Les parasitoïdes sont des insectes dont le cycle de vie se divise en (i) un stade adulte libre durant lequel la femelle dépose des œufs dans, sur ou à proximité des hôtes et (ii) des stades immatures parasites durant lesquels les larves se développent en consommant leur hôte. Ils sont impliqués dans la régulation de la population de leur(s) hôte(s) et sont largement utilisés en lutte biologique pour réduire les dégâts causés par des ravageurs de cultures dans les agroécosystèmes. L’intensité de cette régulation dépend notamment de la gamme d’hôtes du parasitoïde c.à.d. le nombre d’espèces hôtes différentes dans lesquels il est capable de compléter son développement. La gamme d’hôtes théorique d’un parasitoïde a été largement étudiée et est déterminée par sa capacité à localiser, reconnaître et parasiter son hôte (gamme d'hôtes comportemental) et/ou sa capacité à utiliser les ressources de l’hôte et à contourner ses défenses immunitaires (gamme d'hôtes physiologiques). Cependant, les caractéristiques biotiques et abiotiques environnementales, pouvant potentiellement impacter les traits comportementaux et physiologiques des parasitoïdes et finalement la gamme d’hôtes théorique de ces derniers, ont été très peu étudié. C’est dans ce contexte que j’ai développé ma thèse avec pour but principal d’étudier l’impact de différents facteurs écologiques sur la gamme d’hôtes des parasitoïdes. Pour cela, j’ai choisi comme modèle d’étude les parasitoïdes de pucerons, largement utilisés en lutte biologique, et j’ai étudié le rôle (1) des goulots d’étranglement génétique intervenant lors de l’introduction de petites populations de parasitoïdes dans de nouveaux environnements (par exemple, en lutte biologique classique), (2) de la phylogénie des hôtes et des plantes hôtes, (3) des effets bottom-up du stress hydrique chez les plantes hôtes des pucerons, (4) de la relation entre (i) la qualité des pucerons en tant qu’hôte pour la larve de parasitoïde et (ii) la qualité du puceron en tant que source de nourriture (miellat) pour l’adulte et (5) des interactions indirectes induites par la présence d’hôtes alternatifs sub-optimaux, sur la gamme d’hôte théorique des parasitoïdes. La phylogénie des hôtes et des plantes hôtes ont un effet direct sur la gamme d’hôtes des parasitoïdes tandis que les goulots d’étranglement génétique, les effets bottom-up de la plante, la nutrition des parasitoïdes adultes et les interactions indirectes semblent impacter seulement indirectement la gamme d’hôtes des parasitoïdes de pucerons via une modulation de la fitness et/ou taux de parasitisme. Chaque environnement étant différent, l’'étude de l'impact des facteurs écologiques sur la gamme d'hôtes des parasitoïdes est déterminante ; ce travail de thèse a permis de mieux comprendre certains mécanismes impliqués dans le fonctionnement des communautés de parasitoïdes dans les écosystèmes, ainsi que dans l’optimisation possible de programmes de lutte biologique. / Parasitoids are insects whose adult females deposit eggs in, on or near hosts and immatures stages develop by host consumption. They are involved in host population regulation and are largely used in biological control to reduce the damages caused by pests in agroecosystems. Their ability to control pest populations mainly depends on their host range i.e., the number of host species enabling offspring production. The parasitoid host range has been largely studied and may depend on its ability to localize, select and sting their hosts (behavioral host range) and/or its ability to consume and circumvent the hosts physiological defenses (physiological host range). However, each ecosystem has his own biotic and abiotic characteristics that can modulate both behavioral and physiological traits of parasitoids but they implication in the host range modulation have rarely been tested. In this context, the objective of my thesis was to evaluate the impact of different ecological factors on parasitoid host ranges. More specifically, I studied the impact of (i) the genetic bottleneck due to the introduction of small parasitoid population in a new area (through classical biological control notably), (ii) the host and host plant phylogenies, (iii) the bottom-up effects of drought stress, (iv) the relationship between the quality of the host and its ability to produce food for the parasitoid and (v) the parasitoid-mediated indirect interactions between unsuitable and suitable hosts, on the aphid parasitoid host range (high implication in biological control). We demonstrated that the aphids and host plant phylogenies are strongly involved in shaping the ecological host range of parasitoids whereas the other factors tested may only modulate the parasitoid fitness and parasitism rate; which may, finally, indirectly modulate the parasitoid host range. Studied the impact of ecological factors on parasitoid host range seems determinant; this thesis enables to better understand some mechanisms involved in parasitoid community functioning and to potentially optimize biological control programs.

Aquaculture facilities involve mooring a large amount of artificial structures in offshore areas, which are colonised by a wide group of marine organisms, forming characteristic fouling communities. Many studies have focused on determining what sessile organisms are able to settle on nets, ropes and buoys, owing to the specific problems they cause and their economic cost to the aquaculture industry. Although sessile fouling communities are well-studied from the point of view of controlling this community on aquaculture facilities, little is known about the epifaunal mobile species inhabiting these artificial structures. This thesis addresses the study of crustacean amphipods, which have been scarcely studied regarding their species composition and relation to the habitats created by the sessile species and despite being detected in high abundances. After the general introduction, which sets the study framework, Chapter 1 is a preliminary study on the composition of fouling assemblages on aquaculture facilities in the Mediterranean Sea, comparing them with others such as those in harbours or offshore structures. Therein, it is shown that fouling communities are made up of mainly bivalves, algae, hydroids and bryozoans and amphipods usually represent more than 80 % of motile fauna associated with these organisms. Moreover, amphipod assemblages are characterised by seven frequent and dominant species: Elasmopus rapax, Jassa marmorata, Jassa slatteryi, Ericthonius punctatus, Stenothoe tergestina, Caprella equilibra and Caprella dilatata. A quantitative study of amphipod densities is carried out in Chapter 2, where mean amphipod densities observed in fish farm fouling amounted to 176,000 ind.m-2 and reached maxima up to 1,000,000 ind.m-2. There, the role of the macro- and microhabitat in supporting such amphipod communities is explored. The effect of the modification of marine currents on pelagic communities due to the introduction of coastal infrastructures is analysed in Chapter 3. Therein, it was detected a retention effect on planktonic amphipods near such facilities, noticeable in the increased abundance of hyperiids and migrating amphipods from different benthic and floating habitats. The influence of fouling amphipods on other habitats is analysed in Chapters 4 and 5, it is shown that fish-farm fouling acts as a source population of amphipods dispersing towards both defaunated sediments in soft-bottoms and surrounding floating habitats. Finally, in the last chapter, based on the possibility of using wild fauna already growing in fish farms, the applicability of amphipods as an accessory culture is tested in an offshore integrated multi-trophic aquaculture (IMTA) system with finfish as main fed species. Throughout this thesis it has been shown that fish-farming activities affect the amphipod assemblage in several ways such as the establishment of high population densities or the intimate connectivity between different subpopulations. As a result, a new potential commercial application arises from the possibility of using them as biofilters of aquaculture wastes, within an off-coast integrated multitrophic aquaculture system, promoting a more sustainable development of aquaculture in the marine environment. / Las estructuras artificiales que conforman las instalaciones de acuicultura en mar abierto suelen ser colonizadas por multitud de organismos marinos, que forman comunidades de fouling características en estas estructuras. Muchos estudios se han centrado en la descripción de los organismos sésiles que se desarrollan sobre cabos, redes y boyas de las instalaciones de acuicultura, debido a los problemas que generan para el cultivo y los costes adicionales que significan para la industria derivados de su necesaria eliminación. Sin embargo, aunque las comunidades de fouling sésiles han sido bien estudiadas desde el punto de vista de su control en las instalaciones de acuicultura, poco se sabe sobre la epifauna que habita estas estructuras artificiales. Esta tesis se centra en el estudio de los crustáceos anfípodos, los cuales aún no han sido estudiados en cuanto a la composición de especies y a su relación con los hábitats creados por los organismos sésiles, a pesar de haber sido detectados en grandes abundancias en las instalaciones de acuicultura. Después de una introducción general, que establece el marco de estudio, el capítulo uno es un estudio preliminar sobre las comunidades de fouling de las instalaciones de acuicultura en el Mediterráneo, comparándolas con las desarrolladas en otras estructuras artificiales como puertos o plataformas petrolíferas. En este capítulo, se demuestra que las comunidades de fouling están compuestas principalmente por bivalvos, algas, hidrozoos y briozoos y que más de un 80% de la fauna asociada a estos organismos son anfípodos. Además el poblamiento se caracteriza por la presencia de siete especies de anfípodos que son frecuentes y abundantes: Elasmopus rapax, Jassa marmorata, Jassa slatteryi, Ericthonius punctatus, Stenothoe tergestina, Caprella equilibra y Caprella dilatata. Un estudio cuantitativo de las densidades de estos anfípodos se lleva a cabo en el capítulo 2, donde se encuentra que la densidad media es de 176.000 ind.m-2, con máximos de más de 1.000.000 ind.m-2. Allí se explora también el papel de los macro y microhábitats en mantener dichas poblaciones de anfípodos. El efecto de la modificación de corrientes sobre las comunidades plantónicas debida a la instalación de las piscifactorías se analiza en el capítulo 3. En él, se detectó una retención de los anfípodos planctónicos cerca de las instalaciones, evidenciada por el incremento en las abundancias de hipéridos y de anfípodos migradores desde diferentes hábitats bentónicos flotantes. La influencia de las grandes densidades de anfípodos del fouling sobre otros hábitats se estudia en los capítulos 4 y 5, donde se observó que el fouling actúa como fuente de anfípodos migradores, exportando individuos que colonizan tanto sedimentos defaunados en el fondo marino como otros hábitats flotantes cercanos. Finalmente, en el último capítulo se analiza la posibilidad de aprovechar la producción natural y la conectividad observadas a través del cultivo de anfípodos como parte de un sistema de acuicultura multitrófica integrada (AMTI) en mar abierto con peces como especie principal. A lo largo de esta tesis, se demuestra que la acuicultura influencia las poblaciones de anfípodos marinos, tanto en el establecimiento de grandes densidades de población como en la conectividad entre las diferentes subpoblaciones. Como resultado, surge una nueva aplicación comercial de la posibilidad de usar los anfípodos del fouling como biofiltros, reciclando los residuos de la acuicultura dentro de un sistema de acuicultura multitrófica, garantizando así un desarrollo más sostenible de la acuicultura en el medio marino.

Les interactions multi-trophiques jouent un rôle clé dans la structuration des agrosystèmes et régissent la dynamique des populations qui les composent. L’objectif de cette thèse fut (i) d’étudier la perturbation des interactions liée à une espèce invasive (Tuta absoluta) dans les cultures de tomates européennes, (ii) de rechercher de nouveaux auxiliaires autochtones, puis (iii) d’évaluer l’efficacité de ces auxiliaires lorsqu’ils sont intégrés dans l’agrosystème. Nous avons montré que de nouvelles interactions sont apparues suite à l’invasion, notamment la compétition apparente entre les aleurodes et T. absoluta en présence du prédateur généraliste et omnivore M. pygmaeus. Dans un second temps, nous avons recherché de nouveaux auxiliaires, en se focalisant d’abord sur les trichogrammes, Trichogramma achaeae étant déjà commercialisé contre T. absoluta en France. Les expérimentations de laboratoire et de terrain n’ont pas permis de mettre en évidence un trichogramme plus intéressant que celui déjà commercialisé. De plus, nous avons observé une prédation intra-guilde de M. pygmaeus sur les trichogrammes juvéniles i.e. œufs parasités, et nous avons montré que T. absoluta n’était pas un hôte approprié pour ces parasitoïdes. Les trichogrammes ne s’installant pas sur la culture, les études concernant les parasitoïdes oophages se sont arrêtées là et nous nous sommes intéressés aux parasitoïdes larvaires. La biologie de deux parasitoïdes larvaires a été étudiée et a souligné l’intérêt de Stenomesius japonicus (Eulophidae) en tant que potentiel agent de lutte biologique contre T. absoluta. Malgré les interactions négatives subies par le parasitoïde, des expérimentations sous serre en conditions réalistes ont montré que le prédateur et le parasitoïde larvaire pouvaient coexister pendant plusieurs mois. Cela a été montré y compris en présence d’une proie alternative pour le prédateur omnivore. / Multi-trophic interactions play a key role in structuring agro-ecosystems and regulating arthropod population dynamics. The objective of the PhD was (i) to study the possible disruptions of biotic interactions owing to the recent invasion by T. absoluta in European tomato crops, (ii) to identify local natural enemies attacking T. absoluta, (iii) to evaluate their effectiveness against T. absoluta when integrated into the agro-ecosystem. We showed that new interactions occurred after the arrival of T. absoluta, mainly apparent competition between whiteflies and T. absoluta, in presence of the omnivorous and generalist predator M. pygmaeus. We recorded possible new biocontrol agents and focused first on Trichogramma parasitoids, as Trichogramma achaeae was promptly commercialized against T. absoluta in France. Laboratory and field experiments failed to detect promising Trichogramma strains. In addition, intraguild predation of M. pygmaeus on parasitoid juveniles i.e. parasitized eggs, was observed and we demonstrated that T. absoluta was not a suitable host for Trichogramma parasitoids. Therefore, further studies switched on parasitoids of larval stages of T. absoluta. We demonstrated the importance of Stenomesius japonicus (Eulophidae) as a possible biological control agent against T. absoluta. The parasitoid was able to reproduce on T. absoluta over several generations under laboratory and greenhouse conditions. Despite negative interactions between the predator and the larval parasitoid, further greenhouse experiments demonstrated that two competitors can coexist for several months. Moreover, the presence of an alternative prey for the omnivorous predator (whitefly) in the agro-ecosystem did not prompt larval parasitoid exclusion, and the parasitoid remained in the crop even in the presence of other prey for the predator.

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Doctorat réalisé en cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université Paul Sabatier-Toulouse III / Il est maintenant reconnu que les changements climatiques ont des impacts importants sur l’ensemble des organismes vivants. Parmi les facteurs de ces changements, la température occupe une place prépondérante pour les organismes ectothermes car elle régule leur métabolisme. Toutefois, bien que les effets de la température sur les individus d’une espèce soient largement connus, les connaissances demeurent limitées quant aux conséquences sur les interactions trophiques. Dans ce contexte, notre étude s’intéresse aux effets de la température sur un système biologique composé d’une plante, le poivron Capsicum annuum L., d’un herbivore, le puceron Myzus persicae Sulzer (proie extraguilde), ainsi que de deux de ses ennemis naturels : la coccinelle maculée Coleomegilla maculata lengi Timberlake (prédateur intraguilde) et la cécidomyie prédatrice Aphidoletes aphidimyza Rondani (proie intraguilde). Dans ce but, nous avons opté pour une approche multiple comprenant : (1) la modélisation des interactions prédateur-proie et intraguilde (prédation entre deux compétiteurs d’espèces différentes qui exploitent une même ressource), (2) la réalisation d’expériences empiriques en laboratoire permettant de tester les prédictions des modèles et de caractériser l’effet de la température et de ses variations sur les composantes du système biologique étudié. Conformément aux prédictions d’un premier modèle, nous mettons en évidence que, lorsque la température augmente, C. maculata est plus efficace pour trouver et manipuler ses proies, ce qui augmente le taux de prédation. En revanche, à haute température son efficacité de recherche décroît, ce qui entraîne une diminution du taux de prédation. L’activité de prédation se limite donc à une fenêtre thermique en dehors de laquelle elle est réduite ou nulle. Par la suite, nous comparons un modèle linéaire et un modèle non-linéaire (saturant à haute densité de proies) afin de déterminer lequel de ces deux modèles décrit le mieux la réponse fonctionnelle d’un prédateur intraguilde, c’est-à-dire la relation entre le nombre de proies consommées et la densité de proies. Nos résultats expérimentaux démontrent que les prédictions du modèle non-linéaire correspondent bien aux observations empiriques, tandis que le modèle linéaire surestime largement le nombre de proies consommées et la fréquence des interactions intraguildes. Par la suite, nous dérivons le modèle non-linéaire afin d’y inclure l’effet de la température. Comme prédit par ce dernier modèle, la prédation intraguilde devient plus fréquente lorsque la température augmente mais diminue lorsqu’il y a davantage de proies extraguildes. Dans une dernière étude, nous soumettons le système biologique à des pics de température. Nos résultats démontrent que ces pics diminuent la fécondité des pucerons, l’accroissement de leurs populations, le poids des larves de coccinelles et le contrôle des pucerons par les coccinelles mais n’ont pas d’effets sur la plante et les relations plante-insecte. Le système biologique s’avère également plus résistant aux pics de température en présence de coccinelles qu’en leur absence. En conclusion, notre étude souligne l’importance de considérer la température dans les interactions trophiques puisqu’elle influence le comportement des organismes et la fréquence de leur interaction, ce qui se répercute au niveau des populations et des communautés. / There are several pieces of evidence that climate change significantly impact plants, herbivores, and predators. For ectotherms, temperature is the most important factor associated with these changes as it regulates their metabolism. Although the effects of temperature on individual organisms or populations have been well documented, our understanding about their consequences on trophic and guild interactions remains limited. In this context, we investigated the effects of temperature on complex interactions between a plant, the pepper Capsicum annuum L.; an herbivore, the aphid Myzus persicae Sulzer (extraguild prey); and two of its natural enemies, the ladybeetle Coleomegilla maculata lengi Timberlake (intraguild predator) and the predatory midge Aphidoletes aphidimyza Rondani (intraguild prey). We combined two approaches: (1) modeling predator–prey and intraguild (predation between two species that compete for the same resource) interactions, and (2) testing model predictions and characterizing the effects of temperature on components of our biological system through laboratory experiments. As predicted by the first model, we found that when temperature rises, C. maculata is more efficient at finding and handling prey, which increases predation rate. However, search rate decreases at high temperatures, leading to a reduction in predation. The predatory activity is therefore limited to a temperature window outside of which predation is reduced or absent. The next objective was to compare two models, one linear and one nonlinear, to determine which one best describes the functional response (the relationship between the number of prey consumed and prey density) of an intraguild predator. Results indicated that predictions of the nonlinear model (i.e., saturating at high prey densities) fit empirical observations well while the linear model greatly overestimates the number of prey consumed and the incidence of intraguild predation. Subsequently, we derived the nonlinear model to include the effect of temperature. As predicted by this model, we found that the incidence of intraguild predation increases with temperature but decreases when extraguild prey are more abundant. In a last experiment, we investigated the effects of temperature peaks on each component of our biological system. Results showed that temperature peaks reduce aphid fecundity and thereby population growth, decrease the weight of ladybeetle larvae, and decrease aphid control by ladybeetles, but have no effect on plants or plant–insect relationships. We also observed that the food chain is more resistant to temperature peaks when ladybeetles are included in the system than when they are absent. This suggests that ecosystems with predators exerting strong biotic control on prey population should be more resistant to climate change than ecosystem lacking them. In conclusion, our study highlights the importance of considering temperature in trophic and guild interactions since it influences the behavior of organisms as well as the frequency of interactions that affect population and community dynamics.

Dans les agroécosystèmes, l'utilisation de la biodiversité pour la régulation naturelle des arthropodes nuisibles vise à proposer une protection agroécologique des cultures, en alternative à la protection agrochimique actuelle. Notre étude a porté sur les agroécosystèmes à base de manguiers à La Réunion, avec l'objectif de comprendre les facteurs qui influencent la biodiversité et la régulation des arthropodes nuisibles. Cet agroécosystème est caractérisé par une importante diversité (797 espèces d'arthropodes et 114 espèces de plantes) et nos résultats ont révélé l'existence de contrôles ascendants et descendants positifs de cette biodiversité au sein des communautés. Nous avons également mis en évidence les services et disservices des espèces dominantes de fourmis envahissantes : deux d'entre elles fournissent un service de prédation et l'une d'elles réduit la diversité des ennemis naturels omnivores, ce qui semble expliquer la relation négative entre la diversité des omnivores et le service de prédation. Enfin, nous avons montré l'effet positif de la diversité des parasitoïdes et de la diversité des prédateurs, respectivement sur l'abondance des populations de la Cochenille des Seychelles et sur le service de prédation. Le seul effet significatif du paysage qui a été décelé est l'effet positif de la proportion des vergers de manguiers sur l'abondance du Thrips Sud-Africain des agrumes. L'ensemble de ces résultats nous permet d'identifier deux leviers pour la protection agroécologique des vergers de manguiers : l'implantation d'enherbements diversifiés dans les vergers ; la gestion collective du paysage en y limitant la proportion des vergers de manguiers. / In agroecosystems, the use of biodiversity for natural control of arthropod pests aims to propose an agroecological crop protection, as an alternative to current agrochemical protection. Our study focused on mango agroecosystems in Reunion Island, with the goal of understanding the factors that influence biodiversity and control of arthropod pests. This agroecosystem is characterized by a large diversity (797 arthropod species and 114 plant species) and our results highlight the positive bottom-up and top-down controls of biodiversity in communities. We also highlight the services provided by the dominant species of invasive ants in pest regulation. Two species provide a predation service, and one reduces the diversity of natural enemies of omnivores and appears to explain the negative relationship between omnivore diversity and predation. Finally, we highlight the positive effect of parasitoid diversity and predator diversity on, respectively, the abundance of Seychelles mealybugs and on predation in general. The only significant landscape effect measured in our work is the positive effect of the proportion of mango orchards on the abundance of South African citrus Thrips. These results allow us to identify two factors in the agroecological protection of mango orchards in Reunion: the management of diversified ground cover in orchards; and collective landscape management by limiting the proportion of mango orchards.

Il est maintenant reconnu que les changements climatiques ont des impacts importants sur l’ensemble des organismes vivants. Parmi les facteurs de ces changements, la température occupe une place prépondérante pour les organismes ectothermes car elle régule leur métabolisme. Toutefois, bien que les effets de la température sur les individus d’une espèce soient largement connus, les connaissances demeurent limitées quant aux conséquences sur les interactions trophiques. Dans ce contexte, notre étude s’intéresse aux effets de la température sur un système biologique composé d’une plante, le poivron Capsicum annuum L., d’un herbivore, le puceron Myzus persicae Sulzer (proie extraguilde), ainsi que de deux de ses ennemis naturels : la coccinelle maculée Coleomegilla maculata lengi Timberlake (prédateur intraguilde) et la cécidomyie prédatrice Aphidoletes aphidimyza Rondani (proie intraguilde). Dans ce but, nous avons opté pour une approche multiple comprenant : (1) la modélisation des interactions prédateur-proie et intraguilde (prédation entre deux compétiteurs d’espèces différentes qui exploitent une même ressource), (2) la réalisation d’expériences empiriques en laboratoire permettant de tester les prédictions des modèles et de caractériser l’effet de la température et de ses variations sur les composantes du système biologique étudié. Conformément aux prédictions d’un premier modèle, nous mettons en évidence que, lorsque la température augmente, C. maculata est plus efficace pour trouver et manipuler ses proies, ce qui augmente le taux de prédation. En revanche, à haute température son efficacité de recherche décroît, ce qui entraîne une diminution du taux de prédation. L’activité de prédation se limite donc à une fenêtre thermique en dehors de laquelle elle est réduite ou nulle. Par la suite, nous comparons un modèle linéaire et un modèle non-linéaire (saturant à haute densité de proies) afin de déterminer lequel de ces deux modèles décrit le mieux la réponse fonctionnelle d’un prédateur intraguilde, c’est-à-dire la relation entre le nombre de proies consommées et la densité de proies. Nos résultats expérimentaux démontrent que les prédictions du modèle non-linéaire correspondent bien aux observations empiriques, tandis que le modèle linéaire surestime largement le nombre de proies consommées et la fréquence des interactions intraguildes. Par la suite, nous dérivons le modèle non-linéaire afin d’y inclure l’effet de la température. Comme prédit par ce dernier modèle, la prédation intraguilde devient plus fréquente lorsque la température augmente mais diminue lorsqu’il y a davantage de proies extraguildes. Dans une dernière étude, nous soumettons le système biologique à des pics de température. Nos résultats démontrent que ces pics diminuent la fécondité des pucerons, l’accroissement de leurs populations, le poids des larves de coccinelles et le contrôle des pucerons par les coccinelles mais n’ont pas d’effets sur la plante et les relations plante-insecte. Le système biologique s’avère également plus résistant aux pics de température en présence de coccinelles qu’en leur absence. En conclusion, notre étude souligne l’importance de considérer la température dans les interactions trophiques puisqu’elle influence le comportement des organismes et la fréquence de leur interaction, ce qui se répercute au niveau des populations et des communautés. / There are several pieces of evidence that climate change significantly impact plants, herbivores, and predators. For ectotherms, temperature is the most important factor associated with these changes as it regulates their metabolism. Although the effects of temperature on individual organisms or populations have been well documented, our understanding about their consequences on trophic and guild interactions remains limited. In this context, we investigated the effects of temperature on complex interactions between a plant, the pepper Capsicum annuum L.; an herbivore, the aphid Myzus persicae Sulzer (extraguild prey); and two of its natural enemies, the ladybeetle Coleomegilla maculata lengi Timberlake (intraguild predator) and the predatory midge Aphidoletes aphidimyza Rondani (intraguild prey). We combined two approaches: (1) modeling predator–prey and intraguild (predation between two species that compete for the same resource) interactions, and (2) testing model predictions and characterizing the effects of temperature on components of our biological system through laboratory experiments. As predicted by the first model, we found that when temperature rises, C. maculata is more efficient at finding and handling prey, which increases predation rate. However, search rate decreases at high temperatures, leading to a reduction in predation. The predatory activity is therefore limited to a temperature window outside of which predation is reduced or absent. The next objective was to compare two models, one linear and one nonlinear, to determine which one best describes the functional response (the relationship between the number of prey consumed and prey density) of an intraguild predator. Results indicated that predictions of the nonlinear model (i.e., saturating at high prey densities) fit empirical observations well while the linear model greatly overestimates the number of prey consumed and the incidence of intraguild predation. Subsequently, we derived the nonlinear model to include the effect of temperature. As predicted by this model, we found that the incidence of intraguild predation increases with temperature but decreases when extraguild prey are more abundant. In a last experiment, we investigated the effects of temperature peaks on each component of our biological system. Results showed that temperature peaks reduce aphid fecundity and thereby population growth, decrease the weight of ladybeetle larvae, and decrease aphid control by ladybeetles, but have no effect on plants or plant–insect relationships. We also observed that the food chain is more resistant to temperature peaks when ladybeetles are included in the system than when they are absent. This suggests that ecosystems with predators exerting strong biotic control on prey population should be more resistant to climate change than ecosystem lacking them. In conclusion, our study highlights the importance of considering temperature in trophic and guild interactions since it influences the behavior of organisms as well as the frequency of interactions that affect population and community dynamics. / Doctorat réalisé en cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université Paul Sabatier-Toulouse III

Orientadores: Paulo Sergio Moreira Carvalho de Oliveira, Sebastian Felipe Sendoya Echeverry / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T06:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vidal_MayraCadorin_M.pdf: 1986442 bytes, checksum: da9ed52c0a73527b0590731f5ee8d10b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Exploradores do mutualismo - indivíduos que utilizam recursos/serviços produzidos pelos mutualistas sem recompensá-lo - podem trazer sérios danos aos mutualistas explorados, principalmente quando acaba matando um dos parceiros mutualistas. Plantas portadoras de NEFs podem manter mutualismos com formigas visitantes, que defendem a planta contra insetos herbívoros. No cerrado de Itirapina (SP), encontramos larvas de uma nova espécie de díptero do gênero Rhinoleucophenga (Drosophilidae) que constroem abrigos de consistência pegajosa em cima dos NEFs de Q. grandiflora. Assim, larvas de Rhinoleucophenga podem interferir no mutualismo formiga-planta, agindo potencialmente como exploradora dessa interação. O presente estudo teve como objetivos principais investigar a história natural dessas larvas, principalmente aspectos do comportamento e interação com Qualea e formigas, e analisar seu possível efeito sobre o mutualismo formiga-Q.grandiflora. Durante observações de campo comprovamos que formigas e outros insetos visitantes dos NEFs podem ficar presos ao abrigo larval e servir de alimento para o díptero. Larvas de Rhinoleucophenga sp. nov. ocorrem em 85% dos indivíduos de Q. grandiflora, principalmente na época chuvosa ocupando preferencialmente nectários ativos, perto do ápice e na face abaxial dos ramos. No levantamento da mirmecofauna visitante de Q. grandiflora encontramos 27 morfoespécies de formigas, sendo as duas mais frequentes Camponotus crassus, e uma espécie do gênero Brachymyrmex, as mesmas que foram mais comumente encontradas presas aos abrigos das larvas mirmecófagas. Vimos que as larvas expõem uma substância líquida na abertura de seu abrigo, que comprovamos possuir composição química muito similar a do néctar extrafloral de Q. grandiflora, o que sugere que as larvas utilizam o néctar da própria planta para atrair suas presas. Na presença de larvas de Rhinoleucophenga, menos formigas visitam as plantas e também por menos tempo. Esse forrageamento diferenciado resultou em menor ataque de formigas a cupins vivos (herbívoros simulados). Além disso, na presença das larvas mirmecófagas houve maior abundância de herbívoros mastigadores e maior área foliar removida por herbívoros. Podemos afirmar que as larvas de Rhinoleucophenga sp. nov. utilizam o recurso da planta sem beneficiá-la. Além disso, as larvas do díptero também prejudicam a planta e suas formigas mutualísticas, uma vez que alimentando-se delas, aumentam a incidência de herbívoros e a herbivoria foliar na planta. Dessa forma, as larvas de Rhinoleucophenga sp. nov. estão agindo como exploradoras e do mutualismo formiga-Qualea grandiflora e predadoras de topo, causando efeito cascata nesse sistema / Abstract: Exploiters of mutualism - individuals that use resources/services offered by mutualists giving nothing in return - can cause serious damages to mutualists, especially when it involves the death of one of the partners. Plants bearing EFNs usually maintain mutualism with aggressive ants, which defend the plant against herbivores. In a cerrado area at Itirapina (SP), we found a new dipteran species of the genus Rhinoleucophenga (Drosophilidae) whose larvae construct sticky shelters on top of active EFNs of Q. grandiflora. Field observations revealed those ants and others insects that visit the EFNs can get trapped at the sticky larval shelters, and are consumed by the larvae. We hypothesized that Rhinoleucophenga larvae could be interfering with the ant-Qualea mutualism, and thus be acting as an exploiter of this interaction. Here, we investigate the natural history of Rhinoleucophenga larvae, mainly its behavior and association with ants and Qualea, and their possible effect on the ant-Qualea mutualism. Larvae of Rhinoleucophenga sp. nov. occur in 85% of the individuals of Qualea grandiflora inspected at Itirapina. Rhinoleucophenga larvae occur mostly during the rainy season, mainly at the apex and abaxial surface of the branches. We found 27 ant species visiting Qualea. The two most frequent visiting species, Brachymyrmex sp. 1 and Camponotus crassus, were most common insects trapped at larval shelters. Chemical analyses revealed that Rhinoleucophenga larvae use Qualea's extrafloral nectar to attract insect prey to their shelters. Qualea branches infested by ant-preying Rhinoleucophenga larvae had ant visitors for less time and in lower numbers than dipteran-free branches. This negative effect on ant foraging activity resulted in decreased levels of ant aggression to live termite-baits (i.e., simulated herbivores) on leaves of dipteran-infested compared to dipteran-free branches. Controlled field experiments demonstrated that branches hosting Rhinoleucophenga larvae had higher numbers of chewing herbivores and higher levels of foliar herbivory than dipteran-free branches. By using Qualea's EFNs as larval shelters and as attractants to ant prey, larvae of Rhinoleucophenga sp. nov. negatively affect both the plant and ant visitors, with cascading effects ultimately resulting in increased herbivore damage to leaves. Thus we can conclude that ant-eating Rhinoleucophenga larvae are acting as exploiters of the mutualism between ants and Q. grandiflora and also as top predator, causing cascade effect on this system / Mestrado / Ecologia / Mestra em Ecologia

Two species of hake (Merluccius capensis and Merluccius paradoxus) account for most of Namibia’s fisheries catch, and they are important secondary consumers in the Benguela Current ecosystem. Inferences on their trophic relationships have been based mainly on stomach content analyses. However, such data are limited temporally because they represent only snapshots of recent feeding, and are quantitatively biased because of variation in the digestion rates of different prey. The principal aim of the thesis was to understand the trophic relationships of two hake species relative to each other, their known prey and top predators (demersal sharks) in the northern Benguela Current ecosystem (Namibia), using time-integrating trophic biomarkers. By using stable isotope (carbon and nitrogen) and fatty acid signatures of their muscle tissues, my overall objectives were to produce new knowledge about 1) hake ontogenic trophic relationships, 2) the contributions of different prey to hake diets, 3) hake dietary differences, and 4) some aspects of hake’s trophic relationships with demersal sharks. Tissues of hake (n=358), their potential prey (n=455), and demersal sharks (n=42) were collected between 2008 and 2012 during demersal bottom trawl surveys off Namibia, for stable isotope and fatty acid analyses. And more...

Previous research into bottom-up processes on saltmarshes has mainly focused on the influence of plant succession on herbivores. This study will present original research exploring the influence of bottom-up processes in a saltmarsh ecosystem between three trophic levels: Orchestia, redshanks, and sparrowhawks. Density dependence, may be the dominant top-down effect when higher numbers of sparrowhawks and redshanks are present, and may mask top-down and bottom-up trait effects which are constant. Bottom-up effects begin to emerge when cold conditions force redshanks from muddy creeks onto the saltmarsh to forage for Orchestia, because their primary prey, Corophium become less available. Larger flocks form and feeding on Orchestia requires them to balance a need to profit from the best available feeding patches and to be vigilant to sparrowhawk attack. Redshank vulnerability is compounded, because Orchestia hide in cold temperatures, so probing in the soil with their heads down makes them more vulnerable to sparrowhawk attack. Larger flocks may be able to exploit areas closer to sparrowhawk-concealing cover at the terrestrial boundary because they feel safer in greater numbers. Warmer temperatures make Orchestia more active which attracts redshanks, which can simultaneously feed and be vigilant because they peck and catch crawling and jumping Orchestia with their heads up. Consequently, increased flock size may temporarily depress Orchestia abundance, so that redshanks become spaced, leaving isolated individuals more vulnerable to attack. Therefore, it is a temperature-dependent bottom-up process which impacts upon both Orchestia and redshank behaviour, which then may influence the hunting success of sparrowhawks. Whether the characteristics of this saltmarsh ecosystem and the trophic dynamics can be compared to other examples is questionable. Saltmarshes probably differ in their topography and the way in which environmental conditions affect them that then defines which species are present and how these species interact.