Les perturbations sont des événements séparés dans le temps qui modifient une population, un écosystème ou un paysage, en changent la structure, le milieu physique et le fonctionnement. Ces événements font partie intégrante de la dynamique des écosystèmes, mais les hommes en ont changé le régime par l’agriculture, les travaux de génie civil, etc. Elles sont devenues une menace pour la biodiversité. C’est ainsi qu’une étude a été menée pour évaluer l’influence du projet de pipeline Tchad-Cameroun sur les assemblages de termites, cinq ans après son achèvement.<p>Les recherches ont été menées dans les écosystèmes de savane et de forêts camerounaises via deux méthodes d’échantillonnage. La méthode des transects belts d’Eggleton et Jones (2000) a permis de collecter 99 espèces de termites (36 transects dans 4 écosystèmes) ;en complément à celle-ci, la méthode quantitative des carottages de Wood et Sands (1978) a permis de récolter 70 espèces de termites (480 carottes). La différence de richesse spécifique résulte du sous échantillonnage par la méthode des carottages parce que certains habitats susceptibles d’abriter des termites ne sont pas explorés.<p>Les résultats obtenus montrent que l’infrastructure a perturbé sensiblement les paramètres texturaux, la densité apparente, les propriétés hydriques et la matière organique du sol. Il a diminué la richesse spécifique globale des termites, et essentiellement celle des humivores. Il a augmenté la densité des termites du groupe II et diminué celle des termites du groupe IV mais la densité globale des termites n’a pas été modifiée. En fait, les milieux témoins que nous avons échantillonnés étaient déjà moyennement dégradés avant la pose de l’oléoduc.<p>L’étude de l’évolution de la litière de Milicia excelsa en litter bags a permis de montrer que ni le l’infrastructure ni la variabilité des écosystèmes n’exercent un effet sur la vitesse de décomposition de cette litière ;en revanche, la dimension de la maille, autorisant ou non le passage des termites, a montré que ceux-ci interviennent pour environ 20 % dans la perte de masse de la litière.<p>L’apport expérimental d’infusions à base de Chromolaena odorata et d’Alchornea cordifolia a sensiblement abaissé le rapport C/N du sol mais n’a eu qu’un effet très limité sur les assemblages de termites.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'étude de l'écologie alimentaire des organismes ainsi que l'étude de la structure et du fonctionnement des réseaux trophiques, principale caractéristique de l'organisation des écosystèmes, ne sont pas aisées en environnement marin. Des méthodes indirectes d'étude ont donc été développées récemment, telles que l'utilisation de " traceurs écologiques " qui sont des paramètres (bio)chimiques mesurés dans les tissus biologiques des organismes. Sur la base du postulat " je suis ce que je mange ", les traceurs écologiques constituent des indicateurs relativement fiables du niveau trophique des organismes et/ou de leur zone d'alimentation. Dans un premier temps, l'importance de certains facteurs de variations biologiques et environnementaux des traceurs isotopiques et métalliques (mercure Hg et cadmium Cd) a été étudiée dans le Golfe de Gascogne. Dans un tel environnement marin ouvert, supportant une grande diversité biologique et subissant diverses influences, notre hypothèse de travail était effectivement que les sources de variations sont nombreuses. Cette thèse a ainsi mis en évidence qu'il était nécessaire d'intégrer différents facteurs de variations pour utiliser ces traceurs écologiques dans ce type d'écosystème, tels que le changement de la ligne de base sur un gradient côte-large pour un calcul pertinent des positions trophiques. Dans un second temps, ces outils ont été directement appliqués pour l'étude de l'écologie alimentaire de quelques espèces d'intérêt commercial, telles que la sardine, l'anchois et le bar. Ils ont ainsi révélé une relative spécialisation de la sardine sur certaines proies mésozooplanctoniques, alors que l'anchois montre d'une part une plasticité trophique plus importante sur ce compartiment planctonique, et d'autre part une plus grande flexibilité en termes de zones d'alimentation. Dans le car du bar, dont l'écologie alimentaire était jusqu'à présent très peu connue en dehors des zones côtières, le couplage des données isotopiques (révélant des informations sur le régime alimentaire sur le moyen à long terme) avec des données de contenus stomacaux (révélant des informations sur le court terme) a permis de mettre en évidence la sélectivité des individus de bars adultes sur les petits poissons pélagiques à forte valeur énergétique, lorsque ce prédateur fréquente les eaux du large. Enfin, ces traceurs écologiques ont été utilisés pour affiner la compréhension de la structure et du fonctionnement des réseaux trophiques dans le Golfe de Gascogne, et le comportement de certains contaminants tels que le Hg dans ces réseaux. Plus de 140 espèces provenant des différents réseaux trophiques de cet écosystème ont ainsi été analysées en isotopie, et 120 espèces pour leurs concentrations de Hg dans le muscle. Les traceurs isotopiques en particulier ont révélé que dans cet écosystème : 1) les mammifères marins sont un compartiment structurant des réseaux trophiques ; 2) les chaînes alimentaires sont relativement courtes ; 3) les chaînes alimentaires et les relations trophiques sont fortement organisées en "réseau" ; 4) le degré d'omnivorie est plutôt moyen dans l'écosystème, avec une tendance à l'augmentation chez les niveaux trophiques supérieurs. Ce travail de thèse a également mis en évidence une contamination en Hg plus importante dans le muscle des espèces provenant des habitats profonds du Golfe de Gascogne. Dans un contexte de besoin d'outils de suivi de l'état écologique des écosystèmes marins, et des espèces composant les réseaux trophiques en présence, cette thèse a finalement démontré tout l'intérêt d'utiliser les traceurs écologiques tant à des fins de recherches fondamentales qu'à des fins appliquées en écologie marine.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La structuration des communautés biotiques apparaît aujourd’hui comme étant le résultat d’une interaction entre processus déterministes et stochastiques. Le species sorting, c’est-à-dire le couplage de l’influence des filtres environnementaux et des interactions biotiques, ainsi que les processus de dispersion apparaissent comme des facteurs déterminants pour la structuration des communautés, mais leur importance relative est encore mal comprise car conditionnée par les échelles spatiales, et les niveaux d’anthropisation considérés. Si des approches quantitatives multi-échelles sont donc vivement recommandées pour mieux comprendre comment les processus locaux et régionaux affectent les communautés, celles-ci sont encore trop rares dans la littérature. Nous avons ainsi tenté de mettre en place ce type d’étude, en prenant comme organisme modèle les diatomées, producteurs primaires jouant un rôle clef au sein des écosystèmes aquatiques. L’objectif était d’appréhender le rôle des processus déterministes et stochastiques dans la structuration des méta-communautés de diatomées benthiques en cours d’eau soumises à différents niveaux d’eutrophisation, de l’échelle locale à l’échelle intercontinentale. A l’aide de bases de données françaises et américaines comprenant plus de 4 000 stations d’échantillonnage, ce travail a permis de mettre en évidence une forte influence de l’eutrophisation tout au long du gradient spatial d’observation, induisant une baisse de la diversité beta. La structuration des communautés diatomiques est de plus apparue fortement influencée par les processus déterministes locaux (species sorting) aux faibles niveaux d’anthropisation, puis par les processus de dispersion lorsque le niveau trophique augmentait. La dispersion limitée et l’effet de masse sont les deux processus évoqués pour expliquer cette forte influence de la dispersion sur la structuration des communautés. L’effet de masse permet à une espèce de subsister en dehors de son optimum environnemental grâce à l’arrivée constante d’individus via un processus d’immigration, induisant de fait une forte homogénéisation des communautés. Si la dispersion limitée est plutôt bien appréhendée aujourd’hui dans la littérature, l’effet de masse restait jusqu’ici difficile à mettre en évidence, constituant un verrou scientifique important à lever. Nos travaux ont permis de développer une méthode innovante capable de mesurer l’influence de ce processus sur les communautés de disperseurs passifs que sont les diatomées. Une meilleure compréhension de ce mécanisme représente une avancée conséquente, notamment dans le cadre du déclin mondial de la biodiversité. Ce phénomène impacte également significativement les méthodes de bio-indication de la qualité des milieux puisque la présence d’espèces dans des habitats qui leur sont a priori peu favorables peut potentiellement masquer l’effet des conditions locales du milieu sur les communautés, et ainsi induire un biais dans l’évaluation de l’état écologique des cours d’eau. Nos résultats vont dans ce sens, en révélant que la prise en compte de ce processus dans le calcul de l’Indice Biologique Diatomées permet une réponse plus fine de l’indice à l’environnement local, mettant ainsi en évidence l’importance de prendre en compte les processus de dispersion lors de l’élaboration de nouvelles méthodes de bio-indication. / The structuration of biotic communities is generally caused by an interplay between stochastic and deterministic processes. Species sorting, i.e. environmental filtering coupled with biological interactions, and dispersal processes are particularly important divers of communities, however, their relative influence are constrained by the effects of spatial scale and therefore poorly understood. Quantitative multi-scales approaches are thus recommended to better understand how local and regional processes affect communities. However, few studies have actually implemented quantitative scale-explicit frameworks to explore such relationships. This is one of our aims here, to quantify the relative contributions of local community assembly processes vs. stochastic processes in driving benthic diatom communities, and to assess how spatial scale and anthropogenic disturbance interact to dictate which driver dominates. Using French and US databases encompassing more than 4 000 spatially distinct localities, this work provides strong evidences stating that nutrient supply mediated community structuring whatever the scale considered. Nutrient enrichment was associated with an overall decline in diatom beta-diversity and a shift in assembly processes from species sorting to dispersal. Dispersal limitation and mass effect are the two major dispersal processes acting on diatom communities. While dispersal limitation can be detected by experimental or modeling techniques, mass effect is more challenging to detect as it can allow species to persist in unfavorable habitats, i.e. far away from their environmental optimum. Here, we developed an innovative and robust method for the detection of this process for passive dispersers, such as diatoms. Beyond its importance in the taxonomic homogenization, causing extensive impairment of freshwater ecosystems, mass effect is also evoked for its potential impact on bio-assessment methods. Our results largely supported the idea that mass effect may induce a biased evaluation of water quality, since taking into account this process for the calculation of the Biological Diatom Index leads to a more acute assessment of river ecological status. We then advocate for a better integration of spatial mechanisms in any diatom-based indices, and by extension in any biotic index based on passive dispersers.

Cette thèse propose une approche opérationnelle permettant de traiter des données environnementales surdispersées. Cette surdispersion, qui peut avoir pour origine une mauvaise spécification du modèle ou un recueil de données incomplet, entraîne un biais important dans l'estimation des paramètres. Ce travail propose donc une approche basée sur la régression Arcsinus Stricte comme alternative à la régression Binomiale-Négative. Le second aspect est abordé en présentant un modèle hiérarchique encore méconnu en épidémiologie et une extension possible aux corrélations spatiales, qui permet de compléter l'information disponible dans les études écologiques. Chacun de ces deux aspects seront détaillés d'un point de vue théorique et par des études de simulation. Enfin, nous préciserons les caractéristiques de la mortalité cardiovasculaire chez les personnes âgées par une analyse démographique complète. Nous détaillerons ensuite les facteurs de risque usuels de cette cause de décès ainsi que l'effet des éléments minéraux de l'eau de boisson, et principalement le calcium et le magnésium.

La dynamique de la circulation marine en région côtière peut être appréhendée par des moyens d'observation et de modélisation. Si le domaine côtier bénéficie de réseaux de mesure adaptés en résolution et en couverture, la mise en oeuvre d'un outil de modélisation s'avère délicate, particulièrement dans la spécification de conditions initiales et de conditions aux frontières ouvertes appropriées. Cette question de l'estimation des conditions aux limites peut être considérée comme relevant d'une problématique plus générale de détermination des paramètres de fonctionnement d'un modèle à partir de l'information apportée par les observations. Ainsi posé, le problème est abordé par l'outil mathématique du contrôle optimal qui conduit à une opération d'assimilation de données par méthode d'adjoint. L'adaptation et l'application de cette formulation inverse à un problème de modélisation océanographique contrôlé par ses conditions frontières font l'objet de ce travail de thèse. Une approche 4D-variationnelle d'assimilation pour le contrôle des conditions frontières est ainsi développée et implémentée sur la base du modèle aux équations primitives OPA (version 'toit rigide') et de son adjoint existant. L'algorithme d'inversion est validé sur trois expériences d'identification: (i) les perturbations du forçage barotrope sur la frontière ouverte d'un modèle non stratifié sont détectées par l'assimilation de courants de surface pris à l'intérieur du domaine; (ii) le développement d'un courant de densité dans un canal semi infini et homogène est retrouvé à partir de profils hydrologiques distribués en aval; (iii) l'observation du " spin up " d'une circulation de plateau induit par un courant côtier permet d'identifier les conditions amonts prévues par le mécanisme de séparation d'un front de Kelvin barocline en incidence sur un talus. Cette méthode d'assimilation est alors proposée pour des applications s'inscrivant dans la problématique scientifique des échanges côte - large sur la zone du Golfe du Lion. Riche en observations et largement ouverte sur le bassin méditerranéen occidental, cette région est soumise à l'influence du courant Liguro-Provençal qui s'écoule en bord de plateau. L'algorithme d'inversion permet de contrôler cette influence régionale sur la circulation de plateau; il est donc évalué à travers des expériences réalistes menées dans le mode diagnostique. En particulier, la faculté de réseaux d'observation à détecter des épisodes d'intrusion du courant côtier sur le golfe est traitée suivant leur couverture spatiale et temporelle.

Le contrôle de l'érosion et la rétention de sédiments comptent parmi les services les plus importants rendus par la végétation, mais ces fonctions sont de moins en moins bien remplies dans de nombreux milieux. Dans les Alpes du Sud françaises, de vastes affleurements marneux sont soumis à une érosion hydrique intense qui provoque chaque année la perte de quantités considérables de sol et menace les biens et les personnes en aval des bassins versants. Face à la dégradation des milieux, de nombreuses opérations de restauration écologique sont menées afin de rétablir les fonctions des écosystèmes et d'assurer un contrôle durable de l'érosion. Depuis une dizaine d'années, le rôle des traits fonctionnels dans le fonctionnement des écosystèmes fait l'objet d'un questionnement important en écologie et motive de nombreuses recherches. Les traits fonctionnels déterminent à la fois la réponse des espèces végétales aux contraintes environnementales et leur effet sur les processus des écosystèmes. Ils permettent également la généralisation et la modélisation des résultats pour une plus grande valeur opérationnelle. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce contexte. Il a pour objectif de mieux comprendre les relations entre les traits fonctionnels des plantes et, d'une part leur réponse aux contraintes érosives, d'autre part, leur effet de protection contre l'érosion. La résistance des espèces végétales au déracinement et à l'ensevelissement lors d'épisodes érosifs intenses ainsi que leurs fonctions de stabilisation des sols et de piégeage des sédiments ont ainsi été étudiées sur des espèces herbacées et ligneuses dans leurs premiers stades de développement. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence les traits fonctionnels principaux qui influencent la réponse et l'effet des espèces à/sur l'érosion. Ainsi, des traits décrivant la morphologie du système racinaire, tels que le pourcentage de racines fines, ont pu être reliés à la résistance au déracinement et à la fixation des sols, alors que la forme de croissance et des traits décrivant la morphologie aérienne sont apparus déterminants respectivement dans la résistance à l'ensevelissement sous des sédiments et leur piégeage. Ce travail contribue à approfondir les connaissances en écologie de la restauration appliquée aux milieux érodés de montagne et à améliorer les outils de gestion. En particulier, les résultats peuvent être utilisés pour le diagnostic de la vulnérabilité des milieux à l'érosion ou pour prévoir le succès des opérations de restauration.

Cette thèse en informatique se place dans le cadre de l'Analyse de Concepts Formels (ACF) ou les treillis de Galois. Ce sont des outils basés sur des opérateurs mathématiques appelés fermetures de Galois permettant de calculer des concepts. Un concept est formé d'un ensemble d'objets partageant tous un ensemble d'attributs communs. Ces concepts sont extraits à partir d'un contexte qui est une table de relation binaire entre ces objets et ces attributs. Nous nous intéressons à des contextes complexes dont la complexité repose sur deux axes. D'une part, les contextes multi-valués dont les attributs se divisent en plusieurs modalités. D'autre part, les contextes flous dont la relation entre objets et attributs n'est pas binaire. Nous définissons les contextes multi-valués flous qui héritent de ces deux complexités et présentons deux conversions des données multi-valuées floues. La première conversion est une binarisation par une disjonction totale des attributs permettant d'une part l'exploitation d'outils comme des implications et d'autre part de comparer et combiner les treillis avec des méthodes statistiques telles que l'analyse factorielle. La seconde conversion est issue de l'échelonnage histogramme que nous définissons et qui permet de convertir les attributs en histogrammes. Afin de générer les concepts à partir des histogrammes, nous proposons une nouvelle fermeture de Galois basée sur une mesure de similarité entre ces histogrammes. Cette fermeture permet d'obtenir des concepts pour lesquels les objets possèdent des attributs non plus égaux mais similaires compris entre un minimum et un maximum communs. Nous proposons également des mesures de seuillage pour limiter le nombre de concepts générés et diminuer les temps de calculs. Enfin, deux algorithmes ont été testés pour implémenter cette fermeture : MinMaxNC et MinMaxC, dont nous comparons les performances. Cette thèse trouve son application notamment dans le domaine hydrobiologique dont une problématique est la sélection de traits écologiques de taxons permettant de caractériser l'état écologique des cours d'eau par le comportement des espèces au sein de leur environnement. La sélection de ces traits s'appuie sur la recherche de groupes de taxons possédant des caractéristiques morphologiques et physiologiques (appelés traits biologiques) communes. Ces groupes correspondent à des concepts au sens de l'ACF et les données biologiques se présentent sous la forme d'un contexte multi-valué flou pour lequel nous montrons l'efficacité de notre approche.

La Réunion est une île volcanique jeune des Mascareignes. Son plateau continental est étroit et les habitats souvent constitués par des fonds sédimentaires répartis sur une grande partie du littoral abritent des communautés diversifiées de macrofaune. L anthropisation croissante ces 20 dernières années est source de différentes pollutions. Les zones côtières non-récifales et le benthos des substrats meubles sont peu connus. La structure de ces communautés est décrite essentiellement pour le nord, et l est de l île et détermine les modalités de leur fonctionnement, notamment en réponse aux perturbations. Un premier inventaire des espèces benthiques trouvées entre 20 et plus de 140 m de profondeur a été réalisé. L étude de la macrofaune et des principales variables environnementales a mis en évidence le rôle déterminant de la bathymétrie. La granulométrie des sédiments et l hydrodynamisme sont importants, notamment en zone littorale, où le macrobenthos est soumis aux perturbations naturelles (cyclones et dépressions) et anthropiques. La réponse du macrobenthos à des perturbations dues à des activités industrielles a été suivie pendant plusieurs années sur deux secteurs de l est de l ile où les rejets en mer se font différemment. Elle s est traduite par un impact croissant des rejets sur le milieu, et une réponse de la macrofaune selon un schéma-type de succession secondaire de communautés, impliquant des espèces originales bio-indicatrices de perturbation, les polychètes Eunicidae Diopatra cuprea, des Spionidae et des Capitellidae. Un outil de diagnostic de la santé de ces écosystèmes côtiers tropicaux a été adapté au contexte local ; il est basé sur le calcul d un indice biotique intégrateur de la qualité de milieu prenant en considération toute la communauté benthique. Il répond aux exigences de la Directive Européenne Cadre sur l Eau. La macrofaune sédimentaire constitue donc un outil pertinent et complémentaire pour ces analyses, tant en terme de biodiversité, que de suivi des pollutions, et s intègre dans les stratégies de gestion intégrée des littoraux tropicaux insulaires.

Cette thèse se propose d’éclairer les connaissances sur les délaissés urbains, définis comme temporaires et abandonnés au sein de l’urbain, ne présentant pas de projet d’aménagement immédiat, laissant place à une végétation spontanée. Notre objectif est de caractériser la biodiversité végétale des délaissés urbains afin de comprendre en quoi ils peuvent avoir un rôle en tant qu’espaces de nature en ville et plus spécifiquement dans les politiques de préservation des continuités écologiques, notamment les Trames Vertes et Bleues (TVB). Etant étudiés dans le milieu urbain, il est nécessaire de considérer les délaissés au sein de l’espace géographique qu’est la ville. D’un point de vue écologique, la mise en relation des dynamiques écologiques et des caractéristiques du milieu urbain permet non seulement d’analyser leur intérêt écologique intrinsèque, mais aussi leur rôle potentiel pour les continuités écologiques en ville. Afin d’appréhender ce rôle, il est également nécessaire de saisir la façon dont ces espaces sont pris en compte dans les politiques d’aménagement du territoire et de conservation de la nature. Enfin, les résultats de cette caractérisation pluridisciplinaire des délaissés urbains porteront sur les outils d’aménagement du territoire mobilisables pour améliorer la prise en compte des délaissés au sein des politiques environnementales. / This PhD aims to enlighten knowledge on urban wastelands, defined as abandoned and temporary lots within urban areas that are not included into immediate planning project, allowing spontaneous vegetation to develop. Our goal is to characterize urban wastelands’ biodiversity in order to understand their role as natural spaces in the city and more specifically, with the accession of sustainable development, in ecological continuity preservation policies, including the “Trame Verte et Bleue” tool (TVB). Given that our research is an urban study, it is necessary to consider wastelands within the urban geographical area. From an ecological point of view, linking ecological dynamics with urban characteristics allows to understand their intrinsic ecological value, and their potential role in TVB. To understand this role, it is also necessary to embrace how these spaces are considered in urban planning and conservation policies. Finally, the results of this wastelands’ multidisciplinary characterization focus on the development of tools to improve wastelands’ inclusion in environmental policies.