L'écologie a vu se développer, depuis une vingtaine d'années, une vision systémique se concentrant sur les interactions entre composantes de l'écosystème. L'association de ces composantes fait émerger des propriétés globales et agit en retour sur les propriétés des composantes. Ces propriétés sont dites émergentes. Leur étude a été appliquée aux réseaux trophiques de différents écosystèmes, pour la plupart littoraux, par des approches numériques visant à construire et analyser des modèles statiques. Une telle approche fait le choix de négliger certains aspects : structures spatiales, dynamiques temporelles, forçage des processus, dans l'objectif de favoriser la prise en compte d'un maximum de compartiments dans une vision synthétique. Ce travail repose entièrement sur les résultats acquis sur les différents compartiments et processus, avec comme objectif d'en faire une synthèse, de les confronter, et de dégager des propositions d'étude de nouveaux processus ou compartiments peu renseignés. De ma thèse à aujourd'hui, j'ai travaillé sur des questions relatives aux réseaux trophiques planctoniques avec, dans chaque situation, un contexte appliqué et un objectif fondamental. Celui-ci consiste à comprendre le fonctionnement de ce réseau planctonique. L'axe directeur utilisé pour discuter de la nature de ces différents réseaux trophiques planctoniques est essentiellement celui de Legendre et Rassoulzadegan (1996) reposant sur un gradient entre deux états : le réseau microbien et le réseau herbivore classique. On a ainsi pu dégager de nouveaux modes de fonctionnement des réseaux trophiques planctoniques et ces propriétés dégagées viennent enrichir la réflexion menée sur le problème appliqué soulevé dans chaque milieu. Suite à mon recrutement à l'Université de La Rochelle, la demande du LBEM était que je travaille sur les vasières intertidales tempérées, en couplant benthos et colonne d'eau. Le choix de conserver une approche en modèles statiques afin de prendre en compte au maximum la diversité fonctionnelle imposait de modifier les outils numériques pour les adapter à cet écosystème macrotidal. Les innovations apportées ont principalement concerné la modification de l'algorithme de l'analyse inverse par une approche de Monte Carlo, le couplage spatial par les flux de transport et des saisons, le développement d'indices basés sur les chaînes de Markov (liens lents ou rapides entre compartiments). L'application de ces méthodes à l'ensemble des données acquises sur le site de Brouage dans les Pertuis Charentais a permis de dégager les caractéristiques suivantes : i) rôle primordial du réseau microbien benthique : microphytobenthos, bactéries hétérotrophes, foraminifères, ii) rôle de cul-de-sac de la matière organique par les foraminifères (la place exacte des foraminifères dans le réseau reste à déterminer), iii) la nématofaune est la plaque tournante du réseau, iv) le réseau est importateur de détritus et exportateur de matière de « qualité », au sens de l'exergie. A partir de ce modèle, des scénarios ont pu être simulés sur des scenarii de culture et la conséquence d'une chute des productions primaires sur la nourriture disponible. Le modèle couplé en boites spatiales a permis de dégager 3 modes de fonctionnement distincts en fonction de la hauteur sur la zone intertidale. Outre ce travail sur la vasière de Brouage un travail de comparaison inter – sites a été initié par l'établissement d'un modèle à deux saisons sur la vasière de l'Aiguillon, au nord des Pertuis Charentais. Le fonctionnement trophique de cette vasière est très proche de celui de Brouage. Il s'en démarque surtout par un rôle moindre des bivalves cultivés et une forte exportation de matière par les poissons brouteurs (mulets). Outre une indication sur l'évolution naturelle des écosystèmes, les propriétés émergentes des réseaux trophiques peuvent être indicatrices d'un état d'évolution sous la pression de l'Homme. Il est alors nécessaire de développer des indicateurs d'écosystèmes capables d'évaluer les changements des environnements côtiers. L'utilisation des indices d'analyse des réseaux devrait permettre de passer à une vision systémique, s'intéressant aux interactions plutôt qu'aux stocks. Seule une comparaison étendue de nombreux réseaux en utilisant toujours les mêmes techniques permettra d'aller plus loin, en cherchant à observer vers quelles propriétés évoluent les systèmes, naturellement et sous pression anthropique.

abstract: Landscape restoration is a global priority as evidenced by the United Nations’ 2020 goal to restore 150 million hectares of land worldwide. Restoration is particularly needed in estuaries and their watersheds as society depends on these environments for numerous benefits. Estuary restoration is often undermined by social-ecological scale mismatch, the incongruence between governing units and the bio-physical resources they seek to govern. Despite growing recognition of this fact, few empirical studies focus on scale mismatches in environmental restoration work. Using a sub-basin of Puget Sound, Washington, U.S.A., I analyze scale mismatches in estuary restoration. I take a network science approach because governance networks can bridge scale mismatches. I combine quantitative social network analysis (SNA), geographic information systems (GIS), and qualitative interview analysis. Spatial network analysis reveals several areas with weak scale mismatch bridging networks. These weak social networks are then compared to ecological restoration needs to identify coupled social-ecological restoration concerns. Subsequent study investigates jurisdictional and sectoral network integration because governance siloes contribute to scale mismatch. While the network is fairly well integrated, several sectors do not interact or interact very little. An analysis of collaboration reasons disentangles the idea of generic collaboration. Among three relationship types considered, mandated relationships contribute almost 5.5 times less to perceived collaboration productivity than shared interest relationships, highlighting the benefits of true collaborations in watershed governance. Lastly, the effects of scale mismatch on individual restoration projects and landscape level restoration planning are assessed through qualitative interview analysis. Results illustrate why human-environment processes should be included in landscape restoration planning. Social factors are not considered as constraints to restoration but rather part of the very landscape fabric to be restored. Scale mismatch is conceptualized as a complex social-ecological landscape pattern that affects the flow of financial, human, and natural capital across the landscape. This represents a new way of thinking about scale mismatch and landscape restoration in complex multi-level governance systems. In addition, the maps, network diagnostics, and narratives in this dissertation can help practitioners in Puget Sound and provide proofs of concepts that can be replicated elsewhere for restoration and broader conservation sciences. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Geography 2015

Dans le cadre de la transition énergétique, le gouvernement Français prévoit la constructionde huit parcs éoliens en mer (offshore) le long des côtes Manche-Atlantique parmi lesquels le futurparc éolien au large de Courseulles-sur-mer. A ce jour, il n’existe pas d’étude globale et intégrée deseffets de la construction et de l’exploitation de ces parcs sur l’écosystème. L’innovation principale decette thèse a donc été de poser les bases d’une approche écosystémique des Energies MarinesRenouvelables (EMR) à travers l’exemple du futur parc éolien de Courseulles-sur-mer. Pour ce faire,une combinaison d’outils de modélisation a été utilisée afin de : 1) caractériser le fonctionnement etla structure de l’écosystème du site d’implantation du parc ; 2) tester des scénarios d’évolutionpossible du fonctionnement trophique du système. Ainsi, un modèle de réseau trophique et troisscénarios ont été construits afin d’analyser les conséquences de l’effet récif et réserve générées par leparc sur l’écosystème. Les indices de l’analyse des réseaux écologiques ainsi que d’autres indices telsque le niveau trophique moyen ont été analysés afin de caractériser le fonctionnement du système.Toutefois, conscient que cet écosystème est menacé par de multiples pressions, il estnécessaire de comprendre comment ces activités humaines vont interagir entre elles et quelles sontleurs conséquences sur l’écosystème dans un contexte de changements globaux. Ainsi, une visionglobale des impacts cumulés a également été développée grâce à un autre type de modélisation appelé'modélisation qualitative’ ou en ‘digraphe orienté’. Les résultats ont mis en évidence des changementsdans la structure et le fonctionnement de l’écosystème après la mise en place du parc éolien. Lesrésultats de ces modèles pourraient être utilisés dans la définition de mesures de suivi aprèsl’installation du parc et dans l’évaluation de la nécessité de mettre en place des mesures decompensation. Enfin, les modèles qualitatifs pourraient également servir d’outils de communicationavec le public et ainsi permettre une meilleure appropriation des projets EMR. / As part of the energy transition, the French government is planning the construction of eightOffshore Wind Farms (OWF) along the English Channel and Atlantic coasts including the Courseulles-sur-mer OWF. Until now, there is no holistic study on the OWF construction and operation effects onan ecosystem taken as a whole. This thesis is the first study to lay the foundations for an ecosystemapproach of Marine Renewable Energy (MRE) through the Courseulles-sur-mer OWF example. For thata combination of innovative modelling tools was applied to 1) characterise the ecosystem structureand functioning before the OWF construction; 2) simulate the impacts of this future OWF on theecosystem structure and functioning. A food-web model and three scenarios were constructed toinvestigate the “reef” and “reserve” effects induced by the OWF on the ecosystem. Ecological NetworkAnalysis indices, other ecosystem attributes and Mean Trophic Level were derived to investigate theecosystem health and state.However, being aware that this ecosystem is threatened by multiple perturbations, there is aneed to understand how human activities interact to influence ecosystem functioning in a long termclimate change context. Thus, a holistic view of cumulated impacts on the Courseulles-sur-mer’ecosystem through the use of an oriented signed digraph was also developed. Results highlighted acombination of significant changes in the food-web structure and ecosystem functioning. These resultscan play a vital role in both decision making by improving long term planning for the marineenvironment but also as tool for communication with the public and so contribute to a betteracceptability of MRE project.