Modélisation de la dynamique de population d une plante native (palmier babaçu) dans le cadre d'un projet de gestion durable au Brésil

par Nikolay Sirakov

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Thérèse Libourel.


  • Résumé

    Le palmier babaçu (Attalea speciosa Mart. ex Spreng.) est une plante native de la forêt amazonienne. La déforestation a pour impact qu'il apparaît dans des milieux ouverts désormais anthropisés (pâturages, et champs cultivés). Le babaçu fait partie des ressources " extractivistes " du Brésil : activité de cueillette suivie de commercialisation de produits non ligneux. Cette activité concerne des personnes parmi les plus démunies du pays d'où l'importance de gérer au mieux sa durabilité dans un contexte conflictuel. Force est de constater que les connaissances du fonctionnement durable de l'espèce au sein de ces milieux anthropisés font cruellement défaut: son cycle de vie est peu connu et sa dynamique de population non étudiée.Le travail de thèse est donc pionnier et s'inscrit au sein d'un projet interdisciplinaire Open Science de la fondation Agropolis. L'objectif est double : il consiste à produire un modèle de la dynamique de population du babaçu validé par une analyse in situ et à capitaliser les connaissances issues de divers milieux scientifiques (biologistes, écologues, mathématiciens, informaticiens et économistes français et brésiliens). Le modèle, à plus long terme, doit étayer les recommandations relatives à la gestion durable de l'espèce.L'approche retenue a consisté à expliciter au sein de divers modèles, les connaissances partagées sur l'espèce et les modèles mathématiques potentiels ainsi que sur le contexte sociétal. Ceci nous a permis de proposer un modèle d'observation conforme aux préconisations d'OBOE (Ontologie relative a la sémantique des observations scientifiques) permettant la mise en place du protocole d'acquisition des données. L'acquisition in situ a été réalisée par le partenariat franco-brésilien entre 2013 et 2016 au sein du territoire de la communauté de Benfica (Pará, Brésil). La pérennisation des données s'est faite après conception, au sein d'une base de données spatiales prenant en compte l'aspect socio-économique.Enfin, nous proposons un modèle matriciel aléatoire ayant pour entrée des variables agrégées au niveau des stades biologiques de l'espèce. Les probabilités de la matrice de transition entre les stades sont modélisées selon un modèle hiérarchique Dirichlet-Multinomial. L'intégration des informations a priori a été formalisée grâce à une approche bayésienne. L'estimation et la validation du modèle ont été effectuées avec des critères bayésiens.Des simulations basées sur les paramètres estimés constituent une première ébauche d'étude du comportement de l'espèce.

  • Titre traduit

    Modeling population dynamics of native plant (babassu palm tree) as part of a sustainable management project in Brazil


  • Résumé

    The babassu palm tree (Attalea speciosa Mart. ex Spreng.) is an endemic species of the amazonian forests. The deforestation highlights henceforth this palm tree in the anthropogenic open areas (pastures and cultivated fields). The babassu is one of the "extractive" resources in Brazil: gathering activity followed by marketing of non-timber products. This activity involves people among the most disadvantaged in the country thus the importance to better manage its sustainability in a context of conflict. It is clear that knowledge of sustainable functioning of the species within these manmade environments is sorely lacking: its life cycle is not well known and its population dynamics unstudied.This PhD work is pioneer and is a part of an Open Science interdisciplinary project of the Agropolis foundation. The objective is twofold it is to generate a model of population dynamics of the babassu palm tree validated by in situ analysis and capitalizing knowledge from various scientific communities (biologists, ecologists, mathematicians, computer scientists and economists from France and Brazil). In the long-term the model should support the recommendations for the sustainable management of the species.Our approach explicit within different models the shared knowledge about the species and the potential mathematical models as well as the societal context. This has allowed us to provide an observation model compliant with the recommendations ofOBOE (Ontology on a semantic scientific observations) for the development of data acquisition protocol. The acquisition was made in situ by the French-Brazilian partnership between 2013 and 2016 in the community of Benfica (Pará, Brazil). The perpetuation of the data was made after conception, within a spatial database taking into account the socio-economic aspect.Finally, we proposed a random matrix model having as input aggregated variables based on the biological stages of the species. The probabilities of the between stages transition matrix are modeled using a hierarchical Dirichlet-Multinomial model. The integration of prior information was formulated through a Bayesian approach. The estimation and model validation were performed with Bayesian criteria.Simulations based on the estimated parameters represent a first outline of the study of the species behavior.


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