Influence de la dynamique mésoéchelle et submésoéchelle sur la compétition au sein d'un écosystème planctonique

par Coralie Perruche

Thèse de doctorat en Océanographie physique

Sous la direction de Xavier Carton.

Soutenue en 2009

à Brest .


  • Résumé

    L’océan est un milieu fortement turbulent caractérisé par des structures tourbillonnaires très énergétiques interagissant entre elles. Dans les couches de surface, les observations et les modèles montrent que cette dynamique méso- et subméso-échelle combinée à la dynamique de la couche mélangée, contraint fortement la distribution des espèces phytoplanctoniques. L’objet de cette thèse est de réaliser une étude de processus en modélisation numérique afin de rationaliser l’effet de la turbulence méso- et subméso-échelle d’une part et du me��lange vertical d’autre part, sur la diversité phytoplanctonique. L’étude de la dynamique intrinsèque d’un modèle d’écosystème avec deux phytoplanctons à l’aide de la théorie des systèmes dynamiques a tout d’abord permis de déterminer les équilibres non-linéaires ainsi que leur stabilité en fonction des paramètres. Nous avons montré ensuite que la diffusion verticale turbulente est un moteur de la coexistence phytoplanctonique. La sensibilité de ces résultats a étè testée à la fois vis à vis de la profondeur de la couche mélangée, de l’intensité du mélange et du nombre d’espèces. Enfin, nous avons montré que la turbulence quasi-géostrophique de surface permet la coexistence de deux phytoplanctons sur une ressource limitante à l’équilibre statistique. Ce type de turbulence organise différemment les espèces selon les structures les structures filamentaires sont favorables au grand phytoplancton alors que les tourbillons apparaissent comme des niches écologiques pour le petit phytoplancton. Cette étude révèle que les injections verticales de nutriments sont un facteur important induisant cette différence de distribution entre les espèces.

  • Titre traduit

    Influence of the mesoscale and submesoscale dynamics on competition within a plankton ecosytem


  • Résumé

    The ocean is characterized by a high degree of turbulence with energetic eddies interacting together. In surface layers, observations and modeling studies reveal that mesoscale and submesoscale dynamics associated with the mixed layer dynamics strongly constrain the distribution of phytoplankton species. The aim of this PhD thesis is to carry out a numerical process study in order to rationalize the effect of mesoscale and submesoscale turbulence firstly, and of vertical mixing secondly, on phytoplankton diversity. The analytical study of the intrinsic dynamics of a simple ecosystem model with two phytoplankton species allowed us to determine the non-linear equilibria and their stability in the parameter space thanks to the dynamical system theory. Then, we showed that turbulent vertical diffusion s able to drive the coexistence between phytoplankton species. A sensitivity analysis to the depth of the mixed layer, to the mixing intensity and to the number of species was performed. Finally, we showed that surface quasi-geostrophic dynamics also allow the coexistence of two phytoplankton species on one single limiting resource at statistical steady state. Moreover phytoplankton species distribution depends on the turbulent structure considered filaments are better adapted to the large phytoplankton whereas eddies are found out to be ecological niches for the small phytoplankton. Whatever the turbulent structure, this study reveals that vertical nutrient injections are a key mechanism inducing these features concerning the distribution of phytoplankton species.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (170 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 159-170

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  • Bibliothèque : Université de Bretagne Occidentale. Service commun de la documentation Section Droit-Sciences-STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRE2009/41
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  • Cote : F120-PER-I
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