Projet de maîtrise sur les fourmis du genre Leptothorax en forêt boréale mixte/
MSc opportunity on Leptothorax ants of the boreal mixedwoods.
Nous sommes à la recherche d’un(e) étudiant(e) pour un projet de maîtrise portant sur l’écologie des fourmis du genre Leptothorax en forêt boréale mixte.
Contexte et problématique
The present-day population biology of any given species is an outcome of the habitats that are available to it and the intrinsic and extrinsic factors that allow it to occupy those habitats. To understand a population of a species, we must understand how its habitats are generated and maintained, and how it colonizes and retains those habitats. These complex processes motivate efforts to identify and describe model ecosystems that possess enough complexity to exhibit general principles of population biology, but not so much complexity that they cannot be understood in detail.
As trees shed wood and decay, they produce nesting sites that ants can live in. Some ant species specialize on these sites, like coarse woody debris, and do not live in any other kind of habitat. Such sites provide an extrinsic limit to the size of an ant population, and are themselves an outcome of factors including the tree species composition, age, and past history of trees in a forest. The fraction of suitable nesting sites that are occupied by a given ant species is then an outcome of factors including the ability of ants to find and colonize new sites (dispersal), interactions with other species that exploit the same habitat (competition), and extrinsic mortality (predation).
In eastern Canada, Leptothoracine ants predominantly nest in coarse woody debris that is at a specific stage of decay (Lafleur et al. 2006). Within their particular debris type, this habitat is occupied by just two ant species: the small brown Leptothorax ergatogyneous, and the large black Leptothorax canadensis, and is not occupied by other free-living ants (Heinze 1993). L. ergatogyneous has a more restricted habitat range than L. canadensis, as it is additionally only found in habitats, such as roadsides and tree fall gaps, that possess an intermediate level of direct sunlight. Perhaps as a consequence of this specialization, L. ergatogyneous possesses an intraspecific genetic polymorphism between wingless queens (low dispersal; more prevalent in isolated habitat patches) and winged queens (high dispersal; more prevalent in continuous habitat) (Heinze & Buschinger 1989).
Finally, both L. ergatogyneous and L. canadensis are killed by a specialist parasite, the slave-making ant Harpagoxenus canadensis (Heinze et al. 1991; Stuart 2009). H. canadensis queens establish colonies by invading either L. canadensis or L. ergatogyneous colonies and killing the queen, and then maintain colonies by raiding worker pupae from neighboring L. canadensis and L. ergatogyneous colonies. Slave-making ants provide a particularly tractable model for predation in ants because, unlike other predators, they live within the colony they have killed. Thus, it is possible to estimate the extent of predation within a population by identifying a) the number of colonies occupied by H. canadensis queens, and b) the number of L. canadensis and L. ergatogyneous workers in those colonies.
Studies of Leptothoracine populations in eastern Canada therefore provide a) a manageably narrow and identifiable range of suitable habitat, b) competition for nesting sites between a specialist and a generalist species, c) discrete variation in dispersal capacity, and d) extrinsic mortality due to a specialized predator at a measurable rate.
A first step toward understanding this system would be to collect Leptothoracine ants in habitats that vary in ecologically-relevant conditions. These could differ in variables that contribute to habitat generation (tree species and demography, landscape features, recency of logging and burning), as well as habitat occupancy (habitat fragmentation, competition, and predation). Within a carefully-selected range habitats, the goal would be to perform standardized sampling of colonies to determine the number of colonies per species (L. ergatogyneous, L. canadensis, and H. canadensis), and score these colonies for the presence of winged versus wingless queens and the number and species of ants in the colony. Such a study would be scientifically valuable in its own right, and would motivate future research (ie, computational approaches like GIS and ecological niche modeling, and experimental methods like transplantation experiments).
Date de commencement : Septembre 2021.
Lieu : L’étudiant(e) sera basé(e) à l’Institut de recherche sur les forêts (IRF; http://www.uqat.ca/programmes/irf/), au campus de l’UQAT à Rouyn-Noranda. Néanmoins, ses travaux de terrain se dérouleront à la Forêt d’enseignement et de recherche du lac Duparquet (http://ferld.uqat.ca/), où il(elle) sera hébergé(e) durant cette période. L’étudiant(e) pourrait aussi être appelé effectuer quelques séjours à l’Université Harvard pour des travaux de laboratoire et des rencontres avec son co-superviseur. Par ailleurs, l’étudiant(e) sera membre de la Chaire en aménagement forestier durable (http://chaireafd.uqat.ca/) et du Centre d’étude de la forêt (http://www.cef-cfr.ca/). L’équipe de l’IRF est dynamique et offre un environnement de qualité aux étudiants, alors que la ville de Rouyn-Noranda est très active culturellement et offre une grande qualité de vie grâce à ses attraits touristiques (Festival du cinéma, Festival de musique émergeante, Festival des guitares du monde…) et activités de plein air (randonnée, camping, canot, ski, raquette…) (http://www.ville.rouyn-noranda.qc.ca/; http://tourismerouyn-noranda.ca/).
Financement : Bourse de 17 500$/année pour 2 ans.
Pour postuler : Faire parvenir par courriel votre curriculum vitae, une lettre de motivation, vos relevés de notes et le nom de deux références à l’attention de Benoit Lafleur (benoit.lafleur@uqat.ca) ou Buck Trible (bucktrible@g.harvard.edu).
Les personnes intéressées doivent faire parvenir leurs documents d’ici le 31 décembre 2020.
Benoit Lafleur, professeur
UQAT, Institut de recherche sur les forêts (http://www.cef-cfr.ca/index.php?n=Membres.BenoitLafleur)
Waring « Buck » Trible, chercheur
Harvard University
En francais :
Projet de maîtrise les fourmis du genre Leptothorax en forêt boréale mixte
Publiée le: 23 octobre 2020
Contact: benoit.lafleur@uqat.ca
Date de fin de validité: 2021-05-31
PROJET DE MAITRISE – ENTOMOLOGIE FORESTIÈRE
Titre : Projet de maîtrise les fourmis du genre Leptothorax en forêt boréale mixte
Nous sommes à la recherche d’un(e) étudiant(e) pour un projet de maîtrise sur l’utilisation de divers traitements sylvicoles pour la restauration de la productivité de sites forestiers dominés par l’aulne rugueux en forêt boréale mixte.
Contexte et problématique: La biologie actuelle de la population d’une espèce donnée est le résultat des habitats qui lui sont accessibles et des facteurs intrinsèques et extrinsèques qui lui permettent d’occuper ces habitats. Pour comprendre une population d’une espèce, nous devons comprendre comment ses habitats sont générés et maintenus, et comment elle
colonise et conserve ces habitats. Ces processus complexes motivent les efforts visant à identifier et à décrire des écosystèmes modèles qui possèdent une complexité suffisante pour présenter les principes généraux de la biologie des populations, mais pas au point de ne pas pouvoir être compris en détail.
En se décomposant, les arbres produisent des sites de nidification dans lesquels les fourmis peuvent vivre. Certaines espèces de fourmis sont adaptés à des sites spécifiques, comme les débris ligneux grossiers, et ne vivent dans aucun autre type d’habitat. Ces sites constituent une limite extrinsèque à la taille d’une population de fourmis et sont eux-mêmes le résultat
de facteurs tels que la composition des espèces d’arbres, l’âge et l’histoire passée des arbres dans une forêt. La fraction des sites de nidification appropriés qui est occupée par une espèce de fourmi donnée est alors le résultat de facteurs tels que la capacité des fourmis à trouver et à coloniser de nouveaux sites (dispersion), les interactions avec d’autres espèces qui exploitent le même habitat (compétition) et la mortalité extrinsèque (prédation).
Dans l’est du Canada, les fourmis Leptothoracine nichent principalement dans des débris ligneux grossiers qui sont à un stade spécifique de décomposition (Lafleur et al. 2006). Cet habitat n’est occupé que par deux espèces de fourmis : la petite fourmis brune Leptothorax ergatogyneous et la grande fourmis noire Leptothorax canadensis, et n’est pas occupé par d’autresfourmis (Heinze 1993). L. ergatogyneous a une aire de répartition plus restreinte que L. canadensis, car elle se retrouve aussi dans d’autres habitats, tels que les bords de route et les brèches dans les arbres, qui reçoivent un niveau intermédiaire de lumière directe du soleil. Peut-être en raison de cette spécialisation, L. ergatogyneous possède un polymorphisme génétique intraspécifique entre les reines sans ailes (faible dispersion ; plus répandues dans les parcelles d’habitat isolées) et les reines ailées (forte dispersion ; plus répandues dans un habitat continu) (Heinze & Buschinger 1989).
Enfin, tant L. ergatogyneous que L. canadensis sont tués par un parasite spécialisé, la fourmi esclavagiste Harpagoxenus canadensis (Heinze et al. 1991 ; Stuart 2009). Les reines H. canadensis établissent des colonies en envahissant les colonies de L. canadensis ou de L. ergatogyneous et en tuant la reine, puis elles maintiennent les colonies en attaquant les pupes ouvrières des colonies voisines de L. canadensis et de L. ergatogyneous. Les fourmis esclavagistes constituent un modèle de prédation particulièrement tractable chez les fourmis car, contrairement aux autres prédateurs, elles vivent dans la colonie qu’elles ont tuée. Ainsi, il est possible d’estimer l’ampleur de la prédation au sein d’une population en identifiant a) le nombre de colonies occupées par les reines H. canadensis, et b) le nombre d’ouvrières L. canadensis et L. ergatogyneous dans ces colonies.
Les études des populations de Leptothoracine dans l’est du Canada fournissent donc a) une gamme d’habitats appropriés, étroite et identifiable, b) une compétition pour les sites de nidification entre une espèce spécialisée et une espèce généraliste, c) une variation discrète de la capacité de dispersion, et d) une mortalité extrinsèque due à un prédateur spécialisé à un taux mesurable.
Un premier pas vers la compréhension de ce système serait de collecter des fourmis Leptothoracine dans des habitats qui varient en fonction des conditions écologiques. Celles-ci pourraient différer en fonction des variables qui contribuent à la création de l’habitat (espèces d’arbres et structure d’âge de la forêt, caractéristiques du paysage, temps depuis l’exploitation forestière ou les feux), ainsi que de l’occupation de l’habitat (fragmentation de l’habitat, concurrence et prédation). Au sein d’une gamme d’habitats soigneusement sélectionnés, l’objectif serait de procéder à un échantillonnage standardisé des colonies pour déterminer le nombre de colonies par espèce (L. ergatogyneous, L. canadensis et H. canadensis), et de décrire ces colonies en fonction de la présence de reines ailées ou non ailées et du nombre et des espèces de fourmis dans la colonie.
Une telle étude serait scientifiquement valable en soi et sera le point de départ de futures recherches (c’est-à-dire des approches informatiques comme les SIG et la modélisation de niche écologique, et des méthodes expérimentales comme les expériences de transplantation).
Lieu : L’étudiant(e) sera basé(e) à l’Institut de recherche sur les forêts (IRF; http://www.uqat.ca/programmes/irf/), au campus de l’UQAT à Rouyn-Noranda. Néanmoins, ses travaux de terrain se dérouleront à la Forêt d’enseignement et de recherche du lac Duparquet (http://ferld.uqat.ca/), où il(elle) sera hébergé(e) durant cette période. L’étudiant(e) pourrait aussi être appelé effectuer quelques séjours à l’Université Harvard pour des travaux de laboratoire et des rencontres avec son co-superviseur. Par ailleurs, l’étudiant(e) sera membre de la Chaire en aménagement forestier durable (http://chaireafd.uqat.ca/) et du
Centre d’étude de la forêt (http://www.cef-cfr.ca/). L’équipe de l’IRF est dynamique et offre un environnement de qualité aux étudiants, alors que la ville de Rouyn-Noranda est très active culturellement et offre une grande qualité de vie grâce à ses attraits touristiques (Festival du cinéma, Festival de musique émergeante, Festival des guitares du monde…) et activités
de plein air (randonnée, camping, canot, ski, raquette…) (http://www.ville.rouyn-noranda.qc.ca/; http://tourismerouynnoranda.ca/).
Financement : Bourse de 17 500$/année pour 2 ans.
Date de commencement : Septembre 2021
Pour postuler: Email your resume, cover letter, transcripts and the names of two references to the attention of Benoit Lafleur (benoit.lafleur@uqat.ca) or Buck Trible (bucktrible@g.harvard.edu). Interested candidates must submit their documents by December 31, 2020.
Benoit Lafleur, professeur
UQAT, Institut de recherche sur les forêts (http://www.cef-cfr.ca/index.php?n=Membres.BenoitLafleur)
Waring Buck Trible, chercheur
Harvard University