Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 mars 2004). Bibliogr.

Les facteurs limitants le succès reproducteur des colonies de bourdons en milieu naturel sont très peu connus. Grâce au suivi du développement de plus de 200 colonies de huit espèces de bourdons (Bombus impatiens, B. fervidus, B. perplexus, B. terricola, B. bimaculatus, B. ternarius, B. rufocinctus et B. vagans vagans) sur le terrain, j’ai exploré l’effet de la taille de la reine, de la disponibilité en nourriture et de certains parasites sur le succès reproducteur des colonies. Les plus grandes reines avaient plus de chances de se reproduire et, parmi celles qui y sont parvenues, le nombre de sexués produits était positivement relié à la taille de la reine. Le meilleur succès des plus grandes reines est attribuable, du moins en partie, à la production de plus grosses colonies et, chez certaines espèces, à la capacité à mieux repousser les usurpations de Psithyrus (un sous-genre de bourdons parasites), mais n’est pas relié à la date de nidification ou à l’usurpation par d’autres reines Bombus. Une expérience où j'ai ajouté de la nourriture dans la moitié des colonies tout au cours de la saison a démontré que la disponibilité en nourriture était aussi un facteur important. Les colonies avec ajout de nourriture sont devenues plus grosses (en nombre d’ouvrières) et ont eu un meilleur succès reproducteur que les colonies témoins, par 51% et 86% respectivement. Toutefois, malgré que l’ajout de nourriture a permis de produire des colonies plus grosses, cela n’a pas permis aux colonies de mieux se défendre contre les macroparasites Psithyrus, Fannia canicularis, Brachicoma devia et Vitula edmandsae. Le suivi du taux d’activité de butinage de certaines de ces colonies démontre que les colonies nourries ont eu un taux d’activité de butinage par ouvrière 25% plus bas que les colonies témoins. Les ouvrières des colonies dont les réserves en nourriture sont abondantes semblent donc moins butiner sur une base journalière pour réduire les coûts associés à cette activité. Si les ouvrières peuvent en retirer une longévité plus longue, cela fournirait un mécanisme supplémentaire pour expliquer le meilleur succès reproducteur des colonies nourries. / Factors that limit the reproductive success of bumblebee field colonies are poorly known. I explored the effect of the queen’s body size, food availability, and some parasites on reproductive success by following the development of more than 200 field colonies of eight species of bumblebees (Bombus impatiens, B. fervidus, B. perplexus, B. terricola, B. bimaculatus, B. ternarius, B. rufocinctus et B. vagans vagans). Larger queens were more likely to reproduce, and, for queens that did so, there was a positive relationship between their body size and the number of sexuals produced. The higher success of larger queens is, at least in part, attributable to the production of larger colonies and, in some species, to the ability to prevent usurpations by Psithyrus (a parasitic subgenus of bumblebees). The higher success of larger queens was not related to the date of nest establishment or to usurpations by other Bombus queens. A field experiment in which I added food to half of the colonies over the entire season showed that food availability was also an important factor. Colonies with increased food supplies reached larger sizes (in number of workers) and had a higher reproductive success than controls, by 51% and 86% respectively. In particular, food supplementation increased the number of males produced and the probability of producing gynes (young queens). However, despite some clear advantages of having larger food supplies such as the build-up of larger worker populations, food supplementation did not appear to help colonies defend themselves against macroparasites because experimental and control colonies experienced similar levels of parasitism by Psithyrus, Fannia canicularis, Brachicoma devia, and Vitula edmandsae. By recording the foraging activity rate in some of these colonies, I showed that food supplementation reduced the foraging activity rate per worker by 25% relative to control colonies. Workers from colonies with abundant food supplies thus appear to forage less on a daily basis to reduce foraging risks and costs. If workers benefit from an increased longevity by reducing their activity, this would provide an additional mechanism to explain the increased reproductive success of colonies with increased food supplies.

Ayant démontré leur efficacité dans plusieurs contextes, les filets d'exclusion sont de plus en plus utilisés pour lutter contre les ravageurs des cultures. Toutefois, la gestion de la pollinisation sous les filets doit être mieux étudiée pour que ceux-ci puissent être utilisés de façon optimale. Dans cette étude, l’efficacité de la pollinisation de ruchettes commerciales du bourdon Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae) a été évaluée pour des pommiers sous filets d’exclusion dans un verger expérimental du Québec sur une période de deux ans. Des données de rendement et de qualité des fruits (poids, calibre, nombre de pépins) ont été analysées en fin de saison afin de comparer 1) la pollinisation des bourdons commerciaux sous filets à celles des abeilles présentes dans l’environnement du verger et 2) deux positionnements des ruchettes commerciales sous les filets d’exclusion. Les résultats démontrent que les fruits produits dans les parcelles sous filets, pollinisées par les bourdons introduits étaient de qualité équivalente à ceux produits conventionnellement suite à une pollinisation par les abeilles et que le positionnement de la ruchette au milieu de la rangée de pommiers a permis une meilleure homogénéité de la charge en fruits comparativement au positionnement en bout de rangée. / Having demonstrated their effectiveness in many contexts, exclusion nets are increasingly used to control crop pests. However, pollination management under nets must be better studied if they are to be widely used. For this research, the pollination effectiveness of commercial bumblebee hives of Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae) was studied for apple production under exclusion nets in a research orchard located in Quebec over a period of two years. Yield and fruit quality (weight, size, number of seeds) data were analyzed at the end of the season to compare 1) the pollination of commercial bumblebees with that of bees in the orchard environment, and 2) two positionings of commercial hives under exclusion nets. Results show that under exclusion nets, bumblebees provided adequate pollination and fruit quality was equivalent to apple fruits conventionally pollinated by honeybees and wild bees. Moreover, we found that positioning the commercial bumblebee hives in the middle of the tree row provided a better fruit load homogeneity compared to the positioning at one end of the row.

Depuis plusieurs décennies, les activités humaines ont impacté les ressources florales exploitables par les bourdons en diminuant leur qualité (usage de pesticide), leur quantité (agriculture intensive, fragmentation des habitats), voir leur phénologie (réchauffement climatique). Ce travail explore les variations dans les ressources en pollen des bourdons et l’influence des nutriments constitutifs du pollen (protéines, acides aminés et stérols) sur le développement des colonies.La première partie est consacrée à l’influence de la modification de l’offre pollinique dans le paysage d’Europe du Nord-Ouest (entre 1950 et 2005) sur le comportement de récolte des bourdons et le développement de leur colonie. Nous avons pu montrer que certaines espèces ont un comportement opportuniste en ciblant le pollen des espèces végétales plus abondantes alors que d’autres semblent fidèles à leurs ressources, et ce, malgré des ressources avec des profils chimiques variables.Dans la deuxième partie, nous évaluons l’importance de la diversité en ressources dans deux contextes environnementaux différents :un habitat semi-naturel préservé et un habitat modifié par la présence d’une espèce exotique envahissante, Impatiens glandulifera. Les résultats nous ont permis de souligner le rôle joué par la composition nutritive et de relayer au second plan la diversité en pollen d’une diète. Parallèlement à cela, nous avons pu mettre en avant le rôle potentiellement favorable de la présence d’I. glandulifera sur les populations de B. pascuorum.La troisième partie nous a permis de mesurer l’influence des propriétés nutritionnelles de diètes mono florales sur le développement de colonies de différentes espèces de bourdons. Nous avons analysé les relations entre la composition nutritive d’une ressource et son influence sur le développement des colonies de B. terrestris. Les hauts rendements des colonies de B. terrestris ont également été comparés à ceux des colonies de B. hypnorum et B. pratorum dont les individus semblent avoir des besoins nutritifs propres.Cette thèse souligne l’importance des nutriments (acides aminés, stérols et protéines) dans l’évaluation du profil diététique d’une ressource en pollen et dans le développement des colonies de bourdons. Surpassant le rôle joué par une diète diversifiée, la présence de certains nutriments (acides aminés, stérols) semble plus importante pour le développement des colonies de bourdons. Ce travail a aussi démontré les différences interspécifiques dans l’exploitation des ressources, en pointant certaines espèces opportunistes, et les besoins nutritifs potentiellement propres à chaque espèce. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les pollinisateurs sont essentiels au maintien des écosystèmes naturels ainsi que pour la production d’une grande majorité de fruits et de légumes. Ils sont cependant globalement en déclin et de multiples facteurs sont mis en cause dont les changements climatiques, les maladies et parasites, la perte d’habitats naturels ainsi que l’augmentation des proportions de monocultures et de cultures intensives dans le paysage. Un gradient d’intensité agricole important parcourt le Sud du Québec d’ouest en est, d’agriculture très intensive à l’ouest vers un mode de production plus extensif à l’est. Dans ce contexte particulier, il devient intéressant de voir comment les bourdons, pollinisateurs essentiels de plusieurs cultures économiquement importantes à la région, réagissent et s’adaptent à un tel gradient. Pour tester l’importance des composantes du paysage sur les bourdons, plusieurs niveaux d’organisations ont été évalués, soit 1) les individus, 2) les colonies et 3) les communautés. Pour les niveaux des individus et des colonies, une expérience ayant eu lieu dans le Sud du Québec au printemps/été 2016 a été effectuée en installant 80 colonies commerciales de Bombus impatiens dans 20 paysages différents et étalés dans le gradient. Les paysages ont été caractérisés sur place, à un rayon de 1 km des colonies avec l’utilisation d’orthophotos et les catégories suivantes ont été formées (cultures intensives, cultures extensives, cultures à fleurs, forêts, milieu urbain et milieu aquatique). Hebdomadairement, l’activité des ouvrières à la colonie était évaluée et durant la saison, quatre ouvrières par colonie ont été capturées, mesurées et ont eu leur charge pollinique identifiée au niveau taxonomique le plus bas. Les résultats montrent que la taille des ouvrières n’est pas influencée par le contexte paysager. Leur quête alimentaire, quant à elle, semblait affectée, puisque les ouvrières présentes dans les paysages plus intensifs faisaient moins de va-et-vient à l’entrée de la colonie et ne transportaient pas les mêmes espèces de pollen que celles présentes dans les milieux plus extensifs. Les colonies, quant à elles, étaient suivies hebdomadairement et à chacune des visites, leur poids était mesuré. À la fin de leur vie, le poids final du nid, le nombre de reines produites ainsi que la présence d’Aphomia sociella étaient notés. Les colonies placées dans des paysages avec une plus grande proportion de cultures intensives ont vécu semaines de moins et atteint un poids final et maximal moins important que les colonies placées dans des paysages plus extensifs. La proportion de cultures à fleurs a eu, quant à elle, un effet positif sur la longévité ainsi que sur les poids maximal et final des colonies. Le nombre de reines produites ainsi que la probabilité d’être déprédaté par A. sociella ne semblait pas être lié au paysage. Pour évaluer les communautés, 40 fermes situées dans le même gradient d’intensité agricole ont été échantillonnées de 2006 à 2016. Un total de 4726 reines bourdons, représenté par 13 espèces a été capturé à l’aide de pièges-fenêtre jaunes. Le paysage, décrit également par orthophotos, mais à 500 m de rayon cette fois, a influencé partiellement les communautés. Les proportions de cultures intensives, de cultures à fleurs ainsi que de forêts dans le paysage ont chacune influencé l’abondance et l’occurrence de quelques espèces, mais leurs effets n’étaient pas majeurs dans l’explication de l’assemblage des communautés. Ce sont les traits fonctionnels des espèces, particulièrement la taille des reines ainsi que leur site de niche qui influençait leur présence dans le paysage. Les résultats présentés dans cette thèse apportent encore plus d’évidences quant à l’impact du paysage, particulièrement les conséquences négatives des cultures intensives, sur des pollinisateurs essentiels, les bourdons. / Pollinators are essential to natural ecosystems and crop production. However, they are in decline and many causes are possible: climate changes, diseases, parasites, loss of natural habitats, loss of floral resources, landscape homogenization and agricultural intensification. In southern Québec, a west-east gradient, from intensively managed landscapes in the west to a more extensive production in the east is present. In this context, it is quite interesting to see how pollinators, such as bumble bees, cope with such an important agricultural gradient. To test the importance of agricultural landscape composition on bumble bees, we investigated three different levels of organization: 1) individual, 2) colonies and 3) communities. To evaluate the impact of the landscape on the individuals and colonies levels, we placed 80 colonies of Bombus impatiens on 20 different sites in the gradient during the spring and summer of 2016. Landscapes were characterized within 1 km from the colonies using orthophotos and the landscape components were categorized following: intensive crops, extensive crops, flowering crops, forests, urban areas and aquatic environment (lakes, rivers). Each week, we counted the number of workers entering and exiting colonies and a total of four workers per colony were captured, measured and had their pollen load identified. Worker size was not influenced by the landscape. However, their foraging behavior seemed affected since the ins and outs of workers dropped in more intensive landscape. Furthermore, pollen species collected by workers were different in more intensive landscapes compared to those of more extensive landscapes. For the colony level, each one had its weight taken every week and at its death, its final weight, the number of queens produced and the presence of Aphomia sociella were noted. Colonies placed in the landscape with a high proportion of intensive crops gained less weight and lived almost two weeks less than colonies in more extensive landscape. The proportion of flowering crops in the landscape had the opposite effect by increasing both the weight and the life expectancy of colonies. The number of queens produced and the probability of being predated by A. sociella were not linked to landscape composition. At the community level, another study took place from 2006 to 2016 on 40 farms from the same agricultural gradient. A total of 4726 bumble bee queens were captured using yellow window traps. The landscape was described again using orthophotos and the same categories, but at a 500 m radius instead. The proportions of intensive and flowering crops as well as the proportions of forests each influenced the abundance and occurrence of some species, but they were not the most important variables explaining the bumble bee community structure. The functional traits were, in fact, more important to explain the abundance of species, where smaller and underground nesters species were more abundant, in all the landscapes. The results presented in this thesis bring even more evidence that landscape has an important impact on bumble bees at every level. Furthermore, we highlight once more that intensive cropping systems are truly detrimental to bumble bee persistence in agroecosystems.

La reproduction chez la reine de l’abeille domestique (Apis mellifera L.) se fait par copulation avec plusieurs faux-bourdons (polyandrique) lors d’un vol nuptial à l’extérieur de la colonie. Des problèmes de fertilité des reines abeilles sont rapportés et une défaillance de la production et la qualité du sperme des faux-bourdons est mise en cause. Ce projet vise à évaluer l’influence de la lignée génétique, de l’âge du faux-bourdon ainsi que du moment dans la saison sur la production et la qualité du sperme des faux-bourdons dans les colonies d’abeilles du Québec. Les résultats montrent que l’âge et le moment dans la saison influencent la maturité et la production de sperme. Une meilleure compréhension des facteurs influençant l’élevage des faux-bourdons au sein de la colonie d’abeille permettra d’optimiser la fécondation des reines en maximisant la qualité des mâles produits. / Honeybee (Apis mellifera L.) reproduction is polyandrous: the queen obtains millions of sperm by mating with several drones outside the colony. Since queen fertility problems have been reported, it is important to investigate the variations that exist in drone semen production and quality. The main objective of this project was to assess the influence of breeding line, drone age and breeding timing in the season on semen production and quality. Results showed that drone age and breeding timing are the most influential factors. A better understanding of factors influencing drone rearing within a honeybee colony will ensure optimum honeybee queen mating by maximising the quality of males.

L'érosion de la biodiversité prairiale est devenue une préoccupation majeure à l'échelle Européenne. Le pâturage ovin est supposé avoir un impact négatif sur la diversité prairiale, en raison de leur forte sélectivité pour les dicotylédones, indispensables aux insectes pollinisateurs. Comparés aux bovins, les ovins structurent peu les couverts et créent également moins de niches écologiques contrastées. L'objectif de cette thèse était de tester la faisabilité, et les bénéfices en pâturage ovin, d'une conduite en rotation dans laquelle une sous-parcelle est temporairement exclue du pâturage au moment du pic de floraison. Les effets de cette conduite ont été comparés à ceux d'un pâturage continu au même chargement. Au delà des indicateurs directs de performances zootechniques et de biodiversité (plantes, papillons, bourdons et carabes), nous avons analysé la sélection alimentaire des brebis dans les deux modes de conduite. Nous avons aussi cherché à appréhender comment la race et la fertilité du milieu pouvaient moduler la faisabilité d'un tel pâturage tournant et son intérêt vis-à-vis de la préservation de la biodiversité. Indépendamment de leur race, les brebis ont présenté une sélection alimentaire accrue vis-à-vis des dicotylédones dans les parcelles pâturées en rotation, qui a rapidement entraîné une diminution de leur richesse floristique en comparaison des parcelles pâturées en continu. L'augmentation de l'intensité de floraison des sous parcelles temporairement exclues de la rotation a favorisé les bourdons, probablement en raison de l'augmentation de la ressource en pollen et en nectar. En revanche, ce mode de gestion n'a pas permis d'augmenter la densité ni la richesse spécifique des papillons et des carabes. Le bénéfice d'une mise en défens temporaire d'une partie des parcelles semble donc moindre qu'en pâturage bovin. Définir les dates de mises en défens par rapport à la floraison d'espèces indicatrices, moduler la durée de la mise en défens en fonction de la pousse de printemps, et prolonger l'exclusion de certaines parcelles en automne et en hiver sont autant de pistes qu'il nous reste à explorer, afin de déterminer les conditions d'application optimale d'une telle conduite.

L’érosion de la biodiversité prairiale est devenue une préoccupation majeure à l’échelle Européenne. Le pâturage ovin est supposé avoir un impact négatif sur la diversité prairiale, en raison de leur forte sélectivité pour les dicotylédones, indispensables aux insectes pollinisateurs. Comparés aux bovins, les ovins structurent peu les couverts et créent également moins de niches écologiques contrastées. L’objectif de cette thèse était de tester la faisabilité, et les bénéfices en pâturage ovin, d’une conduite en rotation dans laquelle une sous-parcelle est temporairement exclue du pâturage au moment du pic de floraison. Les effets de cette conduite ont été comparés à ceux d’un pâturage continu au même chargement. Au delà des indicateurs directs de performances zootechniques et de biodiversité (plantes, papillons, bourdons et carabes), nous avons analysé la sélection alimentaire des brebis dans les deux modes de conduite. Nous avons aussi cherché à appréhender comment la race et la fertilité du milieu pouvaient moduler la faisabilité d’un tel pâturage tournant et son intérêt vis-à-vis de la préservation de la biodiversité. Indépendamment de leur race, les brebis ont présenté une sélection alimentaire accrue vis-à-vis des dicotylédones dans les parcelles pâturées en rotation, qui a rapidement entraîné une diminution de leur richesse floristique en comparaison des parcelles pâturées en continu. L’augmentation de l’intensité de floraison des sous parcelles temporairement exclues de la rotation a favorisé les bourdons, probablement en raison de l’augmentation de la ressource en pollen et en nectar. En revanche, ce mode de gestion n’a pas permis d’augmenter la densité ni la richesse spécifique des papillons et des carabes. Le bénéfice d’une mise en défens temporaire d’une partie des parcelles semble donc moindre qu’en pâturage bovin. Définir les dates de mises en défens par rapport à la floraison d’espèces indicatrices, moduler la durée de la mise en défens en fonction de la pousse de printemps, et prolonger l’exclusion de certaines parcelles en automne et en hiver sont autant de pistes qu’il nous reste à explorer, afin de déterminer les conditions d’application optimale d’une telle conduite. / Biodiversity loss in grasslands is a major concern across Europe. Sheep grazing is rarely considered the best method for delivering conservation objectives, as the result of their strong diet selection on forbs and legumes, which in turn negatively impacts nectar-dependent insect groups. Compared with cattle, sheep also produce a strong homogeneization effect and reduce habitat diversity. The objective of this thesis was to analyze the feasibility and environmental benefits of a rotational grazing management, in which sheep were temporarily excluded from a sub-plot at flowering peak. It was compared with continuous grazing in the same stocking rate. In addition, to measurements of animal performances and biodiversity indicators (plants, butterflies, bumblebees and ground beetles), we analyzed diet selection by ewes in the two grazing managements, and how sheep breed and soil fertility could modulate biodiversity outputs in the rotational management. Independently of sheep breed, the ewes increased their selection of forbs and legumes in rotationally-grazed plots. This rapidly decreased plant species richness in rotationally compared with continuously-grazed plots. However, an increase of flowering intensity in temporarily ungrazed sub-plots benefited bumblebee density and species richness, as predicted by the ‘trophic level’ hypothesis. Rotational grazing management did not increase butterfly and ground beetle densities, which stresses that its benefits would be lesser than in cattle-grazed systems. Defining the exclusion period based on the flowering of indicator plant species, modulating its duration based on spring grass growth, and keeping some sub-plots ungrazed until the end of the grazing season are options that still need to be tested in order to define the optimal conditions for such a rotational grazing management.

Les insecticides néonicotinoïdes, qui sont omniprésents en agriculture, sont un des principaux facteurs impliqués dans le déclin des populations d’abeilles domestiques et d’autres pollinisateurs sauvages. Dans cette étude, nous avons évalué les impacts des traitements de semences néonicotinoïdes sur le niveau de mortalité des abeilles domestiques, l’intoxication du bourdon fébrile (par le suivi d’un biomarqueur, acétylcholinestérase ou AChE) ainsi que sur la contamination de l’eau. Les résultats démontrent qu’à proximité des semis de maïs traités à l’insecticide le niveau de mortalité des colonies d’abeilles domestiques est quadruplé et le niveau d’AChE des bourdons est également plus élevé. Le projet a également permis de confirmer que les flaques d’eau à la surface des champs sont une nouvelle voie d’intoxication potentielle pour les abeilles. Ces résultats démontrent les nombreux impacts de l’utilisation massive des traitements de semences néonicotinoïdes et met en évidence le rôle essentiel qu'ils jouent dans l’actuel déclin des pollinisateurs. / Neonicotinoid insecticides, which are ubiquitous in agriculture, are one of the main factors involved in the recent decline of honey bees’ and native pollinators’ populations. In this study, we evaluated the impact of neonicotinoid seed treatments on honey bee mortality levels, bumble bees intoxication (through monitoring of acetylcholinesterase (AChE) as a biomarker) and water contamination. The results show that honey bee mortality level is quadrupled and that AChE levels of bumble bees are higher when living and foraging in a pesticide-treated corn-dominated environment. The project also confirmed that puddles of water at the surface of corn fields are a new potential route of intoxication for bees. These results demonstrate the harmful impact of the widespread use of neonicotinoid seed treatments and highlight the key role they play in the current pollinators’ decline.