Influenza presents many challenges to society, leading to severe impacts in terms of social, economic and health-care costs. To minimize these impacts, models for the spatial spread of influenza help us prepare and plan for epidemic/pandemic events. These models also increase our scientific understanding about the epidemic process and identify optimal mitigation strategies during such events. Given the human experience with past pandemics and severe seasonal epidemics, modeling studies will continue to be a useful tool for policy-makers in reducing the burden of influenza on society. I highlight two avenues of research which may enhance our understanding of the epidemic process and improve the use of models for setting and implementing policy.Validation remains limited and predictive validation is almost non-existent in complex simulation models of influenza spread. This is a serious concern because policy-makers use predictions from such models as inputs for making important decisions. Current models of influenza spread are coming under increased scrutiny for their lack of predictive ability, but it seems that no one has actually evaluated their predictive ability in the first place. To fill this gap in knowledge, I demonstrate the process of predictive validation by generalizing an individual-based model for the spread of influenza to the urban area of Montreal, Canada. Using this model and extensive data on several past epidemics, I show that the reliability and timing of several epidemic metrics depends on two important factors: the method of forecasting and the type of the epidemic metric which we want to forecast.Predictors of health disparities are not included in current models of influenza spread. This is despite an extensive literature showing that these predictors are related to burden of influenza in vulnerable subpopulations of society. Through formulating two different integrated models, I illustrate novel approaches to address this limitation. In the first model, I integrate social deprivation within an individual-based model for the spread of influenza. Using this model, I examine hypotheses about the relationship between social deprivation and influenza burden. In the second model, I integrate socioeconomic information in a metapopulation model. I develop a novel social-attributes gravity model to describe local-scale contact processes. I perform a theoretical analysis of this model to show the consequences of local-scale heterogeneity, in contact and susceptibility, on large-scale epidemic patterns. For both models, I show their practical application through evaluating vaccination strategies which make use of never-before-available data within complex and dynamic models of influenza spread. / L'influenza présente de nombreux défis pour la société, entre autres des conséquences sociales, économiques et sanitaires. Afin de minimiser les impacts de la propagation spatiale de l'influenza, certains modèles sont développés pour aider à préparer et planifier des épidémies et pandémies. Ces modèles augmentent aussi notre compréhension scientifique des processus d'épidémie et identifient les stratégies optimales d'atténuation de ces évènements. Étant donné l'expérience précédente des humains lors de pandémies et les dynamiques saisonnières de celles-ci, les études de modélisation continueront d'être un outil utile pour les politiciens afin de réduire le fardeau de l'influenza pour la société. Ici, je souligne deux axes de recherche qui peut améliorer notre compréhension du processus de l'épidémie et améliorer l'utilisation de modèles pour l'élaboration des politiques.La validation des modèles demeure limitée et la validation prévisible n'existe pas dans de modèles complexes de la propagation de l'influenza. Ce manque de validation est une grande préoccupation car les politiciens utilisent ces prévisions pour faire des décisions importantes. Les modèles actuels de la propagation de la grippe sont soumis à une surveillance accrue pour leur manque de capacité prédictive, mais il semble que personne ne sont effectivement évalué leur capacité prédictive en premier lieu. Pour combler cette lacune dans les connaissances. Je démontre le processus de validation prévisible en généralisant le modèle courant, basé sur l'individu dans la région urbaine de Montréal, Canada. J'utilise un grand jeu de données comportant plusieurs épidémies en plus de perturbations réelles pour démontrer que la méthode de prévision et la métrique du type d'épidémie peuvent avoir de grands enjeux sur le temps de détection et la fiabilité lorsque de telles estimées sont possibles.Les disparités de santé ne sont pas incluses dans les modèles courant de la répartition de l'influenza malgré le fait que la littérature démontre que les prédictions de celles-ci sont reliées au fardeau de l'influenza. Par la formulation de deux modèles intégraux différents, je démontre une nouvelle approche qui adresse cette limitation. Dans le premier modèle, j'intègre la privation sociale dans un modèle basé sur l'individu. En utilisant ce modèle, j'examine les hypothèses concernant le lien entre la privation sociale et le fardeau de l'influenza. Dans le deuxième modèle, j'intègre de l'information socioéconomique dans un modèle de métapopulations. Je développe un nouveau modèle gravitationnel d'attributs sociaux pour décrire l'état local des processus de contact. J'effectue une analyse théorique pour démontrer les conséquences de l'hétérogénéité à l'échelle locale, du contact et de la susceptibilité sur les patrons épidémiques à grande échelle. Pour les deux modèles, je démontre leur application pratique par rapport à l'évaluation des stratégies de vaccination. Ces stratégies utilisent des jeux de données complexes, jamais utilisés auparavant, et des modèles dynamiques de propagation de l'influenza.

Sustaining a high biomass of consumers and high primary productivity in a fluctuating and infertile environment has been suggested to be driven by consumers. The Lake Tanganyika inshore ecosystem provides a model system to understand how consumers can maintain primary productivity in an environment that has pulses of the limiting nutrient. Models of nutrient-limited food chains for the dominant herbivorous fish that graze on productive benthic algae were built and analyzed with parameters estimated from field data. The effects of pulse regimes, grazing, recycling, and losses on average productivity and its coefficient of variation (a measure of instability) were evaluated in terms of phosphorus, the limiting nutrient.We found that the range of possible consumer loss parameters was much lower than the critical value for the grazers to enhance productivity. If, as hypothesized, primary productivity is donor controlled in the littoral ecosystems of Lake Tanganyika, then grazers are expected to enhance primary productivity. However environmental loss rates could vary by more than two orders of magnitude. If primary productivity is recipient controlled, then the loss rates can exceed the critical value. This could occur when fish biomass was reduced by as little as 10%. Therefore removal or loss of consumer biomass could destabilize the littoral zones when primary productivity is under recipient control.Consumers that enhance primary production also decrease its instability. This effect is large as it reduces variations of primary production by an order of magnitude compared to when consumers are absent. In donor-controlled and Lotka-Volterra models, fluctuation of nutrient input had no effect on mean productivity (compared to constant conditions), regardless of the presence of consumers. However, primary productivity is different on average compared to a constant environment when consumption by either autotrophs or herbivores saturates at high resource abundance. In this case, average primary production is reduced by environmental fluctuations in the absence of consumers because of saturation of uptake by the autotrophs. In the presence of grazers with saturating consumption, fluctuations can either have a positive or negative impact on primary production. In any case, consumers still enhance productivity in a fluctuating environment under the same conditions that they do in a stable environment.Long-lived consumers with a high degree of recycling minimize the adverse effects on primary productivity from a fluctuating environment. Excessive, long-term, storage of nutrients by consumers, however, can sometimes lead to decreases in productivity and more sensitivity to environmental fluctuations. On the other extreme, short-lived organisms that recycle less can have a strongly negative effect on stability and average productivity. The consumers of Lake Tanganyika appear to occupy a range of intermediate turnover rates, and their estimated rates of recycling should lead to enhanced and stable levels of productivity. Thus the Lake Tanganyika littoral ecosystem provides a compelling case that, as long as consumers adequately recycle and store a limiting nutrient, consumers sustain ecosystem functioning in the face of environmental variability. / Il a été proposé que les consommateurs puissent favoriser le maintien d'une biomasse de consommateurs et d'une productivité primaire élevées dans un environnement fluctuant et infertile. L'écosystème côtier du lac Tanganyika fournit un modèle pour comprendre comment les consommateurs peuvent maintenir la productivité primaire dans un tel environnement. Des modèles de chaînes alimentaires limitées par les nutriments ont été élaborés et analysés afin de clarifier le rôle des consommateurs dans l'amélioration de la productivité primaire quand les entrées des éléments nutritifs fluctuent. Les effets des régimes de fluctuations, de l'herbivorie, du recyclage et des pertes de nutriments sur la production primaire et sa variabilité ont été évalués lorsque le phosphore est l'élément limitant.La gamme possible des paramètres de perte des consommateurs s'est avérée beaucoup plus faible que la valeur seuil sous laquelle les herbivores augmentent la productivité. Si, comme cela semble vraisemblable, la productivité primaire est contrôlée par les autotrophes dans les écosystèmes littoraux du lac Tanganyika, on s'attend à ce que les herbivores augmentent la productivité primaire. Cependant, les taux de pertes environnementales peuvent varier de plus de deux ordres de grandeur et si la productivité primaire est contrôlée par les herbivores, les pertes pourraient dépasser la valeur seuil. Cela pourrait se produire lorsque la biomasse des poissons est réduite de 10% à peine. Le retrait ou la perte de biomasse des consommateurs pourrait dès lors déstabiliser les zones littorales lorsque la productivité primaire est contrôlée par les herbivores.Les consommateurs qui augmentent la production primaire en diminuent également l'instabilité. Cet effet est important car il réduit les variations de production primaire d'un ordre de grandeur par rapport à la situation où les consommateurs sont absents. La productivité primaire moyenne ne diffère par rapport à un environnement constant que lorsque la consommation des autotrophes ou des herbivores sature à haute abondance de ressources. Dans ce cas, la production primaire moyenne est réduite par les fluctuations de l'environnement en l'absence des consommateurs à cause d'une saturation de la consommation des autotrophes. En présence d'herbivores et avec saturation de leur consommation, les fluctuations peuvent avoir un impact soit positif ou négatif sur la production primaire. Dans les modèles contrôlés par le donneur ou de type Lotka-Volterra, les fluctuations des entrées de nutriments n'ont pas d'effet sur la productivité moyenne, que les consommateurs soient présents ou non. Les consommateurs à longue durée de vie et un degré élevé de recyclage minimisent les effets néfastes d'un environnement fluctuant sur la productivité primaire. Mais le stockage excessif et pour une longue période de nutriments par les consommateurs peut parfois conduire à une diminution de la productivité et une plus grande sensibilité de celle-ci aux fluctuations environnementales. À l'autre extrême, des organismes de courte longévité et qui recyclent moins peuvent avoir un effet fortement négatif sur la stabilité et la productivité moyenne. Les consommateurs du lac Tanganyika semblent occuper une gamme de longévités intermédiaires, et leurs taux de recyclage estimés devraient conduire à des niveaux de productivité accrus et stables. Ainsi, les écosystèmes littoraux du lac Tanganyika offrent une bonne illustration du fait que, tant que les consommateurs recyclent et stockent un élément nutritif limitant adéquatement, ces consommateurs maintiennent le fonctionnement des écosystèmes face à des variations de l'environnement.

Adult sex ratio is an important demographic characteristic that can affect population dynamics and behavioural processes, yet the causes of natural sex ratio variation are often uncertain. In the Trinidadian guppy (Poecilia reticulata), considerable variation in adult sex ratio has been documented, despite 1:1 sex ratios at birth. Sex-biased mortality is likely responsible for this pattern, and reasonable mechanisms include predation and resource limitation. Using field sampling techniques, I found that adult sex ratio in wild guppy populations was associated with predators and resource levels such that increasing densities of certain predators (Macrobrachium prawns in particular and perhaps also Rivulus killifish) and decreasing resource levels corresponded to increasingly female-biased populations. These results suggest that male guppies are more vulnerable than females to predation and resource limitation. Using controlled laboratory experiments, I found that male guppies were indeed more vulnerable than females to Rivulus, but not Macrobrachium, predation, and that guppies on low resource diets showed lower survival when exposed to Macrobrachium predators than guppies on high resource diets. These results indicate that predation by Rivulus may indeed help drive female-biased sex ratios at Rivulus-rich sites, but that other factors, such as inter-specific competition, may play a larger role at low-resource or Macrobrachium-rich sites. / La sexe ratio adulte est une caractéristique démographique importante qui peut affecter la dynamique des populations et les comportements, pourtant les causes naturelles des variations de la sexe ratio sont souvent incertaines. Chez les guppies de Trinidad (Poecilia reticulata) il a été observé de large variation dans la sexe ratio adulte malgré une sexe ratio équilibrée à la naissance. Une mortalité biaisée serait responsable de ce patron dont les causes seraient la prédation et une limitation des ressources. En utilisant des techniques d'échantillonnage en milieu naturel, j'ai trouvé que la sexe ratio des guppies adultes est associée avec la densité de certains prédateurs (plus particulièrement les crevettes Macrobrachium et probablement les poissons Rivulus) et la quantité de ressource. Une population avec plus de prédateurs et des ressources limitées montrerait une sexe ratio biaisée en faveur des femelles. Ces résultats suggèrent que les mâles guppies sont plus vulnérables que les femelles à la prédation et à une limitation des ressources. En effectuant des expériences contrôles en laboratoire, j'ai trouvé que les mâles sont en effet plus vulnérables que les femelles à la prédation des Rivulus mais non à celle des Macrobrachium, de plus les guppies dans des mauvaises conditions ont une survie plus faible quand ils sont exposés à la prédation des Macrobrachium. Ces résultats indiquent que la prédation des Rivulus pourrait avoir un rôle sur le biais de la sexe ratio dans les sites ou les Rivulus sont en grand nombre. Mais d'autres facteurs comme la compétition interspécifique pourraient avoir un effet dans les sites avec une faible ressource ou avec un grand nombre de Macrobrachium.

The pathogenic chytrid fungus, Batrachochytrium dendrobatidis, causes population decline and extinction of numerous species of tropical, principally montane, amphibians. Is B. dendrobatidis an enzootic pathogen emerging as a disease, or rather a novel invasive pathogen infecting naïve amphibians? Are only high-elevation amphibians susceptible to the pathogen? If the chytrid is enzootic, then it may be in the environment before or after epidemic decline and may infect both montane and lowland amphibians as well as other organisms. To determine distribution of the pathogen and corresponding anuran abundance, I established eight research sites of varying elevations and stages of epidemic infection from west to east, ranging from 45 m to 1215 m elevation throughout Panama west of the Canal. Differential infection susceptibility among anurans was addressed in relation to three ecological factors: anuran body size, season and habitat. Prevalence and infection intensity of the chytrid were determined at all sites and for all factors using sensitive DNA-based RT-qPCR amplification. Amphibian populations at all elevations and stages of decline showed at least some degree of chytrid infection, and the chytrid was found on reptiles. In addition to presence of the pathogen, effects of the disease chytridiomycosis were variably seen at all elevations. Habitat and season did not seem to have a strong effect on infection prevalence and/or intensity, but frogs did appear to show greater infection at smaller anuran body sizes. All of the above results are suggestive of an enzootic pathogen and perhaps only the current epidemic of chytridiomycosis disease is novel. Since the infection / Le champignon pathogène chytrid, Batrachochytrium dendrobatidis, cause la diminution et l'extinction de nombreuses populations d'amphibiens tropicaux, principalement dans les regions à haute altitude. Si le champignon est endémique, il peut rester dans l'environnement après le passage d'une épidémie, contaminant les amphibiens des hautes et basses terres, ainsi que les autres organismes. Les sites de recherche étaient établis à diverses élévations et à différents stades de l'épidémie, à l'ouest du canal de Panama, où l'état des populations d'amphibiens pouvait être examiné. L'hypersensibilité différentielle des grenouilles à la maladie était adressée pour trois facteurs: la taille des grenouilles, la saison et l'habitat. La prévalence et l'intensité de l'infection étaient déterminées pour chaque facteur à tous les sites en utilisant la technique du RT-qPCR. Les amphibiens de toutes les élévations et de tous les stades de l'épidémie ont montré au moins un niveau d'infection, indiquant la présence d'un pathogène endémique. Le chytrid a aussi été trouvé sur les reptiles. En plus de la présense du champignon, les symptômes de la maladie chytridiomycosis ont même été remarqués sur les grenouilles des terres basses. La prévalence de l'infection est restée similaire pour les forêts et les ruisseaux, et aussi pour les deux saisons, et plus élevée pour les petites grenouilles que pour les plus grosses. Puisque l'infection peut rester dans les communautés amphibiennes à toutes altitudes, habitats et saisons, qu'elle peut persister pour longtemps (jusqu'à 11 ans), et qu'elle peut survivre sur d'autres organismes, la réintro

<p> Large boreal peatland complexes are at the southern extent of their range in New York State and contribute considerably to regional biodiversity with their distinctive flora and fauna. The goal of this study is to inform conservation management of peatland ecosystems by providing information on the composition and structure of vegetation across environmental gradients; information that is lacking for the region. I sampled vegetation along gradients of water chemistry, canopy openness, microtopography, coarse woody debris and forest structure in 50 plots within a large boreal peatland complex in the Adirondack region of New York State. I classified ecological communities based on the most important gradients to emerge from an ordination of understory vegetation - pH and canopy openness- and I describe the composition and structure of the vegetation of those classifications. This work presents empirical data on vegetation, environmental gradients and disturbance history of a large Adirondack peatland complex, all of which is important to conservation management efforts.</p>

<p> Within the Omaha metropolitan area of Nebraska, melanistic fox squirrels (<i>Sciurus niger</i>) have expanded westward and increased in frequency. The selective advantage of melanism is currently unknown; therefore, I assessed overwinter body condition and skin temperature as potential factors for a selective advantage in melanistic fox squirrels. Also, I assessed seasonal behavior for behaviors or patterns that may be allowing melanistic fox squirrels to expand in this area. Overwinter body measurements, skin temperatures, and seasonal behavioral observations were collected and compared between melanistic and rufus fox squirrels. Significant differences were detected between melanisic and rufus fox squirrel pre-winter body condition, and rufus fox squirrel pre- and post-winter body condition. There were no significant differences between melanistic and rufus fox squirrel post-winter body conditions, and melanistic fox squirrel pre- and post-winter body conditions. Skin temperatures of rufus fox squirrels differed with sun exposure; individuals in full sun had the highest skin temperatures followed by individuals in shady and cloudy conditions. Unlike rufus fox squirrels, skin temperatures of melanistic fox squirrels did not differ with respect to sun exposure. Seasonal behaviors of melanistic and rufus fox squirrels were significantly different between seasons; however, this was due to the high number of behaviors observed rather than any meaningful biological reason. Across all seasons, melanistic and rufus fox squirrels allocated the most time to locomotion and feeding. In summer, melanistic squirrels did more locomotion while rufus squirrels did more feeding. In winter, this pattern was reversed with melanistic squirrels feeding more and rufus squirrels doing more locomotion. In a behavior sequence, fox squirrels were most likely to transition into locomotion behaviors, while reproductive behaviors were transitioned into the least. My results indicate that melanistic fox squirrels may have a thermal advantage over rufus fox squirrels not because of their body condition, but due to individuals maintaining skin temperatures the same at different levels of sun exposure. Significant differences detected between melanistic and rufus fox squirrel seasonal behavior do not necessarily suggest that melanistic individuals perform behaviors or patterns supportive of their westward expansion.</p>

<p> I evaluated the efficacy of using woodland fire to alter vegetation composition in a manner that augments desert bighorn sheep (<i>Ovis canadensis nelsoni </i>) habitat in the Black Ridge Canyons Wilderness Area in western Colorado. I applied generalized linear mixed models to estimate pre&ndash;fire ewe habitat selection and then simulated a hypothetical widespread fire to spatially predict where fire would be most beneficial in expanding habitat. I found that ewes were avoiding habitats with high woodland canopy cover, the habitat most likely to be removed by fire. Given the removal of all woodlands, it is likely that habitat expansion would occur in areas near topographic escape terrain. Coupled with this analysis, I addressed concerns regarding potential negative effects of fire in this system by comparing vegetation composition of unburned habitats to burned habitats that were treated with a native seed mixture. I found that foliar cover in burned areas was on average two times greater than in unburned areas and that post-fire seeding efforts likely allowed for these differences to be proportionally similar between native and non-native grass species. My results provide an encompassing view on the effects of fire for a common management situation in which both land and wildlife values are of mutual interest.</p>

<p> Grasslands are known to have been an important ecosystem in the Illinois landscape prior to European settlement. They have been severely impacted by changes in land use such as the conversion of native grasslands to agricultural land for the production of crops and livestock. Grassland ecosystems are known to provide several essential ecosystem functions that are important for the maintenance of the ecosystem and for human survival. Some of the ecosystem functions associated with grasslands include: nutrient cycling, carbon sequestration, and the cleansing of environmental contaminants from water or soil. As grasslands are converted to agricultural use, their ability to perform these ecosystem functions are greatly impaired or lost completely. Due to their recognized importance, grassland restoration projects have been given high priority by conservationists and governmental agencies around the world. Some grassland restorations aim to restore the native vegetation including the great species richness that grasslands, and prairie ecosystems in particular, are known for. Other projects, like the Conservation Reserve Program (CRP), aim to restore one of the vital ecosystem functions that grasslands provide. The measure of success for a grassland restoration has largely been evaluated using species composition and indices of species richness and evenness. These types of measurements do not directly assess the ability of a restoration site to perform the ecosystem functions of a native grassland. The aim of this study is to determine if ecosystem function is recovered over time since restoration. This will be accomplished using a chronosequence of grassland restorations at the Nature Institute in Godfrey, IL ranging from 1 year to 25 years since restoration. Several indicators of ecosystem functioning will be assesses at each site including: soil bulk density, soil organic matter, and peak standing crop. The differences in these characteristics among the sites were analyzed by one-way ANOVA followd by Tukey&rsquo;s HSD test if significant. All properties were analyzed using linear regression to assess their fit to a linear model. Soil bulk density was found to moderately but significantly decrease in response to time since restoration (<i>p</i> = 0.0049) indicating a recovery from soil compaction and improved soil structure. Differences were detected in soil organic matter among the sites, but no linear trend in response to time since restoration was detected. Similarly with peak standing crop, differences were detected among the sites, but no linear trend with time since restoration. The lack of a predictable recovery in soil characteristics over time was attributed to differences in historical land use. In order to strengthen this study in the future, analysis of a remnant prairie and older restoration sites should be examined.</p>

Extending and integrating ecological concepts and theories can provide new solutions for difficult ecological problems. The ecosystem concept and ecosystem ecology theory have seen important developments through the elaborations of metaecosystem theory, which extends the ecosystem concept through spatial flows of energy, materials and organisms between interconnected ecosystems, and ecological stoichiometry, which extends ecological energetics by examining multiple chemical balances of substances in ecological interactions. However, these two extensions of ecosystem ecology theory have not been brought together in any form. In this thesis, I first extend both ecological stoichiometry and metaecosystem theory, and then integrate them in order to clarify difficult ecological concepts and to provide new solutions to ecological problems.My overall approach is to develop mathematical models to formally articulate ecological concepts such as nutrient colimitation, stoichiometric imbalances and metaecosystem connectivity within the frameworks of ecological stoichiometry and metaecosystem theory. First, I present a parameterized stoichiometric ecosystem model that examines the relationship between mechanisms and phenomenology of nutrient colimitation, and how the mechanisms may interact with stoichiometrically imbalanced trophic interactions. I show that there are no clear relationships between mechanisms and phenomena, and that the mechanisms of colimitation are key in determining ecological dynamics and functioning.I then examine in a spatially-explicit model how the connectivity of a metaecosystem and the relative movement rates of nutrients and organisms can drive dynamics of spatially perturbed metaecosystems. I show that the eigenvalues of the matrix that describes metaecosystem connectivity can be used to predict the spatial dynamics of a metaecosystem and the kinds of dynamics present depends heavily on relative movement rates. Lastly, I bring metaecosystem theory and ecological stoichiometry together in a spatially-explicit stoichiometric metaecosystem model to examine how spatial flows of nutrients and organisms can act as a mechanism to cause nutrient colimitation at local and regional scales. The model indicates that nutrient colimitation can be caused by spatial flows and this mechanism can be used to explain many confounding patterns in colimited growth responses found in the empirical literature. / L'extension et l'intégration des théories et des concepts écologiques peuvent nous aider a trouver de nouvelles solutions pour des problèmes ecologiques difficiles. Le concept de l'écosystème et la théorie des écosystèmes ont survécu a d'importants changements par l'élaboration de la théorie des métaécosystèmes, qui ajoute au concept de l'écosystème des flux d'énergie, de matériaux et d'organismes entre des écosystèmes liés ensemble, et la stoechiometrie ecologique, qui étend la théorie énergétique des écosystèmes par l'inclusion de l'équilibre de plusieurs substances chimiques dans les interactions écologiques. Pourtant, ces deux extensions de la théorie des écosystèmes ne sont pas encore reunies. Dans ma thèse, j'étends la théorie des métaécosystèmes et la stoechiométire écologique, et par la suite je les unis ensemble pour adresser des conceptsécologiques difficiles et pour trouver des solutions aux probeèmes écologiques.La méthodologie pour aborder ces sujets consiste à développer des modèles mathématiques pour l'articulation des concepts ́écologiques comme la limitation du croissance par plusieurs nutriments, les déséquilibres stoechiométriques et la connectivité des métaécosystèmes dans le cadre de la théorie des métaécosystèmes et la stoechiométrie écologique. Premièrement, je presente un modèle stoechiométrique d'un écosystème avec des paramètres pris d'un écosystème réel qui a pour but d'examiner les relations entre les mécanismes et les phénomènes de la limitation de la croissance par plusieurs nutriments. En plus, j'examine comment cette limitation peut intéagir avec les déséquilibres stoechiométriques entre les autotrophes et les herbivores.Deuxièment, j'étudie avec un modèle spatial comment la connectivité d'un métaécosystème et les taux relatifs de mouvement des nutriments et des organismes peuvent diriger les dynamiques des métaécosystèmes perturbés. Je montre que les valeurs charactéristiques de la matrice qui décrit la connectivité du métaécosystème peuvent être utilisées pour prédire les dynamiques spatiales du métaécosystème et les types de dynamiques dépendent des taux relatifs de mouvement.Finalement, j'unis la théorie des métaécosystèmes avec la stoechiométrie écologique dans un modèle qui contient un métaécosystème stoechiométrique. J'utilise ce modèle pour examiner si les flux de nutriments et des organismes peuvent agir comme un mécanisme de limitation de la croissance par plusieurs nutriments dans les écosystèmes locaux et les métaécosystèmes. Le modèle indique que la limitation de la croissance par plusieurs nutriments peut être causée par les flux spatiaux et ce mécanisme à la capacité d'expliquer plusieurs phénomèmes empiriques dans le domaine de la limitation par plusieurs nutriments.

Temperature is a primary physical constraint on the distribution and abundance of aquatic organisms. Increasingly, human activities modify natural thermal regimes of aquatic systems, thereby altering the composition and structure of the organismal community. For decades, the Gentilly-2 Nuclear Power Plant (G2NPP) in Bécancour, QC, has discharged coolant water into the St. Lawrence River at temperatures more than 10ºC above ambient. My study aimed to quantify how the diversity, composition, and abundance of the St. Lawrence benthic macroinvertebrate community has been altered by G2NPP thermal effluent. Benthic samples were collected at sites along the thermal gradient downstream of G2NPP in May and September 2012. Environmental predictors varying with distance downstream of G2NPP (e.g., temperature, depth, flow rate) were recorded at each station. Macroinvertebrate diversity and abundance were measured for each site and analyzed in relation to local environmental variables. Taxonomic richness and abundance (density and biomass) were elevated close to the power plant, but these patterns were best explained by environmental variables such as depth and sediment type. Taxonomic evenness was reduced in the warmest sites, and this pattern was driven by a few highly tolerant taxa, including thermophilic invasive species like the Asian clam, Corbicula fluminea, which was amongst the most dominant species in terms of abundance and biomass. Despite the strong thermal gradient at G2NPP, diversity indices and characteristics of community composition primarily reflected abiotic habitat characteristics other than temperature, whereas temperature was an important predictor only for a minority of taxa, like C. fluminea. With the closure of G2NPP in December 2012, and the subsequent eradication of cold-sensitive C. fluminea, these results provide a baseline for monitoring the succession of the benthic community in future years. / La température de l'eau est une composante principale dans la distribution et l'abondance des organismes aquatiques. Aussi, l'essor des activités anthropogeniques modifient les régimes thermiques des écosystèmes aquatiques et changent par le fait même la composition et la structure des communautés d'organismes. Pendant des décennies, la centrale nucléaire Gentilly-2 (CNG-2) à Bécancour, QC, a déchargé ses eaux de refroidissment dans le Fleuve St- Laurent à des températures supérieures à 10ºC la température ambiante du cours d'eau. L'objectif de mon étude a été de quantifier les patrons de diversité, de composition, et d'abondance de la communauté benthique de macroinvertébrés du Fleuve St-Laurent affectée par l'effluent thermique de la CNG-2. Des échantillons benthiques ont été récoltés à différentes stations le long du gradient thermique en aval de la CNG-2 en mai et septembre 2012. Les variables environnementales qui variaient en fonction de la distance par rapport à la source de l'effluent thermique (e.g., température, profondeur, courant) ont été enregistrés à chaque station. La diversité et l'abondance des macroinvertébrés ont été mesurées à chaque station et analysées par rapport aux variables environnementales locales. La richesse taxonomique et l'abondance (densité et biomasse) étaient élévées près de la centrale nucléaire, mais ces observations étaient davantage liées à des variables environnementales comme la profondeur et le type de sédiments. La regularité taxonomique était réduite aux stations les plus chaudes expliquée par la présence de quelques taxa seulement tolérant aux températures élevées, dont des éspèces envahissants thermophiles comme la petite corbeille d'Asie, Corbicula fluminea, qui était parmi les plus dominantes en termes d'abondance et de biomasse. Malgré le gradient thermique prononcé à la CNG-2, les indices de diversité et les caractéristiques de la composition de la communauté benthique reflètent essentiellement l'importance de caractéristiques abiotiques de l'habitat autres que la température, une componsante importante pour une minorité d'espèces seulement, telle C. fluminea. Avec la fermature de la CNG-2 en décembre 2012, et l'éradication de C. fluminea, les resultats présentés seront une référence au cours des prochaines années quant au suivi de la succession de la communauté benthique.