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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.

Article de modélisation

Quelles sont les tendances de propagation de six espèces de fourmis introduites et invasives en

Nouvelle Zélande ?

Jean-David CHAPELIN-VISCARDI Master 2 Recherche BIOECO

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

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

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

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

Contexte myrmécologique

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Répartition actuelle

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

Répartition actuelle des fourmis invasives en Nouvelle Zélande, d’après Ward, 2007.

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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

Nombre de régions colonisées en fonction de la date d’arrivée des fourmis invasives, d’après Ward, 2007.

6 espèces choisies pour la modélisation (fonction des connaissances éco biologiques et ancienneté sur l’île)

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Hyménoptères Formicidae étudiés

Ochetellus glaber (Mayr, 1862)

Originaire du Japon

Clichés : Alex Wild (2005)

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Pheidole rugosula Forel, 1902

Hyménoptères Formicidae étudiés

Cliché : Alex Wild (2005)

Paratrechia sp.

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Iridomyrmex sp.

Origine actuellement inconnue

Hyménoptères Formicidae étudiés

Clichés : Alex Wild (2005)

Taille de la fourmilière :

3 x 4 mètres !

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Technomyrmex albipes (F.Smith, 1861)

Hyménoptères Formicidae étudiés

Clichés : Alex Wild (2005)

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Tetramorium grassii Emery, 1895

Originaire d’Afrique du Sud

Hyménoptères Formicidae étudiés

Cliché : Alex Wild (2005)

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Modélisation19 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]

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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

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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.

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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.

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Expansion

Modélisation selon DOMAIN, de l’expansion des fourmis invasives en Nouvelle Zélande, d’après Ward, 2007

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.

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

ConclusionL’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

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Réactions en N-Z

Mise en place de « cages » expérimentales, cliché : Alex Wild (2005)

Danger principal en Nouvelle Zélande : modification des écosystèmes

→ 11 espèces indigènes peu compétitrices vs 28 espèces invasives et compétitrices

Lutte chimique inefficace (éradication jamais totale)

Programmes de recherche afin d’approfondir les connaissances de l’écologie et biologie des espèces invasives

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Introduction Matériels et méthodes Résultats Prévisions Conclusion

Réactions en NZ

Cartographies régulières des fourmis

Sensibilisation du public par de nombreux communiqués

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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.

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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!

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Merci de votre attention

Myrmica gulosa attaquant un pauvre petit charançon (Coleoptera, Curculionidae)