Spatial structure of natural boxwood and the invasive box tree moth can promote coexistence - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Ecological Modelling Year : 2022

Spatial structure of natural boxwood and the invasive box tree moth can promote coexistence

La structure spatiale du buis naturel et de la pyrale du buis peut favoriser leur coexistence

Jimmy Garnier
Camille Noûs
Sébastien Ibanez
  • Function : Author
  • PersonId : 862409

Abstract

In the absence of top-down and bottom-up controls, herbivores eventually drive themselves to extinction by exhausting their host plants, Poorly mobile herbivores may experiment only local disappearance, because they can recolonize intact plant patches elsewhere, leaving time to previously over-exploited patches to regrow. However most herbivores such as winged insects are highly mobile, which may prevent the formation of spatial heterogeneity. We test if long-distance dispersal can preclude coexistence using the invasion of box tree moth (Cydalima perspectalis) in Europe as a model system. We build a lattice model and estimate the parameters with a combination of field measurements, experimental data and literature sources. Space corresponds either to a realistic boxwood landscape in the Alps, or to theoretical landscapes of various sizes. We find that both species persist under a large range of realistic parameter values, despite a severe reduction in boxwood biomass, with an alternation of outbreaks and near-to-extinction moth densities. Large landscapes are necessary for coexistence, allowing the formation of spatial structure. Low plant regrowth combined with long-distance dispersal could drive moths to extinction, because of resources depletion at the global scale even without a complete synchronization of the local dynamics. The spatial dynamics leads to formation of small plant patches evenly distributed in the landscape, because of a combination of local plant dispersal and global indirect competition between plants through their positive effect on moth population size. Coexistence is favored by such heterogeneous landscapes, because empty patches increase moth mortality during dispersal: the system thus creates its own stability conditions.
En l'absence de contrôles top-down et bottom-up, les herbivores finissent par épuiser leurs plantes hôtes, ce qui les conduit à l'extinction. Les herbivores peu mobiles peuvent néanmoins s'éteindre seulement localement ; puis recoloniser des parcelles de plantes intactes ailleurs, laissant le temps à des parcelles précédemment surexploitées de repousser. Cependant, la plupart des herbivores tels que les insectes ailés sont très mobiles, ce qui peut empêcher la formation d'une hétérogénéité spatiale. Nous testons si la dispersion à longue distance peut empêcher la coexistence en utilisant l'invasion de la pyrale du buis (Cydalima perspectalis) en Europe comme système d'étude. Nous construisons un modèle en grille et estimons les paramètres en combinant des mesures de terrain, des données expérimentales et des sources bibliographiques. L'espace correspond soit à un paysage réaliste de buis dans les Alpes, soit à des paysages théoriques de différentes tailles. Nous constatons que les deux espèces persistent dans une large gamme de valeurs réalistes des paramètres, malgré une forte réduction de la biomasse de buis, avec une alternance entre des pics d'invasion et des densités en pyrales proche de l'extinction. De grands paysages sont nécessaires à la coexistence, permettant la formation d'une structure spatiale. Une faible repousse des plantes combinée à une dispersion sur de longues distances pourrait conduire les papillons de nuit à l'extinction, en raison de l'épuisement des ressources à l'échelle globale, même sans une synchronisation complète des dynamiques locales. La dynamique spatiale conduit à la formation de petites parcelles de plantes uniformément réparties dans le paysage, en raison d'une combinaison de la dispersion locale des plantes et de la concurrence indirecte globale entre les plantes par leur effet positif sur la taille des populations de pyrales. La coexistence est favorisée par ces paysages hétérogènes, car les parcelles vides augmentent la mortalité des pyrales lors de la dispersion : le système crée ainsi ses propres conditions de stabilité.
Fichier principal
Vignette du fichier
Ledru_et_al_revised_manuscript(black).pdf (1.33 Mo) Télécharger le fichier
Ledru_et_al_Supplementary_Information(black).pdf (2.35 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Files produced by the author(s)

Dates and versions

hal-03012003 , version 1 (18-11-2020)
hal-03012003 , version 2 (16-06-2021)

Identifiers

Cite

Léo Ledru, Jimmy Garnier, Christiane Gallet, Camille Noûs, Sébastien Ibanez. Spatial structure of natural boxwood and the invasive box tree moth can promote coexistence. Ecological Modelling, 2022, 465, pp.109844. ⟨10.1016/j.ecolmodel.2021.109844⟩. ⟨hal-03012003v2⟩
107 View
144 Download

Altmetric

Share

Gmail Facebook X LinkedIn More