Projet de recherche de Quentin / Quentin’s research project

Evaluer l’impact des changements de connectivité du paysage sur la dynamique spatiotemporelle des métapopulations de Boloria aquilonaris

La survie d’une espèce dans une région ne dépend pas d’une seule population, mais de l’ensemble des populations de l’espèce et des connexions qui les lient entre elles pour former une métapopulation (une métapopulation étant définie comme un ensemble de populations locales interconnectées par des flux de gènes). En plus de la préservation de l’habitat de chacune des populations locales, le maintien d’une connectivité assurant des échanges d’individus entre ces populations est donc primordial pour garantir les flux de gènes et donc la viabilité des espèces à long terme.

Mon projet de thèse vise à étudier l’impact des changements de connectivité du paysage sur les dynamiques spatio-temporelle à la fois i) démographique et ii) génétique des métapopulations du Nacré de la Canneberge, Boloria aquilonaris. Je m’intéresse en particulier à l’influence des changements d’affectation du sol sur i) la taille et le taux de croissance des populations locales, ii) le niveau de consanguinité et la diversité génétique des populations locales, ainsi que la différentiation génétique entre ces populations. Afin d’évaluer au mieux les effets des changements de connectivité, je contrôlerai en parallèle les impacts respectifs de la qualité de l’habitat et des conditions météorologiques sur cette même dynamique. De plus, la surface de l’habitat de Boloria aquilonaris étant restée relativement constante au cours du XXème siècle, je pourrai étudier  l’impact de la connectivité du paysage sans que celui-ci ne soit confondu avec celui de la perte d’habitat, ce qui est rarement faisable dans le contexte général de la fragmentation de l’habitat.

En pratique, la zone d’étude sélectionnée pour cette étude couvre l’ensemble des populations belges principalement, ainsi que les populations potentiellement connectées dans les pays limitrophes. Chacune des populations sera suivie, comme depuis 2009 au Plateau des Tailles, par Capture-Marquage-Recapture (données démographiques) et par prélèvement d’une patte sur quelques individus (données génétiques). Les données historiques disponibles (individus de collection, relevés de végétation, inventaire faunistique) me permettront, je l’espère, de travailler à une plus large échelle temporelle. La connectivité du paysage sera mesurée à l’aide de plusieurs estimateurs : des estimateurs structuraux tels que les distances euclidiennes entre les populations, des estimateurs dits fonctionnels tels que les chemins de moindres coûts et des estimateurs génétiques tels que les nombres de migrants par génération.

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Assess the impact of landscape connectivity changes on the spatiotemporal dynamics of the Boloria aquilonaris metapopulations

The survival of a species in a region does not depend on a single population, but on all population of the species and the connections that bind them together to form a metapopulation (a metapopulation is defined as a set of local populations interconnected by gene flow). In addition to preserving the habitat of each of the local populations, maintaining levels of connectivity allowing the exchange of individuals between populations is therefore essential to ensure gene flow and thus the viability of the species on the long term.

My PhD project aims at studying the impact of changes in landscape connectivity on the spatio-temporal i) demographic and ii) genetic dynamics of the Cranberry Fritillary, Boloria aquilonaris metapopulations. I am particularly interested in the influence of land use changes on i) the size and growth rate of local populations, ii) the level of inbreeding and genetic diversity of local populations and genetic differentiation between these populations. In order to better assess the effects of changes in connectivity, I’ll monitor in parallel the respective impacts of habitat quality and weather conditions on the same dynamics. In addition, since the surface of the Boloria aquilonaris habitat remained relatively constant during the twentieth century, the impact of landscape connectivity will not be mixed with that of habitat loss, which is rarely the case in the context of habitat fragmentation.

In practice, the study area selected for this study covers primarily all Belgian populations as well as potentially connected populations in neighboring countries. Each population will be followed, as done since 2009 on the Plateau des Taailles, by Capture-Mark-Recapture (demographic data) and by taking a leg on some individuals (genetic data). Available historical data (collection individuals, vegetation surveys , faunal inventory) will hopefully allow me to work on a broader time scale. Landscape connectivity is measured using several estimators: structural estimators such as Euclidean distances between populations, so called functional estimators such as least cost paths and genetic estimators such as the number of migrants per generation.

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Projet de recherche de Camille / Camille’s research project

Tester la fiabilité et la transférabilité des modèles d’analyse de viabilité de la population obtenir des lignes directrices de conservation de la biodiversité efficaces et largement applicables.

Les modèles d’analyse de viabilité de population (PVA) sont des modèles prédictifs utilisés pour estimer la taille future de la population d’une espèce dans un paysage et l’influence de scénarii de gestion sur sa persistance. Ainsi, les PVAs sont un outil central en conservation de la biodiversité. Cependant, les modèles actuels 1) sont souvent développés sur base de données empiriques incomplètes, 2) utilise une simplification excessive du fonctionnement des métapopulations et de la complexité du paysage, 3) sont rarement validées par l’utilisation de jeux de données indépendants, et 4) presque toujours adaptées à une situation bien spécifique, ce qui entrave leur reproductibilité et leur généralisation à différentes espèces. C’est pourquoi, en utilisant des données de qualité disponibles pour les métapopulations de deux espèces de papillons (Boloria eunomia et Boloria aquilonaris), je me propose d’améliorer les modèles PVA développés pour ces deux espèces en intégrant des indices de qualité de l’habitat et des estimateurs de la connectivité fonctionnelle du paysage. Ensuite, les modèles seront validés en utilisant des jeux de données indépendants collectés au sein de l’équipe en 1996/1997 et au cours de mon post doc en 2009/2010, pour s’assurer de la qualité des modèles et de la fiabilité de leurs prédictions. Puis, tous les paramètres de PVA estimés pour ces espèces seront comparés les uns aux autres et leur transférabilité entre espèces sera testée. Je vais ensuite évaluer dans quelle mesure le transfert de paramètres entre les modèles influence les prédictions, par comparaison avec les prédictions des modèles validés. Enfin, la viabilité des espèces sera évaluée et comparée pour la même série de scénarii de gestion, ce qui permettra de fournir des conseils de gestion tenant compte tant des besoins des espèces et des restrictions financières.

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Testing reliability and transferability of Population Viability Analysis Models: a crucial step to provide both widely applicable and efficient biodiversity conservation guidelines.

Population Viability Analysis (PVA) models are predictive models used to estimate the future population size of a species in a given landscape and the influence of management scenarios on species persistence. Thus, it is recognised as a central tool for biodiversity conservation planning. Nevertheless, current PVA models are 1) often developed on incomplete set of empirical data, 2) using oversimplification of metapopulation functioning and landscape complexity, 3) rarely validated through the use of independent data sets, and 4) nearly always tailored to a specific situation which hampers their repeatability and generalisation across species. This is why, taking the advantage of available high standard data on butterfly metapopulations of two species (Boloria eunomia et Boloria aquilonaris), I propose to first improve PVA models developed for these two species by integrating habitat quality indexes and estimates of functional connectivity. In a second step, models will be validated using two independent data sets collected within the team in 1996/1997 and during my post doc fellowship in 2009/2010, to ensure the quality of the models and the reliability of their predictions. In a third step, transferability of PVA parameters across species will be tested. All parameter estimated for the species will be compared to each other and I will assess to which extent the transfer of parameters between species models influence PVA predictions compared to the validated models. Finally, viability of the two species will be evaluated and compared under the same set of management scenarios, to provide practical management guidelines taking into account both the needs of the species and the financial limitations.

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CT_project

Mémoire de Manhattan / Manhattan’s master thesis

Manhattan

Manhattan Solheid a rejoint notre groupe pour son mémoire de master. Ses objectifs sont i) de recenser les populations présentes en Hautes Fagnes, ii) de mesurer la qualité des habitats dans ce paysage et son influence sur les densités de populations et enfin, iii) d’évaluer le “perceptual range” chez cette espèce, c’est a dire la distance a laquelle l’habitat est perçu par les individus.

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Manhattan Solheid joined our group for her master thesis. Objectives are: i) to census the populations in the High Fens, ii) to measure the habitat quality in this landscape and its impact on population densities and finally, iii) to assess the perceptual range in this species (i.e. the distance to which the habitat is perceived by individuals).