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Master Thesis Year : 2019

Between trophic theory and macroecological data : allometric relations and fucntional response

Entre théorie trophique et données macroécologiques : relations allométriques et réponse fonctionnelle

Laurie Wojcik
  • Function : Author

Abstract

This manuscript addresses an essential question in trophic ecology: how to explain the cross-ecosystem variation in the strength of (top-down) control of preys by predators. By confronting macroecological data and mathematical models, several theoretical assumptions are tested. In the literature, allometric relations and functional response are claimed to be key components of trophic control. Scaling laws have been proposed between metabolism (m) and body mass (w) in the form m ~wb with b ∈ [-0.33, -0.25], and we find similar laws for predator- prey ratios within a taxonomic class, but not between classes. Species strategies and habitat do not appear to modify these laws. Functional response has been estimated in many studies focusing on particular systems, and using several mathematical expressions. The best-fit model for our macroecological data exhibits an unusual power-law scaling, the square root of the product of prey and predator biomasses and the prey metabolism. This agrees with expressions proposed for predators hunting in groups and preys living in herds. Comparing this functional response to prey production yields an estimate of the strength of top-down control, which does not seem to be constrained by metabolism or body mass. According to theory, a more precise estimate of top-down control strength involves the intensity of self-regulation, which is unknown for most populations in our dataset. These exploratory results, based on observational data, should be confronted to meta-analyses of experimental data, and expanded using larger datasets.
Ce manuscrit s'intéresse à une question fondamentale en écologie trophique : comment expliquer la variation de la force du contrôle (top-down) des proies par les prédateurs selon les écosystèmes ? Grâce à une confrontation entre données macroécologiques et modèles mathématiques, plusieurs hypothèses théoriques sont testées. Dans la littérature, les relations allométriques et la réponse fonctionnelle sont des composantes clés du contrôle trophique. Des lois d'échelle ont été établies entre métabolisme (m) et masse corporelle (w) de la forme m ~wb avec b ∈ [-0.33, -0.25], qui sont vérifiées pour les ratios prédateur-proie au sein d’une classe taxonomique, mais pas entre classes. Les stratégies des espèces et l’habitat ne modifient pas ces lois. La réponse fonctionnelle a été mesurée dans de nombreuses études expérimentales pour des systèmes particuliers, et avec des expressions mathématiques variées. Le meilleur modèle pour les données macroécologiques présente une expression différente, en racine carrée du produit des biomasses des proies et des prédateurs et en métabolisme des proies. Cela concorde avec des expressions proposées pour des prédateurs chassant en groupe des proies vivant en troupeau. En comparant réponse fonctionnelle et production des proies, on détermine la force du contrôle top-down, qui ne semble pas contrainte par le métabolisme ou la masse corporelle. D'après la théorie, une estimation plus précise de ce contrôle nécessite l'autorégulation, qui est inconnue pour la plupart des populations étudiées. Ces résultats exploratoires, basés sur des données empiriques, devraient être confrontés à des méta-analyses expérimentales et étendus avec plus de données
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Dates and versions

dumas-02421042 , version 1 (20-12-2019)

Identifiers

  • HAL Id : dumas-02421042 , version 1

Cite

Laurie Wojcik. Entre théorie trophique et données macroécologiques : relations allométriques et réponse fonctionnelle. Sciences du Vivant [q-bio]. 2019. ⟨dumas-02421042⟩
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