Assessing the relative influence of biotic (i.e. species interactions) and abiotic (i.e. the environment) processes on the distribution of population abundance is a fundamental but controversial issue in ecology. Scale-dependent frameworks predict that the influence of biotic processes is confined to local populations, whereas abiotic processes control regional patterns of abundance. In this thesis, I show that the relative influence of local biotic and regional abiotic processes does not depend on their respective spatial scales but rather on the properties of dispersal. / I develop and validate a theory of marine metacommunities that demonstrates that local biotic processes (succession, predation) interact with limited dispersal to control the distribution of population abundance in space (1,800 km) and time (6 years) of the mussel M. californianus and the barnacle B. glandula along the West coast of the United States, despite strong environmental forcing by regional abiotic processes. This interaction between local biotic processes and limited dispersal leads to patterns of connectivity at spatial scales (~450 km) that are much larger than the scale of dispersal (~100 km). / I then investigate the implications of this theory for the design of marine reserve networks. I show that the application of current marine reserve theory, which advocates the use of the scale of dispersal as the distance between reserves in order to maintain connectivity, leads to a reduction in both mean abundance and persistence in these systems because it limits natural patterns of connectivity. However, using the scale of connectivity imposed by the interaction between local processes and limited dispersal maximizes mean abundance and persistence inside and outside of reserves, thus simultaneously satisfying conservation and fishery goals. / In more complex spatial food webs, I show that the rate of dispersal controls the destabilizing effect of abiotic processes: low rates of dispersal facilitate abiotic destabilization, whereas high rates of dispersal limit environmental destabilization. Irrespective of dispersal rate, food webs undergo dynamic shifts in the relative importance of biotic and abiotic processes. / Le contrôle relatif qu'exercent les facteurs biotiques (interactions entre espèces) et abiotiques (l'environnement) sur la distribution des populations est une question fondamentale et controversée en écologie. Les théories hiérarchiques postulent que l'influence des processus biotiques est limitée aux petites échelles spatiales, tandis que les processus abiotiques contrôlent la distribution des populations à l'échelle régionale. Dans cette thèse, je montre que l'influence relative des processus abiotiques et biotiques dépend non pas de leur échelle spatiale, mais des caractéristiques de la dispersion des organismes. / Je développe et valide une théorie des méta communautés marines qui démontre que les processus biotiques locaux (succession, prédation) interagissent avec la dispersion locale afin de contrôler la distribution de l'abondance des populations de moule (M. californianus) et de balane (B. glandula) à l'échelle continentale (1 800 km) sur une période de 6 ans. Les processus biotiques maintiennent ce contrôle malgré l'action des processus abiotiques à l'échelle régionale. Cette interaction synergétique entre les processus biotiques locaux et la dispersion locale génère des patrons de connectivité à des échelles spatiales (~ 450 km) qui excédent largement l'échelle de dispersion (~ 100 km). / Cette interaction a des implications fondamentales pour la conception des réserves marines. En effet, la théorie actuelle préconise de séparer les réserves marines par l'échelle de dispersion afin de maintenir la connectivité entre les réserves. Je montre que cette conception des réserves marines réduit l'abondance moyenne et la persistance des populations parce qu'elle limite la formation de patrons de connectivité à grande échelle. Lorsque la distance entre les réserves est basée sur l'échelle des patrons de connectivité, les réserves marines maximisent l'abondance et la persistance des populations qui se trouvent à l'intérieur et à l'extérieur des réserves. Ainsi, ce type de réserve marine peut être utilisé pour conserver les espèces et gérer la pêche simultanément. / Je montre que dans des systèmes écologiques plus complexes comme les chaînes alimentaires, le taux de dispersion contrôle l'effet déstabilisant des processus abiotiques: un faible taux de dispersion facilite la déstabilisation alors qu'un fort taux de dispersion limite la déstabilisation. Je montre aussi que peu importe le taux de dispersion, l'influence relative des processus biotiques et abiotiques sur les chaines alimentaires varie dans le temps.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.92227 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Gouhier, Tarik Claude |
| Contributors | Frederic Guichard (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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