Explaining the explosion: modelling hybrid invasions

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Explaining the explosion modelling
hybridinvasions

• Hall et al 2006

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Introduction

• Les espèces introduites sont généralement
  négatives pour lécosystème qui les héberge
• Ces espèces ont un effet nuisible sur la
  diversité locale, elles bouleversent totalement
  les chaînes trophiques et les relations des
  espèces entre elles.
• Une des plus grandes menaces pour les espèces
  endémiques ne vient pas de lespèce invasive lui
  même, mais de lapparition dhybrides entre les
  espèces natives et invasives
• Cela peut mener à la perte de génotype natal
  (disparition de population parentale) si
  lhybridation conduit à un individu avec une
  meilleure fitness

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• Un exemple particulier de ce ci est
  lintroduction de lespèce atlantique spartina
  alterniflora dans les marais salantes de la Baie
  de San Francisco dans les années 70.
• après croisement de lespèce indigène Spartina
  foliosa et lespèce invasive spartina
  alterniflora des hybrides possèdant une meilleur
  fitness sont apparus dont le taux de croissance,
  la fécondité et la tolérance aux condition
  environnementals dépassent les deux lignées
  parentales.
• Ces hybrides sont nuisible pour beaucoup
  dorganismes dans la baie notamment les oiseaux
  migrateurs

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• Pour évaluer le risque dapparition dune
  hybridation entre espèce indigène et exotique, il
  est nécessaire de déterminer les facteurs
  écologiques et génétiques qui conduisent à
  lémergence et par la suite à linvasion des
  génotypes hybrides. Cela permettra de ce fait de
  créer des stratégies de contrôle efficaces pour
  les invasions hybrides déjà existantes.

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Modèle

• Modèle basé sur une équation intégro-différentiell
  e qui décrit à la fois la dynamique des
  populations et la génétique des plantes hybrides
  envahissant une niche disponible.
• Le modèle crée va examiner comment la structure
  génétique de la population et laire totale
  occupée par cette même population changent dans
  le temps, quand les traits dhistoire de vies
  (taux de fécondité, âge de maturité sexuelle,
  taille de maturité sexuelle) de chaque plante
  est fonction de son génotype.

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• Plusieurs hypothèses sont posées 
• pas dhétérogénéité spatiale ni de structure
  dâge.
• Il nest y a pas deffet densité-dépendant
• pour des facilités dans le traitement des
  données, ils ont supposé que le phénotype dun
  individu est déterminé par une multitude de locus
  
• Cela nous permet de considérer le phénotype comme
  une variable x continue de -1 à 1, avec x-1 le
  génotype natif, x0 le génotype hybride avec la
  meilleure fitness et x1 le génotype alien.

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• Le modèle prend en compte la compatibilité des
  deux parents, la croissance végétative, la survie
  des plantes adultes et le taux de recrutement.
• Toutes les simulations ont commencées par une
  population initiale d'indigène de 99 et 1
  exotique.

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Résultats

• On teste dabord lévolution du pourcentage de
  génotypes natifs en fonction du temps, sous
  lhypothèse nulle ( les hybrides nont aucun
  avantage sélectif dû à la fitness).
• Fig 1 Évolution des
• génotypes parentales
• natifs en fonction
• du temps

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• Dans le cas où les hybrides ont un taux de
  croissance plus important que les espèces
  natives, leurs génotypes augmentent rapidement en
  fréquence dans la population. Il y a donc une
  augmentation de pollen et dovules produits par
  ce génotype, qui de ce fait conduit à une plus
  forte production de jeunes plantes de ce
  génotype.
• En revanche une contrainte dans la compatibilité
  peut retarder ou même annuler une invasion par le
  génotype hybride.

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Fig2 Effet de laugmentation de taux de
croissance végétatif chez les hybrides (a) et la
structure génétique de la population (b)
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• La localisation du maximum de la fitness dans
  lespace du génotype peut fortement influencer la
  structure génétique de la population. En effet,
  lorsque le génotype avec la meilleure fitness est
  également le plus communément produit, ce
  génotype dominera rapidement la population.

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Fig 2 Effet de changement de La localisation du
maximum de la fitness sur la structure génétique,
fécondité faible (c) fécondité élevée (d)
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• Dans la nature, on peut attendre que certains
  traits dhistoire de vie soient génétiquement
  liés. Par exemple, la taille de linflorescence
  de Spartina varie en fonction du génotype, en
  produisant plus dovules et de pollen quand
  linflorescence est grande.

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Fig 3 Effet de la croissance de population quand
deux traits dhistoire de vie sont génétiquement
lies
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Discussion

• Les interactions entre les processus
  évolutionnaires et écologiques jouent un rôle
  important dans beaucoup dinvasions biologiques
  actuelles. Avec notre modèle, nous avons souligné
  limportance du lien entre la dynamique des
  populations et les facteurs génétiques dans la
  détermination de laboutissement de lhybridation
  entre une espèce native et une espèce exotique.
• Sachant que la domination des indigènes par les
  hybrides peu arriver très lentement ( dans des
  dizaines de génération ) mais des contraintes de
  compatibilité suffisamment fortes peuvent
  permettre à lindigène de persister.

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Conclusion

• Le taux dinvasion des génotypes hybrides
  dépendra de la dépendance fonctionnelle des
  traits dhistoire de vie sur le génotype
• La pression des propagules et la dispersion des
  graines aura aussi des effets sur la maintenance
  de structure génétique locale
• Le modèle nous permet de faire des prédictions
  sur la probabilité de lapparition de génotypes
  hybrides et pourrait être utiliser dans la
  conception de stratégie efficace de contrôle
  contre les invasions hybrides

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• Merci de votre attention