Influence de la structure du paysage sur les communautés de parasitoïdes de la tordeuse des bourgeons de l’épinette

Il est essentiel pour construire des modèles biologiques spatialement explicites et réalistes d’accroître notre compréhension de la relation liant la structure spatiale et les processus biologiques. C’est particulièrement vrai pour l’échelle spatiale à laquelle ces processus opèrent puisque cette information est généralement manquante dans la littérature. Les parasitoïdes associés à la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE), un défoliateur important au Canada, offrent l’opportunité d’étudier un processus biologique (c.-à-d. le parasitisme) dans un contexte spatial. On retrouve présentement dans la région de la Côte-Nord au Québec, Canada, une grande zone de défoliation causée par la TBE. Cette zone a été utilisée dans ce mémoire pour étudier comment la structure du paysage peut influencer les taux de parasitisme de la TBE et à quelle échelle spatiale. Pour répondre à ces questions, 20 000 larves de TBE ont été échantillonnées dans la zone de défoliation et élevées en laboratoire pour calculer le taux de parasitisme dans différents sites. Dans ce mémoire, j’examine deux questions reliées à la variation spatiale des taux de parasitisme de la TBE. Premièrement, je m’intéresse à l’échelle spatiale à laquelle la communauté de parasitoïdes (dans son ensemble) répond à la structure du paysage. En deuxième lieu, j’explore comment cette échelle de réponse au paysage varie en fonction d’une caractéristique morphologique liée au vol (c.-à-d. la charge alaire) chez cinq espèces de parasitoïdes. Les résultats suggèrent que la communauté de parasitoïdes répond à la structure du paysage à une échelle correspondant à une zone de 2000-2500 mètres de rayon. À cette échelle, les variables explicatives les plus importantes sont l’hétérogénéité du paysage et l’âge de l’épidémie de TBE. Une plus grande hétérogénéité est liée à  un taux de parasitisme plus élevé des stades larvaires de la TBE tandis qu’une zone ayant connue une défoliation sur plusieurs années mène à un taux de parasitisme plus élevé chez les chrysalides. J’émets par la suite l’hypothèse que l’échelle spatiale de réponse varie selon la capacité de dispersion des espèces. Les évènements de parasitisme ont donc été divisés en trois groupes selon la charge alaire des espèces impliquées (charge alaire légère, moyenne et lourde). Cette division a montré qu’une plus grande proportion de la variance des taux de parasitisme pouvait être expliquée dans des modèles basés sur un trait relié à la dispersion que dans un modèle regroupant toutes les espèces. De plus, le groupe ayant la plus faible charge alaire (c.-à-d. la plus grande capacité de dispersion) présente aussi la plus grande échelle spatiale de réponse, comme il était attendu. Les résultats présentés dans ce mémoire pourraient avoir des implications dans l’aménagement forestier en suggérant une structure et une échelle spatiale adéquate pour  réduire l’impact des épidémies de TBE sur les forêts. De plus, ces résultats pourront aider les chercheurs à créer de nouveaux modèles spatialement explicites pour mieux comprendre le système complexe de la TBE. Improving understanding on how spatial structure influences biological processes is essential to build realistic models and information on the spatial scale at which these processes operate is mainly missing in the literature. Spruce budworm-associated parasitoids offer a great opportunity to investigate the importance of scale on space-related processes. The Côte-Nord region of Quebec, Canada, is currently experiencing a SBW outbreak on a vast extent that had been used to study how landscape structure can influence the parasitism rates on SBW and at which spatial scale. To answer these questions, 20 000 SBW larvae were collected in this region and reared individually to calculate parasitism rates. In this thesis, I examined two specific questions pertaining to spatial variation in SBW parasitism. First, I investigated the spatial scale of response of the parasitoid community as a whole to landscape structure (Chapter 1). Second, I explored how the spatial scale of parasitoids’ responses to spatial structure varies as a function of a morphological trait related to flight (i.e., wing load). I explore this relationship between wing load and scale of response using the five most common species of parasitoids (Chapter 2). The results from the first chapter suggest that the community of parasitoids is responding to landscape at a scale corresponding to buffers of 2000-2500 meters radius. At this scale, the most important explanatory variables are landscape heterogeneity and the age of outbreak. Greater heterogeneity was linked to higher level of parasitism rates in SBW larval stages whereas age of outbreak favoured parasitism in pupae. These results indicate that there exist important differences in how parasitoids respond to spatial heterogeneity and that the scale at which they respond may depend on the species. In my second chapter, I hypothesised that variation in the spatial scale of response could be related to varying species dispersal capacities. Parasitism events were therefore divided in three groups according to the wing load of the responsible parasitoid (i.e., light, medium and heavy wing load). This division showed that a greater proportion of variance in parasitism rates could be explained in models based on dispersal-related trait than in a model considering the community as a whole. Moreover, the group with the lightest wing load (and supposedly the greatest dispersal capacity) had the greatest spatial scale of response to landscape as expected. The results presented in this thesis could have implication in forest management to reduced SBW impact but also in other modelling researches where there is a general lack of empirical data to support model building.

Keyphrases: Aménagement forestier, Échelle spatiale, Épidémies, Forêt boréale, Hétérogénéité, Parasitoïdes, Structure du paysage, Taux de parasitisme, Tordeuse des bourgeons de l’épinette, Boreal forest, Dispersal ability, Forest management, Heterogeneity, Landscape heterogeneity, Landscape structure, Parasitism rates, Parasitoids, Pest outbreaks, Spatial scale, Spruce budworm, Wing load