génétiquement modifiés. Un gène issu de la bac érie Bacillus thuringiensis (“Bt”) a été transféré au génome des cotonniers, leur permettant ainsi la production d’une toxine spécifique `a certaines larves. Etant synthétisée par la plante, la toxine est ainsi protégée des facteurs climatiques ce qui lui ´ confère une efficacité plus longue que celle des insecticides. Le miellat est un liquide épais et visqueux, constitué par les excréments liquides des pucerons.
Afin de limiter davantage l’utilisation de produits chimiques, des techniques de lutte biologique ont été expérimentées mais n’ont pas eu les effets escomptés. En effet, des parasito¨ıdes, tels que des hyménoptères, des guˆepes qui pondent leurs œufs dans les larves de lépidoptères, ont é é introduits dans les cultures mais leur développement reste très difficile dans ces milieux [22]. Une autre technique de lutte biologique correspond `a la stratégie du “push-pull” qui consiste `a cultiver des plantes attirant les insectes d’intérˆets, qui sont alors détournés des cultures. Cependant, cette technique requiert une grande diplomatie et des aspirations économiques, les petits exploitants ne comprenant pas pourquoi ils devraient travailler sur d’autres cultures, réduisant leur parcelle exploitable, afin de protéger celle qui les fait survivre, s’il n’y a pas d’enjeux financiers.
En Afrique, une plante appelée Jatropha curcas a fait son apparition et est vite devenue “l’or vert du désert” grˆace `a sa production d’huile utilisée comme agrocarburant. Elle semblerait attirer aussi certaines espèces d’insectes et pourrait donc représenter un bon compromis entre efficacité et intérˆet économique dans un avenir proche. Cependant, la théorie de la reine rouge [23] s’applique ici. La co-évolution antagoniste continue : certains ravageurs développent des ésistances aux pesticides [1], d’autres aux plants OGM [11]. Ces derniers font aussi face `a l’arrivée d’autres insectes comme les punaises [15], profitant des ressources libérées. Il devient nécessaire de trouver la prochaine solution.

Les lépidoptères, ravageurs cibles

Les lépidoptères sont considérés comme les ravageurs les plus dangereux en raison de leur importante propagation. Les larves sont responsables des dégˆats directs infligés `a la plante et les adultes ailés des migrations.
Les adultes, ou imago, se reproduisent de manière sexuée et pondent des oeufs `a proximité des plantes hˆotes. Les oeufs se développent alors en larve et passent par plusieurs stades durant lesquels leur forme et leur taille varient. Dès les stades les plus précoces de cette étape larvaire, les lépidoptères vont se nourrir de leur plante hˆote de telle manière qu’ils en rendent l’exploitation impossible. Arrive alors le stade pupal, durant lequel les larves peuvent entrer en “diapause chaude” [19] afin de survivre `a des conditions environnementales défavorables. Cette opération se traduit par une diminution de leurs activités métaboliques.
Après ˆetre passé par le stade nymphal, elles peuvent alors émerger sous leur forme adulte, do ée d’ailes, et migrer vers des parcelles aux ressources satisfaisantes.
La migration est un problème très important. En effet, certains lépidoptères ont un cycle de développement d’environ un mois contre quelques mois pour le cotonnier, ce qui engendre plusieurs générations de lépidoptères par cycle de cotonnier. Les nouvelles générations de lépidoptères se voient donc obligées de migrer dans des milieux encore intacts.

Les milieux fragmentés

Selon les préférences de l’espèce, le milieu dans lequel elle évolue lui apparaitra différemment.
En effet, une espèce polyphage, pouvant se nourrir de n’importe quelle plante, verra son espace comme un continuum. En revanche, une espèce monophage, devant migrer `a la recherche de sa ressource spécifique, le verra comme fragmenté.
En effet, l’hétérogénéité spatiale est due `a la fois `a des facteurs stochastiques et `a l’influence de l’Homme. Des barrières géographiques naturelles peuvent en ˆetre la cause, chaˆınes de montagnes, océans, forˆets…, mais aussi artificielles : champs épars de différentes cultures…
Ainsi, les espèces spécifiques du coton possèdent une migration discrète et se propagent dans un espace non homogène, de “patch” `a “patch”.
Que les espèces invasives soient indigènes ou non, leur vélocité et leur comportement migratoire peuvent, dans certains cas, ˆetre caractérisés comme discrets, comme impulsionnels. Il est donc intéressant de considérer des phénomènes migratoires saisonniers dans une dynamique continue.
Ces migrations pulsées amènent alors `a se demander si les peuples fondateurs, généralement de petite taille, sont suffisants pour envahir une zone peu habituelle ou s’il est nécessaire d’avoir de nouvelles arrivées pour contribuer `a cet envahissement. Est-ce que le flux migratoire permet la réussite de l’invasion ? Existe t-il un seuil de densité de population `a partir duquel une espèce invasive perdure ?

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Table des matières

présentation des Instituts
INRIA Sophia Antipolis .
INRA
CIRAD
Introduction
1 Les invasions biologiques
1.1 Les espèces invasives
1.2 La production de coton, l’or blanc d’Afrique
1.3 De nombreux nuisibles
1.3.1 Les techniques de lutte
1.3.2 Les lépidoptères, ravageurs cibles
1.4 Les milieux fragmentés
1.5 L’effet Allee dans les invasions biologiques
1.5.1 Effet Allee fort et faible
1.5.2 “Range pinning”
1.5.3 Différentes causes
1.6 Synthèse
2 Historique des modèles
2.1 L’évolution des modèles
2.2 Le modèle logistique de Verhulst
2.2.1 En temps continu
2.2.2 En temps discret
2.3 Le modèle Allee
3 Modèles semi-discrets
3.1 Définition
4 Etude sur un patch
4.1 Immigration constante
4.2 Emigration densité-dépendante
4.2.1 En temps continu
4.2.2 En temps semi-discret
4.3 Emigration et immigration
4.3.1 Etude géométrique en temps continu
4.3.2 Comparaison des modèles
4.3.3 Approche de simulation : comparaison avec le temps continu
5 Etude sur plusieurs patchs
5.1 Définitions des modèles
5.2 Observations des simulations
6 Conclusion
Références
Annexes