Biologie, comportement et systématique de deux sous-espèces de Oleria onega (Ithomiinae, Nymphalidae) du nord-est du Pérou Stéphanie Gallusser Thèse de doctorat présentée le 11 mars 2002 Laboratoire d’écologie animale et entomologie Université de Neuchâtel

Le système Deux sous-espèces de papillons: Trois différences principales: Comportement Morphologie Répartition Oleria onega ssp. Oleria onega agarista. 2

Zone d’étude : les deux versants du Cerro Escalera Photo : versant NE 3

Zone d’étude 4

Versant Sud-Ouest Versant Nord-Est Oleria onega ssp. Oeufs pondus surtout sur des objets proches de la plante hôte. Solanum mite  faible diversité mais grande densité. Humidité relative moins élevée. Températures plus hautes. Versant Nord-Est Oleria onega agarista Oeufs pondus sur les feuilles de la plante hôte. Solanum mite, S. anceps, S. uleanum  diversité plus grande mais plus faible densité. Humidité relative plus élevée. Températures plus basses. 5

Plantes hôtes potentielles Solanum mite Solanum anceps Solanum angustialatum Solanum uleanum 6

Buts principaux 1. Comparaisons du comportement d’oviposition des femelles des deux sous-espèces. 2. Etude des différences comportementales des larves des deux sous-espèces. 3. Etude de la diversité génétique des sous-espèces et de leurs hybrides. 4. Etude de leur répartition et des relations avec les facteurs environnementaux. 7

1. Comparaisons du comportement d’oviposition des femelles des deux sous-espèces Suivi de femelles sur le terrain et récolte des données comportementales : temps d’oviposition, distance entre le lieu de ponte et la plante, etc… Préférences entre les quatre plantes hôtes potentielles (cage). Préférence du lieu de ponte (feuilles ou autres objets) et étude de l’influence de la densité et de la diversité des plantes hôtes (cage) sur le lieu de ponte. 8

Résultats des observations sur le terrain réalisées sur 91 observations Le temps moyen d’oviposition est de 2.7 min. pour O. o. ssp. et 1.7 min. pour O. o. agarista. O. o. ssp. pond sur des objets distants en moyenne de 20 cm de la plante (max. 1 m). Pas de différence significative entre populations d’O. o. ssp. pour les distances entre la plante hôte et le site d’oviposition. 9

Résultats des choix de site de ponte (n: 91 obs.) Fisher's exact test: p = 0.001 Le matériel en décomposition est le substrat préféré par O. o. ssp. O. o. agarista pond surtout sur la plante hôte. 10

Laboratoire Cages d’élevage Cage de transport Oleria est très sensible à la chaleur et à la sécheresse. Volume de la cage: environ 1 m3 Principaux problèmes: chaleur, sécheresse, fourmis. 11

Préférences des femelles en cage Expérience avec 4 plantes hôtes et plusieurs femelles en cage (résultats présentés plus loin). Expérience avec une femelle par cage, deux plantes hôtes (Solanum mite et S. anceps) dans deux coins opposés et deux plantes aléatoirement choisies (contrôle) dans les deux autres coins. 12

Résultats des préférences entre plante et site O. o. ssp O. o. agarista (n = 36 obs.) Kruskal W.: P = 0.018 * (n = 24 obs.) P = 0.014 S. mite est la plante préférée par les deux sous-espèces. O. o. agarista pond de préférence sur les feuilles des plantes hôtes. 13

Résumé des résultats sur le comportement de ponte O. o. ssp. (versant SO) pond sur d’autres objets que la plante hôte  la pression la plus probable induisant ce comportement est due aux ennemis naturels qui grimpent sur les feuilles des plantes hôtes sur le versant SO. S. mite est la plante hôte préférée par les deux sous-espèces d’Oleria. O. o. agarista accepte plus facilement S. anceps qu’ O. o. ssp. (exp. sur effet de la diversité). Les quatres espèces de Solanum sont considérées comme plantes hôtes. 14

2. Différences comportementales des larves des deux sous-espèces Etude des préférences et performances des larves sur les plantes hôtes. Survie des œufs sur le terrain. Activité circadienne des larves. Capture des potentiels prédateurs qui montent sur les plantes. Collecte des genres de fourmi présents sur les deux versants et tests avec des plantes portant des œufs. 15

Différents stades de développement Pupe Emergence Oeuf Larve 16

Préférences des larves 273 oeufs pondus lors de l’expérience de préférence des femelles S. mite S. uleanum S. angustialatum S. anceps 17

Résultat des corrélations entre préférences des femelles et des larves Corrélation positive entre les choix des femelles et des larves. 18

Performances des larves Sur les 130 larves provenant des deux sous-espèces d’Oleria élevées sur S. mite et S. anceps. des mesures ont été effectuées sur la : survie: seulement calculée sur les larves. durée du stade larvaire et pupal. taille des pupes : dont la longueur et deux largeurs. 19

Résultats des performances des larves Survie plus basse sur S. anceps (47% contre 76% sur S. mite). Pas de différence entre le temps de développement des larves. Le temps de développement des pupes est plus long sur S. anceps. Les larves élevées sur S. mite forment des pupes plus longues. En général, pas de différence significative entre les résultats des deux sous-espèces. 20

Survie des oeufs 21

Résultats de la survie des oeufs Pas de différence significative entre sous-espèces d’ Oleria. Survie significativement plus grande sur les objets au Shilcayo. 22

Activité circadienne des larves Les larves des deux sous-espèces d’Oleria (total 41 larves) ont été observées durant un mois. Les observations ont été effectuées 4 fois par jour à 7.00h, 12.00h, 17.00h, et 22.00h. Les activités ont été répertoriées comme : mange, marche, repos. Les activités comme la mue et la pupaison n’ont pas été prises en compte dans l’analyse. 23

Résultats de l’activité des larves (n = 41 larves) Larves d’ O. o. ssp. moins actives  Plus exposées à la prédation 24

Prédation 4 tentes malaises  et 10 pièges Barbers posés sur le terrain entre octobre et février, une fois par mois sur chaque versant. Collecte à l’aspirateur des fourmis qui montent sur les plantes. Tests de prédation de ces fourmis réalisés en laboratoire sur des S. mite portant des œufs d’Oleria. 25

Résultats : Barbers, malaises Entre 70 et 80% des prédateurs potentiels sont des fourmis. Deux genres prédateurs ont été trouvés uniquement sur le côté SO: Odontomachus + Ectatomma. Aspirateur et observation au laboratoire Ectatomma sont abondantes (quantité et espèces), Odontomachus sont rares. Montent facilement sur les plantes, observent minutieusement les feuilles, mais aucun acte de prédation n’a été observé sur les oeufs. 26

Ectatomma tuberculatum 27

Ectatomma ruidum 28

Ectatomma edentatum 29

Odontomachus sp. 30

Ectatomma prédatrices d’œufs? Ectatomma se nourrissent d’EFN’s, mais sont aussi connues comme prédatrices. Elles ne sont présentes QUE sur le versant SO, montent facilement sur les plantes et observent minutieusement les feuilles. Elles sont abondantes. Elles pourraient être une pression pour les femelles, soit par la prédation sur les œufs, soit en empêchant les femelles de pondre. Cependant plus d’observations seraient nécessaires. 31

3. Diversité génétique des sous-espèces Analyse au moyen de RAPD’s de 5 populations de O. o. ssp., 3 populations de O. o. agarista, une population d’hybrides et un “outgroup” (H. zarepha f. + O. gunilla s.). Analyse des différences entre sous-espèces. Position des hybrides  par rapport aux sous-espèces. Analyse des différences entre populations. Relations entre la distribution géographique des populations étudiées. 32

Exemple d’amplification Résultats reportés dans une matrice binaire : 96 individus, 8 primers  92 caractères. 33

Analyse des données Construction d’un arbre non enraciné (méthode UPGMA) basé sur le coefficient de Jaccard (avec “outgroup”). Analyse des composantes principales (PCoA) (sans “outgroup”). Analyse de la variance moléculaire (AMOVA) entre populations. 34

Résultats de la PcoA 35

Zone d’étude 36

AMOVA entre sous-espèces et populations 37

Résultats moléculaires Deux sous-espèces bien distinctes. Polymorphisme très élevé (100 %). Variations plus grandes intra- que inter- populations, mais flux de gène existant entre populations. Les hybrides sont bien distincts des deux sous-espèces, mais certaines populations de “pures” sous-espèces montrent encore des traces d’hybridations dans le passé. 38

4. Répartition des Oleria et relations avec les facteurs environnementaux Cartographie de la répartition des Oleria et des plantes hôtes, du type de sol et de forêt, etc… par sites PONCTUELS. Extension des données de densité des papillons, de la moyenne d’humidité et de température sur TOUTE la zone d’étude (méthode du krigeage). Simulations conditionnelles et probabilités comparées avec les données géographiques d’altitude, de “landuse”, etc. 39

Base de données numériques et GIS 40

Analyse en mode raster de la topographie et du “landuse” 41

Modélisation spatiale du nombre de mâles par krigeage 42

Carte krigée du nombre de mâles 43

Carte de probabilité (%): présence d’au moins 2 mâles 44

Distribution des probabilités (%) issues des simulations conditionnelles (500) 45

Analyse spatiale (de proximité) par “buffers” Pour : Sites d’observation (200, 400 et 600m) Route (100 et 200m) Rivières (100, 200 et 300m) 46

Combinaison de résultats de probabilités en fonction de facteurs environnementaux Illustration d’un résultat : distribution de la probabilité (%) de la présence de 2 femelles proche de la rivière (buffer de 100m autour de la rivière) 47

Résultats des analyses géospatiales Densité de 0.8-1.5 ind./par jour est la plus répandue. Présence des papillons surtout entre 85-90% d’humidité et 25-27°C. Présence des papillons surtout entre 300-800m d’altitude en zones forestières. Deux zones de forte densité : Shilcayo et Km 30. Passages possibles autour de la montagne. Ces résultats montrent l’apport des techniques GIS et d’analyse géospatiale dans le domaine de la répartition et des mouvements de population. 48

Points à développer : La distribution des papillons dépend aussi de celle des plantes hôtes qui elle-même dépend du type de sol >> pas seulement influence du climat Injection de données synthétiques (nombre d’individus, humidité et température de l’air) Travail sur échelles différentes. Par ex: « landuse et topographie » (données peu précises) et données d’observation (données distantes en moyenne de 300 à 500m). 49

Synthèse 50

Préférences et performances des larves Performances des larves Préférences des femelles Solanum mite Passage possible sur d’autres espèces de Solanum si S. mite est absent 51

Préférences et performances entre plantes hôtes et autres sites de ponte Plus forte disparition des œufs sur le versant SO. Meilleure survie des œufs sur les plantes protégées par de la glue O. o. ssp. pond plus sur d’autres substrats que sur la plante hôte HYPOTHESE : Plus de prédation sur le versant SO??? Les larves d’O. o. ssp. bougent moins que celle d’O. o. agarista Piégeages…. 52

Présentes seulement sur versant SO Montent facilement sur les plantes Piégeages : 70 - 80% des ind. capturés sont des fourmis Ponerinae: Ectatomma sp Observations : Présentes seulement sur versant SO Montent facilement sur les plantes Abondantes (nb. et sp.) Taille >1 cm Pas d’acte prédateur observé sur les oeufs Soit prédatrices des oeufs Soit empêchent les femelles de pondre 53

Oleria onega ssp. et O. o. agarista sont génétiquement distinctes Oleria onega ssp. et O. o. agarista sont génétiquement distinctes. Les hybrides morphologiques se situent entre les deux. Des échanges entre populations sont possibles. Certaines populations montrent des traces d’ancienne hybridation. D’après les données climatiques et topographiques, des passages entre populations sont possibles en contournant la montagne. 54

Et de nouvelles questions sont nées…. Une étude plus approfondie des relations Oleria-plante-Ectatomma s’imposerait. Une étude des potentiels prédateurs volants (guêpes) serait intéressante. Des détails de taille de l’élevage d’Oleria sont encore un mystère…… Une phylogénie détaillée du genre Oleria, de ses espèces, sous-espèces et hybrides multiples, révélerait leur véritable statut. 55

Remerciements A la Prof. Martine Rahier pour avoir permis la réalisation de ce travail et pour ses commentaires. Au Dr Gerardo Lamas de la Universidad Mayor de San Marco pour la détermination des Oleria. Au Dr James Mallet du Galton laboratory, Londres, pour m’avoir présenté les Oleria. Au Dr Mahmoud Bouzelboudjen pour m’avoir initiée au GIS et à l’Analyse géospatiale. A Jaqueline Moret pour son soutien en statistique. A tous ceux qui ont eu le courage de relire et corriger les articles. A tous ceux du labo pour leur présence et soutien. 56