Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017 / Les populations caractérisées par des fluctuations cycliques ont fasciné et continuent de générer un grand intérêt chez la communauté scientifique en raison de la complexité des facteurs de régulation qui en sont responsables. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer ces fluctuations cycliques mais aucun consensus n’a encore été atteint malgré près de 100 ans de recherche. La disponibilité de la nourriture et les effets sociaux (e.g. interactions compétitives) ont été proposés comme facteurs responsables de cycles de certaines espèces. Toutefois, la prédation est probablement le facteur le plus susceptible de causer des fluctuations cycliques chez les populations fauniques en raison de son effet dépendant de la densité avec délai. Un tandem circulaire de raréfaction et densification des prédateurs et des proies par des effets directs (i.e. mortalités) seraient à l’origine des cycles d’abondance. De plus, de récentes études montrent que les effets indirects (comme le stress) de la prédation pourraient être aussi importants que les effets directs pour générer les fluctuations cycliques. Cette thèse vise à identifier les effets directs et indirects de la prédation qui affectent la population de lemmings bruns de l’Île Bylot, Nunavut, caractérisée par des cycles d’abondance de 3-4 ans. Pour ce faire, nous avons d’abord comparé la plausibilité de l’hypothèse de la limitation par nourriture vis-à-vis l’hypothèse de la prédation en déterminant la chronologie saisonnière des cycles des lemmings. Ensuite, nous avons construit en 2012-2013 une clôture de 9 ha coiffée d’un filet anti-prédateur aviaire dans lequel nous avons piégé les lemmings de 2013 à 2015. Une deuxième grille de trappage sans clôture a été utilisée à des fins de comparaisons. Ces deux grilles étaient actives dès 2008, ce qui nous a permis d’avoir un contrôle pré-expérimental pour les données démographiques (effets directs). En 2014 et 2015, nous avons récolté les fèces des lemmings dans les deux grilles de trappage afin de quantifier les métabolites d’hormones de stress. Une validation de la mesure des métabolites fécales des glucocorticoïdes (i.e. hormones de stress) a été menée afin de mesurer le stress des lemmings de façon non-invasive. Les résultats sont clairs : (1) le déclin des lemmings se produit à la fin de l’été alors que les prédateurs sont au plus fort de leur abondance et pas à la fin de l’hiver, supportant ainsi l’hypothèse de la limitation par la prédation. Nos résultats suggèrent aussi (2) que les lemmings à l’intérieur de la clôture avaient une survie plus élevée qu’à l’extérieur, favorisant ainsi une croissance plus forte de la population. Ensuite, (3) les lemmings ont montré des niveaux de stress plus faibles sans prédation sans toutefois que cela ait un impact sur leur reproduction. À la lumière des résultats de cette thèse et en les comparant avec deux autres études ayant aussi réduit expérimentalement l’abondance des prédateurs dans la toundra arctique, nous pouvons conclure que la prédation est la force trophique dominante de régulation de l’abondance des lemmings. Cette étude montre également que le stress induit par la prédation est insuffisant pour avoir un impact sur la dynamique des lemmings en été, soit pendant la saison où la prédation est maximale. Il est possible que cette absence d’effet soit une réponse adaptative des lemmings pour maintenir une reproduction élevée face à une prédation élevée, et ainsi maximiser leur aptitude phénotypique. / Populations characterised by cyclic fluctuations have fascinated and continue to generate a great interest among the scientific community because of the complexity of the regulating factors. Several hypotheses have been proposed to explain these cyclical fluctuations but no consensus has yet been reached despite nearly 100 years of research. The availability of food and social effects (e.g. competitive interactions) has been proposed as factors responsible for cycles in certain species. However, predation is probably the factor most likely to cause cyclical fluctuations in wildlife populations due to its delayed density-dependence. A circular tandem of rarefaction and densification of predators and prey caused by direct effects (i.e. mortalities) can cause cycles of abundance. Moreover, recent studies show that indirect effects of predation such as stress could be as important as direct effects in generating cycles. This thesis aims to identify direct and indirect effects of predation that affect the cyclic brown lemming populations of Bylot Island, Nunavut, which is characterized by 3-4 yr cycles. To do this, we first compared the plausibility of the food limitation hypothesis vs. the predation limitation hypothesis by determining the seasonal timing of lemming cycles. We then we built a 9-ha fence in 2012-2013 covered by an anti-avian predator net in which we trapped lemmings from 2013 to 2015. A second control trapping grid was used for comparisons. These two grids were active since 2008, allowing us to have a pre-experimental control for demographic parameters (direct effects). In 2014 and 2015, we collected lemming feces in the two trapping grids to quantify stress hormone metabolites. A validation of the measurement of fecal glucocorticoid metabolites (i.e. stress hormones) was conducted to measure stress non-invasively. The results are clear: (1) the decline of lemmings occurs in late summer when predators are at their peak abundance and not in late winter, thereby supporting the predator-limitation hypothesis. Our results also suggest (2) that lemmings within the fence had higher survival than outside, thus promoting a higher growth of the population. Then, (3) even though lemmings had lower stress levels without predation, stress had no impact on their reproduction. In light of the results of this thesis and according to two other studies during which predator abundance was also reduced experimentally in the Arctic tundra, I conclude that predation is the dominant trophic force that regulates the abundance of lemmings. This study also shows that the stress induced by predation is insufficient to affect the dynamics of lemmings in summer, when predation is maximum. It is possible that this lack of an effect is an adaptive response by lemmings to maintain high reproductive rate despite high predation, and thus maximize their fitness.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/26955 |
| Date | 24 April 2018 |
| Creators | Fauteux, Dominique |
| Contributors | Gauthier, Gilles, Berteaux, Dominique |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxiii, 184 pages), application/pdf |
| Coverage | Nunavut |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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