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Bio 3515 - Biologie de la conservation Examen Final
Vaut 65 ou 80 % de votre note finale Mardi 18 avril 2000
Instructions:
1. Cet examen est à livre fermé, mais j’espère que vous garderez l’esprit ouvert.
2. Répondez à toutes les questions. La valeur de chaque question est indiquée entre parenthèses après la question.
3. Toutes les questions peuvent et doivent être répondues par quelques phrases bien choisies:c’est la qualité de votre réponse qui compte, pas sa quantité. Veuillez ne pas dépasser l’espace fourni et écrire lisiblement
4. Lisez ATTENTIVEMENT chaque question. Et soyez particulièrement attentifs aux données qui vous sont présentées.
5. Et surtout, RÉFLÉCHISSEZ (fort) avant de répondre!
6. J’ai pris plaisir à vous enseigner les fondements de la biologie de la conservation telle que je la conçois, et j’espère que vous garderez ces principes à l’esprit lorsque vous utiliserez votre droit (et même votre devoir) de faire en sorte que la société canadienne prenne des décisions éclairées. Bonne chance, et tous mes souhaits pour un été agréable et productif!
Professeur: Antoine Morin
NOM:
Numéro d'identification
Faculté des sciences Faculty of Science Biologie Biology
1. La moule zébrée a fait son apparition dans les eaux de la rivière Rideau vers la fin des années 80.
Cette espèce introduite a atteint rapidement des densité élevées sur les substrats stables du lit de la rivière
Cette invasion inquiète. En effet, la rivière Rideau abrite plusieurs espèces en danger ou vulnérables qui pourraient fort bien être affectées directement ou indirectement par la moule zébrée. Le tableau suivant contient des données biologiques de base sur 6 de ces espèces
Chacune de ces espèces a été pressentie pour un programme de translocation d’individus provenant d’autres rivières de l’Est de l’Ontario. Pour quelle(s) espèce(s) ce programme de translocation est-il
Espèce Taille de la population
Durée d’une génération
(jours)
Hétérozygosité Sex ratio M:F
1 100,000,000 7 .12 1:1
2 120,000 21 .23 1:3
3 80,000 100 .17 1.2:1
4 400 1200 .42 7:1
5 40 3650 .27 1:1
6 400 3650 .12 20:1
Moule zébrée dans la rivière Rideau
Année
1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 Densité(indm-2)
100 101 102 103 104 105
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pertinent? Pourquoi? (10 points)
La translocation d’individus peut être bénéfique aux populations vulnérables de deux façons: 1) en augmentant la taille de la population effective (une fonction de la taille de la population et du sex ratio) et donc en réduisant les risques d’extinction locale parce que la population augmente et 2) en augmentant la variabilité génétique ce qui permet de réduire les risques d’extinction associés aux problèmes génétiques. Dans le contexte de la question, 2 risques d’extinctions sont apparents: 1) les pressions résultant de la croissance exponentielle de la population de moules zébrées (10,000X en 10 ans) et 2) la faible variabilité génétique de certaines espèces. La translocation d’individus pourrait donc être envisagée, soit pour augmenter la population effective, ou pour augmenter la variabilité génétique, mais cela ne serait pertinent dans le second cas que si l’échelle temporelle probable de perte de variabilité génétique (disons sur une dizaine de générations) est inférieure à l’échelle temporelle du stress environnemental causée par la moule zébrée (disons une dizaine
d’années).
L’espèce 1 est abondante, peut avoir plusieurs générations par année, mais a une faible
hétérozygosité. Ici, la translocation d’individus pour augmenter la variabilité génétique semble donc pertinente.
L’espèce 2 est abondante, a probablement une grande population effective puisque les femelles dominent, peut avoir plusieurs générations par année et a une hétérozygosité moyenne. Ici la translocation est plus difficile à justifier tant au plan de la taille de la population que du coté de la variabilité génétique.
L’espèce 3 est assez abondante, a environ 3 générations par année et une faible variabilité génétique. Ici, l’échelle temporelle de perte de variabilité génétique semble correspondre environ à l’échelle temporelle du stress causé par les moules zébrées. La translocation d’individus pourrait peut-être réduire la perte de variabilité génétique, ou augmenter la population effective (déjà de quelques dizaines de milliers).
L’espèce 4 a une faible population effective, et possède malgré tout une forte hétérozygosité. La petite population effective laisse suggérer un potentiel de perte de variabilité génétique, mais cette perte ne se ferait ques sur quelques générations, vraisemblablement plus lentement que ne se ferait sentir le stress causé par la moule zébrée. La translocation de femelles de cette espèce pourrait être pertinente, et l’augmentation de la taille de la population pourrait également être pertinente.
Les espèces 5 et 6 ont toutes deux des générations de 10 ans, et ne possèdent que 20 femelles.
L’espèce 6 a une variabilité génétique plus faible que l’espèce 5. Ici, la translocation d’individus ne serait pertinente que pour augmenter la population effective puisque l’échelle temporelle de la perte de variabilité génétique est plus grande que celle du stress causé par la moule zébrée.
Donc, la translocation pour augmenter la variabilité génétique est particulièrement pertinente pour l’espèce 1. Pour augmenter la population effective, la translocation est particulièrement pertinente pour les espèces 4, 5 et 6. Cependant, comme il est probable que la moule zébrée continue de modifier l’environnement de toutes ces espèces dans la rivière Rideau, le succès de ces translocations est loins d’être assuré pour ces trois espèces.
2. Certains futurologues pessimistes prédisent un crash boursier et une récession économique majeure d’ici 20 ans. Comment et pourquoi une telle catastrophe économique pourrait-elle être bénéfique pour la conservation des écosystèmes présentement surexploités? (5 points)
1- en faisant baisser la demande et le niveau d’exploitation
2- en réduisant le rendement sur le produit de la vente du capital naturel, le rendement sur le capital naturel deviendrait plus compétitif
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3. En janvier 1997, des chercheurs du National Water Research Institute et de l’université de Guelph ont publié les résultats d’une étude sur les moules d’eau douce de la partie aval du bassin des Grands Lacs. Au cours de leurs travaux, ils ont combiné les informations retrouvées dans plus de 70 collections des musées et d’études antérieures en vue d’identifier les espèces les plus menacées. Ils ont donc créé une base de décrivant la distribution des 41 espèces retrouvées dans le sud de l’Ontario pour la période 1860 à 1996. Chaque observation dans la banque de donnée correspond à la présence vérifiée d’une espèce donnée dans une rivière ou un lac donné à une date donnée. Notez que la banque de donnée synthétise les observations d’expéditions irrégulières faites par des naturalistes et des spécialistes, par conséquent les sites visités et l’effort d’échantillonnage varient dans le temps.
En vous basant sur l’information contenue dans le tableau suivant , quelles sont les espèces qui ont le risque d’extinction plus élevé et devraient être considérées par le COSEWIC (Comité sur le statut des espèces menacées de disparition au Canada)? Pourquoi? (10 points)
Espèce Avant 1960 Après 1960 Aire de
distributio n
Vulnérabilité Nombre d’espèces de poissons hôtes
% des observatio
ns
% des sites
% des observation
s
% des sites
Elliptio complanata 6.1 12.2 3.1 10.4 Canada Invulnérable 5
Elliptio dilatata 4 8 4.8 16.4 Canada Peu
vulnérable
5 Epioblasma
perobliqua
0.07 0.01 0 0 SE Ont Invulnérable 1
Lampsilis fasciola 0.5 1 0.5 1.8 SE Ont Invulnérable 1
Lampsilis ovata 5 10.2 4.4 15.2 Canada Invulnérable 7
Lampsilis radiata 4.1 8.3 3.1 10.8 Canada Peu
vulnérable
6 Lampsilis
siliquiodea
14.2 28.6 8.6 29.9 Canada Invulnérable 14
Obovaria olivaria 0.7 1.5 0.04 0.13 Canada Très
vulnérable
ND
Villosa fabalis 0.4 0.9 0.3 0.9 SE Ont Peu
vulnérable
ND
Total observations n=1369 n=679
n=2754 n=797 Total sites
Toute chose état par ailleurs égale, à priori le risque d’extinction devrait être plus grand pour a) une espèce ayant une aire de distribution plus restreinte,
b) qui est très vulnérable à la colonisation par la moule zébrée, c) qui dépend d’une seule espèce de poisson hôte au stade larvaire, d) dont l’incidence est faible
e) et dont l’incidence est en baisse.
Si on attribue 1 point pour chacun de ces facteurs de risque, on obtient le classement suivant:
E. perobliquarencontre 4/5 de ces critères. Elle semble d’ailleurs avoir disparu depuis 1960, bien avant l’arrivée des moules zébrées ce qui rend sa vulnérabilité à cette dernière peu pertinente!
O. olivaria(3/5) est rare, son incidence a baissé considérablement post 1960, et elle est très vulnérable à la moule zébrée. Si en plus elle ne dépend que d’une seule espèce de poisson pour se reproduire, alors elle serait sans aucun doute la plus menacée.
L. fasciolaetV. fabalis semblent avoir un risque similaire (2.5-3/5), peut être un peu plus siV. fabalis n’a qu’une seule espèce de poisson hôte au stade larvaire.
Les cinq dernières espèces sont beaucoup moins à risque.
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4. Le chevalier cuivré (Moxostoma hubbsiLegendre, Copper redhorse) est une espèce menacée de disparition au Québec où la seule population connue est retrouvée dans le Richelieu. Ce poisson de la famille des Catostomidae fraie au printemps dans les radiers (zones peu profondes où le substrat est dominé par le gravier) lorsque la température de l’eau atteint 15 degrés. Les femelles atteignent leur maturité sexuelle à 4 ou 5 ans, lorsqu’elles mesurent environ 30cm. Leur espérance de vie moyenne est d’une dizaine d’années. Ce sont des poissons très sédentaires qui ont tendance à rester toute leur vie près des sites de reproduction.
Une biologiste a identifié trois populations dans la Rivière Richelieu (A, B et C) à environ 6 km de distance l’une de l’autre. Pour chaque population, elle a pu déterminer les paramètres
démographiques suivants:
Ne, la taille effective de la sous-population
r, le taux de croissance annuel de la population effective (calculé en 1994, 1995, 1996 et 1997) :
En 1997, elle a également pu faire un inventaire quantitatif de chacune des populations, et a obtenu des estimés de l’abondance absolue (N, en nombre d’individus) par classe d’âge pour chacune des populations
a) Laquelle de ces trois populations vous semble la plus menacée à court terme? Pourquoi? (5 points) b) Quelles actions proposeriez vous pour protéger cette espèce? (5 points)
A B C
Superficie de la frayère
100m2 500m2 50m2
Ne1997 30 60 90
r1994 -0.1 -0.15 -0.3
r1995 0 0.05 -0.3
r1996 0.2 0.3 -0.2
r1997 0.15 0.1 -0.05
0 5 10 15
Âge (années) 1
10 100
N
A B C Population
a) En général, le facteur principal affectant le risque d’extinction des populations est la taille de la population. Quoique la population C aie une taille effective en 1997 trois fois plus élevée que celle de la population A (90 vs 30), la taille de la population totale de C est environ la moitié de celle de A (211 vs 502). De plus, si on regarde la structure d’âge de la population C, il est très clair qu’elle éprouve des problèmes sérieux de recrutement. En effet, même si le nombre d’individus en âge de se reproduire est le plus élevé, elle n’a produit que 10 à 20% du nombre de juvéniles produit par les géniteurs des populations A et B au cours des dernières années. En fait, cette population (C) risque fort de disparaître d’ici 2 ou 3 ans quand les derniers vieux géniteurs mourront. De plus, si on considère le taux de croissance de la population effective, il est clair que la population C est sur le déclin. Finalement c’est celle qui a la frayère la plus petite. La population C est donc la plus menacée.
Ceci dit, les 3 populations sont à risque, et donc l’espèce est menacée. C’est une espèce endémique, représentée seulement par quelques centaines d’individus dans trois populations sur une seule rivière. Il sufirait d’un déversement sauvage de produits toxiques pour l’éliminer de la face de la terre...
b) Pour protéger cette espèce de l’extinction, il y a deux axes stratégiques désirables: 1) augmenter la taille de la population et 2) augmenter le nombre de sites où elle est retrouvée. Les populations actuelles semblent trop petites pour débuter maintenant un programme de translocation vers d’autres rivières. Il faudrait d’abord permettre aux trois populations existantes de croître.
Pour augmenter la taille de ces populations on peut soit diminuer le taux de mortalité, soit augmenter le recrutement. Si on en juge par le graphique, il n’y a pas de problème évident de mortalité. Il y a une décroissance exponentielle du nombre de poissons avec un accroissement de l’âge qui est typique des espèces ayant une stratégie r. Par contre au moins deux des populations semblent avoir des problèmes de recrutement. Le recrutement des populations B et C est plus faible par individu en âge de se reproduire que dans la population A. Il se pourrait que ce faible succès de reproduction soit dû à une surpopulation dans le cas de la population C qui possède, après 3 ans de croissance négative de la population effective, encore près de 2 ind/m2de frayère alors que cette densité est de l’ordre de 0.3 et 0.1 ind/m2pour les populations A et B. Cependant, il semble y avoir quelque chose qui cloche avec la population B qui possède une grande frayère moins densément utilisée que la frayère de la population A, et qui malgré le double de géniteurs environ, ne produit pas plus de juvéniles. Peut-être que cette frayère est de moins bonne qualité, ou qu’il y a un pathogène ou prédateur qui s’en donne à coeur joie avec les juvéniles de la population B. On ne peut dire avec seulement ces données.
Par conséquent, la stratégie qui devrait être employée devrait viser, dans un premier temps, à identifier les causes du succès (ou de l’insuccès relatif) de recrutement dans les trois frayères, et d’intervenir de manière à l’augmenter. Une gestion adaptative des trois populations jusqu’à ce qu’elles soient suffisamment grosses pour pouvoir servir de bassin de translocation vers d’autres rivières semble appropriée.
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5. Un biologiste de la conservation développe une simulation pour examiner comment la taille initiale de la population (N0), le taux de croissance (r) et la variabilité du taux de croissance (Vr) affectent la
probabilité d’extinction d’une population d’une espèce de petit mammifère herbivore. La figure ci- dessous illustre les résultats de plusieurs séries de simulations.
Si la courbe D illustre les résultats pour une population initiale de 100 individus avec un taux de croissance de 0.02 et un Vrde 0.1, quelle(s) courbe(s) pourraient illustrer les résultats pour une population initiale de 50 individus, le même taux de croissance, et un Vrde 0.05? Pourquoi? (5 points)
La probabilité d’extinction est inversement proportionnelle à la taille initiale de la population et son taux de croissance, et directement proportionnelle à la variabilité du taux de croissance.
Par rapport à la population illustrée par la courbe D, on devrait donc avoir une coube déplacée vers la gauche par ce que la population initiale est plus faible, et une courbe déplacée vers la droite parce que la variabilité du taux de croissance est plus petite. Donc, la courbe devrait être assez rapprochée de la courbe D.
La pente de la courbe devrait être autant, sinon plus grande que celle de la courbe D, puisque la variabilité du taux de croissance est plus faible que pour la population donnant naissance à la courbe D. On peut donc éliminer les courbes E et C.
On peut également éliminer la courbe A puisque les petits mammifères ont des générations d’au moins quelques semaines et donc la probabilité d’extinction est très faible pour 6 semaines.
Par élimination, seule la courbe B est plausible, si la réduction de 100 à 50 individus a une plus grand effet sur la probabilité d’extinction que la réduction de la variabilité du taux de croissance. Ce qui serait conséquent avec la pente identique pour les courbes B et D.
10 100 1000
10000 100000
1000000 10000000
Semaines 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Probabilitéd'extinction
A
B
C D E
6. En vous basant sur ce que vous avez appris dans ce cours, décrivez une idée fausse que vous aviez en ce qui concerne la biologie de la conservation des espèces. D’où provenait cette idée fausse?
Quelles en étaient les ramifications? Quelle serait la meilleure façon de convaincre d’autres étudiants qui ont cette même idée fausse qu’elle est incorrecte? (maximum de 5 points boni)
