Modélisations des mécanismes généraux d'assemblage des communautés pour simuler la dynamique spatio-temporelle de la biodiversité benthique

Models of general community assembly mechanisms simulating the spatial and temporal dynamics of benthic biodiversity

• Auteur / Autrice : Nikolaos Alexandridis
• Direction : Cédric Bacher, Frédéric Jean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine
• Date : Soutenance le 28/03/2017
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : DYNECO/LEBCO Laboratoire Ecologie Benthique Côtière (Ifremer) - Laboratoire des sciences de l’environnement marin (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Peter M. J. Herman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Bacher, Frédéric Jean, Peter M. J. Herman, Marta Coll-Monton, Anik Brind'Amour, Jeffrey Dambacher
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter M. J. Herman, Marta Coll-Monton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biodiversité marine

Modèles écologiques

Animaux benthiques

Mots clés libres

Assemblage des communautés

Estuaire de la Rance

Groupes fonctionnels

Macrofaune benthique

Modélisation de la biodiversité

Modélisation orientée agent

Modélisation qualitative

Trade-offs fonctionnels

Traits biologiques

Agent-based modeling

Benthic macrofauna

Biodiversity model

Biological traits

Community assembly

Functional groups

Functional trade-offs

Qualitative modeling

Rance estuary

Résumé

Les macroinvertébrés benthiques entretiennent un ensemble complexe d’interactions. Les échelles spatiales et temporelles des processus formant la base de ces interactions ont traditionnellement limité leur étude empirique. Le premier chapitre du manuscrit tente une revue des outils de modélisation utilisés dans l’étude du benthos marin.Même si l’implémentation d’un modèle mécaniste semble s’ajuster aux communautés benthiques, son utilisation nécessite la création d’un nombre limité d’entités avec un rôle fonctionnel clair. Le second chapitre du manuscrit utilise l’hypothèse des groupes émergents, afin de faire cela via une procédure objective et testable. Le groupement est testé face aux postulats théoriques et les résultats supportent sa capacité à reproduire la diversité fonctionnelle dans l’estuaire de la Rance.Le manque de connaissances dans l’attribution des relations entre les composantes fonctionnelles reste important. Le troisième chapitre du manuscrit s’inscrit dans ce besoin, basé sur des théories écologiques qui prévoient l’existence de trade-offs fonctionnels opérant à grande et petite échelle. Dans un premier temps, ces éléments sont incorporés dans des modèles qualitatifs des groupes fonctionnels.Malgré l’intérêt du développement et de l’analyse de modèles qualitatifs, le but d’étudier la dynamique et le comportement spatialement explicite de la biodiversité ne peut être atteint que par un modèle avec ces mêmes caractéristiques. Le quatrième chapitre du manuscrit présente l’architecture d’un modèle individu-centré, en mettant l’accent sur le transfert des règles d’interactions des modèles qualitatifs vers un cadre dynamique et spatialement explicite.

Benthic macroinvertebrates are part of a complex network of interactions. The spatial and temporal scales of the processes that form the basis for these interactions have traditionally restricted their empirical investigation. The first chapter of the manuscript attempts a review of the modelling tools that have been employed for the study of the marine benthos.The implementation of a mechanistic modelling framework seems fitting, but it requires the derivation of a few model entities with a clear functional role. The second chapter of the manuscript employs the emergent group hypothesis to do that in a way that is objective and testable. The resulting grouping is tested against theoretical expectations and the results support its ability to represent functional diversity in the Rance estuary.The lack of knowledge for the attribution of relationships among functional components is still important. The third chapter of the manuscript addresses this issue based on ecological theories that predict the existence of functional trade-offs operating at both large and small spatial scales. In a first inception of the system, these elements are incorporated in the form of general rules of interaction into qualitative models of the functional groups.In spite of the interest in developing and analysing qualitative models, the goal of studying the dynamic and spatially explicit behaviour of benthic biodiversity can only be reached by a model with the same characteristics. The fourth chapter of the manuscript presents the architecture of an individual-based model, primarily transferring the rules of interaction from the qualitative models to a dynamic and spatially explicit framework.