Explaining the explosion: modelling hybrid invasions Hall et al 2006

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

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

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.

Modèle Modèle basé sur une équation intégro-différentielle 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.

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, x=0 le génotype hybride avec la meilleure fitness et x=+1 le génotype alien.

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.

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

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.

Fig2 Effet de laugmentation de taux de croissance végétatif chez les hybrides (a) et la structure génétique de la population (b)

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.

Fig 2 Effet de changement de La localisation du maximum de la fitness sur la structure génétique, fécondité faible (c) fécondité élevée (d)

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.

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

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.

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

Merci de votre attention