Analyse de viabilité de populations - Processus démographiques, persistance des populations et risques d'extinction
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Analyse de viabilité de
populations
Processus démographiques, persistance des
populations et risques d’extinction
BIO3515 - Gabriel Blouin-Demers
Conservation Biology (2002) 16: 258-261
Persistance/extinction
Il y a deux types de facteurs qui
déterminent la probabilité de
survie d’une population:
Probabilité de
Probabilité de
– écologiques, qui agissent sur survie sur
survie sur des
une échelle temporelle plusieurs
décennies
écologique et qui impliquent générations
principalement les
caractéristiques
démographiques de la
population
Facteurs
– évolutifs, qui agissent sur Facteurs évolutifs
une période plus longue
démographiques (variabilité
(échelle temporelle évolutive),
et qui impliquent les (r0, immigration, génétique, structure des
caractéristiques génétiques de émigration, etc.) populations,
la population sélection)
Vortex d’extinction
• Le vortex d’extinction est une
spirale descendante unique
aux populations de petite
taille
• Les changements mènent à
des tailles de plus en plus
petites
• Le facteur clé est la perte de
diversité génétique
Analyse de la viabilité
• Tentatives d’estimation de la
probabilité d’extinction (viabilité de
la population) sur une période
Probabilité d’extinction
donnée, étant donné certains
paramètres démographiques, de
l’habitat et de gestion N=20
• PMV(p, t) est la taille minimale de la N=100
population requise pour assurer la
survie de la population avec une N=200
probabilité p pour une période de
temps t (ou que la probabilité
d’extinction est 1-p pour la période t)
• t est souvent fixé à 500 ans et p à Temps (années)
0,95
Effet de t et de p sur PMV
PMV
• PMV augmente avec une p
augmentation de la période t constante
(pour une probabilité p
constante)
Temps (t)
• PMV augmente avec une
augmentation de la probabilité
de survie (pour une période t PMV t
donnée) constant
Probabilité de survie (p)
PMV et forces d’extinction
PMV
Élevée persistance
Somme des forces
• Caractéristiques de la
population ou de
d’extinction
l’environnement qui poussent la
population vers l’extinction
• Plus ces forces sont grandes,
plus la PMV est élevée
Faible
PMV/
persistance
Forces d’extinction I
Forces déterminées
• Forces d’extinction
CPUE Esturgeon (kg/permis)
déterminées sont celles 1 50 A
associées aux changements Th e Pa s
inexorables et plus ou moins 1 20 Cu mb erla n d
prévisibles (ex: perte Ho u s e
d’habitat du grizzli, 90
exploitation commerciale de
60
l‘esturgeon)
30
0
75 80 85 90 95
Année
1992 1922
Forces d’extinction II
Forces stochastiques
Évènements stochastiques causant de
• Forces d’extinction
grandes réductions de la taille
stochastiques sont les de la population
facteurs imprévisibles (ex:
température) qui peuvent
causer de grandes
population
Taille de la
fluctuations de la taille des
populations
• Plus une population est
exposée aux forces
stochastiques, plus grande
doit être sa PMV pour résister
Extinction
aux événements la menaçant Temps
Sources de stochasticité I
Démographie
• Variabilité résultant d'événements aléatoires
affectant la survie et/ou la reproduction d’individus
• Plus la population est petite, plus grande est la
probabilité que ces événements mèneront à une
extinctionCondamné à l’extinction en 1978-79 lorsque toutes les femelles
restantes sont mortes, ne laissant que 6 mâles en 1980
Science (1989) 243: 646-648Sources de stochasticité II
Environnement
• Changements imprévisibles de température, de
nourriture, de la densité des compétiteurs,
parasites ou prédateurs qui causent des
fluctuations aléatoires du taux de natalité et/ou de
mortalité
• Plus la population est petite, plus grandes sont les
probabilités que ce type de stochasticité cause
l’extinctionJournal of Wildlife Diseases (1988) 24: 385-398
Sources de stochasticité III
Catastrophes
• Évènements imprévisibles
(inondations, feux, ouragans) de
courte durée, mais ayant un
grand impact sur la mortalité ou
la fécondité
• Catastrophes naturelles peuvent
affecter les grandes populations,
particulièrement si leur
distribution géographique est
réduiteSources de stochasticité IV
Génétique
1.0
Exogamie (F=0)
Autogamie (F=1)
• Endogamie et dérive génique 0.8
peuvent réduire la variabilité et
Fréquence du génotype
0.6
augmenter la mortalité juvénile,
augmentant ainsi le risque 0.4
d’extinction
0.2
0.0
aa Aa AA
GénotypeN et importance des
sources de stochasticité
• La stochasticité génétique
et démographique sont
importantes pour les très Taille de la population
petites populations, mais Source < 100 100-2500 >2500
seules la stochasticité Génétique
environnementale et les
Démographique
catastrophes menacent
les grandes populations Environmentale
Catastrophes
ImpactEffets cumulatifs
Risque d’extinction
• En général, l’effet cumulé
de plusieurs sources de
stochasticité sur le risque
d’extinction ou la
persistance des
populations est plus grand
que la somme des effets
individuels
Démo. Envir. Total
Source de stochasticitéN et durée selon les sources
de stochasticité
Simulations suggèrent que
• Pour la stochasticité
Durée de persistance
Démographique
démographique, de petites Environnementale
augmentations de la taille
(années)
de la population ont un effet
croissant sur la persistance 200
100
• Mais que pour la
stochasticité catastrophique, Catastrophique
l’effet des accroissements
de population diminue avec
une augmentation de la Taille de la population
taille des populationsAmerican Naturalist (1993) 142: 911-927
Conservation Biology (1990) 4: 52-62
Stochasticité environnementale et
démographique sur la p d’extinction
• Probabilité d’extinction
d’un palmier mexicain et 100
Probabilité d’extinction sur
PMV augmentent avec 90
80
l’augmentation de la 70 Varia-
bilité
100 ans (%)
variabilité 60
50
Démo- Variabilité
Variabilité
40 graphique
environnementale environnementale
• Effet de la stochasticité 30
faible modérée
20
démographique plus 10 PMV = 48 PMV = 140 PMV = 380
faible que la variabilité 0 * * *
0 100 200 300 400
environnementale
Taille de la population initiale
Menges ES (1991) The application of minimum viable population theory to plants.
In Genetics and conservation of rare plants edited by Flak DA & Holsinger KEPrédire le risque d’extinction
Risque d’extinction
Bon Mauvais
indice indice
• Quel indice mesurable des
populations peut être utilisé
pour prédire la probabilité
d’extinction?
Pop. 1 Pop. 2
Indice
Risque d’extinction
• S’il y a de bons indices, alors
1
on peut les utiliser pour
déterminer les priorités en
conservation
2
PopulationIndices du risque
d’extinction I: N
• Risque diminue lorsque la taille de la population
augmenteCondor (1976) 78: 526-549
Conservation Biology (1990) 4: 91-98
Conservation Biology (1990) 4: 91-98
Indices du risque d’extinction
r et variabilité de r (V(r))
Risque d’extinctionMétapopulations
Source
population
Taille de la
Temps
Puit
population
Taille de la
Source Temps
PuitMétapopulations
• Dème: populations locales, semi-isolées des autres
populations par un habitat qui ne leur convient pas
• Source: habitats où le succès de reproduction
excède la mortalité
• Puit: habitats où la mortalité excède le succès de
reproductionMétapopulation :
implications
• Les habitats où la densité est la plus forte ne sont
pas obligatoirement des sources
• Donc, si on utilise la densité pour déterminer
l’importance de conserver un habitat, on peut
négliger des habitats qui sont d’importantes
sources
• Implications pour les études qui tentent de
définir les habitats critiquesMétapopulation :
implications
• Tentatives d’augmenter la densité dans les
habitats-puits peuvent être moins productives que
dans les habitats-sourcesAmerican Naturalist (2004) 164: 582-597
American Naturalist (2004) 164: 582-597
American Naturalist (2004) 164: 582-597
Métapopulation :
implications
• Persistance des populations, particulièrement dans
les puits, dépend de l’immigration
• Si l’immigration n’est pas suffisante, les populations
disparaissent des puitsEcological Applications (1992) 2: 18-29
Ecological Applications (1992) 2: 18-29
Ecological Applications (1992) 2: 18-29
Distribution de l’habitat et
risque d’extinction
• Géométrie, taille et distribution spatiale de l’habitat
peuvent influencer le risque d’extinction
• Relation entre la configuration de l’habitat et le
risque d’extinction dépend en partie de la capacité
de dispersion des organismesLes zones ripariennes sont requises pour les échanges
d’individus entre dèmes chez le cougar du sud de la
Californie. Sans échange, les populations s’éteindront.
Conservation Biology (1993) 7: 94-108Ecological Applications (1992) 2: 3-17
Configuration de l’habitat et
persistance
Chouette tachetée:
110 distribution aléatoire
Population
50
0
0 50 100
Temps (années)Habitat approprié =
une grosse parcelle
110
Population
50
0
0 50 100
Temps (années)Habitat approprié = groupe de parcelles
entourées d’habitat marginal (tampons)
80
Population
50
0
0 50 100
Temps (années)Étude de cas AVP et mortalité induite par les humains
Aquatic Conservation (2010) 20: 31-38
Récréation?
Tortue géographique
Étude débutée en 2004 révèle
des blessures bizarresLac Opinicon
PN des Îles du St-Laurent
Capture - marquage -
recaptureRadiotélémétrie
MAC au PNÎSL 31 tortues 2005-2006
GB au Lac Opinicon 53 tortues 2004-2006
Blessures infligées clairement par hélice
Proportion avec des
blessures infligées par hélice
sans cicatrice cicatrice
32 35
322 861
PNÎSL: 354 (8,3%) Opinicon: 896 (3,8%)Différences sexuelles dans
la proportion de blessures
Opinicon PNÎSL
15%
10%
5%
0%
femelles adultes mâlesDifférences sexuelles dans
la chauffe aquatique
femelles adultes femelles juvéniles mâles
30%
3077 observations de radiotélémétrie
25%
20%
15%
10%
5%
0%
mai juin juillet aoûtExplication alternative à la différence sexuelle: les mâles ne survivent pas aux collisions...
Analyse de viabilité de la
population
• Le nombre de tortues tuées est impossible à déterminer
• Ptué = Ntué / Nfrappé
• Nfrappé = Nsurvivent + Ntué
• Nsurvivent = Psurvivre* N
• Psurvivre = Fcicatrice / Tblessure
• Modélisation de la probabilité d’extinction en faisant
varier Ptué dans un intervalle réalisteProbabilité d’être frappé et
de survivre
• Opinicon: femelles 0.3% et mâles 0.14%
• N = 1529 tortues
• 27 femelles et 9 mâles sont frappés et survivent tous les
10 ans
• PNÎSL: femelles 0.75% et mâles 0.33%
• N = 629 tortues
• 28 femelles et 8 mâles sont frappés et survivent tous les
10 ansProbabilité d’extinction sur
500 ans
Opinicon PNÎSL
100%
75%
50%
25%
0%
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%
Pourcentage des tortues tuées lors d’une collisionTaux de mortalité de 10% lorsque
frappé est suffisant pour mettre les
deux populations en péril...
et semble plausible!Aquatic Conservation (2014) xx: xx-xx
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