Démographie et dynamique de la population de renards arctiques (Vulpes Lagopus) de l'Île Bylot, Nunavut, Canada

RÉSUMÉ: Comprendre comment les populations sont régulées est d’intérêt pour leur gestion et conservation ainsi que pour le progrès des connaissances fondamentales en écologie des populations et des écosystèmes. La dynamique d’une population résulte de la combinaison de paramètres démographiques clés et de leurs variations. Néanmoins, comparativement aux plantes, grands herbivores et oiseaux, les mammifères carnivores font l’objet de peu d’études démographiques, malgré le charisme de ce groupe et du rôle important qu’il joue au sein des réseaux trophiques. Aussi, les publications qui existent sont majoritairement réalisées sur des populations qui font face à une pression anthropique forte. L’Arctique est un biome faiblement modifié par les humains et fortement menacé par les changements climatiques actuels. Il apparait urgent de mieux comprendre le fonctionnement de ce biome, y compris les rôles qu’y jouent les variables biotiques et abiotiques. Dans ce biome, le renard arctique (Vulpes lagopus) est l’un des principaux prédateurs et a été choisi par l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature comme l’une des 10 espèces sentinelles de l’impact des changements climatiques. L’écosystème de toundra dans lequel le renard arctique évolue présente un réseau trophique considéré comme simple, où les relations interspécifiques sont facilement identifiables. Les proies principales de la population que nous étudions, sur l’île Bylot au Nunavut, sont des sources de nourriture qui présentent une grande hétérogénéité spatiale et temporelle, un contexte idéal pour étudier l’impact des ressources alimentaires sur la démographie. Notre objectif principal était d’identifier et comprendre les facteurs biotiques et abiotiques affectant les principaux paramètres démographiques, et donc responsables de la dynamique d’une population de renards arctiques, prédateur clé de son écosystème. Nos objectifs secondaires, détaillés dans quatre chapitres étaient : 1) d’élaborer une méthode d’estimation de l’âge. Ce paramètre essentiel en biologie des populations a un fort impact sur l’écologie et la dynamique des populations, mais est souvent difficile à quantifier de manière non invasive chez les carnivores adultes capturés vivants; 2) d’évaluer l’impact de l’hétérogénéité des ressources alimentaires sur la survie adulte et la reproduction; 3) de tester l’hétérogénéité temporelle de la mortalité et d’évaluer les impacts des conditions météorologiques (via l’accessibilité aux ressources alimentaires) sur la survie mensuelle adulte; et enfin 4) de décrire une xvi cause de mortalité jusqu’alors inconnue chez le renard arctique et due à une relation interspécifique. Le développement de nouvelles méthodes de suivi et d’analyse favorise l’essor d’études de populations sauvages et des facteurs responsables du maintien de ces populations. Ce doctorat s’inscrit dans la lignée de ce récent développement. Tout d’abord, nous avons combiné le comptage du nombre de lignes de cément sur des dents extraites de carcasses avec l’évaluation moins invasive de l’usure de la dentition. Nous avons alors construit un indice répétable et estimé correctement la classe d’âge de 75% des individus étudiés. Ensuite, à l’aide de modèles multi-évènements, nous avons combiné différentes sources de données, dont des captures photographiques, afin de tester des hypothèses sur l’impact de la disponibilité des proies sur la survie adulte et la reproduction. Nos analyses ont révélé un fort effet sur la reproduction, mais pas sur la survie adulte. Alors, par l’exploitation de données extraites de colliers émetteurs satellitaires analysées grâce à des modèles dits de « known-fate », nous avons testé l’impact de facteurs abiotiques sur la survie mensuelle des adultes. Nous avons conclu que la survie mensuelle des renards arctiques ne variait pas de façon saisonnière, et n’était que peu affectée par les conditions météorologiques. Enfin, l’utilisation d’appareils photographiques automatiques nous a permis d’apporter de nouvelles connaissances sur les causes de mortalité des jeunes renards arctiques. Nous avons décrit la première observation d’un évènement de prédation de renardeaux par un couple de grands corbeaux (Corvus corax). Cela ouvre des perspectives nouvelles sur l’étude de la survie des jeunes renards pour compléter les connaissances sur la démographie de ces carnivores. La toundra arctique présente des relations interspécifiques facilement identifiables, des relations prédateurs-proies fortes et des conditions climatiques extrêmes. Pourtant nous avons découvert une nouvelle interaction trophique et n’avons identifié aucun effet fort des ressources alimentaires ou des conditions météorologiques sur la survie du prédateur principal de l’écosystème dans lequel nous avons travaillé. L’étude des liens entre démographie, facteurs biotiques et facteurs abiotiques demeure un défi important pour les écologistes travaillant en milieu naturel. La combinaison de méthodes de terrain avancées et de techniques d’analyse récentes nous a permis d’obtenir des estimations robustes de taux vitaux et d’avancer notre compréhension de la dynamique d’une population de carnivore sauvage, des interactions entre espèces de prédateurs arctiques, et du fonctionnement de l’écosystème de la toundra. -- Mot(s) clé(s) en français : Renard arctique, Vulpes lagopus, usure de la dentition, âge, survie, reproduction, démographie, multi-évènement, CMR, known-fate, condition météorologique, prédateur-proie, mortalité. -- ABSTRACT: Understanding how populations are regulated is of great interest for their management and conservation as well as for progress in basic population and ecosystem ecology. Population dynamics results from a combination of demographic parameters and their variations through time. Nevertheless, demographic studies on mammal carnivores are sparse compared to those on other taxa such as plants, large mammalian herbivores or birds, and this in spite of their charism and key role in trophic webs. Furthermore, the available scientific publications mainly focus on populations under strong human pressure. The Arctic is one of the wildest biomes on earth but is deeply threatened by the current climate change. A better understanding of the relative roles of biotic and abiotic factors on its functioning is essential. In the tundra ecosystem, the arctic fox (Vulpes lagopus) is one of the main predators and has been selected by the International Union for the Conservation of Nature as one of ten sentinel species of the impact of climate change. The ecosystem in which arctic foxes live presents a simple trophic web, making interspecific relations easily identifiable. The main preys of the studied population, which is located on Bylot Island, Nunavut, show great spatial and temporal heterogeneity, an ideal context to investigate impacts of food resources on demography. Our main objective was to identify and understand the biotic and abiotic factors affecting the key demographic parameters driving the population dynamics of the arctic fox, a top predator in its ecosystem. Our secondary objectives, detailed in four chapters, were: 1) to build a method estimating the age of individuals. This parameter is essential in population ecology and has a strong impact on population dynamics, but is often lacking because it is difficult to obtain in adult carnivores captured alive without being very invasive; 2) to evaluate the impacts of heterogeneity in food resources on adult survival and reproduction; 3) to evaluate the seasonality of mortality patterns and assess the impacts of meteorological conditions (via prey accessibility) on monthly adult survival; and 4) to report a cause of mortality unknown in arctic foxes and caused by a trophic relation. The recent development of new monitoring and analysis methods promotes research on wild populations and the factors contributing to their maintenance. This thesis is part of this current development. To begin, we combined cement lines count on tooth extracted from carcasses with a less invasive method based on tooth wear. This allowed xviii us to build a reproducible index which estimated correctly the age class of 75% of the studied individuals. Using multi-event models, we then combined several types of information, including photographic captures, to test the impact of prey abundance on adult survival and reproduction. We found a strong positive effect on reproduction but not on survival. Using data from satellite collars analysed with “known-fate” models, we tested the impact of abiotic factors on monthly survival of adults. We concluded that the monthly survival of arctic foxes is not seasonal and only slighlty decreased by harsh meteorological conditions. Finally, the use of automatic cameras allowed us to improve our knowledge about mortality causes of young arctic foxes. We described the first observation of a predation event on arctic fox pups by a pair of common ravens (Corvus corax). This opens up perspectives on the study of arctic fox pup survival to complete knowledge of the demography of this carnivore. The arctic tundra shows interspecific relations that are easily identifiable, strong predator-prey relationships, and harsh meteorological conditions. Yet we discovered an unknown interspecific interaction and no strong effect of food resources or meteorological conditions on the survival of the main predator in the studied ecosystem. Studying the links between demography, biotic and abiotic factors remains a challenge for ecologists interested in natural populations. Combining new field methods with recent analysis techniques allowed us to obtain robust estimations of vital rates, and to further our knowledge and understanding of a wild carnivore population dynamics, of interspecific interactions between Arctic predators, and of tundra ecosystem functioning. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Arctic Fox, Vulpes lagopus, tooth wear, age, survival, reproduction, demography, multi-event, CMR, known-fate, weather condition, predator-prey, mortality