Demogenetics in metapopulations

SUMMARY : Human-induced habitat fragmentation constitutes a major threat to biodiversity. Small and isolated populations suffer from increased stochasticity and from limited rescue effects. These two factors may be sufficient to cause local extinctions but fragmentation induces some genetic consequences that can also contribute significantly to extinction risks. Increased genetic drift reduces the effectiveness of selection against deleterious mutations, leading to their progressive accumulation. Drift also decreases both the standing genetic variation and the rate of fixation of beneficial mutations, limiting the evolutionary potential of isolated populations. Demography and genetics further interact and feed back on each other, progressively driving fragmented populations into "extinction vortices". The aim of the thesis was to better understand the processes occurring in fragmented populations. For this, I combined simulation studies and empirical data from three species that live in structured habitats. Chapter 1 and 2 investigate the demography of two shrew species in fragmented habitats. I showed that connectivity and habitat quality strongly affect the demography of the greater white-tooted shrew, although demographic stochasticity was extremely high. I also demonstrated that habitat fragmentation is one of the leading factors allowing the local coexistence of two competing shrew species. Chapter 3 and 4 focus on measuring connectivity in fragmented populations based on genetic data. In particular, I showed that genetic data can be used to detect the landscape elements impeding dispersal. In Chapter 5 that deals with the accumulation of deleterious mutations in fragmented populations, I demonstrated that mutation accumulation, as well a time to extinction, can be predicted from simple demographic and genetic measures. In the last two chapters, I monitored individual reproductive success in an isolated tree frogs population. These data allowed quantifying the effective population size, a measure closely linked to population evolutionary potential. To conclude, this thesis brings some new insights into the processes occurring in fragmented populations, and I hope it will contribute to the improvement of the management and conservation of fragmented populations.

Le peuplement fondateur de la région de Lotbinière et ses conséquences démogénétiques

Un effet fondateur survient lorsqu’un petit nombre d’immigrants forment une nouvelle population et qu’ainsi les descendants ont une majorité de gènes provenant de ces quelques ancêtres. L’effet fondateur québécois, qui résulte de l’établissement de quelques milliers d’immigrants français aux XVIIe et XVIIIe siècles, est bien documenté. Mais des effets fondateurs régionaux ont aussi été identifiés. Ce mémoire de maîtrise vise à déterminer si un effet fondateur régional est à l’oeuvre dans la région de Lotbinière (Chaudière-Appalaches), dont le peuplement initial remonte à la fin du XVIIe siècle. Le fichier BALSAC et le Registre de la population du Québec ancien ont permis de constituer deux groupes de descendants, 715 individus mariés à la fin du XVIIIe siècle, et 60 autres mariés à la fin du XXe siècle. Par généalogies ascendantes et descendantes, les fondateurs immigrants et régionaux de la région ont par la suite été identifiés. Les résultats indiquent que l’effet fondateur régional avait encore une forte empreinte chez le groupe de descendants du XVIIIe siècle, mais que l’impact s’atténue en ce qui concerne les descendants contemporains. L’homogénéité démontrée par les coefficients d’apparentement et l’indice de contribution génétique uniforme, le petit nombre de fondateurs régionaux et le fait que 65 % des gènes contemporains étaient déjà introduits en 1800 sont des signes qui pointent vers un effet fondateur régional. Par contre, le nonisolement de la région, la proportion modérée de gènes contemporains introduits par les premiers fondateurs régionaux et les niveaux de consanguinité semblables aux autres régions du centre du Québec, incitent à nuancer cette conclusion. En fait, il y a possiblement deux Lotbinière : le Lotbinière ancien, sur la rive et le Lotbinière nouveau, dans les terres; chacun ayant son pool génique et son historique de peuplement propre.