Short-term immigration via home range relocation has important implications for metapopulation dynamics, sustainable harvest and pest control strategies, and conservation in populations experiencing high localized mortality. Despite its importance, no suitable theory is available to predict immigration in response to harvest near an adjacent protected area. There is also little information about the factors that influence the magnitude of immigration. I developed a compensatory immigration model to predict the effect of harvesting on immigration under different assumptions about the factors limiting immigration. The model predicts that immigration from protected areas can contribute importantly to total yield and population recovery in the harvest area and can strongly affect demography in the protected area. Immigration and total yield can show complex non-linear relationships with harvesting as the size of the protected area, initial rate of replacement, mobility and behavioral interactions vary. I carried out field experiments to validate the model and assess the relative influence of limiting factors to immigration (i.e. population size in the protected area, the relative habitat quality and functional connectivity between the harvest and protected area). I used longfin (Stegastes dienaceus) and dusky damselfish (S. adustus) as a model system. I first examined functional connectivity by translocating damselfish to investigate which habitat or social features represent a barrier to movement during homing. Small sand gaps constitute a partial barrier to movement, but the effect of sand gap width varies with reef configuration, and fish minimize travel over conspecific territories. I carried out replicated, experimental, incremental reduction of damselfish populations to examine the mechanisms behind home range relocation at the scale of the territory and to evaluate immigration at the landscape scale. At the territory scale, the probability that a territory would be recolonized decreases with local density. Territories tend to be reoccupied by individuals of the same species, sex and size as the original occupant, but territories occupied by larger individuals are more likely to be recolonized. At the landscape scale, models assuming a constant but partial replacement of removed individuals predict immigration much better than models that include either no replacement or complete replacement. In several sites, the best fitting model also included parameters describing density dependence that changed in direction and magnitude with cumulative harvest. Total yield and the proportion of removed individuals replaced by immigrants were correlated with the combined effects of relative habitat quality and connectivity of replicate sites. Overall, my thesis proposes and tests a new compensatory immigration model to predict immigration from protected to harvested areas and suggests that variation in mobility, habitat quality, functional connectivity and behavioral interactions must be considered when predicting the effects of immigration in a harvesting context on metapopulation dynamics, sustainable harvest and conservation. / Dans les populations qui sont soumises à une forte mortalité locale, l'immigration à court terme - via la relocalisation du domaine vital - a d'importantes implications pour la dynamique des métapopulations, l'exploitation soutenable des ressources, la lutte contre les espèces introduites et invasives et la conservation. Malgré son importance, il n'existe pas de théorie prédisant l'immigration dans une zone exploitée à partir d'une zone protégée adjacente. Il existe aussi très peu d'information sur les facteurs influençant l'intensité de l'immigration. J'ai développé un modèle d'immigration compensatoire afin de prédire les effets d'une réduction locale de la densité sur l'immigration en utilisant des scénarios hypothétiques variant dans l'inclusion de facteurs limitant. Le modèle prédit que l'immigration peut contribuer à la récolte totale et à la récupération des populations exploitées et peut affecter la démographie dans la zone protégée. L'immigration et la récolte totale sont reliées de façon complexe et non-linéaire avec l'exploitation cumulative en relation avec la taille de l'aire protégée, le taux initial de remplacement des individus récoltés, la mobilité et les interactions comportementales. Des expériences sur le terrain m'ont permis de valider le modèle et d'estimer l'influence relative de facteurs limitant à l'immigration (i.e. la taille de la population dans la zone protégée, la qualité de l'habitat relative et la connectivité fonctionnelle entre la zone exploitée et la zone protégée). J'ai utilisé la demoiselle noire (Stegastes dienaceus) et la demoiselle brune (S. adustus) et leur habitat comme système modèle. J'ai examiné en premier lieu la connectivité fonctionnelle en relocalisant des demoiselles afin d'investiguer quelles caractéristiques de l'habitat ou caractéristiques sociales peuvent représenter une barrière au mouvement lors du comportement de retour au territoire (ang. « homing »). Les petites étendues de sable constituent une barrière partielle au mouvement mais l'effet de la taille de l'étendue de sable varie en fonction de la configuration des récifs. Les poissons minimisent les mouvements au-dessus des territoires de leur conspécifiques. J'ai également entrepris une réduction expérimentale, incrémentée et répliquée de populations de demoiselles qui a servi à examiner les mécanismes régissant la relocalisation du domaine vital à l'échelle du territoire et l'immigration à l'échelle du paysage. À l'échelle du territoire, la probabilité qu'un territoire soit recolonisé diminue avec une réduction de la densité. Les territoires ont tendance à être recolonisés par des individus de la même espèce, du même sexe et de taille comparable à celle de l'occupant original. Les territoires occupés initialement par les individus les plus gros ont une probabilité plus forte d'être recolonisés. À l'échelle du paysage, les modèles qui assument un remplacement constant mais partiel des individus récoltés ont un meilleur support statistique que les modèles incluant soit un remplacement incomplet ou une absence de remplacement. Dans plusieurs sites où la densité à été manipulée, le modèle ayant le meilleur support statistique incluait également des paramètres modélisant de la densité dépendance (i.e. changement de direction et d'intensité en relation avec la récolte cumulative). La récolte totale et la proportion des individus récoltés qui étaient remplacés par les immigrants étaient corrélées avec l'effet combiné de la qualité de l'habitat et de la connectivité fonctionnelle. En conclusion, ma thèse propose et test un modèle d'immigration compensatoire prédisant l'immigration d'individus habitant les aires protégées vers les zones exploitées. Ce modèle considère la variation de la mobilité, la qualité de l'habitat, la connectivité fonctionnelle et les interactions comportementales afin de prédire les effets de l'immigration dans un contexte d'exploitation soutenable et de conservation à l'échelle de la métapopulation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103631 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Turgeon, Katrine |
| Contributors | Donald L Kramer (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Biology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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