Soutenance mémoire
Phase of the lemming cycle
LA QUANTIFICATION DE L’UTILISATION DES RESSOURCES ALLOCHTONES
Différentes techniques sont utilisées pour qualifier et quantifier le régime alimentaire d’un prédateur: les observations comportementales, l’analyse de contenus stomacaux, de fèces et de sites d’ alimentation (Litvaitis et al. 1994) ainsi que l’analyse d’ isotopes stables (Kelly 2000). L’ analyse d’ isotopes stables, utilisée en combinaison avec les autres techniques, est pour notre étude la méthode idéale pour quantifier la proportion des différentes proies dans le régime alimentaire du renard arctique. Le traçage isotopique est une technique de plus en plus utilisée en écologie, notamment pour qualifier et quantifier les nutriments assimilés par un consommateur (Kelly 2000, Dalerum et Angerbjorn 2005). Deux principes sont à la base de cette 10 technique, soit 1- la différence dans la signature isotopique de différentes sources de nourriture (Smith et Epstein 1971 , DeNiro et Epstein 1981) et 2- l’ intégration de la signature isotopique d’ une source de nourriture dans les tissus du consommateur (DeNiro et Epstein 1978, 1981). Les différences dans les proportions isotopiques du carbone (I3 C/ 12C) entre des sources de nourriture proviennent des différences dans la fixation des isotopes stables du carbone par les plantes terrestres en C3, C4 et la végétation marine en C3 (Smith et Epstein 1971 , Ehleringer 1991). En effet, les signatures isotopiques (Ô 13C, calculées à partir de 13C/ 12C) de ces végétaux sont différentes.
Les différences dans les proportions isotopiques de l’azote (15N/ 14N) proviennent quant à elles d’ une proportion plus importante de 14N que de 15N dans les déchets azotés des consommateurs (Steele et Daniel 1978). Ainsi, un consommateur aura une proportion isotopique ct5N/ 14N) plus élevée que sa proie. Les signatures isotopiques d’azote (Ô I5N) varient en moyenne de 2.5 %0 entre les niveaux trophiques (Vanderklift et Ponsard 2003). Les signatures isotopiques du carbone et de l’azote d’un consommateur permettent de reconstruire son régime alimentaire (DeNiro et Epstein 1978, DeNiro et Epstein 1981 , Tieszen et al. 1983, Hobson et Clark 1992b, Roth et Hobson 2000, Nardoto et al. 2006b, Stowasser et al. 2006). La signature isotopique du régime alimentaire d’ un consommateur équivaut à la signature isotopique des tissus prélevés sur le consommateur, à laquelle on soustrait un facteur de fractionnement. Le facteur de fractionnement représente le changement dans les proportions isotopiques entre le régime alimentaire et les tissus, dû à la perte de certains isotopes durant les processus métaboliques se déroulant entre l’ ingestion de la nourriture et l’ assimilation des nutriments dans les tissus (Ti es zen et al. 1983, Nardoto et al. 2006a). Les isotopes stables de l’ azote et du carbone constituent des marqueurs naturels qui permettent de suivre le devenir de la matière organique dans un réseau trophique depuis les sources jusqu’ aux échelons supérieurs.
Un avantage majeur de l’analyse d’ isotopes stables est qu’elle permet de quantifier les nutriments assimilés, plutôt que ceux ingérés (Kelly 2000). De plus, cette quantification s’ applique à une période variant en fonction du taux métabolique du tissu utilisé pour l’ analyse (Tieszen et al. 1983, Hobson et Clark 1992a). Ainsi, un tissu ayant un taux métabolique rapide comme le foie permet de quantifier le régime alimentaire récent (moins d’ une semaine) tandis que le collagène permet de quantifier le régime alimentaire à plus long terme (la dernière année) (Tieszen et al. 1983, Hobson et Clark 1992a). Le régime alimentaire du renard arctique sur l’île Bylot comprend potentiellement trois proies principales ayant des signatures isotopiques du carbone distinctes les unes des autres puisque ces proies utilisent des nutriments provenant de différents réseaux trophiques. En effet, le phoque fait partie d’ un écosystème basé sur les algues marines, les lemmings s’ alimentent uniquement sur des plantes arctiques en C3 et les oies s’alimentent de plantes tempérées en C3 et en C4 (sur leurs aires d’hivernage) et de plantes arctiques en C3 (sur les aires de nidification).
De plus, puisque ces proies ne sont pas toutes situées sur le même niveau trophique, des différences dans les signatures isotopiques de l’ azote pourraient être observées (lemming : ùlsNHerbivore ; oie: ùlsNHerbivore; phoque: ùlsNc amivore). Ces différences potentielles rendent possible l’utilisation de l’ analyse d’isotopes stables. Dans notre étude, cette technique est particulièrement avantageuse puisque des ressources alimentaires potentielles du renard arctique (oeufs d’ oiseaux) ne contiennent que très peu de matériel no~ digestible, ce qui peut conduire à une sous-estimation de leur proportion dans le régime alimentaire lorsque les fèces ou les contenus stomacaux sont analysés. Cette technique sera utilisée en combinaison avec les autres techniques de quantification du régime alimentaire. En effet, une proie sera incluse dans l’analyse isotopique seulement si sa présence dans le régime alimentaire est supportée par des analyses complémentaires de fèces, de restes de proies sur les tanières et des observations comportementales.
INFLUENCE DE L’ABONDANCE DE NOURRITURE SUR LA PRODUCTIVITÉ DU RENARD ARCTIQUE
Chez le renard arctique (vivant en moyenne 3-4 ans et élevant de grandes portées, Audet et al. 2002), les indices de succès reproducteur (pourcentage de tanières occupées, pourcentage de tanières de reproduction, taille de portée) sont généralement utilisés pour décrire la dynamique de population (Angerbjorn et al. 1999, Elmhagen et al. 2000, Bêty et al. 2002, Roth 2003). Sur l’île Bylot, le pourcentage de tanières de reproduction est influencé par la phase du cycle de lemming (Gauthier et al. 2004). Ce résultat est similaire à ceux obtenus sur d’ autres aires d’ études, où il a été maintes fois démontré que les indices de succès reproducteur variaient avec l’abondance de lemmings (Eberhardt et al. 1983a, Angerbjorn et al. 1995, Kaikusalo et Angerbjorn 1995, Landa et al. 1999, Elmhagen et al. 2000). Sur les aires d’études où le lemming est la proie préférée du renard arctique, les scientifiques se sont surtout penchés sur l’ influence de cette proie sur la reproduction de ce prédateur. Toutefois, des expériences d’ ajout de nourriture ont également démontré que les indices de succès reproducteur variaient avec l’abondance de ressources alimentaires autres que les lemmings.
En effet, le pourcentage de tanières occupées était influencé positivement par l’abondance de carcasses de grand mammifères en hiver et au printemps (Angerbjorn et al. 1991). De plus, l’abondance estivale de nourriture pour chien influençait la survie des jeunes (Tannerfeldt et al. 1994). Ces expériences d’ajout de nourriture constituent un premIer pas vers la compréhension des mécanismes sous-jacents à l’effet de la nourriture sur la reproduction du renard arctique. À partir des résultats de ces expériences, le patron suivant a été suggéré pour expliquer l’ effet de l’ abondance de nourriture sur la reproduction du renard arctique (Angerbjorn et al. 1995): 1- toutes les femelles s’ accouplent chaque année et 2- les varüitions dans le succès reproducteur résultent de l’effet de l’abondance de nourriture sur la condition corporelle des femelles et la survie des jeunes, de l’ovulation à la fin de l’ élevage. Ainsi, le nombre de portées ou de jeunes perdus par les femelles tout au long d’ un cycle de reproduction varierait avec l’abondance de nourriture durant les différentes étapes de ce cycle (voir tableau 1 pour la chronologie d’un cycle de reproduction chez le renard arctique).
OBJECTIFS DE L’ÉTUDE ET HYPOTHÈSES DE TRAVAIL
Les interactions entre écosystèmes peuvent influencer la structure et la dynamique des réseaux trophiques. L ‘ échelle du méta-écosystème inclut ce type d’ interactions. Il est donc fortement suggéré d’ adopter cette échelle lorsque le système à l’ étude est lié à d’autres écosystèmes. Par le biais du régime alimentaire du renard arctique, notre système d’ étude est lié à d’ autres écosystèmes et ne fonctionne donc pas de manière isolée. Il a été suggéré que ce lien entre écosystèmes pouvait expliquer pourquoi l’ interaction prédateur/proie est importante dans la structure du réseau trophique de notre aire d’ étude, contrairement à la prédiction de l’HEE. L’ objectif de notre étude était donc d’ étudier le régime alimentaire estival et le succès reproducteur d’ une population de renard arctique en adoptant l’ échelle du méta-écosystème. Nous avons testé l’ hypothèse selon laquelle l’utilisation de ressources allochtones par le renard arctique sur l’île Bylot influence son succès reproducteur. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons formulé les prédictions suivantes: 1- la contribution de l’oie dans le régime alimentaire estival du renard arctique (jeunes et adultes reproducteurs) est plus grande dans le secteur à proximité de la colonie d’oies que dans le secteur qui en est éloigné (où les oies sont presque absentes) et 2- le succès reproducteur du renard arctique, que l’on sait être partiellement influencé par l’abondance de lemming (Gauthier et al. 2004), est également plus grand à proximité de la colonie d’ oies.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
AVANT-PROPOS
RÉSUMÉ
TABLE DES MATIÈRES
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GÉNÉRALE
LES INTERACTIONS ENTRE ÉCOSYSTÈMES
L’INTÉRÊT DE L’ÉCHELLE DU MÉTA-ÉCOSYSTÈME DANS CETTE ÉTU DE
LE RENA RD ARCTIQUE, UN UTILISATEUR OPPORTUNISTE DE RESSOU RC ES ALLOCHTONES
L’UTILISATION DES RESSOURCES ALLOCHTONES SUR L’ÎLE BYLOT
LA QUANTIFICATION DE L’UTILISATION DES RESSOURCES ALLOCHTONES
INFLUENCE DE L’ABONDANCE DE NOURRITURE SUR LA PRODUCTIVITÉ DU RENARD
ARCTIQ UE
OBJ ECTIFS DE L’ÉTUDE ET HYPOTHÈSES DE TRA VA IL
BIBLIOGRAPHIE
CHAPITRE 2: BENEFITING FROM A CONTINENTAL META-ECOSYSTEM:
EFFECTS OF ALLOCHTHONOUS RESOURCES ON AN ARCTIC FOX
POPULATION
INTROD UCTION
M ETHODS
Study area
Study design
Arctic fox monitoring
Prey monitoring
Stable isotope analysis
Data analysis
R ESULTS
Phase of the lemming cycle
Arctic fox diet
Arctic fox reproductive output
DI SCUSS ION
Flow of allochthonous resources
Effect of resources on di et and reproduction
CONCLUSION
ACKNOWLEDGEMENTS
LITERA TURE CITED
TABLES AND FIGURES
ApPENDIXES
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
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