Ecological engineering, the practice of designing, creating or manipulating, and monitoring ecosystems, is applied for a variety of purposes benefiting both human society and the natural environment, often integratively. While there are basic principles that help practitioners in the development and implementation process, at this time there is no comprehensive theory that guides the design of ecosystems. In order for such theory to be developed, extensive knowledge about the interactions between ecosystem constitution and comportment, and ways to analyze and integrate this knowledge, are needed. Consequently, the ability to qualitatively and quantitatively evaluate large datasets in a multivariate fashion is required. Thus, the objective of this project was to investigate the use of case-based reasoning as a method of gathering and analyzing large sets of ecological data not only for prediction but for engineering purposes, a previously untested application. / To maximize the number of cases to be analyzed without limiting the inputs to only known systems described in the literature, a virtual ecosystem and simulation platform was created. Simulation outputs and values for applied measures were compiled into a case base for use with a case-based reasoner to attempt to predict the results of several additional randomly created virtual ecosystems. Actual results were compared to the predicted results. The accuracy of the predictions made by the case-based reasoner varied, but they were more than 75% accurate 83.3% of the time. An initial attempt was made to apply this approach to "engineering" ecosystems for specified performance levels within the virtual ecosystem framework. While the targeted values of persistence were not obtained, the "engineered" virtual ecosystems were more persistent overall than the randomly created systems, with an average ratio of 0.40527 surviving species to initial species versus an average persistence of 0.20750 for the random systems. This is indicative of the potential of this novel approach for data analysis in ecological engineering. / Le génie des écosystèmes, soit la pratique de concevoir, créer ou manipuler, et faire la suivi des écosystèmes, s'applique, souvent de manière intégrée, au bénéfice de la société humaine et de l'environnement naturel. Quoiqu'il y ait des principes de base pouvant servir à de tels ingénieurs dans le développement et mise en oeuvre de tels écosystèmes, présentement il n'existe aucune théorie compréhensive pouvant guider la conception d'écosystèmes artificiels. Afin qu'une telle théorie soit énoncée, il nous faut acquérir des connaissances approfondies quant aux interactions existant entre les constituants et le comportement de l'écosystème, et quant à comment procéder dans l'analyse et l'intégration de ces connaissances. Il devient donc nécessaire de pouvoir faire l'évaluation qualitative et quantitative de grands ensembles de données par des méthodes d'analyse multivariable. L'objectif de ce projet fut donc d'étudier l'utilisation d'une méthodologie de raisonnement par cas pour recueillir et faire l'analyse de grands ensembles de données écologiques, autant pour servir à des prédictions qu'à des fins d'ingénierie, une application préalablement inévalué. / Afin de maximiser le nombre de cas pouvant être analysés sans limiter les données d'entrée à celles décrites dans les ouvrages scientifiques, un écosystème virtuel et une plateforme de simulation furent conçus. Les données de sortie des simulations et les valeurs pour les mesures mises en oeuvre furent compilés dans une base de cas conçue pour servir d'intrant à un raisonneur par cas qui servirait à prédire les résultats de plusieurs écosystèmes virtuels supplémentaires, chacun créé de façon aléatoire. Ces résultats furent comparés aux valeurs prédites. L'exactitude des prédictions du raisonneur par cas varia, mais, 83.3% du temps, dépassa 75%. Un essai préliminaire fut entrepris pour mettre en oeuvre cette démarche d'ingénierie d'écosystème pour des niveaux de performance précis dans le cadre d'un écosystème virtuel. Quoique les niveaux de persistance visés ne furent pas atteints, les écosystèmes virtuels "façonnés" furent, dans l'ensemble, plus persistants que ceux bâtis de façon aléatoire, avec un rapport moyen des espèces ayant survécu aux espèces initiales de 0.40527, comparé à 0.20750 pour les écosystèmes aléatoires. Cela met en évidence le potentiel de cette nouvelle démarche pour l'analyse de données en génie des écosystèmes.

The choice of habitat plays an important role on the population dynamics of ducks (Anatinae). However, little is known of the patterns of habitat use by nearctic Red-breasted Mergansers (Mergus serrator). From 2002 to 2006, I studied habitat use and selection by breeding and molting Red-breasted Mergansers in the Gulf of St. Lawrence, Canada, by measuring macro- and microhabitat and obtaining radio telemetry, time-activity, and stomach content information. My objectives were to examine 1) nest-site selection, 2) brood habitat selection, and 3) habitat use by flightless male mergansers. / Concealment was the most important feature for nest placement by Red-breasted Mergansers on Tern Islands at Kouchibouguac National Park, New Brunswick. Over 95% of nests were in dense stands of marram grass (Ammophila breviligulata), and overhead concealment, vegetation density, and vegetation height at nests were greater than that at random sites. Microhabitat at successful nests was similar to that at unsuccessful nests. Radio-marked broods originating from Tern Islands moved large distances (>3 km) to rearing habitat and remained highly mobile throughout the rearing period (mean = 1.0 km/day). Broods selected shallow waters (<75 cm) over continental estuarine intertidal flats and in tidal streams, and avoided tidal rivers and marine habitats. Age class I broods (≤10 days post-nest exodus) selected continental estuarine intertidal, tidal stream, and saltmarsh habitats, whereas older broods often used estuarine subtidal wetlands. / By the early brood-rearing period, most male Red-breasted Mergansers had migrated from Kouchibouguac National Park to molting sites. At Anticosti Island, Québec, I estimated that males were flightless for 30-33 days between late July and early September. Flightless males used clear, shallow waters (≤12 m) near shore (<850 m) in coastal bays with a sand-rock substrate and stands of submergent algae. Foraging flocks were generally restricted to intertidal and shallow subtidal areas (<4 m), whereas nonforaging flocks often used deeper subtidal sites. These observations were consistent with analyses of stomach contents, which indicated that males fed on small, inshore fish, particularly grubby (Myoxocephalus aenaeus) and sandlance (Ammodytes spp.). / My thesis identifies factors influencing the distribution of breeding and molting Red-breasted Mergansers in the Gulf of St. Lawrence, and prioritizes future research that will provide additional insight into habitat selection and its implication on survival of this species. / La sélection des habitats joue un rôle important dans la dynamique des populations de canards (Anatinae), mais reste méconnue chez le Harle huppé (Mergus serrator). De 2002 à 2006, j'ai étudié l'utilisation et la sélection des habitats par le Harle huppé pendant les périodes de reproduction et de mue dans le Golfe du St-Laurent au Canada. Pour ce faire, j'ai recueilli de l'information sur les paramètres d'habitats, les déplacements des couvées, la fréquence des comportements, ainsi que le contenu des estomacs. Les objectifs de mon étude étaient d'examiner 1) la sélection des sites de nidification, 2) la sélection des habitats par les couvées, et 3) l'utilisation des habitats par les mâles pendant la période de mue des ailes. / Le camouflage des nids était le facteur le plus important pour le choix de l'emplacement des nids par les Harles huppés sur les Îles aux Sternes au Nouveau-Brunswick (Parc national du Canada Kouchibouguac). Plus de 95% des nids étaitent aménagés dans de denses parcelles d'ammophile à ligule (Ammophila breviligulata). Le couvert végétal au dessus du nid, la densité, ainsi que la hauteur de la végétation, étaient plus grands aux sites de nidification comparativement aux sites aléatoires. Le microhabitat caractérisant les nids qui ont eu du succès était similaire à celui des nids où l'éclosion des oeufs a échoué. Les couvées, qui ont étées suivies à l'aide d'émetteurs radio-télémetriques, ont parcouru de grandes distances (>3 km) à partir des Îles aux Sternes et ont continué de se déplacer pendant la période de d'élevage (moyenne = 1.0 km/jour). Les couvées ont préféré les eaux peu profondes (<75 cm) dans les zones intertidales continentales de l'estuaire et les ruisseaux; elles ont évité les habitats riverains et marins. Les couvées de la classe d'âge I (≤10 jours après avoir quitté le nid) ont sélectionné les zones intertidales continentales de l'estuaire, les ruisseaux, et les marais salés. Les couvées plus agées utilisaient d'avantage les habitats subtidaux de l'estuaire. / Au début de la période d'élevage des couvées, la plupart des mâles Harles huppés avaient quitté Kouchibouguac pour se rendre aux sites de mue. Sur l'Île d'Anticosti, Québec, j'ai estimé que les mâles en mues étaient incapables de voler pour une période de 30-33 jours entre la fin de juillet et le début de septembre. Les mâles incapables de voler fréquentaient les baies côtières ayant un substrat sablonneux à rocheux ainsi que les parcelles d'algues submergées. Ils utilisaient des eaux claires et peu profondes (≤12 m), et restaient près de la rive (<850 m). Les groupes d'harles qui se nourissaient étaient généralement confinés dans les zones de marées intertidales et subtidales peu profondes (<4 m). Les groupes d'harles qui ne se nourrissaient pas, quant à eux, utilisaient le plus souvent les zones subtidales plus profondes. Ces observations ont été appuyées par les analyses des contenus d'estomacs, qui ont indiquées que les mâles se nourrissaient de petits poissons de rivage, comme le chaboisseau bronzé (Myoxocephalus aenaeus) et le lançon (Ammodytes spp.). / Ma recherche contribue à la compréhension des facteurs influenceant la distribution des Harles huppés pendant les périodes de reproduction et de mue dans le Golfe du St-Laurent, et identifie les priorités de recherche pour mieux comprendre la sélection des habitats et la survie de l'espèce.

Abstract The environment is now changing much faster than in recent geological time, causing increasing population extinctions. Experiments have shown that extinction can be avoided by adaptation through natural selection leading to evolutionary rescue. I first determined the response of Chlamydomonas to stressful environments by growing populations over a range of salinity. The population growth is halved at 5 g/L salt (NaCl), and 8 g/L is lethal. In this experiment, the genetic correlation between environments increases with environmental similarity. I then manipulated the genotypic diversity in experimental populations and cultured them by serial transfer at 5 g/L salt. The outcome of adaptation is not influenced by initial genetic variation. Instead, populations adapted mainly through the spread of new beneficial mutations. These results suggest that populations have a greater chance of adapting when new environments are similar to current conditions and that adaptation is sometimes dominated by the spread of new mutations, even in the presence of a substantial amount of standing genetic variation. / Résumé Notre environnement change maintenant beaucoup plus rapidement que dans le passé géologique récent, précipitant l'extinction de plus en plus d'espèces. Des chercheurs ont démontré que, grâce à l'adaptation par la sélection naturelle, des espèces peuvent éviter l'extinction, un processus nommé sauvetage évolutif. J'ai d'abord étudié la capacité de Chlamydomonas à croitre dans des environnements dont la salinité augmente. J'ai trouvé que 5 g/L de sel diminue la croissance de moitié tandis que 8 g/L est suffisant pour empêcher toute croissance. Ici, la corrélation génétique entre environnement augmente avec la similarité des environnements comparés. J'ai ensuite soumis des populations contenant différentes quantités de diversité génétique initiale à une salinité de 5 g/L. La diversité génétique initiale ne semble pas influencer la capacité d'adaptation. Cependant, les populations semblent plutôt s'adapter en utilisant de nouvelles mutations dont l'effet est bénéfique. Ces résultats suggèrent que les populations s'adapteront plus facilement à des environnements similaires aux conditions présentes. De plus, ce processus sera dominé par la fixation de nouvelles mutations, même dans des populations contenant de la diversité génétique.

The detection of genetic-spatial structures has been facilitated by the advancement and increased accessibilities of molecular technologies. Using an empirical genetics approach, we explore aspects of the ecology of red-breasted mergansers (Mergus serrator) nesting on barrier islands off the coast of New Brunswick, Canada. Objectives were three-fold: first, to compare two sources of genetic material, i.e. blood and contour feathers, on the basis of quantity and quality of the nuclear DNA yielded; second, to screen several heterologous microsatellite primers in the M. serrator genome in order to find polymorphic loci which could subsequently be implicated in ecological analyses; third, to characterize spatial patterns of relatedness across this colony. DNA was successfully obtained from both blood and feather samples; that originating from blood was obtained at a much higher yield (µg) while the feather-derived DNA was more pure. Altogether 12 microsatellite primers successfully amplified products from the M. serrator genome. Of these, four were genotyped across 46 genetic samples and moderate levels of allelic variability were observed. Significant deviations from Hardy-Weinberg equilibrium were apparent at two loci. Finally, genetic-spatial structuring was observed within the colony over both broad and fine-scales. / La détection des structures génétiques spatiales a été facilitée par l'avancement et accessibilités accrue des technologies moléculaires. En utilisant une approche empirique génétique, nous explorons les aspects de l'écologie de harles huppés (Mergus serrator) nichant sur les îles de la barrière au large des côtes du Nouveau-Brunswick, Canada. Les objectifs étaient de trois ordres: d'abord, de comparer les deux sources de matériel génétique, le sang et les plumes de contour, sur la base de la quantité et la qualité de l'ADN nucléaire, en deuxième lieu, à l'écran plusieurs amorces hétérologues microsatellites dans le génome M. serrator loci polymorphes qui pourrait ensuite être impliqués dans les analyses écologiques, en troisième lieu, pour caractériser les patrons spatiaux de parenté dans cette colonie. L'ADN a été obtenu avec succès des deux échantillons de sang et de plumes; celle qui provient du sang a été obtenu avec un rendement beaucoup plus élevé (µg) tandis que l'ADN provenant de plumes était plus pur. Au total, 12 marqueurs microsatellites amplifiés avec succès des produits à partir du génome M. serrator. Parmi eux, quatre ont été génotypés dans 46 échantillons génétiques et des niveaux modérés de la variabilité allélique ont été observés. Des écarts significatifs de l'équilibre de Hardy-Weinberg sont apparents sur deux loci. Enfin, la structuration spatiale génétique a été observée dans la colonie plus large et fine-échelles.

Existing stresses of fragmentation on plant diversity and range dynamics will be exacerbated by climatic changes that shift bioclimatic regions northward. It is often stated that connectivity-enhancement through the establishment of corridors could facilitate the movement and conservation of plants, providing a timescale of dispersal and establishment relevant to rapid bioclimatic change. We tested this hypothesis focusing on forest herbaceous species dispersing through agroecosystems in southern Quebec using regenerating hedgerow-corridors. Thirty-one of forty-two species recorded in regional forests were also found in hedgerows, though species rates of dispersal through hedgerows, recorded at less than or equal to 2.50 meters per year, indicate corridors would not benefit the dispersal of these species in rapidly changing conditions. Forest species tend to reassemble in corridors with time, but our results suggest that establishing connectivity would only conserve agroecosystem plant diversity at long timescales; dispersal limitations and possibly environmental conditions represent a severe barrier for most species.Keywords: plant diversity, ecological corridor, climate change, fragmented landscape, connectivity, dispersal, conservation. / Les tensions causées par la fragmentation sur la biodiversité et la distribution d'espèces seront exacerbées par les changements climatiques qui déplacent les régions bioclimatiques. L'amélioration de la connectivité grâce aux corridors faciliterait le mouvement et la conservation de la végétation en fournissant un délai de dispersion pertinent au changement climatique. Nous avons évalué cette hypothèse en nous concentrant sur les espèces herbacées forestières se dispersant au travers d'agroécosystèmes en utilisant des haies. Trente-et-une des quarante-deux espèces dans ces forêts ont été trouvées dans les haies, bien que les taux de dispersion au-travers des corridors, calculés sur l'année à moins de ou égal à 2.50 mètres, indiquent que les corridors ne favoriseraient pas la dispersion de ces espèces dans des conditions rapidement changeantes. Les espèces ont tendance à se rassembler dans les corridors, mais nos résultats suggèrent que la connectivité ne conserverait la diversité qu'à long-terme; les espèces sont limitées par la dispersion et possiblement par les conditions environnementales.Mots-clés: diversité végétale, corridor biologique, changements climatiques, fragmentation du paysage, connectivité, dispersion, conservation.

This thesis evaluates how reproductive timing influences red squirrel hoarding of white spruce cones, from the perspective of both the trees and the squirrels. This was accomplished for white spruce by assessing the degree of intra-annual reproductive synchrony exhibited by individual trees relative to others in the population and the amount of cones (i.e. seeds) escaping red squirrel predation. In two years with vastly different cone production at the population level, individual white spruce trees exhibiting higher levels of intra-annual reproductive synchrony had enhanced seed escape from red squirrels, leading to positive directional selection on this trait in the lower cone year. In red squirrels, we used behavioural observations of radio-collared individuals to assess how variation in the temporal separation of breeding and hoarding seasons, across four-years of varying cone production, affects cone hoarding behaviour. Hoarding behaviour was more affected by cone levels than reproductive timing and under high cone levels both activities were successfully combined. However, males and females used different hoarding strategies that were consistent with differences in the timing of reproductive demands, indicating that although overall hoarding behaviour was driven by resource levels, the timing of reproduction may be a factor in gender differences. The seasonal scheduling of reproduction in white spruce trees appears to be an important component of seed escape from red squirrels, and although the timing of reproduction may promote gender differences in hoarding behaviour of red squirrels, it is less important than cone production to overall hoarding behaviour, allowing red squirrels flexibility in their reproductive timing relative to hoarding. / Cette thèse évalue comment la phénologie reproductive influence la collecte de cône d'épinette blanche par l'écureuil roux, de la perspective de l'arbre et de l'écureuil. Chez l'épinette blanche, nous avons évalué le degré de synchronie reproductive intra-annuelle de chaque arbre relatif à la population et le nombre de cône (graines) qui échappe à la collecte des écureuils roux. Pour deux années avec des productions de cône très différentes au niveau populationnel, les épinettes blanches davantage synchronisées intra-annuellement dans leur phénologie reproductive ont davantage de graines qui échappent aux écureuils, menant vers une sélection directionnelle positive sur ce trait lors d'une année de faible production de cône. Chez l'écureuil roux, au cours de quatre années avec des productions de cône très différentes, nous avons utilisé des observations comportementales pour évaluer comment la variation dans la séparation temporelle entre les saisons de reproduction et de la collecte affecte le comportement de collecte. L'activité de collecte de cône est affectée davantage par le niveau de production annuelle de cône que par la phénologie de reproduction de l'écureuil et, avec un haut niveau de production de cône, les deux activités peuvent être combinées avec succès. Cependant, les males et les femelles utilisent des stratégies différentes selon leur différente phénologie de demande reproductive, indiquant que malgré que le niveau de ressource soit déterminant sur l'activité de collecte, la phénologie de reproduction pourrait être un facteur dans la différence entre les sexes. La phénologie de reproduction de l'épinette blanche semble être une composante importante de la survie des graines face aux écureuils roux, et malgré que la phénologie de reproduction puisse promouvoir une différence dans l'activité de collecte entre les sexes, cela est moins important que la production de cône pour l'ensemble de l'activité de collecte, ce qui permet à l'écureuil roux d'être flexible dans sa phénologie reproductive par rapport à la collecte de cône.

Understanding the drivers and patterns of biological diversity has been a central tenet for ecologists over the past century. Aquatic ecosystems appear to be particularly sensitive to biodiversity declines and thus comprehending the causes of these biodiversity losses has become a pressing issue. The objectives of this thesis are twofold. First, I wanted to investigate the effect of phosphorus, a surrogate for productivity in aquatic ecosystems, on the diversity of two taxonomic groups across broad spatial and temporal scales. Secondly, I wanted to quantitatively assess the use of biodiversity indicators in aquatic ecosystems, with particular emphasis on the role of body size. In the first chapter of this thesis, I took a palaeolimnological approach to investigate how the species richness of subfossil diatoms and cladocera varies in response to phosphorus. From both our spatial and temporal analyses, a significant decline in species richness of diatoms and cladocera was observed as phosphorus increased. When subdivided according to habitat preference, only the littoral species richness showed a decline in species richness. We attribute this decline in species richness in the littoral taxa to the interplay of nutrients on littoral habitat heterogeneity. At low levels of phosphorus, the littoral zone is thought to be more productive and harbor a greater abundance of submerged macrophytes and is thus able to maintain a more diverse community. The second chapter of this thesis investigated the efficiency of cross-taxon congruence as a method for estimating biodiversity in aquatic ecosystems. I approached this subject by performing a spatial field study coupled to a meta-analysis of the published literature. The field survey and meta-analysis show that organisms of similar size tended to exhibit more congruent diversity patterns. I argue that this pattern arises because organisms of similar body size have similar life history traits and thus similar biodiversity responses to environmental gradients. I demonstrate that cross-taxon biodiversity indicators are most effective when estimating the diversity of communities of most similar body size. Overall, this research has expanded our understanding of patterns, drivers and similarities of biodiversity across trophic levels in aquatic ecosystems. / Au cours du siècle dernier, plusieurs écologistes ont tenté de comprendre les caractéristiques ainsi que les facteurs qui contrôlent la diversité biologique. Les écosystèmes aquatiques semblent être particulièrement sensibles au déclin de la biodiversité et donc en découvrir les causes devient alors une question pertinente. Cette thèse possède deux objectifs. Tout d'abord, je souhaite étudier l'effet du phosphore, un substitut de productivité dans les écosystèmes aquatiques, sur la diversité de deux groupes taxonomiques à travers de grandes échelles spatiales et temporelles. Deuxièmement, je désire évaluer, de façon quantitative, les indicateurs de biodiversité dans les écosystèmes aquatiques, et ce, en mettant l'emphase sur le rôle de la dimension des organismes. Dans le premier chapitre de cette thèse, j'ai utilisé une approche paléolimnologique pour étudier comment la richesse spécifique des diatomées et des cladocères fossilisés varie en fonction du taux de phosphore. Grâce à mes analyses temporelles et spatiales, j'ai noté une baisse significative de la richesse spécifique des diatomées et des cladocères avec une augmentation du phosphore. De plus, lorsque les communautés étaient divisées par leurs préférences d'habitat, seules les richesses spécifiques littorales ont démontré un déclin en fonction du phosphore. J'attribue ce déclin de la richesse spécifique dans les groupes littoraux à l'effet des nutriments sur l'hétérogénéité des habitats littoraux. À de bas niveaux de phosphore, la zone littorale est plus productive et peut accueillir de grandes abondances de macrophytes qui fournissent plus de niches écologiques pour les espèces, donc une plus grande diversité.Le deuxième chapitre de cette thèse porte sur l'utilisation de la richesse spécifique d'une communauté d'organismes pour estimer la richesse spécifique d'une autre. Cette méthode de substitution est utilisée pour estimer la biodiversité dans les écosystèmes aquatiques. J'ai abordé ce sujet en effectuant une étude spatiale jumelée à une méta-analyse des écrits. Mon analyse spatiale et ma méta-analyse illustrent que les groupes taxonomiques ayant des dimensions similaires ont tendance à présenter des patrons de diversité plus conformes. Je suppose que les organismes de tailles similaires démontrent plus de similarité en ce qui concerne leurs traits de vie et à leurs patrons de diversité lors de gradients environnementaux. Je démontre que les indicateurs utilisés pour prédire la biodiversité sont plus efficaces lorsque leurs tailles sont plus similaires. Conséquemment, cette recherche a permis d'agrandir nos connaissances des patrons, des processus et des similitudes de la richesse spécifique dans les écosystèmes aquatiques.

Earth is undergoing an acute anthropogenic biodiversity crisis, and invasive species are a primary cause. Understanding the ecological impacts of two of the most disruptive cosmopolitan freshwater fish invaders, brown trout (Salmo trutta) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), is a priority to develop conservation guidelines and learn about the functioning of natural ecosystems. The impacts of these salmonids native to the northern hemisphere are especially worrisome in cold-temperate freshwaters of the Southern Hemisphere, where they are now popular as sport fish. This region is the realm of the Galaxiidae, a family of freshwater and diadromous fishes considered amongst the most seriously threatened fishes known. The decline of galaxiids has been linked to trout invasions but data is often qualitative and ambiguous. Furthermore, little is known about the extent to which native ecosystems have been transformed, especially in lakes. My goal is to remedy some of these deficiencies by investigating Patagonian lakes. In order to isolate the impacts of trout on a single galaxiid species I chose an especially fish-depauperated study system – 25 lakes with only galaxiids and/or trout. Results of fishing catch-per-unit-effort data showed a strong negative association between the density of trout and the density of the most widespread Patagonia-endemic galaxiid, Galaxias platei. Furthermore, I ruled out alternative natural and anthropogenic confounding effects, and identified a critical natural constraint to salmonid invasion success which is widely applicable. Given the strong population-level impacts on the native fish, I examined the possibility of food web disruptions by focusing on isotopic (δ15C and δ13N) ontogenetic niche shifts. I looked at the reciprocal effects of the native and the invasive fish density on each other, a perspective rarely studied. I found strong effects whereby the galaxiid lost, at high trout density, its ability to enhance its trophic position during ontogeny, while trout achieved a high trophic position only at high G. platei density. Finally, by studying zooplankton along the galaxiid-trout density countergradient, I could demonstrate both a negative, strong top-down control on zooplankton elicited solely by G. platei, and a positive, strong top-down control elicited by the cascading effects of trout. My dissertation delivers overdue evidence of the detrimental effects of invasive trout on Patagonian galaxiids, contributes to the understanding of salmonid invasion ecology, and provides several mechanistic hypotheses and new perspectives on the pervasive nature of the ecological impacts of invasive fish predators. Based on my results, I advocate the management strategy of culling trout from overpopulated lakes to simultaneously protect native fish and enhance a lucrative sport fishery for large trout, and encourage the active protection of rare relicts of unspoiled native biodiversity. / La biodiversité est confrontée à une crise sans précédent de transformations d'origine anthropique causée principalement par l'introduction d'espèces invasives. Au niveau des écosystèmes aquatiques d'eau douce, la compréhension des impacts écologiques engendrés par l'introduction de poissons prédateurs agressifs tels que les truites brunes (Salmo trutta) et les truites arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) est une priorité pour le développement de lignes directrices en conservation. L'étude des changements causés par ces espèces fournit également l'opportunité de mieux comprendre les écosystèmes naturels. L'impact de ces salmonidaes natifs de l'hémisphère nord et maintenant populaires dans le domaine de la pêche sportive dans les écosystèmes tempérés de l'hémisphère sud est une préoccupation particulière. Cette région est également le domaine des galaxiidae, famille de poissons amphihalins natifs de cette région, qui sont sérieusement menacés. Le déclin des galaxiids est souvent lié à l'invasion des truites, mais les données à ce sujet sont souvent qualitatives et ambiguës. De plus, peu d'information est connue concernant le niveau de transformation des écosystèmes natifs, particulièrement dans les écosystèmes lacustres. Mon objectif est de remédier à ces lacunes en étudiant les lacs en Patagonie. Dans le but d'isoler l'impact de l'introduction des truites sur une espèce spécifique de galaxiids, j'ai choisi un système d'étude composé de 25 lacs, dont certains sont peuplés de galaxiids seulement, et d'autres de galaxiids et de truites. Les données capture-par-unité-d'effort ont démontré une forte relation négative entre la densité des truites et l'espèce la plus répandue de galaxiids endémiques en Patagonie, Galaxias platei. De plus, j'ai séparé les effets naturels des effets anthropogéniques, et j'ai identifié une contrainte naturelle critique très répandue pour le succès de l'invasion des espèces salmonidés. Étant donné le fort impact observé au niveau des populations sur les poissons natifs, j'ai également étudié les perturbations sur la composition de la chaîne alimentaire en examinant les changements isotopiques (δ15C and δ13N) de la niche ontogénétique. J'ai étudié les effets réciproques entre la densité des poissons natifs et la densité des poissons invasifs, une perspective rarement étudiée. J'ai observé qu'à de hautes densités de truites, les galaxiids on perdu leur habilité d'augmenter leur position trophique durant leur ontogénie, alors que les truites obtiennent une haute position trophique seulement en présence d'une haute densité de G. platei. Finalement, en étudiant la communauté de zooplankton dans un gradient de densité de populations de truites et de galaxiids, j'ai démontré un fort effet négatif de contrôle par le haut sur le zooplankton causé seulement par G. platei, et un fort effet positif de contrôle par le haut causé par un effet de cascade induit par la présence de truites. Ma dissertation fournit une preuve longuement attendue des effets nuisibles des truites introduites en Patagonie sur les galaxiids, contribue à la compréhension de l'écologie de l'invasion des salmonidés, et propose plusieurs hypothèses méchanistiques ainsi que de nouvelles perspectives sur la nature envahissante des impacts écologiques de l'introduction des poissons prédateurs. En fonction de mes résultats, je supporte la stratégie de gestion de retirer les truites des lacs surpeuplés pour protéger à la fois les populations de poissons natifs, pour améliorer l'efficacité de la pêche sportive pour de grosses truites, et pour encourager une protection active des dernières reliques intactes de la biodiversité.

Habitat selection influences the distribution patterns of animals and how they partition their ecological niches. However, studies of habitat selection seldom model temporal variability and focus primarily on terrestrial ecosystems where habitat patches change over comparatively long time scales. In marine ecosystems, ignoring the time-varying characteristics of habitats might lead to a poor understanding of ecological relationships. Blue (Balaenoptera musculus), finback (B. physalus), humpback (Megaptera novaeangliae) and minke (B. acutorostrata) whales occur in sympatry in the Gulf of St. Lawrence (Canada) during the feeding season. I combined boat surveys with remote-sensing technology and computer ocean models to study habitat selection and niche characteristics of these rorqual whales for the years 1997-2002. All four species responded to the temporal variability of their environment by selecting a combination of time-varying and static factors that differed from the available habitat and were likely linked with prey availability, namely shallow banks, steep seabed slope, cold and saline surface waters, deep and cold intermediate layer. Moreover, distribution of whale sightings was highly correlated with thermal fronts, a dynamic meso-scale process that increases biological productivity and aggregates prey. Spatial distribution differed among species, likely reflecting differences in feeding strategies that could have evolved to alleviate inter-specific competition. There was clear spatial partitioning of the habitat use between species, and some separation in time. Fine-scale selection of dynamic variables appears to be the main mechanism facilitating co-occurrence. Minke whales had a specialised niche centred on shallow coastal waters. Deeper offshore waters and a colder intermediate layer characterised the niches of finback and humpback whales. The endangered blue whale had the narrowest niche, characterised by high salinity cold surface temperature and s / La sélection de l'habitat influence la distribution des animaux et la manière dont ils coexistent. Cependant, les études prennent rarement en compte la variabilité temporelle et se penchent surtout sur les écosystèmes terrestres où les caractéristiques évoluent sur des échelles de temps relativement longues. Dans les écosystèmes marins en revanche, ignorer le caractère dynamique de l'habitat peut conduire à une mauvaise compréhension des relations écologiques. Des rorquals bleus (Balaenoptera musculus), communs (B. physalus), à bosse (Megaptera novaeangliae) et des petits rorquals (B. acutorostrata) se rencontrent en situation de sympatrie dans le golfe du Saint-Laurent (Canada) durant leur saison d'alimentation. J'ai combiné des relevés en bateau avec des technologies d'échantillonnage à distance et des modèles informatiques du Saint-Laurent pour étudier la sélection de l'habitat et les niches écologiques de ces rorquals entre les années 1997 et 2002. Dans ma zone d'étude, les quatre espèces répondaient à la variabilité temporelle de leur environnement en sélectionnant une combinaison de facteurs dynamiques et statiques qui différaient de l'habitat disponible et étaient liés à la disponibilité de leurs proies : bancs peu profonds, topographie sous-marine pentue, eaux de surface froides et salées, couche intermédiaire plus froide et plus profonde. De plus, la distribution des observations de baleines était hautement corrélée avec les fronts thermiques, un processus dynamique qui augmente la productivité biologique et regroupe les proies. Les schémas de distribution spatiale différaient entre les espèces, reflétant probablement des différences de stratégie alimentaire apparues afin d'alléger la compétition interspécifique. Les quatre espèces semblaient se partager l'habitat dans l'espace et dans le temps, principalement au moyen d'une sélection à petite échelle des variables dynamiques. Les petits rorquals av

Meningococcal disease is a severe acute infectious disease caused by the bacterium Neisseria meningitidis (aka meningococcus). The infectious agent affects mainly children and young adults. Neisseria meningitidis belongs to a specific class of pathogens, accidental pathogens, since the disease results in the death of both the host and the infectious agent. Epidemics of meningococcal disease happen sporadically, in small clusters, and disease incidence has been reported from all the European countries. Since 1999, a surveillance network for meningococcal disease is monitoring the activity of the infectious agent in 17 of these countries. In our study, we combine empirical information on the incidence and death rate due to meningococcal disease with data on demographics, socio-economics and health care resources in an attempt to develop a statistical model that can describe the patterns observed. Furthermore, we expand an already developed model for meningococcal disease to a metacommunity to theoretically study how patch dynamics change when more than one patch is connected in a network topology. The results of our study can have important implications in the control and prevention of future epidemics in newly built networks such as that of the European Union. / La méningite est une maladie infectieuse aiguë et sévère causée, entre autres, par la bactérie Neisseria meningitidis (le méningocoque). Cet agent infectieux touche principalement les enfants et les jeunes adultes. Neisseria meningitidis appartient à une classe particulière de pathogènes, pathogènes accidentels, puisque la maladie entraîne tant la mort de l'hôte que de l'agent infectieux. Les épidémies de méningites apparaissent sporadiquement, sous formes de petits groupes de cas, et son incidence est rapportée par tous les pays européens. Depuis 1999, un réseau de surveillance international sur la méningite assure le monitorage de l'activité de l'agent infectieux parmi 17 de ces pays. Dans notre étude, nous combinons l'information empirique sur l'incidence et le taux de mortalité par méningite avec des données démographiques, socio-économiques et les ressources de santé en vue de développer un modèle qui décrit les profils observés. De plus, nous adaptons un modèle déjà existant pour la méningite à une métapopulation pour étudier théoriquement comment la dynamique des petits groupes change lorsque plus d'un groupe est connecté dans un réseau topologique. Les résultats de notre étude auront des retombées importantes pour le contrôle et la prévention d'épidémies futures dans de nouveaux réseaux tels que celui de l'Union européenne.