Les stratégies alimentaires peuvent être définies comme la mise en place d'ensembles cohérents de réponses morphologiques, physiologiques, écologiques ou comportementales permettant d’optimiser le succès alimentaire d’une espèce. Le présent travail s'est proposé d'aller au-delà de la simple analyse taxonomique des régimes alimentaires en utilisant les caractéristiques des proies pour explorer certains aspects des stratégies alimentaires et de l’énergétique de la prédation chez les mammifères marins de l’atlantique nord-est. L'objectif majeur était de contribuer à une meilleure compréhension du "pourquoi une proie est une proie ?" La valeur énergétique des proies est apparue comme un élément central des stratégies de prédation. Il en résulte que des coûts d'existence importants chez les mammifères marins doivent être soutenus par une alimentation de qualité élevée et ne peuvent pas être satisfaits simplement par une plus grande quantité de proies de qualité moyenne ou faible. Les résultats obtenus lors de cette thèse ont ainsi permis de progresser de la description des régimes alimentaires vers la compréhension de certaines relations fonctionnelles entre proies et prédateurs. Ainsi, les traits descriptifs de la qualité des proies, comme la teneur en lipides et la valeur énergétique, et les traits descriptifs des coûts d’existence des mammifères marins, comme l’indice mitochondrial et la teneur en lipides des muscles, sont significativement corrélés. Enfin, ce travail souligne que pour comprendre l'écologie alimentaire d'un prédateur, il faut surtout bien connaitre les caractéristiques de ses proies. / Foraging strategies can be defined as the establishment of a consistent set of morphological, physiological, ecological and behavioural responses allowing the optimization of foraging success. Beyond the simple description of the diet, the present work attempted to explore some aspects of foraging strategies and of the energetic of predation among northeast Atlantic marine mammals. The main goal of the study was to contribute to a better understanding of "why a prey is a prey?" Prey energy density appeared to be a key point of predation strategies. Hence, marine mammal species with high existence costs would need high quality prey items, and cannot fulfil their energy requirement just by ingesting more prey items of low to medium quality. The results of this thesis permitted to progress from a taxonomic description of marine mammal diets to the identification of functional relationships between prey and predators. Hence, traits of prey quality such as lipid content or energy density, and traits of predator cost of existence such as muscle mitochondrial density or muscle lipid content, were significantly correlated. Finally, this work underlines that in order to understand the foraging ecology of a predator, its prey characteristics have to be known.

L'étude de l'écologie des communautés et de la ségrégation écologique revêt une importance particulière, notamment pour ses apports en biologie évolutive mais aussi pour ses applications dans le domaine de la conservation. La présente étude s'intéresse à la ségrégation écologique des delphinidés de l'île de Mayotte (Canal de Mozambique, sud-ouest de l'océan Indien) à deux échelles : la communauté d'espèces (approche interspécifique) et les communautés d'individus (approche intra-spécifique). Autour de cette île, une communauté diversifiée de delphinidés se partage l'espace et les ressources, et ce à de très faibles échelles spatiales. Sur treize espèces observées, au moins cinq sont observées régulièrement et ont donc été étudiées : le grand dauphin de l'Indo-Pacifique (Tursiops aduncus), le dauphin à long bec (Stenella longirostris), le dauphin tacheté pantropical (Stenella attenuata), le péponocéphale (Peponocephala electra) et le dauphin de Fraser (Lagenodelphis hosei). Chez les espèces vivant en sympatrie, des mécanismes de ségrégation devraient s'observer selon les trois dimensions principales de la niche écologique : l'espace, la ressource et le temps. A l'échelle interspécifique, les analyses de l'habitat défini par les caractères physiographiques associés à chaque observation, de l'utilisation des ressources exprimée par les isotopes stables du carbone et de l'azote et des budgets d'activités montrent que les delphinidés occupent des niches écologiques distinctes. Parallèlement, certaines espèces jumelles peuvent constituer des associations poly-spécifiques, les mettant apparemment en situation de compétition pour les ressources et les habitats. Il a été montré que ces associations, notamment chez les delphinidés du genre Stenella, n'avaient pas de signification trophique, mais constituaient plutôt une stratégie de vigilance contre les prédateurs. Le dernier volet de l'étude s'intéresse à la ségrégation intra-spécifique et à la structure de population à fine échelle, notamment chez le grand dauphin de l'Indo-Pacifique, la principale espèce de delphinidé à vivre dans les eaux intérieures du lagon. La combinaison d'approches dont les échelles sont emboitées : de l'échelle évolutive populationnelle (structure génétique) à l'échelle de la vie de l'individu (domaine vital), a permis de démontrer que l'unique groupe panmictique de Mayotte se segmentait en communautés (définies par des ensembles d'individus ayant un domaine vital commun). Au moins deux communautés ont été identifiées, utilisant des domaines distincts, formant des groupes sociaux stables mais non constitués d'individus apparentés. L'ensemble de l'étude montre que la ségrégation écologique s'observe aux échelles inter- et intra-spécifiques chez les delphinidés, et que celle-ci ne peut être mis en évidence que par des approches multi-échelles et transdisciplinaires.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation des interactions entre hôtes et auxiliaires de lutte biologique. L'objectif principal est de faire l'analyse mathématique et la simulation numérique des modèles spatiotemporels construits. Il s'agit de déterminer la typologie et la catégorisation des structures spatiales émergentes en fonction des paramètres de contrôle. Nous considérons dans la première partie de la thèse, une chaîne alimentaire de deux espèces, c'est à dire une population de proies et une population de prédateurs modélisées par un système de réaction-diffusion. Nous étudions l'analyse qualitatives des solutions, les bifurcations globales et locales, et déterminons les conditions de variation spatiales et temporales des motifs. Nous démontrons l'existence de "Travelling waves" par les outils d'analyse fonctionnelle en généralisant la méthode développée par S. Ahmad. Une étude mathématique similaire est menée dans le cadre d'une chaîne alimentaire de trois espèces constituée d'une proie, d'un prédateur et d'un super-prédateur. Le dernier chapitre de cette thèse est consacré à la construction et l'étude d'un modèle mathématique de type réaction-diffusion de la thérapie génétique du cancer. Le modèle prend en considération à la fois la dynamique de la population des cellules cancéreuses, des virus réplicatifs et de la réponse immunitaire qui reconnait les antigènes viraux dans les cellules cancéreuses. Nous établissons les conditions de stabilité de l'état d'équilibre endémique et celui correspondant à l'élimination de la tumeur. Si la tumeur ne peut pas être complétement guérie, nous déterminons les conditions d'une thérapie optimale et estimons par simulation le temps de survie du patient.

L'objet de cette thèse est la formulation et l'étude de modèles proie-prédateur avec une structure en taille du prédateur, afin de décrire les populations de phytoplancton et zooplancton. Cette étude a été motivée par les données collectées par le Laboratoire d'Océanographie de Villefranche-Sur-Mer dont l'évolution depuis 1966 du spectre de taille du zooplancton dans la baie de Villefranche. Dans une première partie nous présentons les diverses données collectées et proposons différents modèles dans un cadre assez général, ayant soit une structure continue donnant lieu à une équation aux dérivées partielles couplée avec une équation différentielle ordinaire, ou soit une structure discrète, pouvant correspondre à des stades de développement et donnant lieu à un système d'équations différentielles ordinaires. Ensuite une étude mathématique de ces modèles est faite pour certains cas particuliers (stabilité des équilibres, stabilisation d'un équilibre par un contrôle positif). Le cannibalisme étant présent au sein du zooplancton, nous mettons l'accent sur son étude, notamment sur un modèle comprenant deux classes de taille de prédateurs. Nous montrons que le cannibalisme peut stabiliser la dynamique ou encore être une stratégie évolutionnairement stable. Finalement nous tentons de confronter numériquement ces modèles aux données : les simulations donnent des résultats qualitativement proches des observations.

Cette thèse est consacrée à l’étude des systèmes d’équations différentielles ordinaires, et ceux aux dérivées partielles paraboliques issus de modèles de dynamique des populations et de la biologie. L’objectif principal est de faire l’analyse mathématique, la simulation numérique ainsi que l’identification des diffusions croisées dans les modèles construits. Nous présentons d’abord un système de réaction-diffusion modélisant la croissance de plantes en compétition spatiale dans un milieu saturé. Nous effectuons par la suite l’étude théorique et numérique de tels systèmes, ainsi que l’étude des problèmes d’identification des termes de diffusions croisées. Ensuite, nous proposons un modèle proie-prédateur de type Leslie-Gower modifié avec une fonction de réponse de type Crowley-Martin. Nous étudions dans un premier temps la dynamique temporelle globale du modèle considéré, et nous présentons des simulations numériques pour illustrer les résultats théoriques. En outre, nous introduisons la dimension spatiale dans le modèle dynamique considéré, et nous effectuons une analyse théorique complète de la dynamique spatio-temporelle du modèle. / This thesis is devoted to the study of ordinary differential systems, and systems of non linear parabolic PDEs resulting from models of population dynamics and biology. The main objective is to perform mathematical analysis, numerical simulations, and identification of cross-diffusion in built models. We first present a reaction-diffusion system that models the spatial competition of plants in a saturated environment. We then perform a theoretical and a numerical study of such systems, and handle the identification of cross-diffusion problem. Secondly, we propose a modified Leslie-Gower-type predator-prey model with a Crowley-Martin type functional response. Within this context, we study the global temporal dynamics of the considered model, and present numerical simulations as illustration of the theoretical results. Finally, we introduce the spatial dimension in the previous dynamical model, and perform a comprehensive theoretical analysis of the spatio-temporal model.

Ce travail est consacré à l’étude de la dynamique d’un système proie-prédateur de type Leslie-Gower défini par un système d’équations différentielles ordinaires (EDO) ou d’équations différentielles stochastiques (EDS), ou par des systèmes couplés d’EDO ou d’EDS. L’objectif principal est de faire l’analyse mathématique et la simulation numérique des modèles construits. Cette thèse est divisée en deux parties : La première partie est consacrée à un système proie-prédateur où les proies utilisent un refuge, le modèle est donné par un système d’équations différentielles ordinaires ou d’équations différentielles stochastiques. Le but de cette partie est d’étudier l’impact du refuge ainsi que la perturbation stochastique sur le comportement des solutions du système. Dans la deuxième partie, nous considérons un système proie-prédateur couplé en réseau. Il s’agit d’étudier comment des couplages plus ou moins forts entre plusieurs systèmes affectent l’existence et la position des points d’équilibre, et la stabilité de ces systèmes. / This work is devoted to the study of the dynamics of a predator-prey system of Leslie-Gower type defined by a system of ordinary differential equations (EDO) or stochastic differential equations (EDS), or by coupled systems of EDO or EDS. The main objective is to do mathematical analysis and numerical simulation of the models built. This thesis is divided into two parts : The first part is dedicated to a predator-prey system where the prey uses a refuge, the model is given by a system of ordinary differential equations or stochastic differential equations. The purpose of this part is to study the impact of the refuge as well as the stochastic perturbation on the behavior of the solutions of the system. In the second part, we consider a networked predator-prey system. We show that symmetric couplings speed up the convergence to a stationary distribution.

The Eurasian spruce bark beetle Dendroctonus micans is a major pest of spruce which is expanding its range in France, Turkey, England and Wales. Its monospecific predator Rhizophagus grandis has followed naturally the bark beetle into most areas and, since the 1960s, has also been mass-produced and successfully released within newly infested locations. In this scope, the development of an effective trapping method would be very useful to assess the bark-beetle presence at previously uninfested sites, or predator establishment after release or natural spread. We demonstrated the efficiency of oxygenated monoterpenes-baited kairomone traps to monitor R. grandis in various epidemiological conditions, including areas localized behind or at the limit of the pest’s distribution, or in areas where artificial releases were performed. Because the predator is strictly species-specific, another exciting possibility offered by the kairomone trapping is the indirect monitoring of the pest itself in areas of unknown status (e.g. areas under colonization, or considered as at risk at medium- term). R. grandis is also considered as one of the most valuable natural enemies to strike aggressive North-American Dendroctonus species. In this respect, R. grandis has been recently applied in a neo-classical biological program against the red turpentine beetle D. valens, which invaded China from North America in the late 1990’s. In laboratory tests conducted on pine logs in the laboratory, or on living pine trees in the field, we demonstrated that R. grandis adults can successfully enter and reproduce into D. valens galleries. In Europe, R. grandis is the only species regularly found in the brood systems of D. micans, where adults and larvae attack the gregarious larvae of their prey. In such enclosed systems, R. grandis’ functional response is therefore influenced by various interrelated components, such as the prey density, the predator density, or the prey distribution. Measuring the predator’s success in terms of larval survival and growth rates, we demonstrated the time spent by R. grandis larvae to wound and kill their prey to be the main factor limiting their development. This factor may be considerably influenced by the proportions of diseased, wounded or molting prey rise in the brood system, for instance as a result of an increase in prey density, or due to the presence of conspecific adults (which wound their prey but do not consume them entirely). Furthermore, our tests suggest that no cannibalism or noticeable intraspecific competition occurred between R. grandis larvae, whereas some lighter mode of competition probably took place. R. grandis also exhibits a reproductive numerical response to prey density, which mainly relies on the perception of chemical stimuli and inhibitors released in the bark beetle brood system. In the current study, we developed a non-destructive approach to follow the dynamics of volatile compound production, using sequential sample collection on SPME fibers. Our tests demonstrated that the larval activity of D. micans or D. valens strongly influences the release of some oxygenated monoterpenes. However, our attempts to correlate the relative quantities of some identified chemicals to offspring production were less successful as it concerns the identification of potential oviposition stimuli and inhibitors. The problematic rose by the progression of D. micans, as well as detailed results of each of the described above studies are discussed in the two published papers and the three manuscripts forming this thesis. Bringing all these studies together, several perspectives are also presented in the general discussion. / Ravageur des épicéas, Dendroctonus micans est toujours en voie d’extension en France, en Turquie, en Angleterre et au Pays de Galles. Dans la plupart de ces zones, le dendroctone est accompagné de manière naturelle par son prédateur monospécifique, Rhizophagus grandis. Depuis les années 1960, le prédateur a également fait l’objet d’une production de masse et de programmes de lâchers dans les zones d’arrivée récente du scolyte. Dans le cadre de la lutte biologique contre D. micans, les gestionnaires forestiers doivent donc estimer au plus tôt la présence du ravageur dans des zones jusque là indemnes, mais également vérifier l’établissement du prédateur par progression naturelle ou résultant d’introductions délibérées. Dans la présente étude, nous avons démontré l’efficacité de pièges d’interception appatés à l’aide de monoterpènes oxygénés pour la capture de R. grandis. Celle-ci s’est faite dans différentes conditions épidémiologiques, incluant notamment des zones situées en arrière du front de progression du scolyte et des zones où des lâchers artificiels ont été réalisés. Comme R. grandis est strictement inféodé au dendroctone, un autre avantage de la technique est la possibilité de réaliser un dépistage indirect du ravageur dans les zones où son statut est incertain (zones en cours de colonisation, ou considérées comme à risque à moyen terme). Par ailleurs, R. grandis est également considéré comme un des meilleurs ennemis naturels potentiels pour lutter contre d’autres espèces de Dendroctonus aggressifs. Dans cette optique, R. grandis a été récemment utilisé dans un programme de lute biologique contre D. valens, ravageur invasif arrivé en Chine dans la fin des années 1990 en provenance d’Amérique du Nord. Nous avons démontré la capacité de R. grandis à s’introduire et à se reproduire dans les galeries de D. valens lors de tests de laboratoire, mais aussi sur des arbres vivants en pinèdes. En Europe, R. grandis est strictement inféodé aux galeries de D. micans, où larves et adultes du prédateur s’attaquent aux larves grégaires du scolyte. Dans ce système clos, la réponse fonctionelle de R. grandis est influencée par plusieurs facteurs étroitement corrélés, la densité de proies, la densité de prédateurs, et la distribution des proies. En mesurant l’efficacité de prédation de R. grandis en termes de survie des larves et de taux de croissance, nous avons démontré l’influence sur leur développement du temps passé par les larves à blesser et à tuer leurs proies. Ce facteur est par ailleurs fortement dépendant de la proportion de larves malades, blessées ou en cours de mue au sein du système ; une proportion qui peut augmenter en réponse à une augmentation de la densité de proies, ou lorsque des adultes sont présents (ceux-ci blessent les proies mais ne les consomment pas entièrement). Enfin, nos tests suggèrent qu’il n’existe que peu de cannibalisme ou de compétition intraspécifique entre larves de R. grandis, tandis que des modes de compétition moins importants prennent vraisemblablement place. R. grandis présente également une réponse numérique reproductive à la densité de proies disponibles, principalement basée sur la perception de stimuli et d’inhibiteurs présents dans les galeries du scolyte. Par la collecte de composés volatils présents dans ces systèmes à l’aide de fibres SPME, nous avons développé une méthode non-destructive pour suivre la dynamique de production des médiateurs chimiques. Nos tests ont démontré que l’activité des larves de D. micans ou D. valens influence fortement la dynamique de production de certains monoterpènes oxygénés. En revanche, il n’a pas été été possible de corréler les différents composés identifiés au nombre de larves de R. grandis présentes dans le système. La problématique soulevée par la progression de D. micans, de même que les résultats détaillés de chacune des études décrites ci-dessus sont discutés dans les deux papiers publiés et les trois manuscrits formant cette thèse. Les différentes perspectives apportées par ce travail sont également présentées dans la discussion générale.

Le stress prénatal est un sujet d'intérêt éthologique croissant en raison de ses effets sur la santé humaine et le bien-être des animaux. Cette thése de doctorat s’intéresse à la seiche Sepia officinalis, un modèle pratique dans lequel la progéniture en développement peut être séparée de leurs mères pour examiner diverses sources potentielles de stress en isolement expérimental. Plusieurs catégories de facteurs de stress ont été appliquées aux embryons et aux juvéniles et la progéniture résultante a été testée dans une série d'épreuves physiologiques et comportementales. L'objectif était de déterminer si différents types de stress prénatal affectent la seiche et, dans l'affirmative, comment ces effets se transmettent. Les données présentées démontrent que les stresseurs appliqués aux femelles reproductrices (stress maternel), ainsi que les stresseurs appliqués directement aux embryons (stress embryonnaire), affectent le comportement postnatal (y compris la structuration corporelle, la latéralisation cérébrale, la prédation et les schémas d'activité) la mémoire et / ou la neurobiologie (y compris les concentrations et le renouvellement de la monoamine, la taille des différents lobes cérébraux et la division cellulaire). Les résultats mettent en évidence la présence de trois voies par lesquelles le stress peut exercer des effets: sur le nombre de descendants produits par la femelle, la transmission de la femelle à sa progéniture et directement sur la progéniture elle-même. Les expériences ont également démontré qu'un facteur de stress complètement artificiel (lumière forte) affectait un éventail plus large de comportements chez la progéniture qu’un stress naturel (odeur de prédateur). Enfin, les données ont montré que l'environnement d'incubation et d’élevage peuvent également affecter la progéniture et méritent donc une attention particulière dans la formulation et l'interprétation des expériences avec cette espèce. Ces découvertes informent à la fois les pratiques de bien-être des seiches et d'autres céphalopodes (par exemple, réduisent la manipulation pour maximiser la reproduction) et élucident et renforcent les principes éthologiques qui s'appliquent au stress animal en général (par exemple la transmission des effets de stress de la mère à la progéniture). Compte tenu des informations fournies ici et dans de nombreuses autres études, la seiche et d'autres céphalopodes devraient continuer à servir de modèles comportementaux en éthologie et en biologie en général. / Prenatal stress is a subject of growing ethological interest due to its effects on human health and animal welfare. This Ph.D. thesis utilizes the cuttlefish Sepia officinalis, a convenient model in which developing offspring can be separated from their mothers to examine various potential sources of stress in experimental isolation. Several categories of stressors were applied to cuttlefish and cuttlefish eggs and the resulting offspring were tested in a range of physiological and behavioral tests. The goal was to determine if various types of prenatal stress affect cuttlefish, and if so, how these effects are transmitted. The data presented demonstrate that both stressors applied to reproducing females (maternal stress), as well as stressors applied directly to embryos (embryonic stress), affected post-natal behavior (including body patterning, brain lateralization, predation and activity patterns), learning, memory and/or neurobiology (including monoamine concentrations and turnover, the size of various brain lobes and cell division). The results highlight the presence of three pathways by which stress can exert effects: on the number of offspring produced by the female, transmission from the female to her offspring and directly on the offspring themselves. The experiments also demonstrated that a completely artificial stressor (bright light) affected a wider range of behaviors in offspring than a natural-occurring one (predator odor). Finally, the data showed that incubation and spawning environment can also affect offspring, and thus deserve attention in the formulation and interpretation of experiments with this species. These findings inform both welfare practices for cuttlefish and other cephalopods (e.g. reduce handling to maximize reproduction) as well as elucidating and reinforcing ethological principles that apply to animal stress in general (e.g. the transmission of stress effects from mother to offspring). Given the insight provided here and in numerous other studies, cuttlefish and other cephalopods should continue to serve as behavioral models in ethology and biology in general.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur des problématiques de modélisation mathématique de lutte biologique augmentative et des recommandations pratiques qui en sont dérivées. La lutte biologique est une méthode de phytoprotection visant à combattre les ravageurs des cultures à l'aide de leurs ennemis naturels ; son développement est crucial en vue de diminuer l'utilisation de pesticides dont les conséquences néfastes sont reconnues, notamment sur la santé des agriculteurs et des consommateurs, mais aussi sur l'environnement. Il est donc nécessaire de proposer et développer des méthodes de lutte biologique efficaces. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement à la lutte biologique augmentative, qui consiste à lâcher périodiquement des ennemis naturels qui n'ont pas la capacité de s'établir dans l'environnement en l'absence des ravageurs cibles. Nous introduisons une famille générique de modèles représentant d'une part la relation proie / prédateur à la base de la lutte biologique sous forme d'événements discrets. Nous précisons ensuite ce modèle pour diverses situations rencontrées dans le cadre de la lutte biologique et indiquons quelles en sont les conséquences sur les stratégies de déploiements des ennemis naturels : nous étudions notamment l'effet d'interférences entre prédateurs pour l'accès aux proies, l'existence de relations de cannibalisme entre prédateurs et les conséquences que peuvent avoir des récoltes partielles des plantes sur l'efficacité de la lutte biologique. Enfin, nous résumons tous nos résultats sous forme de recommandations pratiques pour la lutte biologique et en présentons une validation expérimentale sur un exemple agronomique d'intérêt, dans lequel les prédateurs entretiennent des relations d'interférence.

Cette thèse est consacrée à l'étude d'une classe d'équations différentielles à retard dépendant de l'état -- ces équations provenant d'un modèle structuré en taille. La principale motivation de cette thèse provient de la volonté d'ajuster les paramètres du système d'équations étudiées vis-à-vis des données générées par un simulateur de forêts, appelé SORTIE. Deux types de forêts sont étudiés ici: d'une part une forêt ne comportant qu'une seule espèce d'arbre, et d'autre part une forêt comportant deux espèces d'arbres (au chapitre 2). Les simulations numériques du système d'équations correspondent relativement bien aux données générées par SORTIE, ce qui montre que le système considéré peut être utilisé afin d'écrire la dynamique de populations d'une forêt. De plus, un modèle plus étendu prenant en compte la position spatiale des arbres est proposé dans le chapitre 2, dans le cas de forêts possédant deux espèces d'arbres. Les simulations numériques de ce modèle permettent de visualiser la propagation spatiale des forêts. Les chapitres 3 et 4 se concentrent sur l'analyse mathématique des équations différentielles à retard considérées. Les propriétés du semi-flot associé au système sont étudiées au chapitre 3, où l'on démontre en particulier que ce semi-flot n'est pas continu en temps. Le caractère dissipatif et borné du semi-flot, pour des modèles de forêts comportant une ou deux espèces d'arbres, est étudié dans le chapitre 4. En outre, afin d'étudier la dynamique de population d'une forêt (d'une seule espèce d'arbre) après l'introduction d'un parasite, nous construisons dans le chapitre 5 un système proie-prédateur dont la proie (à savoir la forêt) est modélisée par le système d'équations différentielles à retard dépendant de l'état étudié auparavant, et dont le prédateur (à savoir le parasite) est modélisé par une équation différentielle ordinaire. De nombreuses simulations numériques associées à différents scénarios sont faites, afin d'explorer le comportement complexe des solutions du au couplage proie-prédateur et les équations à retard dépendant de l'état. / This thesis is devoted to the studies of a class of state-dependent delay differential equations. This class of equations is derived from a size-structured model.The motivation comes from the parameter fittings of this system to a forest simulator called SORTIE. Cases of both single species forest and two-species forest are considered in Chapter 2. The numerical simulations of the system correspond relatively very well to the forest data generated by SORTIE, which shows that this system is able to be used to describe the population dynamics of forests. Moreover, an extended model considering the spatial positions of trees is also proposed in Chapter 2 for the two-species forest case. From the numerical simulations of this spatial model one can see the diffusion of forests in space. Chapter 3 and 4 focus on the mathematical analysis of the state-dependent delay differential equations. The properties of semiflow generated by this system are studied in Chapter 3, where we find that this semiflow is not time-continuous. The boundedness and dissipativity of the semiflow for both single species model and multi-species model are studied in Chapter 4. Furthermore, in order to study the population dynamics after the introduction of parasites into a forest, a predator-prey system consisting of the above state-dependent delay differential equation (describing the forest) and an ordinary differential equation (describing the parasites) is constructed in Chapter 5 (only the single species forest is considered here). Numerical simulations in several scenarios and cases are operated to display the complex behaviours of solutions appearing in this system with the predator-prey relation and the state-dependent delay.