Article de modélisation Jean-David CHAPELIN-VISCARDI Master 2 Recherche BIOECO Article de modélisation Quelles sont les tendances de propagation de six espèces de fourmis introduites et invasives en Nouvelle Zélande ? Modelling the potential geographic distribution of invasive ant species in New Zealand. By Darren F. Ward (2007), in Biological Invasions, 9 : 723-735. University of Auckland, New Zealand.

Contexte myrmécologique Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Contexte myrmécologique 150 espèces de fourmis transportées de manière accidentelle par l’Homme sur le globe (chiffre sous-estimé) McGlynn, 1999 Fourmis invasives ont une action forte sur l’économie et l’écologie : → impact sur l’agriculture, la santé publique et le fonctionnement des écosystèmes Mack et al., 2000 ; Ward & Harris, 2005 → Importance de modéliser l’expansion potentielle de ces espèces invasives

Contexte myrmécologique Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Contexte myrmécologique Paramètres influençant la distribution des fourmis : paramètres abiotiques (température, humidité et pluies) paramètres biotiques (microhabitat, compétition interspécifique, dispersion) Les études antérieures indiquent que le climat est le facteur essentiel dans l’expansion des fourmis → pas de prise en compte des facteurs biotiques Hölldobler & Wilson, 1990 ; Kaspari et al., 2000

Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Répartition actuelle Répartition actuelle des fourmis invasives en Nouvelle Zélande, d’après Ward, 2007. 28 espèces de fourmis invasives en Nouvelle Zélande Arrivées depuis les années 1870 Concentration au Nord Introduction par trafic maritime (Port d’Auckland, Port de Tauranga) Tendance actuelle: dispersion le long des côtes

Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Echantillonnage Récolte de données par consultation d’une base de données en ligne (d’après les collections de référence des Museum de Nouvelle Zélande et des données de naturalistes locaux), au total : 2 000 localités Relation significative entre la date d’arrivée des espèces exogènes et la répartition actuelle sur l’île 6 espèces choisies pour la modélisation (fonction des connaissances éco biologiques et ancienneté sur l’île) Nombre de régions colonisées en fonction de la date d’arrivée des fourmis invasives, d’après Ward, 2007.

Hyménoptères Formicidae étudiés Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Hyménoptères Formicidae étudiés Ochetellus glaber (Mayr, 1862) Originaire du Japon Clichés : Alex Wild (2005)

Hyménoptères Formicidae étudiés Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Hyménoptères Formicidae étudiés Pheidole rugosula Forel, 1902 Paratrechia sp. Cliché : Alex Wild (2005)

Hyménoptères Formicidae étudiés Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Hyménoptères Formicidae étudiés Iridomyrmex sp. Origine actuellement inconnue Taille de la fourmilière : 3 x 4 mètres ! Clichés : Alex Wild (2005)

Hyménoptères Formicidae étudiés Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Hyménoptères Formicidae étudiés Technomyrmex albipes (F.Smith, 1861) Clichés : Alex Wild (2005)

Hyménoptères Formicidae étudiés Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Hyménoptères Formicidae étudiés Tetramorium grassii Emery, 1895 Originaire d’Afrique du Sud Cliché : Alex Wild (2005)

Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Modélisation 19 variables climatiques mises à disposition par les stations météorologiques Après analyse statistique, 10 variables jouent un rôle significatif en ces latitudes, dans la dynamique d’expansion des fourmis Affectation de différentes variables selon l’espèce étudiée (fonction des connaissances de la biologie de l’espèce et de l’importance de la variable) Quelques variables : Température annuelle moyenne [1] Écart des températures mensuelles [2] Max. de température du mois le plus chaud [5] Précipitations du mois le plus sec [14]

Les différents modèles Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Les différents modèles BIOCLIM (Nix, 1986): Similarité climatiques entre aire de répartition actuelle et aire potentielle DOMAIN (Carpenter et al., 2003) Similarités climatiques + notion d’écosystèmes de référence MAXENT (Phillips et al., 2006) Similarités climatiques + notion d’écosystèmes de référence + aspect de présence / absence des espèces

Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Comparaison BIOCLIM → sous estimation de l’expansion des fourmis invasives → forte probabilité d’erreur DOMAIN → modèle assez bon → erreur possible mais faible MAXENT → modèle bon (plus de variables prises en compte) → erreur faible Haut : performance du modèle selon l’espèce considérée Bas : probabilité d’erreur du modèle selon l’espèce considérée, d’après Ward, 2007.

Comparaison BIOCLIM n’est pas approprié (sous estimation) Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Comparaison BIOCLIM n’est pas approprié (sous estimation) MAXENT = DOMAIN car les différences ne sont pas significatives Haut : performance du modèle selon l’espèce considérée Bas : probabilité d’erreur du modèle selon l’espèce considérée, d’après Ward, 2007.

Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Expansion Les six fourmis vont coloniser la quasi-totalité de l’île du nord Colonisation qui continuera le long des côtes Iridomyrmex sp. et Tetramorium grassii ont peu de chance de coloniser l’île du Sud Les autres peuvent s’installer dans les zones sèches de l’île du Sud (intolérance au climat froid d’altitude) Globalement, le modèle indique qu’elles vont, au minimum multiplier par deux leur aire de répartition actuelle. Modélisation selon DOMAIN, de l’expansion des fourmis invasives en Nouvelle Zélande, d’après Ward, 2007

Conclusion L’article indique que : Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Conclusion L’article indique que : BIOCLIM non adapté à la modélisation d’expansion des fourmis (sous estimation) MAXENT et DOMAIN, modèles bons, statistiquement similaires la nécessité de connaissance plus complète des espèces invasives situation très problématique car expansion importante des fourmis Problème! Pas de prise en compte des paramètres biotiques, pourtant si important dans la colonisation des territoires par Linepithema humile (fourmi d’Argentine) ! Nécessité d’intégrer des variables biotiques et abiotiques pour réaliser un modèle d’expansion plus robuste

Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Réactions en N-Z Danger principal en Nouvelle Zélande : modification des écosystèmes → 11 espèces indigènes peu compétitrices vs 28 espèces invasives et compétitrices Mise en place de « cages » expérimentales, cliché : Alex Wild (2005) Lutte chimique inefficace (éradication jamais totale) Programmes de recherche afin d’approfondir les connaissances de l’écologie et biologie des espèces invasives

Réactions en NZ Cartographies régulières des fourmis Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Réactions en NZ Cartographies régulières des fourmis Sensibilisation du public par de nombreux communiqués

Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Au final … Encore un exemple d’une prise de conscience trop tardive de l’impact des invasions biologiques sur l’écologie et l’économie (premières arrivée en 1870!) En France, que faire de nos deux plus grands insectes colonisateurs du moment ??? Linepithema humile (fourmi d’Argentine), cliché Alex Wild, 2005. Harmonia axyridis (coccinelle asiatique multicolore), cliché Internet.

Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion Bibliographie Carpenter G, Gillison AN, Winte J (1993) DOMAIN: a flexible modeling procedure for mapping potential distributions of plants, animals. Biodivers Conserv 2:667–680. Hödobler B, Wilson EO (1990) The ants. Harvard University Press, Cambridge. Kaspari M, Alonso A, O’Donnell S (2000) Three energy variables predict ant abundance at a geographical scale. Proc R Soc Lond B 267:485–489. Mack RN, Simberloff D, Lonsdale WM, Evans H, Clout MN, Bazzaz FA (2000) Biotic invasions: casues, epidemiology, global consequences, and control. Ecol Appl 10:689–710. McGlynn TP (1999) The worldwide transfer of ants: geographical distribution and ecological invasions. J Biogeogr 26:535–548. Nix H (1986) A biogeographic analysis of Australian Elapid snakes. In: Longmore R (ed) Snakes: atlas of Elapid snakes of Australia. Bureau of Flora and Fauna, Canberra. Phillips SJ, Anderson RP, Schapire RE (2006) Maximum entropy modeling of species geographic distributions. Ecol Modell 190:231–259. Ward DF, Harris R (2005) Invasibility of native habitats by Argentine Ants, Linepithema humile, in New Zealand. N Z J Ecol 29:215–219. Merci à Alex Wild (Department of Entomology, University of Arizona) pour les photographies!

Merci de votre attention Myrmica gulosa attaquant un pauvre petit charançon (Coleoptera, Curculionidae)