De nombreux petits mammifères occupent une place centrale dans le réseau alimentaire de plusieurs écosystèmes dans le monde et l'Arctique ne fait pas exception. En exerçant une forte influence sur ses prédateurs et autres proies, les lemmings jouent un rôle clé dans le réseau alimentaire de la toundra arctique. Ainsi, la distribution spatiale des lemmings peut affecter la survie et le comportement de plusieurs espèces de ce réseau alimentaire. Cependant, on sait peu de choses sur les facteurs qui influencent la répartition spatiale des lemmings dans la toundra. Le but de ce projet était de caractériser l'influence de l'habitat sur la répartition des lemmings bruns (Lemmus trimucronatus) et des lemmings variables (Dicrostonyx groenlandicus) sur l'île Bylot dans le Haut-Arctique canadien à différentes échelles spatiales, allant de quelques dizaines de mètres à plusieurs dizaines de kilomètres. Le premier objectif était de déterminer l'influence des éléments biotiques et abiotiques sur l'utilisation de l'espace à l'échelle du domaine vital des lemmings bruns en été. Pour ce faire, nous avons déterminé comment les facteurs biotiques (i.e. végétation, prédation) et abiotiques (i.e. microtopographie, hydrologie) influençaient les variations spatiales des densités de lemmings bruns. Ceci a été réalisé à l'aide de captures multiples d'individus à l'intérieur de deux grilles de trappage de 11 ha. Nos résultats montrent que l'hydrologie, la prédation et l'approvisionnement en nourriture influencent la répartition des lemmings bruns à l'intérieur de leur domaine vital. Puisque l'hydrologie peut avoir des répercussions sur les risques de prédation et l'approvisionnement en nourriture, son rôle est majeur dans la répartition des lemmings bruns à fine échelle spatiale. Le deuxième objectif était de comprendre comment la répartition des populations des deux espèces varie en fonction de l'habitat à l'échelle du paysage. Nous avons également évalué la synchronie (ou asynchronie) spatiale des cycles de population à cette échelle en tenant compte de l'hétérogénéité de l'habitat. L'abondance de chaque espèce a été déterminée par la densité des nids d'hiver sur cinq sites s'étalant sur une distance de 50 kilomètres. Nous avons ensuite étudié l'influence des variables abiotiques (i.e. la propension du sol au creusage, la couverture de sable) et biotiques (i.e. les types de végétation, la couverture de matière organique) sur l'abondance de chaque espèce selon les sites. Nous avons trouvé une synchronie spatiale dans l'abondance des populations de lemmings variables à l'échelle de ~50 km, mais pas chez les lemmings bruns. Les types de communautés végétales selon un gradient hydrologique et la dureté du sol étaient les caractéristiques de l'habitat les plus influentes pour les deux espèces, les lemmings variables étant positivement liés à ces caractéristiques, alors que l'inverse a été observé pour les lemmings bruns. Ce projet met en évidence l'effet hiérarchique de différentes composantes de l'habitat, selon l'échelle spatiale, sur la répartition des lemmings dans la toundra. Nous avons ainsi démontré que les facteurs qui influencent la répartition des lemmings pouvaient varier entre les échelles du domaine vital de l'individu et du paysage et aussi de façon saisonnière, et que des variables d'habitat pouvaient affecter la synchronie spatiale dans les fluctuations de population d'une espèce. / Many small mammals occupy a central place in the food web of several ecosystems around the world and the Arctic is no exception. With a strong influence on its predators and other prey, lemmings play a key role in the food web of the arctic tundra. Thus, the spatial distribution of lemmings may affect the survival and behaviour of several species in this food web. However, little is known about the factors that influence the spatial distribution of lemmings in the tundra. The goal of this project was to characterize how habitat influences the distribution of brown (Lemmus trimucronatus) and collared (Dicrostonyx groenlandicus) lemmings on Bylot Island in the Canadian High Arctic at different spatial scales, ranging from tens of meters to tens of kilometres. The first objective was to determine the influence of biotic and abiotic elements on space use at the home range level of brown lemmings. This was achieved using multiple captures of individuals within two 11-ha trapping grids. To do so, we determined how biotic (i.e. vegetation, predation) and abiotic (i.e. microtopography, hydrology) factors influenced spatial variations in brown lemming densities. Our results show that hydrology, predation, and food supply influence the distribution of brown lemmings within their home range. Since hydrology can impact predation risk and food supply, its role is major in the distribution of brown lemmings at fine spatial scales. The second objective was to understand how the distribution of the populations of the two species varies with the habitat at the landscape level. We also assessed spatial (a)synchrony of the population cycles at that scale considering the habitat heterogeneity. The abundance of each species was determined through winter nest densities at five sites, spread over 50 kilometres. We investigated how abiotic (i.e. soil suitability for burrowing, sand cover) and biotic (i.e. vegetation types, organic matter cover) variables influence the abundance of each lemming species among the sites. We found a spatial synchrony in the abundance of collared lemming populations at a ~50 km scale, but not in brown lemmings. Variations in plant communities according to hydrology and soil hardness were the most influential habitat characteristics for both species, with collared lemmings being positively related to them, while the converse was observed for brown lemmings. This project highlights the hierarchical effect of different habitat components according to the spatial scale on the distribution of lemmings in the tundra. Indeed, we demonstrated that factors influencing lemming distribution could vary in importance between the individual home range and landscape scales as well as seasonally, and that habitat variables can affect spatial synchrony in the population fluctuations of one species.

La sauvagine canadienne bénéficie des initiatives de suivi de la faune parmi les plus anciennes et les plus vastes au monde. En particulier, initié en 1955 afin d’obtenir une estimation annuelle des effectifs continentaux et fixer les quotas de chasse, l’Inventaire des Populations Nicheuses et de l'Habitat de la Sauvagine couvre aujourd’hui plus de 3 millions de kilomètres carrés d’habitats, du nord des États-Unis à l’Arctique et de l’Atlantique à l’Alaska. Les dimensions hors-normes de ces données ont contribué à la bonne atteinte des objectifs de gestion des populations de sauvagine et à une meilleure connaissance de l’écologie des espèces. Cependant, les observations issues des inventaires sont spatialement-discrètes (segments aériens, quadrats d’hélicoptères ou points d’eau) et leur couverture géographique reste relativement faible une fois rapportée à la superficie du Canada (≈1% de 10 millions de kilomètres carrés). Or, pour être efficace, la planification de la conservation requiert l’accès à une information quantitative spatialement-continue sur la distribution et l’abondance des espèces. La valorisation de données d’occurrences d’espèces spatialement-discrètes en couches d’information géographique continue est en revanche une application commune des modèles de distribution d’espèces dont les prédictions peuvent être étendues à l’échelle à laquelle les covariables environnementales sont disponibles. Si de tels modèles existent déjà pour guider la conservation de la sauvagine canadienne, des lacunes identifiées dans les approches méthodologiques, la couverture géographique et les thématiques environnementales explorées par les tentatives existantes suggèrent que des améliorations ou des extensions importantes pourraient être apportées. C’est l’objectif général de cette thèse : développer une nouvelle génération de modèles prédictifs de la distribution et de l’abondance de la sauvagine au Canada afin d’assister la planification spatiale des mesures de conservation des espèces et de leurs habitats. Dans le premier chapitre, une revue de la littérature a été effectuée avec pour objectif d’identifier les covariables environnementales d’intérêt pour modéliser la sauvagine. La principale contribution de cette étude a été la création d’une base de données de 533 associations canard-habitat attribuables à 133 covariables qui aidera le développement des futurs modèles. Dans le second chapitre, l’objectif a été d’améliorer les modèles nationaux d’abondance de sauvagine existants en développant de nouveaux modèles permettant de considérer explicitement les variations spatiotemporelles et testant des associations sauvagine habitat inexplorées grâce à l’utilisation d’un jeu initial de 232 covariables candidates. Pour cela, nous avons élaboré une méthode combinant techniques d’apprentissage automatique, procédures de sélection des covariables et approches hiérarchiques bayésiennes. La principale contribution de cette étude a été la mise à disposition de cartes annuelles de l’abondance de 18 espèces de sauvagines pour la période 1990-2015. Dans le troisième chapitre, l’objectif a été d’évaluer le potentiel d’intégration des données d’inventaires aériens standardisés et de science citoyenne (eBird) afin de modéliser la distribution de la sauvagine à l’échelle de la forêt boréale de l’Ouest canadien. La principale contribution de ce chapitre a été la formalisation d’une approche de modélisation intégrée de la distribution des espèces utilisant un processus par points dans une représentation état-espace. Nous avons démontré la capacité de cette approche à efficacement combiner des jeux de données d’occurrence hétérogènes afin de bénéficier de la complémentarité de leurs observations et de leurs couvertures spatiales. Dans le quatrième chapitre, l’objectif a été d’évaluer les effets potentiels des changements climatiques sur la distribution et l’abondance de la sauvagine dans l’est du Canada. Les résultats ont mis en évidence que les changements climatiques pourraient avoir un effet positif sur l’abondance de 7/12 des espèces évaluées, alors que 5/12 pourraient décliner. Une contribution majeure de cette étude a été le développement d’indices spatialement-explicites de la compatibilité climatique future de chacune des 12 espèces. Dans leur ensemble, les résultats issus de cette thèse ont permis (i) d’approfondir et de synthétiser l’état des connaissances sur l’écologie de la sauvagine canadienne, (ii) de fournir de nouvelles données pour guider les mesures de conservation et (iii) de développer des méthodes innovantes et efficaces pour modéliser la distribution et l’abondance des espèces à large échelle. Les plus de 1000 cartes et couches de données raster rendues publiques constituent une contribution d’envergure majeure pour l'élaboration d'indicateurs de biodiversité, l'évaluation et l'exécution de stratégies de conservation des espèces et de leur habitat, ou encore le suivi des services écologiques. / Canadian waterfowl benefit from some of the longest and most spatially extensive wildlife monitoring initiatives worldwide. The annual Waterfowl Breeding Population and Habitat Survey in particular, initiated in 1955 for estimating annual continental population sizes and setting hunting quotas, now covers more than 3 million square kilometres of breeding habitats, from the northern United States to the Arctic and from the Atlantic coast to Alaska. The exceptional dimensions of these data have historically contributed to the successful achievement of waterfowl population management goals and to a better understanding of the ecology of these species. However, inventories’ records are spatially discrete (aerial segments, helicopter plots or water bodies) and their geographic coverage remains small when compared to the area of Canada (≈1% of 10 million square kilometres). In order to be effective, conservation planning requires spatially-continuous, quantitative information on species distribution and abundance. This is a common application of species distribution models which, by predicting the distribution and abundance of individuals from occurrence data and environmental covariates, can provide continuous geospatial information. While such models already exist for Canadian waterfowl, identified deficiencies in the methodological approaches, geographic coverage orenvironmental themes explored by existing attempts suggest that significant improvements or extensions could be made. This is the overall objective of this thesis: to develop a new generation of models to predict waterfowl distribution and abundance across Canada in order to assist the spatial planning of conservation measures for species and their habitats. In the first chapter, a literature review was conducted with the specific objective of identifying environmental covariates of interest for waterfowl modeling. The main contribution of this study was the creation of a database gathering 533 duck-habitat associations attributable to 133 covariates, which will assist in the development of future models. In the second chapter, the objective was to refine existing national waterfowl models by developing new, more interpretable models that explicitly account for spatiotemporal variations in abundances, while testing for unexplored waterfowl-habitat associations by using a set of 232 newly-available candidate covariates. For this purpose, we developed a method combining machine learning techniques, covariate selection procedures and hierarchical Bayesian approaches. The main contribution of this study was the provision of annual abundance maps of 18 waterfowl species for the period 1990-2015. In the third chapter, the objective was to assess the potential of integrating standardized inventory and citizen science data to model waterfowl distribution across the Canadian western boreal forest. The main contribution of this chapter was the formalisation of an integrated species distribution modelling approach, which was based on a state-space point process framework. We demonstrated the ability of this approach to efficiently combine heterogeneous occurrence datasets in order to benefit from the complementarity of their records and spatial coverages. In the fourth chapter, the objective was to assess the potential effects of climate change on the distribution and abundance of waterfowl in Eastern Canada. Results showed that climate change could have a positive effect on the abundance of 7/12 of the species evaluated, while 5/12 could decline. A major contribution of this study was the development of spatially-explicit future climate suitability indices for each of the 12 species. Overall, results from this thesis have allowed to (i) deepen and synthesize the state of knowledge on the ecology of Canadian waterfowl, (ii) provide new data to guide conservation measures, and (iii) develop innovative and efficient methods to model large-scale species distribution and abundance. The more than 1,000 maps and raster layers made publicly available constitute a major contribution for the development of biodiversity indicators, the evaluation and execution of conservation planning strategies, and ecosystem services monitoring.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Les demoiselles Enallagma ont radié en Amérique du Nord durant le Pleistocene et les espèces sont principalement différenciées par des structures sexuelles secondaires. Bien qu'elles soient morphologiquement très différentes, Enallagma hageni et E. ebrium sont génétiquement très similaires. Leur répartition spatiale est généralement chevauchante, mais il semble que ces espèces co-occurrent rarement. Dans cette étude, nous investiguons l'histoire évolutive de ces deux jeunes espèces morphologiques par l'analyse conjointe de données génétiques et spatiales. Les analyses de génétique des populations basées sur le polymorphisme AFLP indiquent que ces espèces morphologiques divergent régionalement. Ces deux espèces morphologiques sont rarement sympatriques à l'échelle locale et leur distribution forme une mosaïque d'ilôts où une espèce domine. L'interférence reproductive couplée à la recolonisation suite à la dernière glaciation pourrait expliquer ce patron. Cette répartition spatiale limite probablement les opportunités contemporaines de flux génique, et accélère par le fait même la différenciation régionale. / North American Enallagma damselflies radiated during the Pleistocene and species differ mainly by secondary sexual structures. Although morphologically very different, Enallagma hageni and E. ebrium are genetically very similar. Their ranges broadly overlap but these ecologically equivalent species rarely co-occur. Here, we investigated the evolutionary history of these two very young morphospecies by coupling population genetics and spatial analyses. Based on AFLP polymorphisms, population genetics analyses indicate that these morphospecies are locally diverging. They are rarely sympatric at local sites and their distribution form a mosaic of patches where one morphospecies is dominant. Reproductive interference coupled with postglacial recolonization likely explains this pattern. By limiting contemporary opportunities for gene flow, it probably also contributes to accelerating regional differentiation.

La planification systématique de la conservation requiert la sélection de certains milieux sur la base d’information quantitative. Dans cette thèse, j’ai étudié la sauvagine nicheuse de la forêt boréale canadienne comme étude de cas. Les objectifs généraux étaient : 1) générer des informations sur l'abondance de la sauvagine utiles pour la planification de la conservation; 2) évaluer les effets de différentes méthodes de planification systématique sur la conservation de la sauvagine. Dans le chapitre 1, j’ai développé des modèles d'abondance d’espèces (MAE) à l’aide de modèles d’arbres de régressions répétées. Puisque l’évaluation statistique de ces modèles a démontré qu’ils performent bien, j’ai suggéré qu’ils soient utilisés pour planifier la conservation. Dans le chapitre 2, j’ai évalué les effets de l’agrégation des abondances de différentes espèces de sauvagine avant ou après la construction des MAE. Les résultats étaient similaires entre les deux stratégies de modélisation, ce qui suggère que la stratégie choisie n’aura que peu d'impact sur la planification de la conservation. Dans le chapitre 3, j’ai utilisé des cartes d'abondances d'espèces afin de réévaluer les hypothèses concernant les affinités de différentes espèces de sauvagine pour des biomes utilisés pour la nidification en Amérique du Nord. Onze espèces ont sélectionné les prairies-parcs à peuplier faux-tremble tandis que cinq espèces ont sélectionné la forêt boréale. Les espèces boréales n’étaient toutefois pas les plus abondantes dans le biome qu’elles ont sélectionné, ce qui met en évidence l'importance de tenir compte de la sélection d'habitats lors de la planification de la conservation. Dans le chapitre 4, j’ai comparé deux méthodes de construction de réseaux d'aires protégées dans la zone boréale en regard de leur capacité à prendre en compte la sauvagine et de la biodiversité globale. L'approche par filtre brut a construit des réseaux d’aires protégées plus représentatifs de la diversité écologique et tout en protégeant la sauvagine en proportion directe de la superficie du réseau. L'approche centrée sur la sauvagine pouvait protéger une plus grande proportion de la sauvagine, mais était plus pauvre écologiquement. Dans l’ensemble, ma thèse met en lumière les méthodes appropriées pour construire des réseaux de conservation à l’aide de MAE. / In this thesis, I investigated the conservation of waterfowl in the Canadian boreal region as a case study. The overall goals of this thesis were to: 1) generate information on waterfowl abundance and distribution that can be used for conservation planning and other applications, and then; 2) evaluate how various modelling or conservation planning methods will influence conservation planning decisions. In Chapter 1, I created the foundational species abundance models (SAMs) upon which the remainder of the thesis was built. Boosted Regression Tree models performed well, statistically, and I suggested that they can be used for waterfowl conservation planning in Canada. In Chapter 2, I extended these SAMs to species groups and assessed the difference between aggregating waterfowl abundance before or after model-building. Results were similar between the modelling strategies, suggesting that the strategy chosen will have little impact on conservation planning decisions. In Chapter 3, I used species abundance maps to re-evaluate the assumptions regarding large-scale habitat selection by waterfowl within North America. Eleven species selected the prairie-parkland while five selected the boreal. Those selecting the boreal were not always the most abundant species in the region. In Chapter 4, I compared two methods of building protected area networks in the boreal biome, in terms of their performance for protecting waterfowl and overall biodiversity. The biodiversity-oriented approach built more ecologically representative networks while protecting waterfowl proportionately to network area. The waterfowl-oriented approach protected more waterfowl but poorly represented the biodiversity of the region. As a whole, my thesis sheds light on appropriate methods to follow when building and using species abundance models for conservation planning.

Sargassum C. Agardh est un genre de macrophyte marine appartenant à la classe des Phaeophyceae. Ce genre est réparti mondialement et reconnu comme un des plus diversifiés de l'ordre des Fucales. Il est particulièrement bien représenté dans le Pacifique tropical et intertropical où il forme de grandes algueraies dont l'importance écologique et l'intérêt économique sont reconnus. Néanmoins, avec près d'un millier de taxons décrits depuis 200 ans, et une classification complexe et ancienne, identifier une espèce de Sargassum est une tâche difficile. La diversité du genre Sargassum des îles du Pacifique Sud a été analysée ici dans son contexte biogéographique Indopacifique. L'étude a été réalisée grâce à une méthode combinée utilisant des analyses morphologiques et ADN sur des collections récentes provenant de plusieurs régions du bassin Pacifique. La classification ainsi que la valeur taxonomique des caractères morphologiques traditionnellement utilisés ont été remis en question. Plus de 52 nouvelles synonymies ont été proposées ainsi que des révisions significatives de la classification traditionnelle du sous-genre Sargassum.

La lignée verte (i.e. les plantes) est représentée dans l'océan par les algues appartenant aux Chlorophyta. Celles-ci contribuent en moyenne à 25% des séquences photosynthétiques (Dinoflagellés exclus) retrouvées dans les inventaires moléculaires pan-océanique. Bien que les Chlorophyta jouent un rôle important dans l'écologie de l'océan et nous permettent de comprendre l'histoire évolutive des plantes terrestres, leur diversité et leur distribution dans les eaux marines du globe est peu documentée. Après avoir optimisé une base de données de séquences de références ARNr 18S, j'ai procédé à l'analyse de données de métabarcodes produits par Ocean Sampling Day (OSD), qui a fourni des données utilisant 2 régions hypervariables du gène du 18S appelées V4 et le V9. La comparaison des images de diversité produites par le V4 et le V9 a illustré l'influence de la base de référence sur la diversité. Ensuite, l'analyse de l'ensemble des V4 a permis d'étudier la distribution des Chlorophyta dans l'océan mondial. De plus, la vérification de l'assignation automatique des OTUs par reconstruction phylogénétique grâce à la base de référence produite en début de thèse, a permis de confirmer l'existence de nouvelles lignées de prasinophytes et de confirmer que la classe des Mamiellophyceae dominait les eaux côtières, alors que les clades VII et IX des prasinophytes dominaient les eaux océaniques oligotrophiques. Ces analyses ont aussi permis de montrer l'écart entre la diversité environnementale et celle dans la base de référence, en particulier pour les genres Ostreococcus et Micromonas (Mamiellophyceae). / The green lineage that dominates on land is represented by Chlorophyta which account in average for 25% of photosynthetic sequences (Dinoflagellates excluded) in global marine molecular inventories. Although Chlorophyta are major keys for ecological understanding of the ocean, as well as the evolutionary story understanding of land plants, their diversity and distribution in marine waters has been understudied. This thesis aims at investigating the environmental diversity of marine Chlorophyta and describing their distributions based on available large scale metabarcoding datasets. First, a reference database of publicly available 18S rRNA sequences of Chlorophyta was assembled and critically curated. Next, the Ocean Sampling Day (OSD) 18S metabarcode datasets were analysed. Chlorophyta diversity was compared for a limited sample set based on two regions of the 18S rRNA: the V4 and V9 regions. Then, Chlorophyta distribution was studied using the full OSD V4 dataset. Careful taxonomic investigations using both automatic and hand checked assignation of OTUs using alignments and phylogenies allowed to confirm the existence of new environmental prasinophytes clades and to confirme, that the Mamiellophyceae were the major group in coastal waters, while prasinophytes Clade VII and IX were dominating the oceanic oligotrophic stations. Comparing V4 and V9 regions illustrated the influence of the reference database on diversity. Moreover, the taxonomic investigation highlighted the diversity gaps between reference databases and environmental datasets. This work emphasizes the neglected importance of Chlorophyta in marine waters and provides some suggestions for future research.

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Le principal objectif de ma thèse était de quantifier la variation spatiale des populations de canards barboteurs et de leur principal habitat de reproduction, et d'évaluer l'importance de cette variabilité. J’ai d’abord réalisé une étude de cas sur le Canard colvert (Anas platyrhynchos) qui visait à évaluer l’impact de l’utilisation de priors informatifs sur un modèle de population de Gompertz spatialement explicite. Pour ce faire j’ai comparé les résultats d'un modèle naïf et d'un modèle où j’ai restreint les taux de croissance intrinsèques (r) des populations à des valeurs biologiquement réalistes. Le modèle naïf présente des taux de croissances intrinsèques irréalistes et des temps de retour à équilibre beaucoup plus court que ceux présentés dans le modèle informé. Par la suite, j’ai évalué les variations spatiales des facteurs climatiques qui influencent l’abondance des fondrières dans les Prairies. Les précipitations à l’automne et au printemps sont les facteurs les plus importants dans l’ouest tandis que les précipitations durant l’hiver et l’été sont les facteurs les plus importants dans l’est. J’ai par la suite développé une extension multivariée du modèle de population pour évaluer la synchronie dans les populations de quatre espèces de canards barboteurs de l’ouest du continent: le Canard colvert; le Canard pilet (Anas acuta); le Canard d'Amérique (Anas americana); et la Sarcelle d'hiver (Anas crecca). Les populations de Canards pilets et de colverts dans les prairies sont négativement corrélées avec les populations dans le nord de la forêt boréale et de l'Alaska ce qui renforce la thèse selon laquelle une partie de ces populations « survolerait » les prairies pendant les années de sécheresse. Finalement, j’ai évalué la variabilité spatiale et temporelle du taux de récolte de Canard noir (Anas rubripes) sur leur habitat de reproduction canadien à l’aide de données de baguage. La probabilité de récupération des bagues est corrélée avec l’effort de chasse pour les juvéniles, mais je n’ai pas détecté d’impact de l’instauration de la réglementation de récolte plus stricte au début des années 1980. Les taux de récolte le long du fleuve Saint-Laurent et dans les provinces de l'Atlantique demeurent particulièrement élevés et devraient être étroitement surveillés pour éviter la surexploitation. / The main objective of my thesis was to quantify the spatial variation in duck populations in North America and their main breeding habitat and assess the importance of this variability. I first present a study case on the Mallard (Anas platyrhynchos) that aim at assessing at how using informative priors on population parameters effects the conclusions drawn from a spatially explicit Gompertz population model. I compared the results from a naïve model and from a model where I constrained the intrinsic growth rate (r) to biologically realistic values. The naïve model lead to the estimation of unrealistic growth rate and shorter return time to equlibirum than those estimated by the informed model. The effects of the extrinsic factors were however comparable across both model. I subsequently used a spatially-varying coefficients model to assess the spatial variation in the ecological drivers of wetlands abundance in the Prairies pothole region (PPR). Overall, fall and spring precipitation were the most important climatic drivers in ponds abundance in the west while winter and summer precipitation and the most important driver in the east. Based on my previous results, I developed a multivariate extension of the Gompertz population model to assess the synchrony and the spatial variation in populations dynamics of four species of dabbling duck: the Mallard; Northern Pintail (Anas acuta); American Wigeon (Anas americana); and Green-winged Teal (Anas crecca). Northern Pintails and to a lesser extent Mallards showed a pattern of negative correlations among populations in the PPR and populations in the Western boreal forest of northern Canada and Alaska supporting the contention that some individual will “overfly” the PPR during drought years. Finally, I assessed the spatial and temporal variability in harvest rate of American Black Duck (Anas rubripes) on their Canadian breeding ground with direct recoveries from banding data. Juveniles recovery probabilities were correlated with the hunter effort but did not decreased after the implementation of new, stricter, harvest regulations in the early 1980’s. Harvest rate along the Saint Lawrence River system and in the Atlantic Provinces remain particularly high and should be closely monitored to avoid overexploitation.

Les conflits sexuels et la coévolution antagoniste sont des forces évolutives pouvant jouer un rôle important dans la divergence des populations et l'évolution des espèces. Les patineurs, chez lesquels on retrouve un conflit entre les sexes quant à la fréquence des accouplements, constituent un excellent exemple de l'existence et des impacts à long terme de ces forces. Cependant, il existe moins d'informations quant au rôle joué par ces forces chez les espèces et les populations contemporaines de ces insectes. L'objectif central de ce projet est de déterminer le rôle du conflit sexuel et de la coévolution antagoniste dans l'évolution de populations contemporaines de Gerris gillettei. Un objectif secondaire est de confirmer et d'expliquer la répartition disjointe de cette espèce en Amérique du Nord. Une analyse comparative des patrons de répartition et de diversité génétique de G. gillettei et de ses espèces soeurs a révélé que G. pingreensis et G. gillettei partagent un important polymorphisme mitochondrial et nucléaire, suggérant qu'elles ne forment qu'une seule et même espèce. Les résultats ont aussi démontré que G. incognitus constitue une espèce génétiquement distincte avec une répartition disjointe auparavant insoupçonnée. La caractérisation de 19 populations naturelles de G. gillettei a révélé que la coévolution antagoniste a joué un rôle dans leur différenciation. En effet, une importante variation intra-et inter-populationnelle ainsi que des corrélations intersexuelles pour des traits reliés au conflit sexuel ont été documentées. L'absence de corrélation entre les épines connexivales des femelles et un ou plusieurs traits de persistance des mâles suggère que les segments génitaux des femelles pourraient être plus importants que prévu pour la résistance ou que des processus post-copulatoires pourraient aussi être en action en plus du conflit sexuel dans ces populations. Des expériences de croisement sans choix de partenaires ont révélé que le niveau d'armement des mâles et des couples influence la durée de la copulation. Cependant, dans ces expériences, les traits reliés au conflit n'ont eu aucune influence sur le succès reproducteur des individus. De plus, les expériences sans choix de partenaires ont révélé que la différenciation résultant du conflit sexuel n'est pas suffisante pour jouer un rôle dans l'isolement reproducteur. En effet, aucune asymétrie n'a été trouvée dans le comportement et le succès reproducteur de couples sympatriques et allopatriques. Des expériences de croisement avec choix de partenaires, effectuées dans des conditions semi-naturelles, ainsi que l'utilisation d'une méthode d'assignation parentale ont révélé que le succès reproducteur des mâles et des femelles est similaire et qu'il est corrélé à la fréquence effective des accouplements chez chacun des sexes. Ces résultats suggèrent que dans cette espèce, les deux sexes tirent des bénéfices des accouplements multiples. Ces expériences ont aussi révélé que le niveau de développement des épines connexivales des femelles est corrélé au succès reproducteur et à la fréquence effective des accouplements. À l'opposé, la morphologie des mâles n'est pas corrélée à ces variables. De plus, la morphologie des couples indique que différents types de mâles peuvent avoir du succès avec des femelles armées. Ces résultats sont en accord avec ceux provenant des populations naturelles et ils suggèrent que des processus post-copulatoires pourraient jouer un rôle dans les populations de G. gillettei. Dans l'ensemble, ce travail contribue à une meilleure compréhension du rôle du conflit sexuel et des conséquences de la coévolution antagoniste dans l'évolution des populations contemporaines de patineurs, une échelle auparavant négligée chez ces insectes. De plus, ce travail suggère que d'autres interactions liées à la reproduction pourraient être en action dans les populations naturelles de patineurs.

Les différences spatiales existant dans les conditions environnementales peuvent favoriser l’apparition de réponses physiologiques plastiques de la part de plusieurs organismes. Ainsi, des environnements divergents, mais stables temporellement, peuvent mener à la création de différences physiologiques intrinsèques chez un organisme. Le but de cette thèse est de déterminer si les populations contigües chez les adultes des moules zébrée et quagga (Dreissena polymorpha et D. bugensis respectivement) dans un environnement où les contraintes sont distribuées sous forme de mosaïque peuvent favoriser l’apparition de traits divergents. Si tel est le cas, nous déterminerons si les différences enregistrées sont plastiques ou sont des ajustements irréversibles. La comparaison entre des masses d’eau du Saint-Laurent contrastées en terme de physico-chimie de l’eau à permis d’identifier des différences en termes d’indice de condition (contenu en glycogène, ratio ARN/ADN, résistance et masse de la coquille). La réponse enregistrée pour les tissus des moules zébrées et quagga sont similaires, cependant la coquille plus légère (mince) des moules quagga semble lui conférer un avantage lorsque les deux espèces coexistent. Les échantillonnage effectués en milieu naturel et en laboratoire ont démontrés que la distribution en amont des moules zébrés est limitée par l’intrusion saline. Cependant, il semble que les individus retrouvés dans la zone où se retrouve l’intrusion saline sont en meilleur condition (masse des tissus mous vs. la taille de la coquille) que ceux échantillonnés en amont dans la section d’eau douce. Afin de déterminer si les différenciations observées entre les populations locales sont de nature plastique ou sont issues de différenciation physiologique irréversible, nous avons effectué des expériences de transfert réciproque entre les moules en provenance des masses d’eau des Grand Lacs et ceux de l’estuaire moyen. Les résultats indiquent que le taux de croissance de la coquille dépend de l’origine de la population, est indépendante du site de transfert. En comparaison, le ratio ARN/ADN, qui représente une mesure à court terme de la condition et de la croissance, est significativement plus élevé pour les moules en provenance de l’estuaire. Dans le milieu fluvial (eau douce) ou les deux espèces coexistent, les moules quagga croissent plus rapidement que les moules zébrées. Ce résultat va de pair avec l’observation du remplacement des moules zébrées par les moules quagga qui s’opère actuellement dans le système des Grand Lacs –fleuve Saint-Laurent. Il semble cependant que les moules quagga ne performent pas aussi bien que les moules zébrées en milieu estuarien. Ainsi, cela suggère que leur influence risque d’être limité aux régions exclusivement d’eau douce, à moins bien sur qu’elle ne puissent s’ajuster physiologiquement comme le font les moules zébrées. La comparaison de la croissance des coquilles entre les périodes estivales et hivernales indique que la période estivale est plus productive. La moule quagga exhibe un taux de croissance supérieur à celui des moules zébrées pour l’été 2002, hiver 2002 et l’hiver 2003 mais cette observation est inversée pour l’été 2003. / Spatial differences in environmental conditions can lead to plastic physiological responses in many organisms. Yet stable but divergent environmental conditions over multiple generations can produce intrinsic local differences in an organism’s physiology. The goal of this research is to determine whether a contiguous population of adult zebra and quagga mussel (Dreissena polymorpha and D. bugensis) in a stable mosaic of environmental constraints has developed divergent traits and if so are they plastic or irreversible adjustments. Comparison among contrasting St. Lawrence River water-masses found population differentiation in condition (tissue glycogen content, RNA/DNA ratio of tissue as well as shell strength and mass. Though the soft tissue responses of zebra and quagga mussels were similar, the lighter shell of the quagga mussels appears to be an advantage where the two species co-occur. Field sampling and laboratory experiments show that the downstream distribution of zebra mussels is constrained by the tidal intrusion of salinity, but counter-intuitively that the animals at this limit were actually in better condition than those upriver. To explore whether the observed population differentiation represents plasticity or alternatively intrinsic local differentiation, reciprocal transplants of adult mussels from the fluvial estuary and the Great Lakes water masses were conducted. Results indicate that shell growth depends on source population, independent of the environment (river source mussels > estuary source mussels). In contrast, RNA/DNA ratio, a short-term measure of tissue condition and growth, was significantly higher for estuary mussels. In the riverine environment where they coexist, quagga mussels grew faster than zebra mussels, supporting observations that they are displacing zebra mussels throughout the Great Lakes – St. Lawrence system. Yet quagga mussels did not perform as well in the estuarine environment suggesting that their influence will be limited to the strictly freshwater unless they can adjust physiologically as zebra mussels did. Comparisons of shell growth between summer and winter transplants indicated that summer is more productive and that quagga mussels grow faster than zebra mussels. Yet the summer growth rates of the two species measured at the same site in consecutive years reversed, indicating both spatial and temporal components to growth and production.