Publications du Service canadien des forêts

A spatially-explicit, individual-based demogenetic simulation framework for evaluating hybridization dynamics. 2019. Nathan, L.R.; Mamoozadeh, H.; Tumas, H.R.; Gunselman, S.; Klass, K.; Metcalfe, A.; Edge, C.; Waits, L.P.; Spruell, P.; Lowery, E.; Connor, E.; Bearlin, A.R.; Fortin, M.-J.; and Landguth, E. Ecological Modelling 401: 40-51.

Année : 2019

Disponible au : Centre de foresterie de l'Atlantique

Numéro de catalogue : 39613

La langue : Anglais

Disponibilité au SCF : PDF (télécharger)

Disponible sur le site Web de la revue ou du journal.
DOI : 10.1016/j.ecolmodel.2019.03.002

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Résumé

Les modèles de simulation spatialement explicites axés sur les individus constituent des outils utiles pour étudier des processus écologiques et évolutionnaires complexes qui ne sont pas faciles à mesurer de façon empirique. Dans cette étude, nous présentons les modifications apportées à un modèle de simulation spatialement explicite axé sur les individus (CDMetaPOP) afin qu’il serve à simuler l’hybridation interspécifique dans un système à deux espèces. Nous décrivons d’abord comment un indice d’hybridation (H) est utilisé pour distinguer les individus d’ascendance interspécifique de ceux de chaque espèce parentale. Les seuils définis par l’utilisateur offrent une certaine souplesse quant au degré de mélange toléré pour la classification des individus « purs ». Nous expliquons ensuite les relations éclairées par l’indice H, notamment en ce qui concerne la croissance des individus, leur valeur adaptative et leur sélection en fonction de la température et leur comportement de choix du partenaire sexuel. Des données empiriques propres aux espèces et aux systèmes peuvent être intégrées à ces relations, par exemple, pour déterminer les différences des taux de croissance parmi les hybrides et les espèces parentales. Enfin, nous faisons la démonstration d’une application de ce cadre de simulation à l’étude des effets relatifs qu’ont la sélection en fonction de la température, le comportement de choix du partenaire et la valeur adaptative sur le taux et l’étendue spatiale de l’hybridation sympatrique entre deux espèces de poissons fluviaux indigènes, l’omble à tête plate (Salvelinus confluentus) et le Dolly Varden (Salvelinus malma), dans la partie amont du réseau fluvial de la rivière Skagit (États Unis et Canada). Les résultats de la démonstration permettent d’orienter de futures études empiriques sur l’omble à tête plate, une espèce menacée à l’échelle fédérale. Il est de plus en plus important de comprendre les facteurs qui contribuent au déclenchement et au maintien de l’hybridation, ainsi que les conséquences écologiques et évolutionnaires de ce phénomène, en raison de la modification à grande échelle du paysage et du changement climatique planétaire. Notre cadre peut servir à étudier diverses dynamiques d’hybridation dans n’importe quel écosystème terrestre ou aquatique, y compris pour comparer différentes conditions environnementales ou mesures de gestion possibles.

Résumé en langage clair et simple

Deux espèces étroitement apparentées dont les aires de répartition se chevauchent sont souvent isolées l’une de l’autre par des facteurs environnementaux qui les empêchent de s’hybrider. Par exemple, deux espèces pourraient se reproduire à des températures différentes. Si l’environnement change, les deux espèces pourraient commencer à se reproduire entre elles, ce qui constituerait une perte de diversité génétique et de diversité phénotypique et, en fin de compte, la perte d’une espèce. L’hybridation entre espèces qui étaient auparavant isolées sur le plan de la reproduction est particulièrement préoccupante lorsqu’une ou les deux espèces risquent de disparaître à cause de certaines caractéristiques de l’habitat ou de l’environnement. Nous nous sommes servis d’un modèle démographique spatialement explicite axé sur les individus pour étudier comment l’utilisation de l’habitat par deux espèces d’ombles, l’omble à tête plate et le Dolly Varden, ainsi que l’hybridation entre elles, pourraient changer dans les futures conditions climatiques. Le Dolly Varden préfère se reproduire dans des eaux plus froides que l’omble à tête plate. Nous montrons que, dans les scénarios de changement climatiques, le chevauchement spatial et l’hybridation entre les deux espèces augmenteront. Comme le Dolly Varden a une croissance plus rapide que l’omble à tête plate, nous prévoyons que la diversité génétique et phénotypique ressemblera davantage au Dolly Varden dans les scénarios de fort changement climatique.