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Cyclic dynamics of sympatric lemming populations on Bylot Island, Nunavut, Canada

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Abstract:

We characterized the fluctuations (amplitude, periodicity) of two sympatric species, the brown lemming (Lemmus sibiricus (Kerr, 1792)) and the northern collared lemming (Dicrostonyx groenlandicus (Traill, 1823)), in a High Arctic area. Our objective was to determine if these populations were cyclic, and if fluctuations in numbers were synchronized between the two species temporally and spatially. An annual index of lemming abundance was obtained using snap-traps at two sites 30 km apart on Bylot Island (Nunavut, Canada) over 13 years (1993-2005) and 9 years (1997-2005), respectively. The time series were analyzed by spectral analyses and autoregressive modelling. At the site with the longest record, brown lemming showed regular population fluctuations of large amplitude (>40-fold), but collared lemming fluctuations were of much smaller amplitude (4-fold). At the other site, the collared lemming population was higher than at the main site, but brown lemmings were still most abundant in the peak year. Models with a second-order function obtained from a spectral analysis were highly correlated with the observed abundance index in both species at the site with the longest time series, and provide evidence of cyclic dynamic. The periods of the cycles were estimated at 3.69 ± 0.04 (SE) years for brown lemmings and 3.92 ± 0.24 (SE) years for collared lemmings, but the amplitude of the cycle was weak in the latter species. Fluctuations in abundance at the same site were relatively well synchronized between the two species, but the evidence for synchrony between sites was equivocal.

Nous avons étudié les fluctuations des cycles (amplitude, périodicité) de deux espèces sympatriques, le lemming brun (Lemmus sibiricus (Kerr, 1792)) et le lemming variable (Dicrostonyx groenlandicus (Traill, 1823)) à une localité du Haut Arctique. Notre objectif était de déterminer si les populations étaient cycliques et si les fluctuations en abondance étaient synchronisées entre les deux espèces dans le temps et l’espace. Un indice annuel d’abondance a été obtenu par piégeage mortel à deux sites distants de 30 km à l’île Bylot (Nunavut, Canada) durant respectivement 13 ans (de 1993 à 2005) et 9 ans (de 1997 à 2005). Les séries temporelles ont été analysées par analyses spectrales et modèles autorégressifs. Au site avec la série temporelle la plus longue, le lemming brun présentait des fluctuations régulières avec des variations d’abondance de grande amplitude (par un facteur de plus de 40), alors que les fluctuations du lemming variable étaient plus faibles et de moindre amplitude (par un facteur de 4). À l’autre site, la population de lemmings variables était plus élevée qu’au site principal, mais le lemming brun était plus abondant lors de l’année de pic. Des modèles prédictifs de deuxième ordre obtenus par l’analyse spectrale étaient fortement corrélés aux indices d’abondance observés pour les deux espèces au site avec la plus longue série temporelle et apportent des évidences d’une dynamique cyclique. Les périodes du cycle ont été estimées à 3,69 ± 0,04 (ET) ans pour le lemming brun et 3,92 ± 0,24 (ET) ans pour le variable, mais l’amplitude du cycle était faible chez cette dernière espèce. Les fluctuations d’abondance à un même site étaient relativement bien synchronisées entre les deux espèces, mais les preuves d’une synchronie entre les deux sites étaient équivoques.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2008

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nrc/cjz/2008/00000086/00000008/art00015
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