The influence of acclimation to density on organisms' traits and population growth in Synechococcus sp. RS 9909

Details

Supervisors

De Laender, Frederik

Faculty

Faculté des sciences

Degree label

Master [120] en biologie des organismes et écologie, à finalité approfondie

Abstract

In a constantly changing environment, it is essential to understand how different factors can affect the growth of populations, including its dependence on density, commonly referred to as density dependence. These factors can affect population growth directly, by inducing a higher mortality rate for example, but also indirectly by changing organisms’ traits, such as their size or their pigment content, enabling them to better cope with the changing environmental conditions in which they find themselves. This process, also known as acclimation, can have a strong influence on the density dependence of populations. It is therefore necessary, when studying population growth and density dependence, to take into account the initial conditions in which individuals have lived. Surprisingly, while many studies have looked at how acclimation to external conditions (light, temperature, pH) can affect density dependence, the impact of initial population density conditions on growth has never been studied. In this master’s thesis, we studied how acclimation of a cyanobacterium of the genus Synechococcus to different population densities could impact organisms’ traits and population growth, including the density dependence. We found that populations acclimated to higher densities showed higher mean trait values for all but one trait, but less variability. Growth modelling showed the emergence of a non-linear density dependence from a certain initial acclimation density. In addition, comparison of these functions showed that populations acclimated to higher densities had higher growth rates and lower density dependence. This study is the first to show how initial population density conditions can affect individual characteristics and population growth, including density dependence, and demonstrates that it is important to take a more general interest in all the historical conditions experienced by populations in order to better predict their dynamics. Dans un environnement en constant changement, il est nécessaire de comprendre comment différents facteurs peuvent impacter la croissance des populations, notamment sa dépendance à la densité, aussi appelée densité dépendance. Ces facteurs peuvent influencer directement les croissances des populations, induisant un taux de mortalité plus élevé par exemple, mais aussi indirectement, en changeant les caractéristiques des individus, telles que leur taille ou leur contenu en pigments, leur permettant de faire face aux conditions environnementales changeantes dans lesquelles ils se trouvent. Ce processus, aussi appelé acclimatation, peut fortement impacter la densité dépendance des populations. Il est donc nécessaire, lorsqu’on étudie la croissance des populations et la densité dépendance, de prendre en compte les conditions initiales dans lesquelles les individus se trouvent. De façon surprenante, si beaucoup d’études se sont intéressées à comment une acclimatation à des conditions extérieures (lumière, température, pH) pouvait influencer cette densité dépendance, l’impact des conditions initiales de densité de populations sur leur croissance n’a jamais été étudié. Dans ce mémoire, nous avons étudié comment l’acclimatation d’une cyanobactérie du genre Synechococcus à différentes densités de populations pouvait impacter les traits des individus et la croissance des populations, notamment la densité dépendance. Les populations acclimatées à de plus hautes densités ont montré des valeurs moyennes de traits plus élevées pour tous les traits excepté un mais une variabilité moins importante. La modélisation de la croissance a montré l’émergence d’une densité dépendance non linéaire à partir d’une certaine densité initiale d’acclimatation. De plus, la comparaison de ces fonctions a montré que des populations acclimatées à de plus hautes densités présentaient des taux de croissances plus élevés et une densité dépendance plus faible. Cette étude est la première à mettre en avant l'impact des conditions initiales de densité de population sur les caractéristiques des individus et les croissances des populations, dont la densité dépendance, et démontre qu’il est important de s’intéresser de façon plus générale à l’ensemble des conditions historiques vécues par les populations afin de mieux prédire leurs dynamiques.