L'objectif général de ce travail était d'évaluer les stratégies des moyens de subsistance dans le lac Tonle Sap en rapport avec divers facteurs de changement. Plus précisément, l'étude visait à étudier les variations et les déterminants des moyens de subsistance (spatial et temporal), ainsi que les impacts des futurs changements et des communautés de pêcherie (CFis) dans les plaines inondables de Tonle Sap. En utilisant les approches multivariées, j'ai pu mettre en évidence les résultats suivants : Les différentes caractéristiques écologiques déterminent les différentes stratégies des moyens de subsistance et les ressources environnementales sont indispensables pour la période post-conflit des pays comme le Cambodge ; Les divers facteurs humains, naturels et économiques, sociaux et physiques ont influencé le choix et le revenu des ménages ; parmi lesquels, la possession de terrain était le plus important; La perte de net revenu est attendue dans tous les futurs scenarios de changement, particu- lièrement avec ceux qui dépendent uniquement un moyen de subsistance, subi une perte en moyenne de 18% dans tous les scénarios, comparativement à 9% pour le groupe des multi-moyens de subsistance ; La taille idéale de la zone communautaire est de 2 310 hectares et l'impact positif des CFis peut être réalisé en améliorant la planification, le processus opérationnel et le mécanisme de résolution des conflits, également qu'en développant et renforçant des réseaux et la conformité des règles. Les résultats suggèrent que les moyens de subsistance sont spécifiques au contexte et le choix des stratégies des ménages est associé à une gamme de facteurs socio-écologiques. Nous devons éviter une prescription unique pour aborder les problèmes des moyens de subsistance dans le Tonle Sap. Effectivement, les implications politiques pour améliorer la participation aux moyens de subsistance ainsi que pour maximiser les avantages économiques et sociaux à long terme pour les ménages devraient accorder une attention particulière aux ménages pauvres en ressources. Par conséquent, l'augmentation de la richesse et des biens du ménage, ainsi que l'établissement des programmes efficaces de conservation des ressources améliorent effective- ment la capacité d'adaptation des ménages en réponse aux changements inattendus et également contribuent à renforcer et soutenir les organisations des CFis. / The overall goal of this research was to assess the livelihood strategies in the Tonle Sap in the face of various drivers of change around the lake. Specifically, the study intended to investigate livelihood variations and determinants (both spatial and temporal), and the impact of future scenario changes and of the Community Fisheries (CFis) in the Tonle Sap's floodplain. By using multivariate approach, I am able to highlight the fol- lowing findings: - different ecological characteristics influencing livelihood strategies and the environmental resources are imperative in post-conflict Cambodia; - various human, natural and economic, social, and physical capitals have influenced household's choice and income. Land was the most significant; - net income loss is expected for under all future scenarios, with those engaged in single livelihoods experiencing an average loss of 18% across all scenarios compared to 9% for the multi-livelihood group; - an ideal size of community area is 2,310 hectares and the positive impact of CFis can be achieved by improving planning, operational process and conflict resolution mechanism, developing networks and reinforcing rule compliance. The findings suggest that livelihood is context specific and the choice of household's strategies is associated with a range of socio and ecological factors and we should avoid a one-size-fit prescription to tackle livelihood problems in the Tonle Sap. Policy impli- cations to improve livelihood participation and maximize the long-term economic and social benefits for household should consider special attention to resource poor house- holds, increase household's wealth and assets, design and implement effective resource conservation programs, improve households' adaptive capacity in response to unex- pected changes and continue strengthening and supporting the CFi organizations.

Ce travail représente une contribution originale à la méthodologie pour le développement de modèles écosystémiques ainsi qu'une première tentative d'une modélisation end-to-end (E2E) de l'écosystème du Courant de Humboldt Nord (ECHN). L'objectif principal du modèle développé dans cette thèse est de construire un outil de gestion écosystémique et d'aide à la décision; raison pour laquelle la crédibilité du modèle est essentielle, laquelle peut-être établie par confrontation aux données. En outre, le ECHN présente une grande variabilité climatique et océanographique à différentes échelles, la source principale de variation inter-annuelle étant l'interruption du cycle d'upwelling saisonnier par l'Oscillation Australe du phénomène El Niño qui a un effet direct sur la survie larvaire et le succès de recrutement des poissons. La pêche peut aussi être fortement variable, en fonction de l'abondance et de l'accessibilité des principales ressources halieutiques. Ce contexte amène deux questions méthodologiques principales que nous explorons dans cette thèse à travers le développement d'un modèle E2E qui couple le modèle OSMOSE, pour la partie haut niveau trophique, au modèle ROMS-PISCES, pour les parties hydrodynamique et biogéochimie:(i) Comment calibrer un modèle écosystémique à partir de séries temporelles de données? (ii) Comment inclure l'impact de la variabilité inter-annuelle de l'environnement et de la pêche? En premier lieu, cette thèse met en évidence plusieurs problèmes liés à la confrontation de modèles écosystémiques complexes aux données et propose une méthodologie pour une calibration séquentielle en plusieurs phases des modèles écosystémiques. Nous proposons deux critères pour classer les paramètres d'un modèle: la dépendance au modèle et la variabilité temporelle des paramètres. A partir de ces critères, et en tenant compte de l'existence d'estimations initiales, on énonce des règles qui permettent de déterminer quels paramètres doivent être estimés, et dans quel ordre, dans le processus de calibration séquentiel. De plus, un nouvel Algorithme Évolutionnaire, conçu pour la calibration de modèles stochastiques et optimisé pour l'estimation du maximum de vraisemblance, a été développé et utilisé pour la calibration du modèle OSMOSE avec des séries temporelles de données.La variabilité environnementale est explicite dans le modèle: le modèle ROMS-PISCES force le modèle OSMOSE et propage les effets bottom-up potentiels dans le réseau trophique à travers les interactions trophiques entre plancton et poisson d'une part, et les changements dans la distribution spatiale du poisson d'autre part. Cette dynamique spatiale des poissons est prise en compte par l'utilisation de modèles de distribution des espèces de type présence/absence, qui sont en général évalués grâce à une matrice de confusion et les indicateurs statistiques qui lui sont associés. Toutefois, quand on considère la prédiction d'un habitat au cours du temps, la variabilité de la distribution spatiale des habitats peut être résumée de manière complémentaire et validée en utilisant les patrons émergents de la forme des distributions spatiales. Nous avons modélisé l'habitat potentiel des principales espèces du ECHN en utilisant plusieurs sources d'information (pêches commerciales, campagnes scientifiques et suivi satellite des navires de pêche) conjointement aux données environnementales issues d'observations satellites et in-situ, de 1992 à 2008. L'habitat potentiel est estimé sur cette période d'étude avec une résolution mensuelle, et le modèle est validé à partir d'informations du système, en utilisant une approche pattern-oriented.Le modèle écosystémique E2E ROMS-PISCES-OSMOSE pour le ECHN est calibré en une approche par maximum de vraisemblance pour ajuster des séries temporelles mensuelles de 1992 à 2008. En conclusion,quelques applications potentielles du modèle pour la gestion des pêches sont présentées et nous discutons leurs limitations et les perspectives. / This work represents an original contribution to the methodology for ecosystem models' development as well as the first attempt of an end-to-end (E2E) model for the Northern Humboldt Current Ecosystem (NHCE). The main purpose of the developed model is to build a tool for ecosystem-based management and decision making, reason why the credibility of the model is essential, and this can be assessed through confrontation to data. Additionally, the NHCE exhibits a high climatic and oceanographic variability at several scales, the major source of interannual variability being the interruption of the upwelling seasonality by the El Nino Southern Oscillation, which has direct effects on larval survival and fish recruitment success. Fishing activity can also be highly variable, depending on the abundance and accessibility of the main fishery resources. This context brings the two main methodological questions addressed in this thesis, through the development of an end-to-end model coupling the high trophic level model OSMOSE to the hydrodynamics and biogeochemical model ROMS-PISCES: i) how to calibrate ecosystem models using time series data and ii) how to incorporate the impact of the interannual variability of the environment and fishing.First, this thesis highlights some issues related to the confrontation of complex ecosystem models to data and proposes a methodology for a sequential multi-phases calibration of ecosystem models. We propose two criteria to classify the parameters of a model: the model dependency and the time variability of the parameters. Then, these criteria along with the availability of approximate initial estimates are used as decision rules to determine which parameters need to be estimated, and their precedence order in the sequential calibration process. Additionally, a new Evolutionary Algorithm designed for the calibration of stochastic models (e.g Individual Based Model) and optimized for maximum likelihood estimation has been developed and applied to the calibration of the OSMOSE model to data time series.The environmental variability is explicit in the model: the ROMS-PISCES model forces the OSMOSE model and drives potential bottom-up effects up the foodweb through plankton and fish trophic interactions, as well as through changes in the spatial distribution of fish. The latter effect was taken into account using presence/absence species distribution models which are traditionally assessed through a confusion matrix and the statistical metrics associated to it. However, when considering the prediction of the habitat against time, the variability in the spatial distribution of the habitat can be summarized and validated using the emerging patterns from the shape of the spatial distributions. We modeled the potential habitat of the main species of the Humboldt Current Ecosystem using several sources of information (fisheries, scientific surveys and satellite monitoring of vessels) jointly with environmental data from remote sensing and in situ observations, from 1992 to 2008. The potential habitat was predicted over the study period with monthly resolution, and the model was validated using quantitative and qualitative information of the system using a pattern oriented approach.The final ROMS-PISCES-OSMOSE E2E ecosystem model for the NHCE was calibrated using our evolutionary algorithm and a likelihood approach to fit monthly time series data of landings, abundance indices and catch at length distributions from 1992 to 2008. To conclude, some applications of the model for fishery management are presented and their limitations and perspectives discussed.

La surexploitation des ressources halieutiques a conduit à une crise majeure du secteur de la pêche professionnelle. Dans ce contexte, les pêcheries artisanales, et notamment les pêcheries aux petits métiers côtiers, apparaissent comme des modes d'exploitation potentiellement durables des ressources côtières. La diversité des engins utilisés et des espèces ciblées rend néanmoins complexe le suivi de cette composante importante de la pêche professionnelle. L'activité de pêche artisanale reste ainsi très peu évaluée en Méditerranée, et notamment à l'échelle d'une Aire Marine Protégée (AMP). Les AMP sont pourtant de plus en plus utilisées comme des outils de gestion de ces pêcheries, les effets des différentes mesures de gestion mises en place étant à même de bénéficier aux pêcheurs professionnels. A l'heure où le nombre d'AMP se multiplie, il apparaît alors nécessaire pour les gestionnaires comme pour les scientifiques de disposer d'indicateurs permettant de suivre l'activité de pêche professionnelle sur le territoire d'une AMP, et d'évaluer les effets de la gestion sur cette activité. Un protocole d'enquête pour le suivi de la pêche artisanale aux petits métiers côtiers a ainsi été mis en place entre juillet 2009 et juin 2010 au sein du Parc Marin de la Côte Bleue (PMCB), AMP méditerranéenne française comprenant deux réserves marines d'âge et de taille différents. Les données récoltées ont permis d'identifier sept métiers principaux pratiqués par les pêcheurs du PMCB, et de les caractériser par un groupe d'espèces cibles, un engin, un territoire et une période de pêche. L'effort de pêche et les captures ont alors pu être estimés à partir de ces métiers. / The overexploitation of fishery resources has led to a major fisheries crisis. In this context, artisanal fisheries, and in particular small-scale coastal fisheries, appear as relevant alternatives for a sustainable use of coastal resources. But the diversity of fishing gears and targeted species diversity make it difficult to assess this important component of the commercial fishery. Hence, the activity of small-scale artisanal fishing remains poorly known in the Mediterranean Sea and few studies focus on an assessment of this activity at the scale of a Marine Protected Area (MPA). MPAs are yet more and more used as management tools for these fisheries, as protection effects and targeted access regulations may benefit to commercial fishers. As many MPAs are going to be established in the short term, it seems necessary for managers and for scientists, to have indicators to monitor the artisanal small-scale coastal fishing activity within an MPA, and to estimate the effects of MPA management on this activity. A field protocol was defined and implemented between July 2009 and June 2010 within the Parc Marin de la Côte Bleue (PMCB), a French Mediterranean MPA including two marine reserves of different age and size. The collected data allowed identifying seven main métiers within the PMCB, and characterizing them by group of target species, type of gear, fishing grounds and fishing periods. Fishing effort and catch were estimated. In the Côte Bleue area, 3 512 fishing trips and 4645 fishing operations were performed by 30 active boats during the studied period, for a total of 10 300 km of immersed nets.

Dans l’océan, les bancs de proies représentent une source d’alimentation ponctuelle. Pour pallier à cela, les oiseaux marins profitent de l’information sociale provenant de conspécifiques, hétérospecifiques, ou bateaux de pêche. Dans cette thèse, nous cherchons à évaluer l’influence de différentes sources d’information sur les stratégies de recherche alimentaire des oiseaux marins en milieu pélagique tropical.Les oiseaux détectent des prédateurs ou des bateaux à des distances dépassant dix kilomètres. Nous étudions donc leur distribution à sub-méso-échelle, ceci grâce à des images d’un radar à bord d’un thonier senneur.Les images radar offrent une visualisation, dans les 30 km autour du navire, de la distribution instantanée de la communauté d’oiseaux en vol et de leurs déplacements. Nous mettons au jour des motifs d’agrégation temporaires, d’une dizaine de kilomètres de diamètre, au sein de la distribution des oiseaux. Les distances entre groupes d’oiseaux sont compatibles avec l’échange d’information au sein de ces agrégations.Une étude plus fine révèle des vols coordonnés de groupes d’oiseaux distants de plusieurs centaines de mètres («râteaux»), suggérant un haut degré de coopération lors de la recherche de proies. Nous questionnons ensuite le degré de perturbation du senneur dans la recherche alimentaire des oiseaux. Les résultats indiquent que les oiseaux marins discriminent les différentes activités du navire.Ce travail constitue, à notre connaissance, la première utilisation des radars embarqués pour l’étude de l’écologie des oiseaux en haute mer, et ouvre nombre de perspectives pour comprendre la dynamique des interactions entre prédateurs marins supérieurs. / In the ocean, prey is patchily distributed. To overcome this challenge, pelagic seabirds benefit from social information from conspecifics, heterospecifics, or fishing boats.As part of this dissertation, we aim at evaluating the influence of different information sources in seabird foraging strategies in the tropical pelagic environment.Seabirds can detect visible predators or boats at distances of over ten kilometres. We thus study the distribution of seabirds at sub-meso-scale, analysing images recorded from a radar on board a tuna purse-seiner. Radar images provide a visualisation of the instantaneous distribution of the in-flight seabird community as well as seabird movements within thirty kilometres of the seiner. We detect over-aggregatedand temporary patterns, spanning about ten kilometers, within flying seabirds’ distribution. Distancesbetween seabird groups are compatible with information exchanges within these aggregations. A finer scale study reveals coordinated flights of seabird groups distant of hundreds of meters from each others (« rakes »), and suggesting a high level of coordination during foraging. We then investigate the potential disturbance induced by the seiner in the seabirds’ foraging network.First results indicate that seabirds can discriminate the different seiner’s activities.To our knowledge, this work is the first contribution of on board radars use for the study of seabird ecology in the high seas, and opens interesting perspectives, such as the understanding of interactions’ dynamics within the marine top-predators guild.

L'objet de cette thèse est de se demander comment améliorer la gestion des zones humides etdes biens/services associés. En intégrant les connaissances pluridisciplinaires aux modèles degestion, nous étudions l'économie comme un outil au service de l'Homme et de la Nature.Nous proposons d'améliorer la gestion des zones humides en combinant une approcheéconomique à une approche biologique de manière à pouvoir rendre compte de la complexitéde ces milieux dans les modèles économiques. Pour ce faire, nous basons cette thèse surl'étude des fonctions écosystémiques fournies par les zones humides, que sont les fonctionsd'habitat, de production et de régulation. La fonction d'habitat est traitée à travers laproblématique de l'accessibilité des zones humides de l'Estuaire de la Gironde aux espècespiscicoles migratrices. La fonction de production, étroitement liée à la fonction d'habitat, estétudiée à travers un modèle théorique de partage d'une zone humide entre productionpiscicole et production agricole. Enfin, nous traitons la fonction de régulation en intégrantcette fonction dans un programme d'incitation à la réduction de rejets de polluants agricoleset de restauration de zones humides. / This thesis aims at improving the management of wetlands and associated goods/services.By integrating multidisciplinary knowledge to management models, we study the economyas a tool that served Human and Nature. We propose to improve wetlands management bycombining an economic approach to a biological approach in order to express the complexityof these environments in economic models. To do so, this thesis is based on the study ofecosystem services provided by wetlands, which are the functions of habitat, production andregulation. Habitat function is studied through the issue of wetlands accessibility in theGironde estuary by migratory fish species. The production function, closely linked to habitatfunction, is studied through a theoretical model of shared wetland between fish productionand agricultural production. Finally, we address the regulation function by integrating thisfunction in a program of incentives to reduce emissions of agricultural pollutants and restorewetlands

L'utilisation d'engins de pêche peu sélectifs dans un écosystème multi-spécifique et multi-taille engendre la capture de plusieurs catégories désirées ou non désirées, débarquées ou rejetées. Une analyse bioéconomique des processus de production utilisant des engins de pêche peu sélectifs dans le cas de la pêcherie chalutière langoustinière du golfe de Gascogne est présentée dans un premier temps en distinguant une étape de capture et une étape de tri. Nous montrons que toutes les productions ne sont pas jointes. Il existe une certaine maîtrise des productions jointes, essentielle du point de vue de l'aménagement des pêcheries. Un modèle microéconomique de comportement de tri appréhendant les rejets comme la résultante d'une opération de tri permet de discuter les incitations au rejet. Les effets de mesures de limitation des conséquences négatives des productions jointes sont ensuite analysés. L'analyse théorique des enjeux de la sélectivité montre que les bénéfices sociaux de la sélectivité dépendent du niveau d'effort dans la pêcherie et que lorsque la sélectivité n'est pas observable, les pêcheurs ont intérêt individuellement à adopter la technique non sélective. Une analyse coût-bénéfice de scénarios d'amélioration de la sélectivité est ensuite réalisée à partir d'un modèle bioéconomique de simulation appliqué à la pêcherie langoustinière. L'endogénéisation des comportements met en évidence la complémentarité nécessaire entre mesures techniques et mesures de régulation de l'accès. L'exemple de la pêcherie au casier à langoustine de Loch Torridon (Ecosse) permet de discuter les conditions de rentabilité d'un engin de pêche alternatif dont la sélectivité est observable.

Actuellement, la distribution spatiale des thons tropicaux pêchés par les senneurs français dans l'Océan Indien est représentée à partir des données de captures et d'effort issues des livres de bord. Or ces données ne comportent qu'une position par jour et le nombre de calées réalisées pendant cette journée : l'ensemble des zones prospectées sans action de pêche, synonyme d'absence d'agrégations de thon n'est pas connu. Ces zones seraient pourtant utiles à la cartographie des abondances. Cette flottille étant équipée de systèmes VMS (Vessel Monitoring Systems), les trajectoires données par les VMS sont utilisées pour déduire du comportement des navires, les zones de présence (pêche) et d'absence (non pêche) d'agrégations de thonidés. L'objectif est donc d'estimer l'activité d'un navire à partir de sa trajectoire. L'application d'un modèle markovien permet de distinguer les activités de route, de recherche, et d'arrêt, et de pêche. Pour la majorité des sorties en mer (exceptées celles où un observateur est à bord), l'activité réelle du navire n'est pas connue (variable latente), ce qui justifie l'approche par chaînes de Markov à états cachés. Le modèle a été développé dans un contexte bayésien incluant des priors sur certains des paramètres (vitesses, angles de changement de cap et matrice de transition). Il a été calibré et validé grâce aux données collectées par des observateurs embarqués sur 10% de la flottille. Le taux d'erreur est de 10% pour des positions VMS enregistrées toutes les heures. Une fois estimée, l'activité des senneurs en chaque point de leur trajectoire a permis (1) d'obtenir des indicateurs spatiaux et temporels de l'effort de la flottille de senneurs français, et (2) d'étudier la structure spatiale des zones de présence de bancs de thons (variogrammes d'indicatrices) et d'en déduire, par cokrigeage d'indicatrices, des cartes de présence/présence potentielle/absence de thon capturable, pouvant être interprétées comme indices d'abondance de thon.

L’objectif général de la thèse est de modéliser les principaux processus biologiques et économiques régissant des pêcheries multi-espèces et multi-flottilles afin de proposer des stratégies viables pour la gestion durable de ces pêcheries mixtes, dans un contexte stochastique et multiobjectif. Plus spécifiquement, cette thèse utilise des analyses de co-viabilité stochastique pour étudier les arbitrages entre des objectifs contradictoires de gestion (conservation, et viabilité économique et sociale) des pêcheries mixtes. Deux pêcheries mixtes sont analysées dans cette thèse : la pêcherie française mixte démersale du golfe de Gascogne et la pêcherie crevettière australienne du Nord (NPF). Ces deux pêcheries sont multi-espèces, et utilisent des stratégies multiples de pêche, induisant des impacts directs et indirects sur les écosystèmes. Cette thèse propose une application de la co-viabilité stochastique à ces deux cas, en prenant en compte leur histoire, leur contexte socio-politique et les différences dans les stratégies et objectifs de gestion. Les résultats suggèrent que le status quo peut être considéré comme une stratégie biologiquement durable mais socio économiquement à risque dans les deux pêcheries (ainsi qu’à risque écologique dans le cas de la pêcherie australienne). Les simulations réalisées pour le golfe de Gascogne permettent de comparer les arbitrages associés à différentes réductions de capacités par flottille et de montrer qu’il existe des solutions de gestion permettant la co-viabilité du système (viabilité biologique des différentes espèces considérées et viabilité socio-économique des flottilles) contrairement à des stratégies de gestion mono-spécifiques ou basées sur la maximisation de la rente. Dans la pêcherie crevettière australienne, l’analyse montre que les stratégies de diversification permettent de limiter le risque économique contrairement aux stratégies plus spécialisées. / Empirical evidence and the theoretical literature both point to stock sustainability and the protection of marine biodiversity as important fisheries management issues. Decision-support tools are increasingly required to operationalize the ecosystem-based approach to fisheries management. These tools need to integrate (i) ecological and socio-economic drivers of changes in fisheries and ecosystems; (ii) complex dynamics; (iii) deal with various sources of uncertainty; and (iv) incorporate multiple, rather than single objectives. The stochastic co-viability approach addresses the trade-offs associated with balancing ecological, economic and social objectives throughout time, and takes into account the complexity and uncertainty of the dynamic interactions which characterize exploited ecosystems and biodiversity. This thesis proposes an application of this co-viability approach to the sustainable management of mixed fisheries, using two contrasting case studies: the French Bay of Biscay (BoB) demersal mixed fishery and the Australian Northern Prawn Fishery (NPF). Both fisheries entail direct and indirect impacts on mixed species communities while also generating large economic returns. Their sustainability is therefore a major societal concern. A dynamic bio-economic modelling approach is used to capture the key biological and economic processes governing these fisheries, combining age- (BoB) or size- (NPF) structured models of multiple species with recruitment uncertainty, and multiple fleets (BoB) or fishing strategies (NPF). Economic uncertainties relating to input and output prices are also considered. The bioeconomic models are used to investigate how the fisheries can operate within a set of constraints relating to the preservation of Spawning Stock Biomasses (BoB) or Spawning Stock Size Indices (NPF) of a set of key target species, maintenance of the economic profitability of various fleets (BoB) or the fishery as a whole (NPF), and limitation of fishing impacts on the broader biodiversity (NPF), under a range of alternative scenarios and management strategies. Results suggest that under a status quo strategy both fisheries can be considered as biologically sustainable, while socio-economically (and ecologically in the NPF case) at risk. Despite very different management contexts and objectives, viable management strategies suggest a reduction in the number of vessels in both cases. The BoB simulations allow comparison of the trade-offs associated with different allocations of this decrease across fleets. Notably, co-viability management strategies entail a more equitable allocation of effort reductions compared to strategies aiming at maximizing economic yield. In the NPF, species catch diversification strategies are shown to perform well in controlling the levels of economic risk, by contrast with more specialized fishing strategies. Furthermore analyses emphasize the importance to the fishing industry of balancing global economic performance with inter-annual economic variability. Promising future developments based on this research involve the incorporation of a broader set of objectives including social dimensions, as well as the integration of ecological interactions, to better address the needs of ecosystem-based approaches to the sustainable harvesting of marine biodiversity.