Incorporating insect pest outbreaks to landscape modelling : the case of Cydalima perspectalis invasion in Europe

Les plagues d'insectes són elements integrats a la dinàmica del paisatge forestal. Tot i això, durant les últimes dècades, han experimentat un augment en nombre i impacte, implicant conseqüències severes pels ecosistemes i la societat. Els motius d'aquesta dinàmica són principalment els canvis en l'ús del sòl, els canvis en el clima i la introducció d'espècies invasores degut al comerç internacional i a la mobilitat humana. L'objectiu central d'aquesta tesi és avançar en el coneixement de l'impacte de les plagues d'insectes al paisatge forestal i integrar-lo en eines de modelització que ajuden a la predicció de conseqüències en un futur canviant. Hem basat l'aproximació en definir els efectes directes i indirectes de les plagues d'insectes mitjançant la descripció de les interaccions amb altres pertorbacions del paisatge forestal (el foc, la sequera, les tempestes, la contaminació, etc.) i descriure els mecanismes que hi influeixen. Hem exemplificat el paper de les plagues forestals amb el cas d'estudi de la papallona del boix (Cydalima perspectalis), un lepidòpter originari d'Àsia i invasor a Europa des de 2007. Hem descrit el nínxol ecològic de l'espècie així com la seva distribució i impacte potencial a l'àrea d'invasió. Finalment hem anticipat els impactes d'aquesta plaga i les seves interaccions amb altres pertorbacions a la vessant sud dels Pirineus en un futur regit pel canvi climàtic. Aquesta tesi proposa diferents metodologies per a l'estudi de les plagues forestals i el seu impacte al paisatge. Primer es demostra que per una correcta aplicació dels Species Distribution Models (SDM) en espècies invasores és necessària la combinació d'informació de la zona nativa i la zona d'invasió. Segon, s'ha evidenciat que els models de simulació espacialment explícits són eines adequades per descriure les pertorbacions forestals, identificar els paràmetres clau de la seva dinàmica, analitzar les seves interaccions i anticipar els seus impactes davant la incertesa del ca
Las plagas de insectos son elementos integrados en la dinámica del paisaje forestal. Sin embargo, durante las últimas décadas, han experimentado un aumento en número e impacto, implicando consecuencias severas para los ecosistemas y la sociedad. Los motivos de esta dinámica son principalmente los cambios en el uso del suelo, los cambios en el clima y la introducción de especies invasoras debido al comercio internacional y la movilidad humana. El objetivo de esta tesis es avanzar en el conocimiento del impacto de las plagas de insectos en el paisaje forestal y integrarlo en herramientas de modelización que ayudan a la predicción de consecuencias en un futuro cambiante. Hemos basado la aproximación al definir los efectos directos e indirectos de las plagas de insectos mediante la descripción de las interacciones con otras perturbaciones del paisaje forestal y describir los mecanismos que influyen. Hemos ejemplificado el papel de las plagas forestales con el caso de estudio de la mariposa del boj (Cydalima perspectalis), un lepidóptero originario de Asia e invasor en Europa desde 2007. Hemos descrito el nicho ecológico de la especie así como la su distribución e impacto potencial en el área de invasión. Finalmente hemos anticipado los impactos de esta plaga y sus interacciones con otras perturbaciones en la vertiente sur de los Pirineos en un futuro regido por el cambio climático. Esta tesis propone diferentes metodologías para el estudio de las plagas forestales y su impacto en el paisaje. Primero se demuestra que para una correcta aplicación de los Species Distribution Modelos (SDM) en especies invasoras es necesaria la combinación de información de la zona nativa y la zona de invasión. Segundo, se ha evidenciado que los modelos de simulación espacialmente explícitos son herramientas adecuadas para describir las perturbaciones forestales, identificar los parámetros clave de su dinámica, analizar sus interacciones y anticipar sus impactos ante la incertidumbre del cam
Insect pests are integrated elements of forest landscape dynamics. However, an increase in the number of pest outbreaks and in their impact has been experienced in recent decades, causing severe consequences for ecosystems and society. The reasons behind these changing dynamics are mainly related to changes in land-use, climate, and the introduction of invasive species due to international trades and human mobility. The central goals of this thesis are to advance in the understanding of insect pest impacts on forest landscapes and to integrate them in modelling tools that help the prediction of consequences in a global change future. To face these goals, I defined the direct and indirect effects of insect pests and their interactions with other forest landscape disturbances (fire, drought, storms, pollution, etc.), and described the mechanisms underlying these responses. Aiming at working on a specific actual concerning pest, I examined the case of boxwood moth (Cydalima perspectalis), a Lepidoptera native to Asia and invasive in Europe since 2007. I described the ecologic niche of the species as well as its distribution and potential impact on the invaded area. Finally, I anticipated impacts of this pest and its interactions with other disturbances in the Southern Pyrenees under future climatic conditions. In this thesis, I proposed different methodologies to study the impact of forest pests. First, I demonstrated that a combination of information from the native and invaded areas is required for a correct application of Species Distribution Models (SDMs) in invasive species. Second, I evidenced that spatially explicit simulation models are appropriate tools for the study of forest disturbances, identifying key parameters in determining their dynamics, analyzing their interactions, and anticipating their impacts in the face of global change uncertainty. Finally, I highlighted the adequacy of differentiating the presence versus the severity of a disturbance in order
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ecologia Terrestre