Dispersal and Adaptation of two Invasive Wild Carnivores in the Caribbean Islands, the Northern Raccoon and the Small Indian Mongoose
Dispersion et adaptation de deux carnivores sauvages envahissants aux Caraïbes, le raton-laveur et la petite mangouste Indienne
Résumé
Ecosystem disruption through the introduction of exotic species is a major driver of the erosion of
global biodiversity. Insular ecosystems, including many biodiversity hotspots, are particularly threatened by biological invasions. Illustrating this global trend, the Caribbean region has experienced a major decline in biodiversity as a consequence of the different waves of human colonisation and the concomitant increase of non-native species introductions. Notably, two wild carnivores have been introduced in the Caribbean during the 17th and the 19th century: the northern raccoon, Procyon lotor, and the small Indian mongoose, Urva auropunctata. However, the understanding of the introduction history, as well as the environmental factors that may influence their distribution, remain largely incomplete. In this thesis, DNA analyses shed light on the geographical origins of the introduced populations of northern raccoon and small Indian mongoose in the Caribbean. While Bahamas populations of northern raccoon originated from two different sources in Florida, the Lesser Antilles populations were most probably introduced from the north-eastern regions of the species’ native range.
Our genetic analyses of invasive populations of small Indian mongoose confirmed several introduction
events reported in historical records, but also shed new light on the dispersal of the species in the Caribbean region, suggesting new introduction scenarios for populations whose historical records were missing or incomplete. Furthermore, microsatellite data revealed a strong structuration of the populations within the West Indian islands, highlighting that expansion between nearby islands appears highly dependent on human intervention. Influence of environmental factors on the distribution of both species was investigated at the global and the Caribbean scale. Environmental niche modellings revealed broad geographical areas climatically favourable for the northern raccoon and the small Indian mongoose at a global scale. Moreover, predictions for 2050 showed wide newly favourable areas north of their current favourable regions, particularly in Europe, where populations of both species are currently expanding. At a more local scale, our survey and modelling highlighted the capacity of the northern raccoon and the small Indian mongoose to cope with a high diversity of habitats in the Caribbean islands. Moreover, spatiotemporal co-occurrence with other bird and mammal species revealed that both species face few or no competitors in these insular ecosystems. Finally, our investigation of the variation in head morphology in the small Indian mongoose revealed significant differences in size and shape, of both cranium and mandible, between the continental native and the insular invasive populations. Native individuals showed smaller crania and mandibles, and crania appeared thinner and more elongated. Our statistical analyses revealed that, rather than being related to changes driven by ecosystem structure, morphological variations in introduced populations may reflect the introduction history of the species.
This research project represents an important step toward a better understanding of the biological and
ecological mechanisms underpinning the successful introduction, establishment and spread of the northern raccoon and the small Indian mongoose outside their natural boundaries.
La déstabilisation des écosystèmes à travers l’introduction d’espèces exotiques est une des causes majeures de l’érosion de la biodiversité. Les écosystèmes insulaires, dont font partie de nombreux hotspots de biodiversité, sont particulièrement menacés par les invasions biologiques. Illustrant cette tendance globale, la région des Caraïbes a subit un déclin majeur de sa biodiversité conséquemment aux différentes vagues de colonisation humaine, et l’augmentation de l’introduction d’espèces exotiques. Notamment, deux carnivores sauvages ont été introduits dans les Caraïbes durant le 17ème et le 19ème siècle: le raton-laveur commun, Procyon lotor, et la petite mangouste Indienne, Urva auropunctata. Cependant, nos connaissances de l’histoire de l’introduction de ces espèces, ainsi que notre compréhension de l’influence de l’environnement sur leur distribution restent très incomplètes. Les analyses ADN que nous avons mené durant cette thèse mettent en lumière l’origine géographique des populations introduites de raton-laveurs et de petite mangouste Indienne dans les Caraïbes. Alors que les populations de raton-laveurs des Bahamas trouvent leur origine de deux sources différentes en Floride, les populations présentes aux Antilles ont très probablement été introduites depuis les du Nord et de l’Est des Etats-Unis et du Canada. Nos analyses génétiques des populations de petites mangoustes Indiennes confirment plusieurs évènements d’introduction rapportés dans les registres historiques, mais offrent également un nouvel aperçu sur la dispersion de l’espèce dans la région des Caraïbes, suggérant de nouveau scénarios d’introductions pour les populations dont la documentaMon est incomplète voire absente. De plus, nos données microsatellites ont révélé une forte structuraMon des populations des Antilles, suggérant que la dispersion de l’espèce dans ces systèmes insulaires est contingente à l’action directe de l’Homme. L’influence de facteurs environnementaux sur la distribution de ces deux espèces a été étudié à la fois à l’échelle globale, mais également à l’échelle des Caraïbes. Les modélisation de niche environnementale révèlent de vastes région au climat actuellement favorable au raton-laveur et à la peMte mangouste Indienne à l’échelle globale. De plus, les prédictions réalisées à l’horizon 2050 me‘ent en évidence de vastes région nouvellement favorables au nord des régions qui leur sont actuellement favorables, particulièrement en Europe, où des populaMons de ces deux espèces sont actuellement en expansion. À une échelle plus locale, nos observations et nos modélisations mettent en lumière la capacité du raton laveur et de la petite mangouste Indienne à évoluer dans une grande diversité d’habitats des iles des Caraïbes. De plus, nos analyses de co-occurrence spatio-temporelle avec d’autres espèces d’oiseaux et de mammifères de Guadeloupe et de Martinique révèlent la menace que représente la proliféraMon de ces deux espèces, et en parMculier la petite mangouste Indienne, pour la biodiversité de ces îles. Enfin, notre étude des variations morphologiques du crâne de la petite mangouste indienne a mis en évidence une différence significative de la taille et de la forme, à la fois du crâne et de la mandibule, entre les populations natives et les populations introduites. Les individus des populations introduites présentent des crânes et des mandibules plus grands, avec des crânes plus large et courts, et des mandibule également plus courtes. Nos analyses suggèrent que ces différences pourraient s’expliquer par les changements de composition des écosystèmes entre milieux continental natif et milieu insulaire d’introduction, mais pourraient également être interprétées au regard de l’histoire de l’introduction de l’espèce. Ce projet de recherche représente une étape importante vers une meilleure compréhension des mécanismes biologiques et écologiques soutenant le succès de l’introduction, de l’établissement et de la dispersion de populations de raton-laveurs et de petite mangouste Indienne hors de leurs aires de répartition naturelle.