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Dissertations / Theses on the topic 'Structure et fonctionnement des écosystèmes'
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Thébault, Elisa. "Impact de la structure trophique sur la relation entre diversité et fonctionnement des écosystèmes." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066553.
Full text
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Vincent, Florian. "Fonctionnement et structure des écosystèmes aquatiques en réponse aux perturbations anthropiques de type bottom-up et top-down." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS472.
Full textAbstract:
Les activités humaines amplifient ou interfèrent régulièrement avec les forçages « top-down » et « bottom-up » sur les écosystèmes. Pourtant, la réponse des communautés à ces perturbations reste mal comprise. Ma thèse a pour objet de mesurer les effets des top-prédateurs et des nutriments sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes aquatiques expérimentaux. J’ai étudié dans des mésocosmes pélagiques de 9,5 m³ l’effet d’un forçage top-down induit par deux espèces de poissons. Je montre que ces changements de top-prédateurs s’accompagnent d’une réorganisation profonde de la structure du réseau trophique planctonique. Les réorganisations dépendent en partie de la taille des organismes et de leur comportement antiprédateur, mais c’est la phylogénie qui permet le plus efficacement de prédire la réponse du zooplancton aux poissons et les effets en cascade qui en découlent. J’ai également étudié la réponse à un forçage bottom-up par ajouts de phosphore et d’azote dans des macrocosmes de 750 m³ incluant une zone littorale végétalisée. Je montre que l’ajout de nutriments a eu un effet marqué sur la biomasse des producteurs primaires (biofilm, macrophytes littoraux), que les ajouts induisent une abondance plus forte de juvéniles de perche mais la biomasse du zooplancton n’est pas modifiée. La stœchiométrie des organismes et l’activité bactérienne n’ont été que peu changées par l’enrichissement. Ces résultats suggèrent que les effets des forçages bottom-up dans les milieux pélagiques sont bien prédits par la théorie des chaînes trophique mais, à l’échelle d’écosystèmes complexes, les macrophytes et le biofilm peuvent fortement atténuer la réponse à l’enrichissementHuman activities regularly amplify or interfere with top-down and bottom-up forcing on ecosystems. However, the communities' response to these disruptions remains poorly understood. My thesis aims to measure the effects of top-predators and nutrients on the structure and functioning of experimental aquatic ecosystems. I studied in 9.5 m³ pelagic mesocosms the effect of top-down forcing induced by two fish species. I show that these changes in top-predators are accompanied by a profound reorganization of the structure of the planktonic food web. Reorganizations depend in part on the size of organisms and their anti-predatory behaviour, but phylogeny is the most effective way to predict zooplankton response to fish and the resulting cascading effects. I also studied the response to bottom-up forcing by adding phosphorus and nitrogen in 750 m³ macrocosms including a vegetated littoral area. I show that the addition of nutrients has had a significant effect on the biomass of primary producers (biofilm, littoral macrophytes), that the additions induce a higher abundance of juveniles perch but the zooplankton biomass is not modified. The stoichiometry of organisms and bacterial activity were only slightly changed by enrichment. These results suggest that the effects of bottom-up forcings in pelagic environments are well predicted by food chain theory, but at the scale of complex ecosystems, macrophytes and biofilm can strongly reduce the response to enrichment
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Goudard, Alexandra. "Fonctionnement des écosystèmes et invasions biologiques : importance de la biodiversité et des interactions interspécifiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00154719.
Full textAbstract:
Les invasions biologiques peuvent provoquer des pertes de biodiversité et ainsi de services écologiques. Cette thèse porte sur l'élaboration d'un modèle d'assemblage de réseau d'interactions, incluant tous les types d'interactions (trophiques et non trophiques), et respectant la conservation de la matière. Ce modèle montre un fort effet des interactions non trophiques sur les processus fonctionnels des écosystèmes (biomasse, production) et une diversité-dépendance des interactions interspécifiques; les mécanismes de la relation diversité-fonctionnement sont ainsi plus complexes dans les réseaux d'interactions que les réseaux trophiques. Le modèle prédit que les introductions d'espèces ont de forts impacts sur les propriétés des écosystèmes, que la résistance aux invasions et la robustesse vis-à-vis des extinctions d'espèces résidentes dues aux invasions augmentent avec la diversité spécifique, et sont maximales pour des interactions non trophiques de force et prévalence intermédiaires.
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Chen, Wentao. "Approches quantitatives de l'analyse de l'ADN sédimentaire pour comprendre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes dans le passé." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV004/document.
Full textAbstract:
La biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes sont des propriétés écologiques essentielles qui ont une incidence sur le bien-être humain. Des études sur la manière dont les deux biens sont affectés par les activités humaines et par le changement climatique fournissent les connaissances indispensables pour orienter la gestion des ressources naturelles. Les données de rétroobservation à long terme permettent de reconstituer l’histoire environnementale passée et offrent d’excellentes opportunités d’acquérir de telles connaissances. L'ADN sédimentaire est un outil émergent permettant de reconstituer la biodiversité passée détaillée au niveau du bassin versant, grâce à son excellente résolution taxonomique et à ses origines très localisées. Cependant, les études antérieures basées sur l'ADN sédimentaire utilisaient rarement le riche arsenal de méthodes d'analyse écologique numérique existantes, développées pour différents types de données écologiques. Dans la présente thèse, nous avons examiné les applications potentielles de telles méthodes sur des études basées sur l'ADN sédimentaire. Avec plusieurs exemples d’études, nous avons montré comment ces méthodes peuvent optimiser les connaissances acquises lors de l’analyse d’ensembles de données multiproxy comprenant des enregistrements sédimentaires d’ADN, de sédimentologie et climatiques. Malgré certaines limitations, l’analyse numérique basée sur l’ADN sédimentaire combinée aux enregistrements de proxies traditionnels est un outil puissant pour démêler les interactions complexes écosystémiques. Les futurs progrès méthodologiques dans l'analyse de l'ADN et les méthodes numériques sont prometteurs pour fournir une compréhension inestimable sur les facteurs de changement de la biodiversité et du fonctionnement des écosystèmes à grande échelle spatiale et temporelleBiodiversity and ecosystem functioning are crucial ecological properties that impact human welfare. Studies on how both properties are affected by human activities and by climate change provide indispensable knowledge to guide natural resource management. Long-term retro-observational data allow to reconstruct past environmental history and offer excellent opportunities to gain such knowledge. Sedimentary DNA is an emerging tool to reconstruct detailed past biodiversity in catchment level, thanks to its excellent taxonomic resolution and highly localized origins. However, previous studies based on sedimentary DNA rarely utilized the existing rich arsenal of numerical ecological analysis methods, which are developed for various types of ecological data. In the present thesis we reviewed the potential applications of such methods on sedimentary-DNA-based studies. With several example studies, we showed how these methods can maximize the knowledge gained from the analysis of multiproxy datasets that included sedimentary-DNA-, sedimentological- and climate records. Despite some limitations, numerical analysis based on sedimentary DNA combined with traditional proxy records is a powerful tool to unravel complex ecosystemic interactions. Future methodological advancements in both DNA analysis and numerical methods are promising to provide invaluable understanding over the drivers of changes in biodiversity and in ecosystem functioning across large spatial and temporal scales
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Roussel, Hélène. "Les effets du cuivre sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques : une étude en mésocosmes lotiques." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30235.
Full textAbstract:
Le cuivre est fréquemment utilisé comme fongicide, algicide, bactéricide, herbicide et molluscicide dans les milieux aquatiques. Il a la double ambiguïté d'être toxique à trop faible et trop forte dose et de ne pas être dégradable. L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier pendant 18 mois, les effets chroniques du cuivre sur la structure et le fonctionnement d'un écosystème aquatique. Pour atteindre cet objectif, une étude en condition semi-naturelle a été réalisée à l'aide de rivières expérimentales (mésocosmes lotiques) contaminées à 4 concentrations environnementales de cuivre : 0, 5, 25 et 75 µg/L. Mis à part les effets toxiques directs du cuivre, de nombreux effets indirects ont été mis en évidence, et une NOECécosystème pour le cuivre a été établie à 5 µg/LCopper is known to be a nonspecific toxicant and is frequently used as an algicide, fungicide, bactericide, plant herbicide and molluscicide in the aquatic environment. The aim of this project was to evaluate the effects of copper on the structure and function of freshwater ecosystems. To achieve this goal, the use of experimental streams called mesocosms allowed to realize ecologically realistic study while controlling many parameters. During 18 months, environmentally realistic concentrations of copper (0, 5, 25 and 75 µg/L) where applied on 12 outdoor mesocosms of 20 m long. Results showed an effect on both structure and function of the ecosystem and considering all those results, a NOECecosystem was set up at 5 µg/L for fresh water ecosystems
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Schaal, Gauthier. "Structure et fonctionnement des réseaux trophiques associés aux écosystèmes littoraux rocheux en situation écologiques contrastées : approches isotopiques et biochimiques combinées." Paris 6, 2009. http://hal.upmc.fr/tel-01110855.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est de caractériser la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques associés aux écosystèmes de la frange infralittorale rocheuse en Bretagne, à canopée de Laminaria digitata ou fortement affectés par l’activité humaine. Contrairement aux études précédentes, le réseau trophique n’apparaît simplifié ni fonctionnellement ni structurellement en milieu anthropisé, probablement en lien avec la complexité topographique de l’habitat, permettant la coexistence de plusieurs voies de transfert trophique menant à des prédateurs exploitant des niches trophiques variées. Les résultats mettent en évidence pour les trois sites étudiés que le réseau trophique se base sur une large diversité de sources et, en particulier, que L. Digitata ne représente pas une source de nourriture majoritaire à l’état frais pour la majorité des consommateurs. L’utilisation de cette algue par les différents groupes trophiques semble toutefois varier en fonction des conditions locales, à l’état fraîche comme sous forme détritique. Enfin, nos résultats montrent un lien entre la microstructure spatiale de l’habitat rocheux et une variabilité de certaines voies de transfert trophiques à très fine échelle. L’ensemble de ces résultats suggère que les écosystèmes rocheux de la frange infralittorale sont caractérisés par une forte diversité fonctionnelle qui contribue au maintien d’une importante biodiversité dans ces milieux
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Frouin, Patrick. "Structure et fonctionnement des écosystèmes benthiques dans les lagons soumis aux perturbations anthropiques : le lagon de Tahiti, Polynésie française." Pacifique, 1996. http://www.theses.fr/1996PACI0022.
Full text
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Guibourd, de Luzinais Vianney. "L'impact des vagues de chaleurs marines sur le fonctionnement des écosystèmes de l'océan à l'échelle mondiale." Electronic Thesis or Diss., Rennes, Agrocampus Ouest, 2024. http://www.theses.fr/2024NSARH121.
Full textAbstract:
Le changement climatique affecte de plus en plus la vie marine. Les vagues de chaleur marines (MHWs), liées au réchauffement, devraient augmenter en durée, intensité et fréquence, amplifiant leurs impacts sur les écosystèmes marins au 21e siècle. Cette thèse explore les effets du changement climatique et des MHWs sur les flux de biomasse dans les réseaux trophiques marins et leurs conséquences sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes. J’ai développé EcoTroph-Dyn, une version dynamique du modèle EcoTroph, représentant le fonctionnement des écosystèmes marins comme un flux de biomasse continu, des producteurs primaires aux prédateurs supérieurs. Basé sur une approche virtuelle d’EcoTroph-Dyn, j'ai mis en évidence que, les MHWs pourraient avoir impacté les flux de biomasse par la perturbation de la cinétique, de l'efficacité de transfert et induire des pertes de biomasse. Ensuite, en utilisant EcoTroph-Dyn, j’ai reconstitué les biomasses des consommateurs marins de 1998 à 2021 en intégrant les variations de température et de production primaire.La biomasse animale marine, estimée à chaque niveau trophique sur une grille mondiale de 1° x 1°, révèle des pertes significatives dues aux MHWs, avec des impacts accentués aux niveaux trophiques supérieurs. Enfin, les projections de la biomasse animale des océans de 1950 à 2100 indiquent que les altérations des flux de biomasse due aux MHWs pourrait entraîner une diminution globale supplémentaire de la biomasse des consommateurs proportionnelle au réchauffement des océans, avec des impacts plus prononcés que ceux dû au changement climatique de fond. Cette thèse démontre que le changement climatique et les MHWs perturbent conjointement les flux de biomasse, réduisant la biomasse océanique future avec des répercussions majeures sur les pêcheriesIntensifying climate change is increasingly affecting marine life in the world's oceans. Extreme events like marine heatwaves (MHWs), associated with climate change, are projected to grow in duration, intensity, and frequency, further impacting marine ecosystems throughout the 21st century. In this dissertation, I investigated the effects of climate change and MHWs on biomass flows in marine food webs and their consequences on ecosystem structure and functioning. I developed a dynamic version of the EcoTroph model, named EcoTroph-Dyn, which represents the functioning of marine ecosystems as a single flow of biomass from primary producers to top predators. To study MHW effects using EcoTroph-Dyn, I estimated MHW-induced mortality from 1982 to 2021 based on the thermal preferences of various taxa. The results reveal that MHWs may have impacted biomass flow through the perturbation of the kinetics of biomassflow and transfer efficiency and caused biomass loss through instantaneous mortality. Secondly, using EcoTroph-Dyn, I hindcasted consumer biomass in marine food webs from 1998 to 2021. By integrating changes in temperature and primary production, marine animal biomass was estimated at each trophic level on a 1° x 1° grid of the global ocean. Findings show significant biomass loss due to MHWs, with more pronounced impacts at higher trophic levels. Finally, projections from 1950 to 2100 indicate that MHW-induced changes in biomass flows could drive a global consumer biomass decline, surpassing the impacts of background climate change. Overall, this dissertation demonstrates that climate change and MHWs jointly disrupt biomass flows in marine ecosystems, leading to reduced future ocean animal biomass with direct repercussions on fisheries
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Aschenbroich, Adélaïde. "Structure et fonctionnement des communautés de faune benthique au cours du développement d'une mangrove de Guyane française." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0054.
Full textAbstract:
La compréhension des processus contrôlant le fonctionnement des mangroves est capitale au vu des services socio-économiques/écosystémiques rendus par ces écosystèmes et des menaces qu’ils subissent. En Guyane Française, les mangroves se développent rapidement en réponse aux contraintes sédimentaires récurrentes induites naturellement par les apports sédimentaires amazoniens. Cette thèse étudie la structure et la composition de trois classes de taille de communautés benthique (méso, macro, mégafaune), et les activités de bioturbation associées (remaniement sédimentaire biologique : RS, terriers) dans les jeunes stades de mangrove. 51 taxons de méso-macrofaune et 12 espèces de crabes (mégafaune) ont été identifiés. Bien que la biodiversité benthique soit spécifique à l'âge de la mangrove, des taxons tolèrent les modifications brusques du milieu, et cette persistance maintient des fonctions clés du remaniement sédimentaire tout au long du développement des mangroves. L’intensité du RS varie le long de ce gradient (21-146 g PS.m-2.cycle tidal-1). Si les crabes dominent le RS, cette thèse souligne la contribution effective de la méso-macrofaune aux transports particulaires. Les communautés benthiques montrent des capacités de bioturbation adaptées aux instabilités récurrentes du littoral. Les variations du RS au cours du temps pourraient indiquer l’état fonctionnel des mangroves. Cette étude conclut que l’hétérogénéité morpho-sédimentaire au sein des jeunes stades de mangroves influence la structuration spatiale des crabes, le remaniement sédimentaire qu’ils induisent, et la morphologie des terriers. Les microhabitats devraient être considérés lors de l'évaluation du rôle fonctionnel de la faune benthique des mangrovesUnderstanding the processes that control mangroves functioning is essential regarding the socioeconomic/ecosystemic services these ecosystems provide and the increasing threats they suffer. In French Guiana, mangroves grow rapidly in response to natural sedimentary perturbations caused by sediment inputs from the Amazon River. This thesis characterizes the structure and the composition of benthic fauna communities (three size classes: meso-, macro- and megafauna) and the associated bioturbation activities (biological sediment reworking: SR, burrows) in mangrove early growth stages. 51 meso- macrofaunal taxa and 12 crab (megafauna) species were identified.Despite a mangrove age specific biodiversity, some taxa tolerate abrupt environmental changes, and such persistence maintains key sediment reworking functions along mangrove development.The SR intensity varies along this gradient from 21 to 146 g DW.m-2.tidal cycle-1. Burrower crabs dominate the SR but this thesis also outlines the non-negligible contribution of smaller-sized (meso- and macrofauna) organisms to particulate transport. Benthic communities’ bioturbation capacities are adapted to recurrent environmental instabilities. Changes of the biologicallyinduced SR may be used as a proxy of the functional status of mangrove ecosystems. This study concludes that morpho-sedimentary heterogeneity of early-growth mangrove stages influences crab spatial structuration, the crab-induced sediment reworking and burrow shapes. Thus, microhabitat specificities should be considered when evaluating the role of benthic fauna in mangroves ecosystem functioning
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Chenillat, Fanny. "Variabilité de structure et de fonctionnement d'un écosystème de bord est : application à l'upwelling de Californie." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00747012.
Full textAbstract:
Le système du Courant de Californie (CCS) est l'un des grands systèmes d'upwelling de bord est de la planète, caractérisés par un régime saisonnier de vents qui provoque des remontées d'eaux profondes (upwelling côtier), riches en nutriments, favorisant une forte activité biologique. À long terme, l'écosystème du CCS révèle des alternances de dominance de communautés marines, encore inexpliquées. L'objet de cette thèse est de comprendre l'effet de la variabilité pluriannuelle des vents sur la structure et le fonctionnement des premiers maillons trophiques de l'écosystème du CCS à partir d'études de processus reposant sur une approche numérique. Une première étude a permis de montrer que l'upwelling côtier et le transport côte-large ont une variabilité à basse fréquence fortement corrélée à celle de la tension de vent parallèle à la côte et au mode North Pacific Gyre Oscillation (NPGO), mis en évidence récemment et connu pour capturer une part de la variabilité à basse fréquence des vents d'upwelling et de la chlorophylle dans le CCS. Une étude fine de ces vents a permis de mettre en évidence une relation forte entre leur variabilité saisonnière et le mode NPGO, avec une modulation temporelle du déclenchement de la saison d'upwelling du CCS. L'impact d'un tel déphasage de l'upwelling sur un écosystème planctonique a pu ensuite être testé. À la côte, l'écosystème répond directement à un scénario d'upwelling précoce par une productivité plus forte. Au large, les incidences sur l'écosystème s'opèrent via les processus de transport côte-large. L'effet sur le zooplancton est plus prononcé que sur le phytoplancton et est susceptible d'affecter les niveaux trophiques supérieurs.
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Fischer, Fabian. "Inférence de la structure et dynamique des forêts tropicales humides avec un modèle individu-centré." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30229.
Full textAbstract:
Le changement climatique constitue un défi qui dépasse les échelles temporelles et spatiales de la plupart des problèmes. Il nécessite donc des approches qui reflètent la complexité du système terrestre. Cela est particulièrement vrai pour la biosphère et les écosystèmes forestiers, l'une des principales sources d'incertitude dans les projections climatiques. Les efforts concertés de collecte de données, tels que les inventaires forestiers, les bases de données des traits et les nouvelles technologies, telles que la télédétection, ont considérablement accru notre capacité à observer et à analyser l'état actuel de la végétation de la Terre. Cependant, pour estimer les développements futurs et comprendre les feedbacks entre la végétation et le changement climatique, des modèles sont nécessaires pour assimiler ces données et les traduire en dynamique des écosystèmes. Les modèles forestiers mécanistes et individu-centrés sont une approche particulièrement prometteuse, car ils simulent la dynamique forestière "bottom-up", reconstruisent les forêts arbre par arbre, et sont donc capables de prédire des patrons à différentes échelles. Cette thèse continue le développement du simulateur de dynamique forestière TROLL, rajoute la variation intraspécifique et la plasticité de la croissance des arbres, dérive une nouvelle méthode pour traduire les données de télédétection en inventaires forestiers virtuels et l'utilise pour inférer la structure forestière et la dynamique des écosystèmes dans les régions tropicales. Enfin, conformément à l'approche de TROLL, basée sur les traits, une mise à jour d'une base mondiale de traits, la base de données mondiale de la densité du bois est présentée, explorant la contribution des changements évolutives et cartographiant la densité du bois à travers le mondeClimate change presents society and science with a challenge that goes beyond the temporal and spatial scales of most practical problems. It therefore requires approaches that reflect the complexity of the Earth's system. This holds particularly true for the biosphere and forest ecosystems, one of the most important sources of uncertainty in climate projections. Concerted data collection efforts, such as forest inventories, trait data bases, and new technologies, such as remote sensing, have considerably increased our ability to observe and analyze the current state of the Earth's vegetation. However, to extrapolate findings into the future and understand the feedbacks between vegetation and climate change, models are needed that assimilate these data and translate them into ecosystem dynamics. Mechanistic and individual-based forest models are a particular promising approach, since they simulate dynamics bottom-up, reconstruct forests tree by tree, and are thus able to predict patterns across scales. This PhD further develops the trait- and individual-based forest growth simulator TROLL, including intraspecific variation and plasticity in tree growth, derives a new method to translate Airborne Lidar data into virtual forest inventories and uses it to infer forest structure and ecosystem dynamics in tropical rain forests. Finally, in line with TROLL's trait-based approach, an update to a global trait base, the Global Wood Density Database is presented, exploring the contribution of evolutionary lineages to wood density variation and mapping wood density across the globe
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Moulin, Thibault. "Modélisation mathématique de la dynamique des communautés herbacées des écosystèmes prairiaux." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD075/document.
Full textAbstract:
La modélisation dynamique des systèmes écologiques constitue une méthode incontournable pour comprendre,prédire et contrôler la dynamique des écosystèmes semi-naturels, qui fait intervenir des processuscomplexes. Le principal objectif de cette thèse est de développer un modèle permettant de simuler la dynamiqueà moyen terme de la végétation herbacée dans les prairies permanentes, en tenant compte à lafois de la productivité et de la biodiversité. Les prairies sont des réservoirs présentant une forte biodiversitévégétale, qui soutiennent de nombreux services écosystémiques. Sur le plan agricole, cette importantediversité contribue à la qualité de la production fourragère, et de plus, elle permet une plus grande résistancede la végétation face à des changements climatiques (réchauffement moyen, vagues de chaleur etde sécheresse).Pourtant, cette notion clé de biodiversité n’est que faiblement prise en considération dans la modélisationde l’écosystème prairial : elle est souvent absente ou alors présente sous une forme très simplifiée. Enréponse à ces considérations, ces travaux de thèse présentent la construction d’un modèle de successionbasé sur des processus, décrit par un système d’équations différentielles ordinaires, qui représente ladynamique de la végétation aérienne des prairies tempérées. Ce modèle intègre les principaux facteursécologiques impactant la croissance et la compétition des espèces herbacées, et peut s’ajuster à n’importequel niveau de diversité, par le choix du nombre et de l’identité des espèces initialement présentes dansl’assemblage. Ce formalisme mécaniste de modélisation nous permet alors d’analyser les relations qui lientdiversité, productivité et stabilité, en réponse à différentes conditions climatiques et différents modes degestion agricole.[...]Ces résultats soulignent alors le besoin de prendre en compte le rôle clé joué par la biodiversité dansles modèles de l’écosystème prairial, de par son impact sur le comportement des dynamiques simulées.De plus, pour rendre correctement compte des interactions au sein de la végétation, le nombre d’espècesconsidéré dans le modèle doit être suffisamment important. Enfin, nous comparons les simulations devégétation de ce modèle à des mesures issues de deux sites expérimentaux, la prairie de fauche d’Oensingen,et le pâturage de Laqueuille. Les résultats de ces comparaisons sont encourageants et soulignentla pertinence du choix et de la représentation des processus écologiques clés qui composent ce modèlemécaniste.Ce travail de thèse propose donc un modèle, en total adéquation avec les besoins actuels en terme demodélisation de l’écosystème prairial, qui permet de mieux comprendre la dynamique de la végétationherbacée et les interactions entre productivité, diversité et stabilitéDynamic modelling of ecological systems is an essential method to understand, predict and control thedynamics of semi-natural ecosystems, which involves complex processes. The main objective of this PhDthesis is to develop a simulation model of the medium- and long-term dynamics of the herbaceous vegetationin permanent grasslands, taking into account both biodiversity and productivity. Grasslandecosystems are often hot spots of biodiversity, which contributes to the temporal stability of their services.On an agricultural perspective, this important biodiversity contributes to the forage quality, andbesides, it induces a higher ability of the vegetation cover to resist to different climatic scenarios (globalwarming, heat and drought waves).However, this key aspect of biodiversity is only poorly included in grassland models : often absent ofmodelling or included in a very simple form. Building on those considerations, this PhD work exposes thewriting of a process-based succession model, described by a system of Ordinary Differential Equationsthat simulates the aboveground vegetation dynamics of a temperate grassland. This model implementedthe main ecological factors involved in growth and competition processes of herbaceous species, and couldbe adjust to any level of diversity, by varying the number and the identity of species in the initial plantcommunity. This formalism of mechanistic models allows us to analyse relationships that link diversity,productivity and stability, in response to different climatic conditions and agricultural management.In mathematical grassland models, plant communities may be represented by a various number of statevariables, describing biomass compartments of some dominant species or plant functional types. The sizeof the initial species pool could have consequences on the outcome of the simulated ecosystem dynamicsin terms of grassland productivity, diversity, and stability. This choice could also influence the modelsensitivity to forcing parameters. To address these issues, we developed a method, based on sensitivityanalysis tools, to compare behaviour of alternative versions of the model that only differ by the identityand number of state variables describing the green biomass, here plant species. This method shows aninnovative aspect, by performing this model sensitivity analysis by using multivariate regression trees. Weassessed and compared the sensitivity of each instance of the model to key forcing parameters for climate,soil fertility, and defoliation disturbances. We established that the sensitivity to forcing parameters ofcommunity structure and species evenness differed markedly among alternative models, according tothe diversity level. We show a progressive shift from high importance of soil fertility (fertilisation level,mineralization rate) to high importance of defoliation (mowing frequency, grazing intensity) as the sizeof the species pool increased.These results highlight the need to take into account the role of species diversity to explain the behaviourof grassland models. Besides, to properly take into account those interactions in the grassland cover, theconsidered species pool size considered in the model needs to be high enough. Finally, we compare modelsimulations of the aboveground vegetation to measures from two experimental sites, the mowing grasslandof Oensingen, and the grazing grassland of Laqueuille. Results of these comparison are promising andhighlight the relevance of the choice and the representation of the different ecological processes includedin this mechanistic model.Thus, this PhD work offers a model, perfectly fitting with current needs on grassland modelling, whichcontribute to a better understanding of the herbaceous vegetation dynamics and interactions betweenproductivity, diversity and stability
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Javeau, Alain. "L'information en tant que lien essentiel entre les sciences de la nature et les sciences humaines : axe principal : incidences de l'information sur le fonctionnement et le comportement de l'homme considéré en tant que structure dissipative." Thesis, Dijon, 2016. http://www.theses.fr/2016DIJOL009/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet d’aborder l’information en tant que lien essentiel entre les sciences de la nature et les sciences humaines. Il y est principalement fait état de principes de la science physique, alliés à un ensemble d’approches scientifiques issues, notamment, des théories de la complexité, du chaos, de l’information, de l’auto-organisation, des émergences et des écosystèmes. Les lois de la thermodynamique jouent un rôle central dans ce contexte, où l’organisation et la néguentropie sont directement inscrites dans le champ de la production d’informations. Il y est en particulier fait référence à la Loi de maximisation d’entropie (ou, autrement dit, de dissipation d’énergie), dont l’incidence sur le fonctionnement et le comportement des structures dissipatives que sont les humains est soulignée via un large éventail d’exemples pris dans la vie courante, incidences fondées à la base sur le rôle omniprésent de l’information. L’approche systémique, à laquelle il est fait appel dans un certain nombre de considérations, conduit ici à souligner en profondeur les incidences interactives de l’environnement (l’écosystème) - et des principes de la sélection naturelle qui le déterminent - avec le comportement humain et les phénomènes d’information qui définissent celui-ci. Les applications de l’approche globale de cette thèse s’expriment dans une grande variété de domaines, dont également ceux de la survie, du bien-être, de la conversation et de la robotiqueThis thesis aims at considering the information as essential link between the sciences of the nature and the human sciences. It is mainly refered to principles of the natural science, allied in a set of scientific stemming approaches, in particular, theories of the complexity, of chaos, of information, auto-organization, emergences and ecosystems. The laws of the thermodynamics play a central role in this context, where the organization and the negentropy make directly part of the field of information production. There is in particular refered to Law of maximization of entropy Production (or, in other words, of energy dissipation), among which the incidence on the functioning and the behavior of the human being as a dissipative structure is underlined via a wide range of examples taken in the common life, incidence basically established on the omnipresent role of the information. The systemics approach, to which it is brought up in a number of considerations, leads here to underline the interactive incidences of the environment (the ecosystem) - linked to the principles of the natural selection which determines its evolution - with the human behavior linked to the information phenomena which define it. The applications of the global approach of this thesis appear in a broad variety of domains, of which also those of the survival, the well-being, the conversation and robotics
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Quillien, Nolwenn. "Des écosystèmes naturellement stressés sous menace anthropique : réponses de la faune des plages de sable macrotidales aux marées vertes." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0024/document.
Full textAbstract:
Les plages de sable sont des écosystèmes dynamiques couvrant 70% des côtes mondiales. Ces systèmes abritent un cortège spécifique unique et assurent des fonctions essentielles de nourricerie, de nurserie et d’épuration des eaux. Or à proximité des côtes, la population humaine est en développement constant ce qui accroît les multiples pressions d’origine anthropique sur les écosystèmes côtiers. L’apport en excès de nutriments constitue une menace majeure qui peut se traduire par le développement d’importantes biomasses de macroalgues opportunistes (eutrophisation). La fréquence et l’intensité de ces blooms, communément formés de chlorophycées à court cycle de vie (ulves) et appelés marées vertes (MV), s'amplifient sur les côtes françaises et dans le Monde menaçant le fonctionnement de systèmes prépondérants et uniques.La plupart des études visant à déterminer les effets des MV sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes sédimentaires ont été conduites dans des environnements abrités, micro- ou atidaux. Cette problématique est restée presqu’inexplorée dans des écosystèmes plus dynamiques (systèmes ouverts et macrotidaux) en raison des difficultés de mise en place d’échantillonnage et de détection des effets de stress d’origine anthropique, inhérentes à la variabilité de ces systèmes. Cette thèse a donc eu pour objectif principal de combler ce manque et produire des connaissances en étudiant les réponses in situ des communautés benthiques de plages de sable fin macrotidales en présence ou non de MV. Quatre études ont été menées à différentes échelles spatio-temporelles et en considérant différents compartiments biologiques pour répondre à cette question générale.Ce travail de thèse montre qu’à l’échelle de la région Bretagne (variabilité intégrée sur 2700km de côtes et 7 ans) les communautés benthiques d’écosystèmes dynamiques sont modifiées significativement et de manière conservative par la présence de MV. Ce travail démontre aussi que les marées vertes impactent différemment la faune benthique en fonction du type d’habitat (plages semi-exposées vs. exposées), de la profondeur (mediolittoral vs. infralittoral), et du compartiment biologique (macrofaune benthique vs. juvéniles de poissons plats). Ces comparaisons ont permis d’identifier la faune benthique de médiolittoral inférieur des plages exposées comme étant le système le plus affecté par les MV. L’étude des variations à fine échelle spatio-temporelle de ce dernier montre que les caractéristiques faunistiques (uni- et multi-variées) sont modifiées le long d’un gradient de couverture d’algues vertes. Par exemple, la β-diversité décroît significativement le long de ce gradient. Afin d’explorer les processus pouvant expliquer ces modifications, et déterminer si ces changements ont des répercussions sur le fonctionnement de l’écosystème « plage de sable », les effets de l’accumulation d’ulves sur le réseau trophique à différent(e)s niveaux/échelles ont été mesurés. Les résultats de cette étude montrent qu’une importante biomasse d’ulves induit un changement de la structure entière du réseau trophique et une modification importante du fonctionnement trophique des plages. Les expérimentations menées au cours de cette thèse montrent que les changements observés sont induits par des effets directs (consommation de débris d’ulves) et indirects (modifications d’autres sources de nourriture) de la présence des MV.Cette thèse propose un cadre de travail visant à mieux détecter les effets de stress anthropiques sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes dynamiques. Dans un contexte de changement global forçant les écosystèmes à faire face à de multiples stress, cette approche pourrait se révéler particulièrement utile pour démêler, comprendre et prédire les effets de perturbations induites par les activités humaines sur le fonctionnement des écosystèmes et constituer une aide à la gestion de ces environnements particuliersHighly dynamic systems, often considered as resilient systems, are characterised by abiotic and biotic processes under continuous and strong changes in space and time. Because of this variability, the detection of overlapping anthropogenic stress is challenging. Coastal areas harbour dynamic ecosystems in the for of open sandy beaches, which cover the vast majority of the world’s ice-free coastline. These ecosystems are currently threatened by increasing human-induced pressure, among which mass-development of opportunistic macroalgae (mainly composed of Chlorophyta, so called green tides), resulting from the eutrophication of coastal waters. The ecological impact of opportunistic macroalgal blooms (green tides, and blooms formed by other opportunistic taxa), has long been evaluated within sheltered and non-tidal ecosystems. Little is known, however, on how more dynamic ecosystems, such as open macrotidal sandy beaches, respond to such stress. This thesis assesses the effects of anthropogenic stress on the structure and the functioning of highly dynamic ecosystems using sandy beaches impacted by green tides as a study case. The thesis is based on four field studies, which analyse natural sandy sediment benthic community dynamics over several temporal (from month to multi-year) and spatial (from local to regional) scales. In this thesis, I report long-lasting responses of sandy beach benthic invertebrate communities to green tides, across thousands of kilometres and over seven years; and highlight more pronounced responses of zoobenthos living in exposed sandy beaches compared to semi-exposed sands. Within exposed sandy sediments, and across a vertical scale (from inshore to nearshore sandy habitats), I also demonstrate that the effects of the presence of algal mats on intertidal benthic invertebrate communities is more pronounced than that on subtidal benthic invertebrate assemblages, but also than on flatfish communities. Focussing on small-scale variations in the most affected faunal group (i.e. benthic invertebrates living at low shore), this thesis reveals a decrease in overall beta-diversity along a eutrophication-gradient manifested in the form of green tides, as well as the increasing importance of biological variables in explaining ecological variability of sandy beach macrobenthic assemblages along the same gradient. To illustrate the processes associated with the structural shifts observed where green tides occurred, I investigated the effects of high biomasses of opportunistic macroalgae (Ulva spp.) on the trophic structure and functioning of sandy beaches. This work reveals a progressive simplification of sandy beach food web structure and a modification of energy pathways over time, through direct and indirect effects of Ulva mats on several trophic levels. Through this thesis I demonstrate that highly dynamic systems respond differently (e.g. shift in δ13C, not in δ15N) and more subtly (e.g. no mass-mortality in benthos was found) to anthropogenic stress compared to what has been previously shown within more sheltered and non-tidal systems. Obtaining these results would not have been possible without the approach used through this work; I thus present a framework coupling field investigations with analytical approaches to describe shifts in highly variable ecosystems under human-induced stress
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Quillien, Nolwenn. "Des écosystèmes naturellement stressés sous menace anthropique : réponses de la faune des plages de sable macrotidales aux marées vertes." Electronic Thesis or Diss., Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0024.
Full textAbstract:
Les plages de sable sont des écosystèmes dynamiques couvrant 70% des côtes mondiales. Ces systèmes abritent un cortège spécifique unique et assurent des fonctions essentielles de nourricerie, de nurserie et d’épuration des eaux. Or à proximité des côtes, la population humaine est en développement constant ce qui accroît les multiples pressions d’origine anthropique sur les écosystèmes côtiers. L’apport en excès de nutriments constitue une menace majeure qui peut se traduire par le développement d’importantes biomasses de macroalgues opportunistes (eutrophisation). La fréquence et l’intensité de ces blooms, communément formés de chlorophycées à court cycle de vie (ulves) et appelés marées vertes (MV), s'amplifient sur les côtes françaises et dans le Monde menaçant le fonctionnement de systèmes prépondérants et uniques.La plupart des études visant à déterminer les effets des MV sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes sédimentaires ont été conduites dans des environnements abrités, micro- ou atidaux. Cette problématique est restée presqu’inexplorée dans des écosystèmes plus dynamiques (systèmes ouverts et macrotidaux) en raison des difficultés de mise en place d’échantillonnage et de détection des effets de stress d’origine anthropique, inhérentes à la variabilité de ces systèmes. Cette thèse a donc eu pour objectif principal de combler ce manque et produire des connaissances en étudiant les réponses in situ des communautés benthiques de plages de sable fin macrotidales en présence ou non de MV. Quatre études ont été menées à différentes échelles spatio-temporelles et en considérant différents compartiments biologiques pour répondre à cette question générale.Ce travail de thèse montre qu’à l’échelle de la région Bretagne (variabilité intégrée sur 2700km de côtes et 7 ans) les communautés benthiques d’écosystèmes dynamiques sont modifiées significativement et de manière conservative par la présence de MV. Ce travail démontre aussi que les marées vertes impactent différemment la faune benthique en fonction du type d’habitat (plages semi-exposées vs. exposées), de la profondeur (mediolittoral vs. infralittoral), et du compartiment biologique (macrofaune benthique vs. juvéniles de poissons plats). Ces comparaisons ont permis d’identifier la faune benthique de médiolittoral inférieur des plages exposées comme étant le système le plus affecté par les MV. L’étude des variations à fine échelle spatio-temporelle de ce dernier montre que les caractéristiques faunistiques (uni- et multi-variées) sont modifiées le long d’un gradient de couverture d’algues vertes. Par exemple, la β-diversité décroît significativement le long de ce gradient. Afin d’explorer les processus pouvant expliquer ces modifications, et déterminer si ces changements ont des répercussions sur le fonctionnement de l’écosystème « plage de sable », les effets de l’accumulation d’ulves sur le réseau trophique à différent(e)s niveaux/échelles ont été mesurés. Les résultats de cette étude montrent qu’une importante biomasse d’ulves induit un changement de la structure entière du réseau trophique et une modification importante du fonctionnement trophique des plages. Les expérimentations menées au cours de cette thèse montrent que les changements observés sont induits par des effets directs (consommation de débris d’ulves) et indirects (modifications d’autres sources de nourriture) de la présence des MV.Cette thèse propose un cadre de travail visant à mieux détecter les effets de stress anthropiques sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes dynamiques. Dans un contexte de changement global forçant les écosystèmes à faire face à de multiples stress, cette approche pourrait se révéler particulièrement utile pour démêler, comprendre et prédire les effets de perturbations induites par les activités humaines sur le fonctionnement des écosystèmes et constituer une aide à la gestion de ces environnements particuliersHighly dynamic systems, often considered as resilient systems, are characterised by abiotic and biotic processes under continuous and strong changes in space and time. Because of this variability, the detection of overlapping anthropogenic stress is challenging. Coastal areas harbour dynamic ecosystems in the for of open sandy beaches, which cover the vast majority of the world’s ice-free coastline. These ecosystems are currently threatened by increasing human-induced pressure, among which mass-development of opportunistic macroalgae (mainly composed of Chlorophyta, so called green tides), resulting from the eutrophication of coastal waters. The ecological impact of opportunistic macroalgal blooms (green tides, and blooms formed by other opportunistic taxa), has long been evaluated within sheltered and non-tidal ecosystems. Little is known, however, on how more dynamic ecosystems, such as open macrotidal sandy beaches, respond to such stress. This thesis assesses the effects of anthropogenic stress on the structure and the functioning of highly dynamic ecosystems using sandy beaches impacted by green tides as a study case. The thesis is based on four field studies, which analyse natural sandy sediment benthic community dynamics over several temporal (from month to multi-year) and spatial (from local to regional) scales. In this thesis, I report long-lasting responses of sandy beach benthic invertebrate communities to green tides, across thousands of kilometres and over seven years; and highlight more pronounced responses of zoobenthos living in exposed sandy beaches compared to semi-exposed sands. Within exposed sandy sediments, and across a vertical scale (from inshore to nearshore sandy habitats), I also demonstrate that the effects of the presence of algal mats on intertidal benthic invertebrate communities is more pronounced than that on subtidal benthic invertebrate assemblages, but also than on flatfish communities. Focussing on small-scale variations in the most affected faunal group (i.e. benthic invertebrates living at low shore), this thesis reveals a decrease in overall beta-diversity along a eutrophication-gradient manifested in the form of green tides, as well as the increasing importance of biological variables in explaining ecological variability of sandy beach macrobenthic assemblages along the same gradient. To illustrate the processes associated with the structural shifts observed where green tides occurred, I investigated the effects of high biomasses of opportunistic macroalgae (Ulva spp.) on the trophic structure and functioning of sandy beaches. This work reveals a progressive simplification of sandy beach food web structure and a modification of energy pathways over time, through direct and indirect effects of Ulva mats on several trophic levels. Through this thesis I demonstrate that highly dynamic systems respond differently (e.g. shift in δ13C, not in δ15N) and more subtly (e.g. no mass-mortality in benthos was found) to anthropogenic stress compared to what has been previously shown within more sheltered and non-tidal systems. Obtaining these results would not have been possible without the approach used through this work; I thus present a framework coupling field investigations with analytical approaches to describe shifts in highly variable ecosystems under human-induced stress
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Simioni, Guillaume. "Importance de la structure spatiale de la strate arborée sur les fonctionnements carboné et hydrique des écosystèmes herbes-arbres : exemple d'une savane d'Afrique de l'Ouest." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112270.
Full textAbstract:
La structure spatiale de la végétation est un aspect important de la structure des écosystèmes herbes-arbes, mais son importance sur la production primaire et le bilan hydrique n'a pas été etudiée. Le travail de cette thèse a consisté à utiliser un modèle informatique spatialement explicite, dans l'optique de déterminer l'importance de la structure spatiale de la strate arborée sur les fonctionnements carboné et hydrique, en prenant l'exemple de la savane de Lamto (Côte d'Ivore). La paramétrisation et les tests du modèle ont nécessité l'acquisition de données de terrain. Les tests du modèle ont été satisfaisant. Les simulations à l'aide du modèle ont permis de montrer :(1) des effets importants de la densité des arbres sur la répartition de la production et du bilan hydrique entre les deux composantes herbes et arbres, sur la production totale du système, et sur les efficiences d'utilisation des ressources ( lumière,eau, azote ) à l'échelle de l'écosystème. .Vegetation spatial structure is an important aspect of tree/grass ecosystem structure, but its influence on primary production and water balance has not been explored yet. To determine the importance of the spatial structure of the tree layer on a savanna ecosystem (Lamto, Ivory Coast ) carbon and water functions, a spatially explicit model was used. Field experiments were conducted to provide data to parameterize and test the model. Model tests were accurate. Experimental simulations done with the model showed that : (1) tree density had important effects on the partitioning of production and transpiration between the grass and tree components, on the total system production, and on ecosystem resource ( light, water, nitrogen ) use efficiencies ; (2) tree aggregation could, independently of tree density. .
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Ries, Sylvie. "Fonctionnement d'un écosystème forestier : le compartiment racines d'un taillis de châtaigniers (Castanea sativa Mill.) du Sud-Est de la France : biomasse, structure et évolution." Grenoble 1, 1988. http://www.theses.fr/1988GRE10011.
Full textAbstract:
Une analyse bibliographique detaillee fait le point sur les methodes d'evaluation de la biomasse racinaire dans les ecosystemes forestiers. L'etude du compartiment racinaire est entreprise dans les taillis de chataigniers. La cinematique de la croissance racinaire est abordee par l'etude de la regeneration in situ de racines apres leur sectionnement. Elle indique une depression passagere dans l'annee du recepage
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Loeuille, Nicolas. "Coévolution et fonctionnement des écosystèmes." Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066209.
Full text
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Gidoin, Cynthia. "Relations entre structure du peuplement végétal et bioagresseurs dans les agroforêts à cacaoyers. Application à trois bioagresseurs du cacaoyer : la moniliose au Costa Rica, la pourriture brune et les mirides au Cameroun." Phd thesis, Ecole nationale superieure agronomique de montpellier - AGRO M, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01015863.
Full textAbstract:
Une voie agroécologique pour améliorer la fourniture des services écosystémiques dans les agroécosystèmes est d'associer plusieurs espèces végétales au sein d'une même parcelle. Dans ce contexte, les agroforêts tropicales, caractérisées par une forte diversité végétale, sont un modèle d'étude d'intérêt croissant. Dans ce travail qui porte sur le service de régulation des bioagresseurs, notre hypothèse est que la structure des agroforêts influence la régulation naturelle des bioagresseurs de la culture principale. La composition en plante hôte de l'agroforêt est susceptible d'influencer les bioagresseurs via les variations de la ressource. La structure spatiale de la végétation est susceptible d'influencer les bioagresseurs via les variations des conditions microclimatiques. Enfin, les variations de la ressource et du microclimat ne sont pas des mécanismes indépendants puisqu'un microclimat favorable à la croissance de la plante hôte du bioagresseur peut augmenter la quantité des tissus sensibles et donc la ressource pour ce bioagresseur. Pourtant, l'importance relative de l'effet de la composition et de la structure spatiale de la végétation des agroforêts sur l'intensité l'attaque des bioagresseurs a rarement été étudiée. Les objectifs de ce travail de thèse sont (1) de caractériser la composition et la structure spatiale des peuplements végétaux d'agroforêts à cacaoyers et (2) de quantifier leurs interactions avec l'intensité d'attaque de biogresseurs du cacaoyer. Ce travail est appliqué à trois bioagresseurs du cacaoyer : au Costa Rica, la moniliose sur un réseau de parcelles installé dans la région de Talamanca ; au Cameroun, la pourriture brune des cabosses et les mirides sur un réseau de parcelles installé dans la région Centre. Premièrement, nous avons caractérisé la composition et la structure spatiale de la végétation des agroforêts à cacaoyers du Costa Rica et du Cameroun. Au Costa Rica, nous avons identifié une diversité de structure spatiale des arbres forestiers entre parcelles, allant de l'agrégation à la régularité ce qui semble indiquer un gradient croissant de gestion entre ces parcelles. Au Cameroun, nous avons également observé une diversité de structure spatiale entre peuplement d'une même parcelle. En effet, les arbres forestiers sont aléatoirement distribués ou agrégés alors que les arbres fruitiers sont aléatoirement ou régulièrement distribués à l'échelle de la parcelle ce qui semble indiquer une différence d'intensité de gestion entre ces deux peuplements. Deuxièmement, nous avons hiérarchisé les caractéristiques de composition en hôte, de quantité de tissus sensibles et de structure spatiale de la végétation des agroforêts qui influencent l'intensité (i) de la moniliose (ii) de la pourriture brune et (iii) des mirides. L'intensité de la moniliose et la densité en mirides diminuent lorsque les quantités de tis- sus sensibles diminuent et lorsque les arbres forestiers sont aléatoirement ou régulièrement distribués plutôt qu'agrégés ou en faible densité à l'échelle de la parcelle. D'autre part, l'intensité de la moniliose diminue lorsque la densité en cacaoyers augmente et l'intensité de la pourriture brune diminue lorsque l'abondance en cacaoyers augmente, ces résultats étant contraires aux hypothèses de diminution et de dilution de la ressource. Globalement, nos résultats indiquent donc que les variations de la ressource liées aux variations de la composition en hôte ne sont pas le principal effet qui explique la présence des bioagresseurs dans les agroforêts complexes. La structure spatiale des arbres d'ombrage, encore jamais décrite à notre niveau de précision, joue un rôle déterminant et son optimisation pourrait être un moyen de lutte agroécologique contre la moniliose et les mirides du cacaoyer. Dans le cadre de l'agroécologie, ce travail nous a permis d'améliorer notre compréhension des mécanismes écologiques impliqués dans la régulation des bioagresseurs du cacaoyer à l'échelle de la parcelle et ouvre des perspectives pour leur gestion agroécologique.
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Husson, Bérengère. "Fonctionnement et dynamique des écosystèmes hydrothermaux : vers un premier modèle." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0008/document.
Full textAbstract:
En bientôt quarante ans de recherche, de nombreuses connaissances ont été acquises sur la géologie des champs hydrothermaux, la chimie des fluides qui en réchappent et l’écologie des communautés qui les habitent. Celles-ci s’organisent en assemblages denses, distribués le long de la zone de dilution du fluide hydrothermal dans l’eau de mer, et dominés visuellement par une poignée d’espèces. La forte variabilité spatio-temporelle du fluide hydrothermal a une forte influence sur la distribution des communautés. Cependant, les mécanismes à l’origine de la réponse de la faune à cette variabilité sont peu compris. Pour cela, une approche modélisatrice est présentée. Les données collectées pendant plus de 20 ans sur l’édifice Tour Eiffel, sur le champ hydrothermal Lucky Strike (ride médio-Atlantique) ont été intégrées afin d’en extraire les composantes principales. L’étude intégrative des biomasses sur l’édifice montre que celles-ci sont largement dominées par la modiole Bathymodiolus azoricus. Ce bivalve est susceptible d’avoir une influence importante sur le fonctionnement de l’écosystème, et fait donc l’objet d’un premier modèle. La recherche de données pour le contraindre ont mené à mesurer des taux métaboliques in situ. Une fois le modèle paramétré, le modèle a fourni des estimations de flux encore inconnu. La simulation d’interruption du flux hydrothermal a fourni des indices sur la réponse de la modiole à la variabilité de son environnementIn nearly forty years of research, significant insights have been gained on vent field geology, on the chemistry of emitted fluid and on the ecology of the communities inhabiting hydrothermal ecosystems. The fauna forms dense assemblages, distributed along the hydrothermal fluid/sea water mixing gradient, and visually dominated only by a few species. The high spatio-temporal variability of the hydrothermal fluid has a strong influence on species distribution. However, the mechanisms determining the species response to this variability is still poorly understood. In order to investigate this issue, a modelling approach is presented. Data collected for more than 20 years on the Eiffel Tower edifice, on the Lucky Strike vent filed (Mid-Atlantic Ridge) were integrated in order to identify meaningful elements for our problem. An integrative study of the faunal biomasses on the edifice showed that these are dominated by the mussel Bathymodiolus azoricus. This bivalve is likely to have a significant influence on the ecosystem functioning and is thus the object of a first model. The search for data to constrain it led to the measurement of in situ metabolic rates. Once parametrized, the model provided quantitative estimates of unknown fluxes. The simulation of hydrothermal flow interruption provided some insights on the mussel biomass response to its environment variability
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Jacquet, Claire. "Intégration théorique de la biogéographie et du fonctionnement des écosystèmes." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT138.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif de combiner plusieurs théories opérant à différentes échelles spatiales afin de mieux prédire l'effet des changements globaux, tels que la modification du climat, l’exploitation intensive des ressources ou la disparition des espaces naturels, sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes. L'originalité de ce travail est l'utilisation de la masse corporelle des espèces pour caractériser à la fois leur dynamique spatiale, leurs interactions trophiques ainsi que les flux de biomasse au sein de l’écosystème. Cette approche offre l'avantage de relier les propriétés des écosystèmes à un trait fonctionnel mesurable à l'échelle de l'espèce, voire même de l'individu.J'étudie dans un premier temps le lien entre la diversité des écosystèmes et leur stabilité, qui est une question centrale dans le domaine de l’écologie. Il a été démontré que les écosystèmes très diversifiés en espèces ne devraient pas perdurer du fait de leur trop grande sensibilité aux perturbations, ce qui soulève un paradoxe puisque les écosystèmes riches en espèces abondent dans la nature. Grâce à la compilation et à l'analyse d'un important jeu de données d'écosystèmes empiriques, je montre qu'il n'existe pas de relation entre la stabilité, la diversité et la complexité des écosystèmes. Une analyse détaillée des données démontre que la structure très organisée des flux de biomasse observés entre les prédateurs et leurs proies est l’un des principaux fondements de la stabilité des écosystèmes.Je relie ensuite ces propriétés stabilisantes à des caractéristiques mesurables à l’échelle de l’espèce. À partir de la masse corporelle des espèces, je détermine les interactions trophiques, les besoins énergétiques ainsi que les biomasses à l’équilibre des espèces d’un écosystème afin de modéliser des réseaux trophiques réalistes. Je trouve que les écosystèmes composés d’espèces de masses corporelles très différentes sont caractérisés par un nombre important d'interactions proie-prédateur de faible intensité et sont plus stables que ceux possédant des espèces de masse corporelle similaires.J'étudie enfin l’effet de la taille et de l’isolement d’un habitat sur la moyenne et la variance de la masse corporelle des espèces qui y coexistent à partir de modèles intégrant les différences interspécifiques de dispersion, de vulnérabilité aux extinctions et la position trophique des espèces. Je compare les prédictions des modèles aux distributions de masse corporelle observées dans les assemblages de poissons récifaux tropicaux en me basant sur une base de données globale. L'analyse de ces données démontre que les assemblages locaux de poissons ne correspondent pas à un sous-ensemble aléatoire du pool régional et valident les prédictions de la théorie allométrique et trophique de la biogéographie des îles.L’intégration de l’écologie fonctionnelle, de la biogéographie et de la théorie sur la stabilité des systèmes dynamiques ouvre de nouvelles perspectives pour la conservation des écosystèmes puisqu'elle met en évidence l'effet de la fragmentation des espaces naturels sur la diversité fonctionnelle, et par extension sur la structure et le fonctionnement des écosystèmesThe general objective of this thesis is to combine theories acting at different spatial scales in order to better predict the effect of global changes, such as such as resource overexploitation, climate change or habitat fragmentation, on ecosystem functioning. The unique feature of this work is the use of species body mass to describe both spatial dynamics, trophic interactions and biomass flows between the species of an ecosystem. An advantage to this approach is that it links ecosystem properties to a functional trait, measured at the species or even the individual level.First, I study the relationship between the diversity and the stability of ecosystems. It has been demonstrated that species-rich, complex ecosystems should be too sensitive to perturbations to persist through time, which raises a paradox as many species-rich ecosystems are observed in nature. With the compilation and the analysis of a large dataset of empirically measured ecosystems, I show that there is no relationship between stability and diversity or complexity in real ecosystems. A further analysis demonstrates that the non-random organization of energy flows between predators and prey allows complex ecosystem to be stable.A second step is to link this stabilizing structure to species functional traits. I derive food web topology, species energetic needs and equilibrium densities from body mass to build quantitative realistic food webs. I find that food webs composed of species with very different body masses are characterized by a high number of weak trophic interactions and are more stable than food webs with more similar species.Finally, I study the effect of habitat area and isolation of the mean and variance of species body mass distribution, using models integrating the interspecific variability of dispersal ability, vulnerability to extinctions and trophic position. I compare model predictions to observed body mass distributions of fish assemblages found on tropical reefs with a global database. I find that body mass distribution in local fish assemblages does not correspond to a random sample of the regional species pool, which confirms the predictions of the allometric and trophic theory of island biogeography.The integration of functional ecology, island biogeography and theory on the stability of complex systems open new perspectives in the fields of macroecology and ecosystem management since it highlights the potential impact of habitat destruction and fragmentation on the functional reorganization of species assemblages and therefore on the structure and functioning of ecosystems
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Nérot, Caroline. "Invertébrés benthiques et biomarqueurs : témoins du fonctionnement trophique des écosystèmes côtiers." Brest, 2011. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716957.
Full textAbstract:
Le fonctionnement trophique des écosystèmes benthiques côtiers dépend de la disponibilité des sources de matière organique (MO). A l’échelle du plateau continental, la variabilité de la diversité et de l’abondance de ces sources se reflète dans la distribution spatiale des consommateurs primaires tels que les bivalves filtreurs. Si les sources trophiques sont largement étudiées sur les estrans et les espaces estuariens, l’essor des connaissances sur le réseau trophique benthique du plateau continental est limité par les contraintes d’échantillonnage à des profondeurs atteignant 200 m à environ 300 km des côtes dans le nord du Golfe de Gascogne. Dans cette étude, les isotopes stables et les acides gras utilisés comme marqueurs trophiques ont été mesurés dans les tissus de cinq espèces de bivalves, sur un gradient bathymétrique (0-200 m) traversant le plateau continental du Golfe de Gascogne, dans deux sites régionaux fortement contrastés par leurs caractères naturels et par les pressions humaines qu’ils subissent. Les variations spatiales des signatures biochimiques des bivalves ont permis de distinguer trois zones aux fonctionnements trophiques différents et concordantes avec les structures de masse d’eau qui existent sur le plateau continental et qui en contrôlent la dynamique planctonique J i Les résultats obtenus ont également révélé une faible emprise spatiale des apports terrestres dans les sources de MO consommées par les bivalves. Enfin, malgré des conclusions assez cohérentes issues de l’utilisation des isotopes stables et des acides gras, l’interprétation de certains résultats suggère une forte influence métabolique sur les signatures biochimiques des bivalvesThe trophic functioning of benthic coastal ecosystems depends on the availability of organic matter sources (OM). At the scale of the continental shelf, the variability of diversity and abundance of these sources reflects in the spatial distribution of primary consumers such as filter4eeding bivalves. If the trophic sources are widely studied on tidal flats and estuarine areas, the knowledge on the benthic food web of the continental shelf is limited by sampling issues at depths down to 200 m, about 300 km offshore in the northern Gulf of Biscay. In this study, stable isotopes and fatty acids used as trophic markers were measured in tissues of five bivalve species, on a depth gradient (0-200 m) across the continental shelf of the Bay of Biscay, in two regional sites strongly contrasted by their natural features and human pressures. The spatial variations of the trophic signatures of bivalves allowed distinguishing three zones with different trophic functioning, consistently with hydrological structures described on the continental shelf and that control phytoplankton dynamics. The results also revealed a limited spatial extent of terrestrial inputs in the OM sources consumed by the bivalves. Finally, despite the conclusions obtained by the use of stable isotopes and fatty acids were fairly consistent, the interpretation of some results suggests a strong influence of the metabolic processes on trophic signatures of bivalves
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Gauzens, Benoit. "Structure et fonctionnalité des réseaux trophiques : modèles et méthodes." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066298.
Full textAbstract:
En définissant les cheminements énergétiques entre les organismes, les réseaux trophiques déterminent un ensemble de contraintes et de possibilités qui influencent le fonctionnement des écosystèmes. Bien qu’étudiée depuis de nombreuses années, leur complexité a conduit les écologistes à ne considérer qu’une image très simplifiée des interactions trophiques. Cette complexité qui rend délicate toute approche dynamique peut être prise en compte dès lors que l’on considère la structure du réseau dans son ensemble. Cette étude explore les liens entre les paramètres structurels des réseaux trophiques et leur fonctionnalité, en montrant l’impact topologique que peuvent avoir les facteurs de contrôle ascendants et descendants au sein des communautés, ou certaines biomanipulations classiquement réalisées dans la lutte contre l’eutrophisation. Il a également été montré que ces résultats sont en grande partie conservés avec des réseaux simplifiés, dès lors que les espèces sont agrégées selon des critères cohérents du point de vue de la théorie de la niche trophique. La pertinence des résultats obtenus sur des systèmes simplifiés a conduit à développer une méthode de détection automatisée de groupes trophiques, permettant de mettre en avant que la notion de groupe trophique dans les réseaux permet de minimiser la perte d’information engendrée par l’agrégation. Une autre simplification couramment faite étant l’absence de prise en compte des intensités de consommation, il a été proposé une démarche visant à intégrer diverses informations de la littérature au sein d’une même formulation probabiliste.
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Élise, Simon. "Développement d’indices écoacoustiques pour caractériser et suivre l’état et le fonctionnement des écosystèmes coralliens." Thesis, La Réunion, 2019. http://www.theses.fr/2019LARE0041.
Full textAbstract:
Les récifs coralliens sont l’écosystème marin le plus complexe, mais aussi le plus menacé par les perturbations croissantes liées aux activités anthropiques. Leur conservation représente un véritable défi. Alors que le maintien des récifs au plus proche de leurs configurations et dynamiques actuelles doit être privilégié, nous devons également nous préparer à une évolution rapide de leur fonctionnement et adapter réseaux et outils de suivis à cette nouvelle situation. Des avancées technologiques récentes ont permis l’émergence d’outils innovants qui pourraient permettre à court terme d’augmenter considérablement la résolution spatio-temporelle des suivis. Parmi eux, l’acoustique passive est en plein essor. L’objet de cette thèse a été d’affiner son cadre d’utilisation pour évaluer et suivre l’état écologique et le fonctionnement des écosystèmes coralliens. Des enregistrements des paysages sonores et des relevés écologiques (assemblages de poissons et habitat) ont été réalisés sur 31 récifs de pente externe autour de trois îles de l’Indo-pacifique avec des caractéristiques environnementales variables, incluant des pressions anthropiques contrastées. L’analyse des résultats obtenus avec différentes combinaisons de paramètres d’échantillonnage (bande de fréquences, moment du cycle journalier choisi pour réaliser l’enregistrement, durée des échantillons de son) a permis de sélectionner un protocole d’échantillonnage basé sur les deux types d’indices écoacoustiques les plus utilisés pour l’étude des récifs coralliens. Ce protocole permet la caractérisation rapide et fiable de l’état écologique des récifs. En se basant sur ces lignes directrices, la capacité de six indices écoacoustiques à évaluer des fonctions clé de l’écosystème corallien a ensuite été démontrée. En comparant les apports de l’acoustique passive et de données environnementales pouvant être collectées par télédétection, la plus-value de l’utilisation d’indices écoacoustiques pour prédire la structure des assemblages de poissons récifaux a été identifiée et quantifiée. Une application de l’approche écoacoustique au suivi continu d’un site isolé a mis en évidence le potentiel particulièrement important de l’acoustique passive comme outil d’appui à la gestion dans ce type de contexte. Face à l’ampleur et à la vitesse des changements climatiques annoncés, les méthodes de suivi employées aujourd’hui, basées sur la présence d’observateur in situ, seront vraisemblablement insuffisantes. Combinée à d’autres outils de suivi, l’acoustique passive pourrait contribuer à détecter rapidement les perturbations des écosystèmes, condition indispensable pour en comprendre les causes et mettre en œuvre des réponses rapides et adaptéesCoral reefs are the most complex of marine ecosystems, but also the most threatened by ecological disruption resulting directly or indirectly from human activities. Their conservation represents a huge challenge. While maintaining coral reefs as close as possible to their current configurations and dynamics is among the highest priorities, we must also prepare for rapid changes in their functioning and adapt monitoring tools and networks to this new situation. Recent technological advances enabled the emergence of innovative tools with the potential to drastically increase the spatio-temporal resolution of coral reef monitoring. Among these, Passive Acoustic Monitoring (PAM) is on the rise. The aim of this thesis was to improve and facilitate the use of PAM as a tool for the assessment and monitoring of coral reefs’ ecological states and functioning. Soundscape recordings and ecological surveys (reef fish assemblages and habitat) were performed at 31 outer reef slope sites around three Indo-Pacific islands with variable environmental characteristics, including contrasted anthropogenic pressures. Analysing the results obtained with multiple combinations of sampling settings (frequency bandwidth, time of sampling (day/night), and sample duration) allowed the selection of a sampling scheme based on the two types of indices mostly used in coral reef studies. This scheme enables a rapid and reliable categorisation of reef’s ecological states. Based on these sampling guidelines, the capacity of six ecoacoustic indices to evaluate coral reef key functions was demonstrated. By comparing the contributions of PAM and coarse environmental data that could be sampled remotely, the added value of using ecoacoustic indices to predict reef fish assemblage structure was identified and quantified. An application of ecoacoustics to the continuous monitoring of a remote site highlighted the strong potential of PAM as a supporting tool for managers in such context. In view of the amplitude and velocity of expected climatic changes, current observer-based monitoring methods are likely to be exceeded. Combined to other monitoring tools, PAM could contribute to promptly detect ecosystem disturbances, which is essential to understand their causes and put in place rapid and adapted responses
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Danger, Michaël. "Des interactions entre organismes au fonctionnement des écosystèmes : apports des approches stoechiométriques." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066412.
Full textAbstract:
La théorie de la stoechiométrie écologique introduit de façon explicite l’équilibre des éléments constitutifs de la biomasse (azote (N), carbone (C), phosphore (P), fer…) dans l’étude des interactions écologiques entre les êtres vivants (prédation, compétition…) et du fonctionnement des écosystèmes. Mes travaux de recherche ont eu pour objet essentiel la compréhension des variations des ratios stoechiométriques (ratios C/N/P dans ces études) au sein des populations et des communautés d’organismes, et la détermination des conséquences de ces variations, tant au niveau des interactions entre organismes et de la structuration des communautés d’être vivants qu’au niveau du recyclage et des flux de matière au sein des écosystèmes. Ceci a été réalisé au travers d’approches expérimentales menées à différentes échelles avec des organismes lacustres. Dans un premier temps, l’existence d’un déterminisme stoechiométrique des interactions entre les producteurs primaires et les bactéries a pu être mis en évidence. Dans un second temps, il a pu être montré que la diversité (taxonomique et fonctionnelle) au sein de communautés bactériennes était fortement déterminée par la stoechiométrie des ressources. En parallèle, des expérimentations à plus grande échelle et à long terme ont été conduites en mésocosmes lacustres, permettant de montrer les effets de la structure des réseaux trophiques sur la stoechiométrie des compartiments biologiques et de quelques processus fonctionnels, tel que la sédimentation. Bien qu’ayant ses propres limites, la théorie stoechiométrique offre un formidable outil intégrateur pour la compréhension de nombreux processus écologiques.
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Selmi, Mohsen. "Différenciation des sols et fonctionnement des écosystèmes forestiers sur grès numidien de Kroumirie : (Tunisie)." Nancy 1, 1985. http://www.theses.fr/1985NAN10430.
Full textAbstract:
La Kroumirie, région située au nord-ouest de la Tunisie, constitue une unité géographique particulière avec : un substrat acide formé par des alternances de grès et d'argiles du flysh numidien, qui représentent les seules formations géologiques décarbonatées de la Tunisie, un climat humide (1000 à 1500 mm par an) avec de forts contrastes saisonniers (les 3/4 des précipitations tombant pendant les trois mois d'hiver), la présence de forêts naturelles à base de chêne zeen (Quercus canariensis) et de chêne liège (Quercus suber). Ces données originales par rapport au reste du milieu tunisien expliquent pour une part l'existence de sols particuliers dans ce secteur, qui diffèrent profondément des sols considérés comme caractéristiques du climat méditerranéen. L'action conjointe (i) d'une nappe perchée en hiverr provoquée par l'abondance des précipitations sur une très courte période de l'année, (ii) d'une intense activité minéralisatrice des organismes du sol aboutissant à une importante accumulation de calcium et de magnésium dans la partie supérieure du sol, et enfin (iii) de conditions pédoclimatiques très contrastées pendant le printemps et l'été expliquent l'existence de sols de type planosolique marqué par un sous-tirage intensif, dans la partie supérieure du profil, de matière organique et des argiles les plus fines de type smectite. Les bilans isoquartz permettent d'estimer l'appauvrissement de l'horizon A2 en argile dans certains de ces sols à 70 % de la teneur initiale (et 90 % pour les argiles inférieures à 0,1) Le taux de saturation des horizons A1, grâce à une activité saisonnière des organismes du sol, est de l'ordre de 80 % et le pH de l'ordre de 6,5. Ces planosols humifères, à caractère eutrophe, présentent un fonctionnement tout à fait particulier : l'évolution du sommet - horizon à forte activité minéralisatrice printanière - s'oppose à la base du profil, niveau ne recevant presque aucun élément venant de la surface par illuviation, et gardant ainsi l'empreinte acide de la roche-mère initiale. Ces modes de fonctionnement saisonniers, non encore décrits dans ce type de climat contrasté, permettent de réfléchir sur les problèmes de gestion et de mise en valeur de ces écosystèmes forestiers que présente la Kroumirie
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Coq, Sylvain. "La diversité chimique des litières et son rôle dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20168.
Full textAbstract:
La décomposition des litières de feuilles mortes et le recyclage des nutriments sont des processus complexes essentiels au fonctionnement des écosystèmes. L'objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre les déterminants de la décomposition dans une forêt tropicale humide de Guyane Française. Je me suis plus particulièrement intéressé au rôle de la diversité chimique des litières et aux interactions entre les plantes vivantes et les litières. Grâce à une caractérisation précise des tannins présents dans les litières de 16 espèces communes d'arbres tropicaux, j'ai pu montrer que la variation interspécifique des concentrations en tannins constitue le principal déterminant de la décomposition des litières dans l'écosystème étudié. Cet effet des tannins semble principalement résulter d'une consommation préférentielle des litières pauvres en tannins par la macrofaune détritivore. Parmi ces 16 espèces de litières, certaines ont été mélangées dans une expérience en serre incluant également des plantules de ces espèces. J'ai ainsi mis en évidence expérimentalement un effet de la diversité des litières sur le processus de décomposition et sur la dynamique des nutriments. Les effets non-additifs observés sont principalement négatifs, c'est-à-dire que la décomposition a été moins rapide par rapport aux valeurs attendues à partir de la décomposition des espèces prises individuellement. L'identité des espèces de litière a fortement contribué à ces effets négatifs, et la présence de plantules a modulé ces effets de la diversité. J'ai aussi montré que la décomposition des mélanges de litières a également un impact sur la croissance, l'allocation de la biomasse et les traits foliaires des plantules. Ces rétroactions étaient à nouveau liées à la présence de quelques espèces particulières dans les litières. Mes résultats suggèrent que la diversité des litières ayant des compositions chimiques contrastées joue un rôle central dans le fonctionnement des forêts tropicales. La décomposition des mélanges de litières est au cœur de rétroactions entre les compartiments aériens et souterrains de ces écosystèmesLitter decomposition and nutrient recycling are key processes for ecosystem functioning. The objectives of this thesis were to improve our understanding of the determinants of decomposition in a tropical rainforest in French Guiana, with a particular focus on the role of litter chemical diversity and live plant – litter interactions. With a detailed characterization of condensed tannins in leaf litter of 16 common tropical tree species, I showed that inter-specific variation in litter tannins are the main driver of decomposition in the studied nutrient-poor Amazonian rainforest. Experimental evidence suggests that the most important mechanism of tannin control is selective feeding on tannin-poor litter by soil macrofauna. The mixing of leaf litter of a subset of the 16 tree species in a green house experiment including seedlings of the different tree species showed litter diversity effects on decomposition and nutrient release. These non-additive effects were predominantly negative, resulting in decreased decomposition rates compared to expected rates based on individual litter species decomposition. The identity of litter species contributed strongly to these negative effects, and the presence of tree seedlings modified the observed litter diversity effects. Decomposing litter mixtures showed also a feedback effect on tree seedling growth, biomass allocation and leaf traits, which again was mainly related to the identity of a few litter species within mixtures. My results suggests that the diversity of chemically contrasted litter plays a major role in the functioning of tropical forets. The decomposition of these mixtures results in functional feedbacks between the aboveground and belowground compartments of these ecosystems
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Maron, Pierre-Alain. "Contribution à l'élaboration de bio-descripteurs microbiens pour la compréhension du fonctionnement et de l'évolution des systèmes complexes." Lyon 1, 2003. http://www.theses.fr/2003LYO10034.
Full textAbstract:
Ce travail constitue une contribution à la compréhension des interactions densité/structure/fonctionnalité/fonction des communautés microbiennes dans le sol. Il porte sur des communautés fonctionnelles-clés dans le fonctionnement des écosystèmes (nitratante et dénitrifiante) et sur la communauté microbienne globale du sol. Il comporte essentiellement des aspects méthodologiques : - élaboration d'outils sérologiques pour quantifier la nitrite oxydoréductase (NOR) et la nitrate réductase dissimilative (NAR) dans le sol, - évaluation en fonction du type de sol, de la représentativité de la fraction cellulaire extraite par gradient de densité en vue du développement d'outils d'étude de la synthèse protéique globale au sein de la communauté microbienne du sol. Enfin, une application portant sur une population dénitrifiante de Pseudomonas fluorescens inoculée en sol stérile permet d'observer un contrôle complexe par l'oxygène de la relation fonctionnalité/fonction de cette population.
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Evangelista, Charlotte. "Variabilité intraspécifique chez les espèces invasives et ses conséquences sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30233/document.
Full textAbstract:
Les invasions biologiques sont considérées comme étant une cause majeure de changement des écosystèmes. Les impacts écologiques des espèces invasives pourraient être modulés par la variabilité intraspécifique des traits biologiques et écologiques entre et au sein de leurs populations. Cette thèse a révélé, à différentes échelles spatiales, la présence de variabilités phénotypiques fortes chez deux espèces invasives, Lepomis gibbosus et Procambarus clarkii. Il est apparu que les réponses phénotypiques des individus aux conditions environnementales pourraient être complexes, révélant notamment la contre productivité des méthodes de gestion utilisées pour contrôler les populations invasives et l'importance de l'histoire de colonisation des populations dans les relations phénotype-environnement. Des expérimentations ont également démontré comment la variabilité intraspécifique pourrait moduler les effets des espèces invasives sur la structure des communautés et le fonctionnement des écosystèmes. Ces résultats soutiennent l'idée qu'intégrer la variabilité intraspécifique dans un contexte d'invasion biologique est indispensable afin de mieux évaluer les impacts et adapter les méthodes de gestion aux caractéristiques des populations invasifsWhile biological invasions are widely recognized as a major cause of ecosystem changes, the ecological impacts of invasive species could be modulated by intraspecific variability in ecological traits occurring between and within populations. The present work demonstrated, at different geographical scales, the existence of a strong phenotypic variability within two freshwater invaders, Lepomis gibbosus and Procambarus clarkii. In addition, phenotypic responses to environmental conditions was demonstrated to be complex, revealing notably that the methods used to control invasive populations can be counter-productive and that the colonization history of invasive populations is an important driver of phenotype-environment relationships. Experimental approaches also demonstrated that intraspecific variability modulated the intensity of the ecological impacts of invasive species on community structure and ecosystem functioning. These findings strongly support the idea that integrating intraspecific variability in the context of biological invasions is essential to better appreciate their impacts on recipient ecosystem and ultimately improve the efficient of management methods based on the characteristics of invasive populations
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Koffel, Thomas. "Théorie de la niche : nouvelles perspectives sur l'adaptation des plantes et le fonctionnement des écosystèmes." Thesis, Montpellier, SupAgro, 2017. http://www.theses.fr/2017NSAM0024/document.
Full textAbstract:
Les plantes, comme tous les êtres vivants, entretiennent un rapport double à leur environnement. L’environnement sélectionne quelles stratégies peuvent s’établir, et les stratégies ainsi sélectionnées façonnent en retour cet environnement. Cette boucle de rétroaction environnementale, lorsqu’elle est alimentée par une variabilité de formes, est le moteur de l’évolution, de l’assemblage des communautés et du développement écosystémique, et détermine en fin de compte les propriétés émergentes des écosystèmes.Les approches issues de l’écologie théorique reconnaissent depuis longtemps cette dualité, comme en témoignent les concepts de "niche de besoin" et "niche d’impact" au cœur de la théorie contemporaine de la niche. Similairement, les approches type « théorie des jeux » comme la dynamique adaptative reconnaissent le rôle central joué par la boucle de rétroaction environnementale en tant que moteur des dynamiques éco-évolutives.Dans cette thèse, j'unifie ces deux perspectives théoriques et les applique à des problèmes écologiques variés, dans le but de comprendre comment les interactions réciproques entre les plantes et leur environnement déterminent les traits adaptatifs des plantes et les propriétés émergentes des écosystèmes.Dans un premier temps, je propose un cadre mathématique général et rigoureux à la théorie contemporaine de la niche et la méthode graphique qui lui est associée. Après avoir étendu ce cadre à la prise en compte d’un continuum de stratégies en interaction à l’aide d’enveloppes géométriques, je montre comment appliquer la théorie contemporaine de la niche à deux perspectives, à savoir les dynamiques éco-évolutives et l’assemblage de communautés par remplacements successifs de stratégies.Dans un second temps, j’applique cette approche à l’étude de l’évolution des défenses des plantes contre les herbivores le long de gradients de nutriments, en considérant l’évolution des traits d’acquisition de la ressource, de tolérance et de résistance aux herbivores. Je montre que la prise en compte des transferts trophiques conduit à la sélection de stratégies compétitives mais sans défense dans les environnements pauvres, alors que ce sont toujours des stratégies défendues (résistantes, tolérantes, ou la coexistence des deux) qui dominent dans les environnements riches en nutriments. Mes résultats mettent en évidence le rôle central joué par la rétroaction plante-herbivores dans la détermination des patrons de défense des plantes.Dans un troisième temps, je montre comment la théorie contemporaine de la niche peut être étendue pour prendre en compte la facilitation. J’utilise ensuite cette approche pour montrer comment la colonisation d’un substrat nu par une communauté de plantes fixatrices d’azote couplée au recyclage des nutriments peut donner naissance à de la succession par facilitation. Contrairement aux modèles habituels de succession, je montre que la succession par facilitation donne lieu à un développement autogène de l’écosystème ainsi qu’un régime de bistabilité entre la végétation et le substrat nu en fin de succession. Enfin, je propose une nouvelle théorie de la succession basée sur les ratios de ressources.Pris dans leur ensemble, ces nouveaux développements démontrent que la théorie de la niche peut être adaptée à l’étude d’un large champ de situations écologiques, de la facilitation aux dynamiques éco-évolutives et à l’assemblage des communautés. Dans ce cadre conceptuel, mon approche basée sur les enveloppes s’avère être un outil efficace pour passer de l’échelle individuelle à l’échelle de l’écosystème, en assimilant le remplacement adaptatif d’espèces à une plasticité des propriétés écosystémiques. Cette approche permet alors de décrire l’émergence des boucles de régulation qui contrôlent le fonctionnement des écosystèmes, comme l’illustrent mes résultats le long de gradients de nutriments sur la transition entre régimes de succession ou encore l’émergence de culs-de-sac trophiquesAs living organisms, plants present a dual relationship with their biotic and abiotic environment. The environment selects plant strategies that can establish, and selected strategies in turn impact and shape the environment as they spread. When fueled by variation ,this environmental feedback loop drives evolution, community assembly and ecosystem development, and eventually determines the emergent properties of ecosystems.Theoretical ecology approaches have long recognized this duality, as it is at the core of contemporary niche theory through the concepts of requirement and impact niche. Similarly, game-theoretical approaches such as adaptive dynamics have emphasized the role played by the environmental feedback loop in driving eco-evolutionary dynamics. However, niche theory could benefit from a more individualistic, selection based perspective, while adaptive dynamics could benefit from niche theory’s duality and graphical approach.In my dissertation, I unify these theoretical perspectives and apply them to various ecological situations in an attempt to understand how the reciprocal interaction between plants and their environment determines plant adaptive traits and emergent ecosystem functions.First, I introduce a general and rigorous mathematical framework to contemporary niche theory and the associated graphical approach. By extending these ideas to a continuum of interacting strategies using geometrical envelopes, I show how contemporary niche theory enables the study of both eco-evolutionary dynamics and community assembly through species sorting. I show how these two perspectives only differ by the range of invaders considered, from infinitesimally similar mutants to any strategy from the species pool. My results also emphasize the fact that selection only acts on the requirement niche, evolution of the impact niche being just an indirect consequence of the former.Second, I use this approach to study the evolution of plant defenses against herbivores along a nutrient gradient, by considering the joint evolution of resource acquisition, tolerance and resistance to herbivores. I show that trophic transfers lead to the selection of very competitive, undefended strategies in nutrient-poor environments, while defended strategies -- either resistant, tolerant or the coexistence of both -- always dominate in nutrient-rich environments. My results highlight the central, and often underestimated, role played by plant-environment feedbacks in shaping plant defense patterns.Third, I extend contemporary niche theory to facilitation originating from positive environmental feedback loops. I use these new tools to show how colonization of a bare substrate by a community of nitrogen-fixing plants coupled with nutrient recycling can lead to facilitative succession. Contrarily to previous competition-based succession models, I point out that facilitative succession leads to autogenic ecosystem development, relatively ordered trajectories and late succession bistability between the vegetated ecosystem and the bare substrate. By showing how facilitative succession can turn into competition-based succession along an increasing nitrogen gradient, I derive a new resource-ratio theory of succession.Overall, these new theoretical developments demonstrate that niche theory can be adapted to study a broad range of ecological situations, from facilitation to eco-evolutionary dynamics and community assembly. Within this framework, my envelope-based approach provides a powerful tool to scale from the individual level to the ecosystem level, lumping selection-driven species turnover into plastic ecosystem properties. This, is turn, helps describing the emergence at the ecosystem scale of regulation feedback loops that drive ecosystem dynamics and functioning, as exemplified by my results along increasing resource gradients showing a transition from facilitation- to competition-based succession or the emergence of trophic dead-ends
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Hugoni, Mylène. "Structure et activité des Archaea planctoniques dans les écosystèmes aquatiques." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2013. http://www.theses.fr/2013CLF22388/document.
Full textAbstract:
Les Archaea planctoniques contribuent de façon significative aux grands cycles biogéochimiques dans les écosystèmes aquatiques, néanmoins la structure des communautés actives ainsi que leurs variations saisonnières sont encore largement méconnues. En outre, la découverte de l’implication des Archaea dans le cycle de l’azote (Ammonia Oxidizing Archaea ou AOA), plus particulièrement dans le processus de nitrification a considérablement modifié la perception d’un processus autotrophe réalisé uniquement par des bactéries (Ammonia Oxidizing Bacteria ou AOB). Dans les écosystèmes marins, la large distribution des AOA suggère que ces microorganismes joueraient un rôle prépondérant dans le cycle de l’azote néanmoins, ces observations ne sont pas généralisables à l’ensemble des écosystèmes aquatiques en raison de leur grande diversité et/ou d'un manque d'informations et d’études sur certains d'entre eux. Ainsi, les objectifs de ce projet étaient i) d’étudier la structure spatiale et temporelle des communautés d’Archaea actives dans des écosystèmes aquatiques contrastés en termes d’apports anthropiques et/ou de gradients de salinité (lac, estuaire, milieu côtier) ; ii) de déterminer la contribution relative des Archaea au processus d’oxydation de l’ammonium, en comparaison avec celle des bactéries ; et iii) de mieux comprendre les paramètres environnementaux qui pourraient déterminer l’établissement des communautés d’AOA ou d’AOBAquatic Archaea are important players among microbial plankton and significantly contribute to biogeochemical cycles, especially nitrogen, but details regarding their community structure and seasonal activity and dynamics remain largely unexplored. In marine ecosystems, the widespread distribution of Ammonia Oxidizing Archaea (AOA) suggests that they probably play a major role in nutrients cycling. However, we cannot generalize these observations to all aquatic ecosystems because of their high diversity and/or a lack of information and studies on these organisms for some of these ecosystems. More precisely, lacustrine and coastal ecosystems were less studied while they are potentially subjected to strong anthropogenic impacts. Moreover, notable differences in terms of diversity and activity between marine and freshwater communities can be expected, considering the specific environmental parameters of each ecosystem. The objectives of this thesis were: i) to study the archaeal community structure across a temporal scale and assess the diversity of archaeal communities and AOA in diverse aquatic ecosystems along anthropogenic and/or salinity gradient (lacustrine, estuarine and coastal ecosystems); ii) to determine their relative contribution in ammonia oxidation, compared to Ammonia Oxidizing Bacteria (AOB) by looking at their spatial and temporal distribution and activity, and iii) to explore more precisely the environmental parameters that could drive AOA and/or AOB establishment
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Dassonville, Nicolas. "Impact des plantes exotiques envahissantes sur le fonctionnement des écosystèmes en Belgique." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2008. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210579.
Full textAbstract:
Les invasions biologiques sont une cause majeure de perte de biodiversité à l’échelle mondiale. L’impact direct des espèces exotiques envahissantes (EEE) sur la structure et la composition des communautés a été bien documenté. Par contre, leur impact sur le fonctionnement des écosystèmes a été comparativement moins étudié. Dans le présent travail, j’ai mesuré sur le terrain et en conditions expérimentales l’impact de 7 espèces de plantes exotiques particulièrement envahissantes en Europe sur les propriétés chimiques du sol, sur la productivité et sur le stock d’éléments minéraux dans la biomasse. Malgré la diversité des groupes fonctionnels considérés dans notre échantillon (des espèces annuelles aux arbres), des impacts récurrents ont pu être mis en évidence. Les EEE ont toujours une biomasse et une productivité supérieures à celles de la végétation qu’elles envahissent. Il en va de même pour le stock d’éléments minéraux dans la biomasse aérienne. En ce qui concerne le sol, les traits fonctionnels des espèces ne permettent pas de prédire la direction et l’amplitude des impacts. Par contre, ces impacts sur le sol se sont révélés partiellement prévisibles en fonction des conditions écologiques initiales (contexte pédologique). La disponibilité des cations et du P et la concentration en C et N organiques augmentent suite à l’invasion dans les sites initialement pauvres alors que ces mêmes paramètres baissent dans les sites plus eutrophes au départ. Les EEE entraînent, dans une certaine mesure, une homogénéisation des conditions écologiques dans les écosystèmes envahis. Dans un deuxième temps, je me suis attaché à identifier les mécanismes de l’impact de Fallopia japonica sur le cycle de l’azote. Cette espèce, perenne rhizomateuse, adopte une gestion très conservatrice de l’azote en retransloquant jusqu’à 80 % de l’azote des tiges et des feuilles vers le système racinaire en automne avant l’abscission des feuilles. La litière restituée est, de ce fait, pauvre en azote. Ce paramètre, combiné à une teneur élevée en lignine, explique sa faible vitesse de décomposition par rapport à celle de la végétation non envahie. Une grande partie de l’azote de l’écosystème tourne donc en cycle quasi fermé entre les organes de réserve et les parties aériennes de la plante, tandis que l’azote restant est en grande partie bloqué dans la nécromasse de la plante et est donc non disponible pour les espèces concurrentes indigènes. Ce mécanisme explique, sans doute, en partie le succès invasif de l’espèce.
A l’avenir, les implications des impacts sur le sol en terme de restauration des communautés devront être étudiées. L’hypothèse d’une influence positive de ces impacts sur l’aptitude compétitive des espèces envahissantes devra être testée. Enfin, une étude plus fonctionnelle des impacts de ces espèces dans des sites contrastés devrait permettre d’identifier les mécanismes impliqués./Biological invasions are a major cause of biodiversity loss worldwide. The direct impact of alien invasive species (AIS) on community structure and composition has been well documented. On the other hand, their impact on ecosystem functioning has been comparatively less studied. In this work, I measured, on the field and in experimental conditions, the impact of 7 highly invasive alien plant species in Europe on soil chemical properties, biomass and aboveground nutrient stock. Despite the high diversity in considered functional groups (from annuals to trees), recurring impacts have been found. AIS had always higher biomass and aboveground nutrient stocks than invaded resident vegetation. Concerning soil, species functional traits did not allow us to predict impact direction and intensity. On the other hand, impacts on soil were partially predictable based on initial ecological conditions (pedologic context). Thus, cations and P availability and organic C and N concentrations increased in initially poor sites and decreased in eutrophic ones. AIS tend to homogenize soil properties across invaded landscapes.
In a second part, i tried to identify the mechanisms of the impacts of Fallopia japonica on N cycling. This perrennial rhizomatous species manage N in a very conservative way. About 80 % of aboveground N is translocated to rhizomes before leaves abscission. The litter is therefore poor in N. This parameter combined with a high lignin concentration explains its slow decomposition rate compared to that of uninvaded vegetation. A big part of the ecosystem N is engaged in a nearly closed cycle between above and belowground organs while the remaining N is blocked in the necromass and is thus not available for the indigenous competitors. This mechanism probably explains the invasive success of this species.
In the future, the implications of soil properties modifications in terms of community restoration should be studied. The hypothesis of a positive influence of these modifications on the competitive ability of AIS should be tested. At last, a functional study of these soil impacts in contrasted sites should allow us to identify the implied mechanisms.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Lang, Iris. "Variabilité génétique et phénotypique de deux espèces invasives : patrons, déterminants et implications pour le fonctionnement des écosystèmes dulçaquicoles." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30216.
Full textAbstract:
L'importance de la variabilité intraspécifique dans le fonctionnement des écosystèmes est maintenant reconnue. Dans le contexte des invasions biologiques, qui impactent fortement les processus écologiques, il est donc important de décrire les patrons de variabilité génétique et phénotypique et d'en identifier les déterminants, afin de mieux comprendre les conséquences des individus invasifs sur les écosystèmes natifs. Nous avons mis en évidence une très grande variabilité intraspécifique au sein et entre populations de deux espèces d'écrevisses invasives aux traits d'histoires de vie et aux histoires de colonisation différentes, Procambarus clarkii et Faxonius limosus. Les deux espèces possédaient des patrons de variabilité génétique et phénotypique différents. Nous avons montré que les principaux déterminants de la variabilité inter populationnelle étaient la durée d'invasion et les conditions environnementales. Les analyses génétiques nous ont permis d'identifier les routes locales d'invasion pour P. clarkii, qui possédait une grande variabilité génétique, tandis que pour F. limosus, qui avait une faible variabilité génétique, il était plus complexe d'inférer les routes locales d'invasion. Nous avons montré que des processus neutres et adaptatif avaient façonné la variabilité phénotypique en différentes proportions pour chaque espèce. Ensuite, nous avons mis en évidence l'existence d'un polymorphisme de ressource stable le long de l'axe benthique littoral-pélagique au sein de populations de P. clarkii, ce qui suggérait que des individus avaient des impacts différents sur le fonctionnement de l'écosystème entre les chaînes trophiques littorales et pélagiques. Enfin, dans un contexte expérimental avec une approche multi-traits sur des individus provenant d'une population sympatrique, nous avons montré que la structure de covariation de traits différait entre les deux espèces. Nos résultats suggèrent que P. clarkii aurait des impacts plus prédictibles que F. limosus, et qu'elle pourrait affecter plus de processus écologiques ou impacter plus fortement le fonctionnement de l'écosystème par rapport à F. limosus. Globalement, les résultats du présent travail soulignent l'importance d'intégrer la variabilité intraspécifique dans le contexte des invasions biologiques, afin de mieux comprendre et évaluer leurs impacts sur le fonctionnement des écosystèmesIntraspecific variability is now recognized for its importance on ecosystem functioning. In the context of biological invasions, which can strongly impact ecological processes, it is of high importance to understand the determinants and the patterns of genetic and phenotypic variability to fully apprehend the consequences of invasive individuals on recipient ecosystems. We demonstrated a high variability among and within populations of two crayfish species, Procambarus clarkii and Faxonius limosus, with distinct life-history traits and colonization histories in a narrow-invaded area. We highlighted that colonization history and environmental conditions were the main drivers of the contrasting patterns of genetic and phenotypic variability between the two species. Genetic analyses provided a great inference of local invasion pathways for P. clarkii, which had a great genetic variability, compared to F. limosus for which the local invasion pathways were more cryptic. We found that neutral and adaptive processes shaped the phenotypic variability of the two species in differing proportions. Then, we demonstrated the existence of a stable resource polymorphism along the benthic littoral-pelagic axis within populations of P. clarkii, suggesting that invaders could have contrasting impacts on ecosystem functioning between littoral and pelagic trophic chains. Finally, in an experiment context using a multi-traits approach, we demonstrated that the structure of trait covariations differed between species in a sympatric population, suggesting that P. clarkii impacts would be more predictable than F. limosus, and that P. clarkii could affect a higher range of ecological processes or impact the ecosystem functioning with a greater intensity than F. limosus. Overall, our findings stress the need to integrate intraspecific variability in the context of biological invasions to better understand their impacts on ecosystem functioning
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Mueller, Derek. "Structure et dynamique des cryo-écosystèmes : plates-formes de glace nordiques." Thesis, Université Laval, 2005. http://www.theses.ulaval.ca/2005/23041/23041.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse doctorale est la première étude systématique d'une classe d’écosystèmes extrêmes nouvellement découverts dans l'environnement arctique : les communautés de tapis microbiens et leurs habitats sur les plates-formes de glace nordiques. L'objectif principal était d’examiner la structure et la dynamique de ces cryo-écosystèmes à plusieurs échelles et d'étudier l'interaction entre les aspects physiques et biologiques sur les cinq plates-formes de glace principales trouvées dans le Haut Arctique canadien. Cette étude comprend une large gamme de méthodologies, soit : l’énumération microscopique des algues ; la quantification des pigments avec la chromatographie liquide de haute performance ; les mesures automatisées de salinité, d'éclairement et de température ; des survols en hélicoptère accompagnés de prise d’échantillons ; et l’analyse d’images de télédétection. La limnologie chimique et physique des cryo-habitats à travers cet écosystème est hétérogène et une communauté diversifiée de phototrophes a été retrouvée dans les tapis microbiens. La fragmentation de l’habitat a eu peu d'effet sur la biodiversité du cryo-écosystème. Cependant, des gradients environnementaux ont été associés à la structure de la communauté des tapis microbiens. L'hypothèse stipulant que les organismes des tapis microbiens des plates-formes de glace subsistent dans des conditions sub-optimales a été évaluée en examinant des réponses métaboliques aux changements de salinité, d’éclairement et de température. Les micro-organismes hétérotrophes se sont avérés spécialisés aux conditions extrêmes répandues sur la glace, tandis que les micro-organismes photosynthétiques ont toléré une plus large gamme de conditions, suggérant ainsi qu’ils étaient des extrêmotrophes (terme défini dans cette étude comme la tolérance des microbes aux conditions locales mais possédant une croissance in situ en dehors de leurs optimums physiologiques) plutôt que des extrêmophiles (la spécialisation aux conditions locales, avec une croissance in situ près des limites physiologiques). Un assemblage de pigments accessoires et photoprotecteurs a été associé à la communauté autotrophe, ce qui peut expliquer la gamme de tolérance plus large des extrêmotrophes. Le rapport entre la couverture du tapis microbien et la perte de masse de la surface de la plate-forme de glace a été examiné. Une concentration élevée de sels nutritifs dans les tapis microbiens a indiqué que ce micro-environnement différait considérablement de l'écosystème entier. Ces résultats soulignent l'importance du couplage biotique-physique sur la plate-forme de glace autant que dans le reste de la cryosphère. Pendant la période d'étude, un événement de détachement d’une partie de la plate-forme de glace Ward Hunt ainsi que le drainage d'un lac épiplate-forme (eau douce barrée par la glace flottant sur l’océan) ont été observé. Une analyse supplémentaire a suggéré que le réchauffement du climat ait contribué à cet événement, ce qui souligne la vulnérabilité des habitats dépendants des plates-formes de glace et de leur valeur comme indicateurs des changements climatiques. Ces cryo-écosystèmes fournissent également de nouvelles connaissances reliées à la vie microbienne dans les milieux polaires extrêmes, ouvrant de nouvelles avenues sur la survie, la croissance et l'évolution pendant les périodes glaciaires du passé, y compris l'ère précambrienne.This doctoral thesis is the first systematic study of a newly discovered class of extreme ecosystems in the arctic environment: microbial mat communities and their habitats on northern ice shelves. The overarching objective was to examine the structure and dynamics of these cryo-ecosystems at several scales and to examine the interaction between physical and biological aspects on the five major ice shelves found in the Canadian High Arctic. This study made use of a broad range of methods including: microscopic enumeration of algal taxa; quantification of pigments with high performance liquid chromatography; automated over-winter measurements of salinity, irradiance and temperature; helicopter-assisted surveys and sampling; and analysis of satellite imagery. The chemical and physical limnology of the cryo-habitats across this entire ecosystem was found to be heterogeneous and a diverse community of phototrophic microorganisms was found within the microbial mats. Habitat fragmentation was shown to have little effect on the biodiversity of the cryo-ecosystem, however environmental gradients were significantly associated with microbial mat community structure. The hypothesis that ice shelf microbial mat organisms subsist in sub-optimal conditions was tested by examining metabolic responses to changes in salinity, irradiance and temperature. Heterotrophic microbiota were found to be optimized for the extreme conditions prevalent on the ice shelf, whereas photosynthetic micro-organisms tolerated a broader range, suggesting they were extremotrophic (defined by this study as tolerance by microbiota to local conditions but with in situ growth well outside their physiological optima) rather than extremophilic (a more narrow specialization to local conditions, with in situ growth close to physiological maxima). An assemblage of sunscreening and accessory pigments was associated with the autotrophic community, which may account for the extended tolerance range of the extremotrophs. The relationship between microbial mat cover and the surface ablation of the ice shelf was examined and a high concentration of nutrients within the microbial mats indicated that this microenvironment differed greatly from the properties of the bulk ecosystem. These results underscore the importance of biotic-physical coupling on the ice shelf, and in the cryosphere in general. A break-up event on the Ward Hunt Ice Shelf and the drainage of an epishelf lake (ice-dammed freshwater overlying seawater) was discovered during the study period. Further analysis suggested that climate warming contributed to this event, which highlights the vulnerability of ice shelf dependent habitats and their value as indicators of climate change. These cryo-ecosystems also provide new insights into microbial life under extreme polar conditions, with implications for survival, growth and evolution during glacial periods in the past, including the Precambrian Era.
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Clauser, Éric. "Structure et fonctionnement du recepteur humain de l'insuline." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066708.
Full textAbstract:
Le recepteur de l'insuline est une glycoproteine membranaire composee de chaines alpha liant l'insuline et de chaines beta transmembranaires contenant un enzyme de type tyrosine-kinase. Nous presentons d'abord le clonage du recepteur de l'insuline humain et la caracterisation de la sequence primaire de ce recepteur etablie par sequencage de son adnc. Nous avons ensuite etudie differents aspects du fonctionnement de ce recepteur par expression de proteines recombinantes dans des cellules heterologues (cho). Ainsi plusieurs proteines modifiees par mutagenese dirigee, tronquees ou chimeriques ont ete produites, permettant d'etudier les rapports structure-fonction de cette proteine. Nous avons identifie un site d'autophosphorylation represente par les tyrosines 1162 et 1163 du recepteur et demontre son role dans la regulation de la kinase. La mutation specifique de ces tyrosines bloque la transmission des effets metaboliques de l'insuline, mais pas de ses effets mitogeniques. L'etude de proteines tronquees correspondant a la seule chaine beta permet de montrer que la chaine alpha exerce a l'etat basal une inhibition sur la tyrosine-kinase qui est levee soit par la liaison du ligand soit par la deletion de la chaine beta. Nous avons egalement etudie le fonctionnement d'un recepteur chimere entre le domaine extracellulaire du recepteur de l'insuline et les domaines transmembranaire et intracellulaire du recepteur de l'aspartate. Enfin nous avons analyse le role de la structure bicatenaire du recepteur de l'insuline par mutations specifiques du site de clivage entre les 2 chaines. Ces recepteurs mutes sont monocatenaires mais fonctionnent de facon identique au recepteur sauvage. L'ensemble de ces travaux est discute au vu de l'abondante litterature etudiant la structure, le fonctionnement et la pathologie de ce recepteur avec les outils de biologie moleculaire et cellulaire
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Fontaine, Colin. "Biodiversité, structure et fonctionnement des communautés plantes-pollinisateurs." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066172.
Full textAbstract:
Le travail que je présente dans cette thèse s’articule autour de l’interaction mutualiste essentielle liant les plantes et les pollinisateurs : la pollinisation. Cette interaction concernant une grande diversité d’organismes, son étude à l’échelle des communautés est indispensable pour appréhender son fonctionnement. La première partie de ce travail s’inscrit dans le cadre général de l’analyse des liens entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes. En utilisant une approche fonctionnelle, j’ai testé l’effet de la diversité des plantes et des pollinisateurs sur le maintien de communautés végétales expérimentales. L’augmentation de la diversité fonctionnelle des plantes comme celle des pollinisateurs a engendré un effet positif sur le maintien des communautés végétales s’expliquant par la complémentarité entre groupes fonctionnels. Ces résultats confirment l’importance à accorder aux pollinisateurs face à la crise actuelle de biodiversté. Parmi les pollinisateurs, les plus généralistes semblent occuper une importance particulière dans le fonctionnement des systèmes de pollinisation. Cependant les facteurs écologiques influençant le généralisme des pollinisateurs ne sont pour ainsi dire pas étudiés, contrairement au généralisme des herbivores. La deuxième partie cette thèse a pour objectif de tester l’effet de la densité intraspécifique d'un pollinisateur sur son degré de généralisme. Les résultats obtenus indiquent que l’augmentation de la densité des pollinisateurs tend à augmenter le généralisme de l’espèce considérée. Enfin, la troisième partie de mon travail s’intègre dans le cadre de l’étude de la structure des réseaux d’interactions. Je propose une comparaison des propriétés structurales entre réseaux mutualistes de pollinisation et réseaux antagonistes d’herbivorie. Les résultats traduisent des différences de contraintes e pressions évolutives entre ces deux types d’interactions.
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BAYLE, DENIS. "Structure et fonctionnement des membranes gastriques secretant hc1." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112390.
Full textAbstract:
Les cellules parietales de la muqueuse fundique gastrique secretent hcl. Le proton est produit par l'echange electroneutre de h+ contre k+ par l'atpase (h+,k+), une atpase de type p ou e1e2. Le chlorure serait excrete par un canal dont l'ouverture est regulee par l'amp cyclique. La purification des tubulovesicules par immunoprecipitation nous a permis de demontrer que l'atpase n'est pas la proteine unique des tubulovesicules. L'etude des proteines de la membrane secretoire des cellules parietales au repos et stimulees, par cryofracture permet de suggerer que la distribution des diametres intramembranaires de ces proteines varie lors de la stimulation de la secretion acide. L'etude des relations structure-fonction de l'atpase a l'aide d'un anticorps monoclonal nous a permis de montrer que la sequence cys529-glu561 de la sous-unite alpha est impliquee dans la stimulation de la dephosphorylation du site catalytique
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Velluet, Cécile. "Modélisation et analyse pluriannuelles du fonctionnement hydrologique et énergétique de deux écosystèmes dominants au Sahel agropastoral (Sud-Ouest Niger)." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01002273.
Full textAbstract:
Le Sahel est particulièrement exposé à la variabilité de la mousson Ouest-Africaine dont les répercussions socio-économiques peuvent prendre un caractère dramatique. Cette région est en outre confrontée à l'une des plus fortes croissances démographiques jamais observées, se traduisant par une pression toujours plus forte sur de faibles ressources naturelles et un environnement fragile. Dans ce contexte, un enjeu important se situe dans notre capacité à proposer des outils aidant au suivi des ressources hydriques et végétales, et permettant d'anticiper les impacts climatiques et anthropiques à moyen terme sur ces ressources. Pour cela, il est indispensable d'étudier et mieux comprendre les processus d'échanges d'énergie et de matière à l'interface terre-atmosphère, qui contribuent à la régulation de la mousson d'une part et gouvernent le cycle hydrologique local et le développement végétal d'autre part. Les travaux réalisés s'inscrivent dans cette problématique, portant précisément sur l'analyse des cycles de l'eau et de l'énergie en région sahélienne sous les effets combinés du climat et de l'activité humaine. La démarche s'appuie sur une méthodologie alliant observations in situ et modélisation à base physique. L'étude a été réalisée dans la région centrale du Sahel, dont le système agricole traditionnel associe pastoralisme et cultures pluviales en alternance avec la jachère. Elle s'est appuyée sur le réseau d'observations éco-hydrologiques et énergétiques acquises en continu durant 7 années (2005-2012) par l'Observatoire AMMA CATCH au Sud-Ouest Niger. La qualité et la cohérence de ces observations ont permis de dresser des grands traits du fonctionnement éco-hydrologique des deux couverts végétaux les plus répandus dans la région : cultures de mil et jachères arbustives. Les observations ne permettent cependant pas à elles seules d'établir des bilans complets aux différentes échelles temporelles d'intérêt (infra-journalière à interannuelle). Une modélisation couplée détaillée des cycles de l'énergie et de l'eau a par conséquent été élaborée pour ces deux couverts, à l'aide du modèle de transferts sol-plante-atmosphère SiSPAT. Etalonné sur une période de 2 ans, le modèle a ensuite été validé sur les 5 autres années d'observation, en contraignant les paramètres du modèle à des valeurs physiquement réalistes. En bon accord avec les observations, cette modélisation pluriannuelle s'est révélée être un outil d'analyse précieux, intégrant toute la pertinence, la richesse et la cohérence du jeu de données. La représentativité de la période étudiée a permis d'en exploiter les résultats pour (1) analyser l'impact de la variabilité climatique sur les bilans d'eau et d'énergie aux différentes échelles temporelles et (2) fournir une première climatologie des flux et stocks d'eau et d'énergie à l'interface sol-végétation-atmosphère, à ces mêmes échelles. Les similitudes et différences de fonctionnement éco-hydrologique et énergétique entre écosystèmes ont été mises en évidence. Par exemple, l'évapotranspiration représente plus de 80% des précipitations annuelles et près de la moitié du rayonnement global au cœur de la mousson pour les deux sites. Sa distribution saisonnière et son partitionnement en évaporation du sol et transpiration des plantes diffèrent néanmoins entre les deux écosystèmes, tout comme le ruissellement, et le drainage sous la zone racinaire. Ce dernier apparaît significatif pour le champ de mil mais pas pour la jachère. Une analyse de sensibilité des processus aux caractéristiques du sol et du couvert a été réalisée. La robustesse des résultats produits devrait leur permettre de servir de référence pour les études des processus hydrologiques et énergétiques dans cette région. La modélisation ainsi construite présente un potentiel évident pour des études prospectives, relatives notamment au changement climatique ou à une évolution des pratiques agricoles.
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Parveen, Bushra. "Structure et dynamique de la communauté bactérienne libre et attachée dans les écosystèmes lacustres." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2012. http://www.theses.fr/2012CLF22221.
Full textAbstract:
C'est essentiellement sur les bactéries libres que portent les études récentes en écologie microbienne d'eau douce, et seulement quelques études ont concerné les communautés bactériennes attachées. Dans cette étude basée sur l'analyse des séquences du gène 16SARNr, la diversité des communautés bactériennes attachées ainsi que de la fraction libre a été étudiée sur deux systèmes d'eau douce ; un lac mésotrophe (le lac du Bourget) et un lac hypereutrophe (le lac Villerest). La diversité des Actinobacteria, Betaproteobacteria et Verrucomicrobia libres et attachées a été étudié en relation avec les variables environnementales, dans le lac du Bourget pendant deux périodes à dominances contrastées de phytoplancton. L'analyse des résultats a montré une différence au niveau phylogénétique entre les communautés bactériennes attachées et libres des trois groupes de bactéries étudiées. Le clade betaI, dominait les Betaproteobacteria des fractions libres et attachées, avec 57,8% de la totalité des unités taxinomiques opérationnelles (OTUs). Pour les Actinobacteria, le groupe d'acIV a été détecté comme le plus abondant, suivi par acI avec respectivement 45% et 25% du total des OTUs. De même, les groupes Verrucomicrobia d'eau douce, à savoir CREPA29, FukuN18, CL120-10 sont apparus comme les plus importants, avec 22,3%, 16,15% et 14,61% des OTUs respectivement. Cette étude a permis de définir 15 nouveaux clades putatifs représentant la diversité bactérienne d'eau douce des Betaproteobacteria (lbI-lbVIII), Actinobacteria (acLBI) et Verrucomicrobia (CRE-PA29, FukuS27, BourFI-BourFIV). Par ailleurs, 12 groupes représentant la diversité de phylogénétique des Betaproteobacteria, Actinobacteria et Verrucomicrobia contiennent exclusivement des OTUs de la fraction attachée. La dynamique saisonnière souligne les changements des phylotypes bactériens distincts pour les deux communautés attaché et libre. Les Actinobacteria dans la fraction attachée était associée avec la biomasse des Chrysophyceae et N-NO3, et les Betaproteobacteria avec la biomasse de Chlorophyceae et de la richesse du phytoplancton tandis que les Verrucomicrobia de cette même fraction ont semblé être principalement influencés par la richesse du phytoplancton, l′abondance des rotifères et les nutriments inorganiques (N-NO3, SiO2). D'autre part, dans les communautés libres, peu de clades d'actinobacterie dépendent des nutriments ou du phytoplancton, alors que les Betaproteobacteria et Verrucomicrobia ont été principalement associés avec les paramètres biologiques (i.e. phytoplancton et copépodes). Pendant le bloom des cyanobacteries (Microcystis sp.) dans le lac Villerest, les Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, Bacteroidetes et Actinobacteria ont été détectés comme taxa dominants dans les banques de clones du gène 16S ARNr. Toutefois Verrucomicrobia et Deinococcus-Thermus sont apparus relativement moins abondants dans les deux fractions, tandis que,Gemmatimonadetes, Acidobacteria, Chloroflexi, Planctomycetes, Deltaproteobacteria, Firmicutes et Op11 sont apparus comme des phyla mineurs dans la banque de clones des communautés bactériennes attaché et libre. Les Betaproteobacteria (n=118) attachées sont apparus comme le groupe dominant, suivi par Gammaproteobacteria (n=74) et Bacteroidetes (n=52). L'analyse phylogénétique des séquences obtenues pour la banque de clone de la fraction libre a montré que la plupart des OTUs appartiennent à Betaproteobacteria (n=192), suivi par Bacteroidetes (n=132) et Actinobacteria (n=61). Tandis que les Gammaproteobacteria (n=42) et Alphaproteobacteria (n=42) sont présents dans des proportions égales dans la banque de clones du 16S ARNr libre. (...)The free-living bacteria point of view dominates in recent research of freshwater microbial ecology, only a few studies have focused on attached bacterial communities. In present study, based on 16S rRNA gene sequences, diversity of attached and free-living bacterial community was investigated from two freshwater aquatic systems ; a mesotrophic lake Bourget and a hypereutrophic lake Villerest. The diversity of attached and free-living Actinobacteria, Betaproteobacteria and Verrucomicrobia, in relation to environmental variables was investigated from lake Bourget during two contrasting periods of phytoplankton dominance. Comparison analyses showed a phylogenetic difference between attached and free-living bacterial communities of all three studied bacterial groups. The betaI, appeared as most dominant among all clades representing phylogenetic diversity of freshwater Betaproteobacteria, for both attached and free-living fractions, contributing to 57.8% of of the total retrieved opertational taxonomic units (OTUs). For Actinobacteria, the acIV cluster was detected as dominant, followed by acI accounting for 45% and 25% of the total retrieved OTUs respectively. Similarly, freshwater Verrucomicrobia cluster namely, CRE-PA29, FukuN18, CL120-10 appeared as dominant, comprising 22.3%, 16.15% and 14.61% of the total retrieved OTUs respectively. This study allowed defining 15 new putative clades representing the freshwater bacterial divesity of Betaproteobacteria (lbI-lbVIII), Actinobacteria (acLBI) and Verrucomicrobia (CRE-PA29, FukuS27, BourFI-BourFIV). In addition, 12 clusters representing the phylogenetic diversity of Betaproteobacteria, Actinobacteria and Verrucomicrobia were exclusively comprised of OTUs from the attached fraction. The seasonal dynamics of environmental variables have been reflected as changes in distinct bacterial phylotypes for both attached and free-living communities. The attached bacterial communities of Actinobacteria showed affiliation with Chrysophyceae biomass and N-NO3, while attached Betaproteobacteria were affiliated with biomass of Chlorophyceae and phytoplankton richness. Similarly attached verrucomicrobial communities appeared to be mainly influenced by phytoplankton richness, rotifers abundances and inorganic nutrients (NNO3,SiO2). On the other hand, within free-living communities, few actinobacterial clades were found to be dependent on either nutrients or phytoplankton communities, whereas Betaproteobacteria and Verrucomicrobia were mainly associated with biological parameters (i.e. phytoplankton and copepods communities). In another study during a cyanobacterial (Microcystis sp.) bloom from lake Villerest, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, Bacteroidetes and Actinobacteria were detected as prevalent taxa among the 16S rRNA gene clone libraries, however, Verrucomicrobia and Deinococcus-Thermus appeared as comparatively less abundant bacterial groups in both fractions. Whereas, Gemmatimonadetes, Acidobacteria, Chloroflexi, Planctomycetes, Deltaproteobacteria, Firmicutes and Op11 were appeared as minor phyla in clone libraries of attached and free-living bacterial communities. For attached bacterial communities Betaproteobacteria (n=118) appeared as most dominant group, followed by Gammaproteobacteria (n=74) and Bacteroidetes (n=52). The phylogenetic analysis of the sequences obtained for the clone library from free-living fraction showed that most of the OTUs belonged to Betaproteobacteria (n=192) followed in decreasing order by Bacteroidetes (n=132) and Actinobacteria (n=61) whereas Gammaproteobacteria (n=42) and Alphaproteobacteria (n=42) appeared in equal proportion in free-living 16S rRNA clone libraries. (...)
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Rateau, Patrick. "Structure et fonctionnement du systeme central des representations sociales." Montpellier 3, 1995. http://www.theses.fr/1995MON30002.
Full textAbstract:
Un point fondamental de la theorie du noyau central des representations sociales est que le noyau a avant tout une dimension qualitative. Ce n'est pas l'importance quantitative d'un element qui definit sa centralite, mais c'est le fait qu'il donne sa signification a la representation. Ceci explique que l'on peut observer deux elements dont l'importance quantitative est identique et tres forte mais dont l'un est dans le noyau central et l'autre non. Or, l'etude des travaux portant sur la representation du groupe (flament, 1971, 1984 ; moliner, 1988) et la mise en oeuvre d'une serie d'experience amenent a poser l'existence d'une difference qualitative de deux elements pourtant centraux de la representation : l'un serait prioritaire, c'est lui qui gererait veritablement sa signification. Ses liens avec l'ideologie, la culture et l'histoire des sujets semblent par ailleurs tres fort, il s'agirait d'un element normatif. L'autre serait adjoint et aurait davantage un role de mediateur, il specifierait le sens de la representation et serait lie aux pratiques sociales que les sujets developpent frequemment envers l'objet (il s'agirait donc d'un element fonctionnel). On abandonnerait ainsi la notion classique de noyau, pour lui substituer celle de systeme central hierarchise, impliquant un certain nombre de visees theoriques nouvellesOne fundamental point of the social representations' central core theory is that the core gets a quantative dimension above all. This is not the quantitative importance of an element which define is centrality but the fact that it gives sens to the representation. That's why it can be observed two elements quantitatively equals and strong with one in the central core and the other not. However, both the study of works about social representation of an ideal group (flament, 1971,1984 ; moliner, 1988) and the implementation of a series of experimentations, lead to the conclusion that there is a qualitative difference between the two central elements of the representation : one would be an "having priority element". It would really generate the meaning of the representation. Its relation with ideology, culture and history of the group seems to be strong. Then, it would have a normative function. The other one should be an "adjunct element". It would have a mediating role, specificating the meaning of the representation in relation with the social practices that subjects frequently entertain with the object (then it would have a functional function). The classical notion of "core" should be replace with the term of hierarchical central system which implies some new theorical developments
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Dewandel, Benoît. "Structure et fonctionnement hydrogéologique d'un aquifère discontinu : l'ophiolite d'Oman." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20023.
Full text
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Blanchet, Hugues. "Structure et fonctionnement des peuplements benthiques du Bassin d'Arcachon." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12939.
Full textAbstract:
La macrofaune benthique du domaine subtidal et du domaine intertidal du Bassin d'Arcachon, lagune côtière atlantique du sud-ouest de la France, a été étudiée de manière qualitative et quantitative. Dans un premier temps, les principaux peuplements de macrofaune benthique ont été identifiés et décrits. Les relations entre ces peuplements et les principaux facteurs du milieu ont été mis en évidence. A partir de ces résultats, une cartographie des peuplements benthiques de la lagune a été réalisée. Dans un deuxième temps, deux autres composantes du benthos : la méiofaune et la flore bactérienne ont également fait l'objet d'une étude quantitative. En se basant sur la structure des biocénoses benthiques et leur distribution dans la lagune, un bilan équilibré des flux trophiques au sein du benthos a été réalisé. Deux bilans séparés ont été établis, l'un concernait le domaine intertidal et l'autre, le domaine subtidal. L'ensemble des résultats obtenus permet d'émettre un certain nombre d'hypothèses sur le fonctionnement de l'écosystème.
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Perrier, Édith. "Structure geometrique et fonctionnement hydrique des sols. Simulations exploratoires." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066220.
Full textAbstract:
Ce memoire presente un simulateur de structures de sol destine a la recherche de liaisons deterministes entre des caracteristiques structurales et les caracteristiques hydrodynamiques d'un sol non sature. La methode de construction de structures est basee sur une partition de l'espace en elements solides et pores individualises ; elle permet de representer les niveaux successifs d'une organisation en agregats ou encore des deformations de structure. Des modeles de structure fractales sont particulierement etudies. Les proprietes hydriques sont simulees sur le reseau de pores genere par notre construction. Les principaux resultats concernent: la liaison entre une distribution de tailles de pores et la relation pression capillaire/teneur en eau, ce qui amene a une analyse comparee de plusieurs approches de la fractalite des sols. L'influence de differents scenarios de deformation sous contrainte hydrique sur la determination de la relation pression/teneur en eau. L'importance de la repartition spatiale des pores et de leur interconnection en reseau sur l'hysteresis de la relation pression/teneur en eau et sur la determination de la conductivite hydraulique
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Dewandel, Benoît. "Structure et fonctionnement hydrogéologique d'un aquifère discontinu : l'ophiolite d'Oman /." Montpellier : Institut des sciences de la terre, de l'eau et de l'espace de Montpellier, Université Montpellier II, 2002. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb38858149f.
Full text
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Boudsocq, Simon. "Contrôle du recyclage des nutriments par les organismes vivants : conséquences sur le fonctionnement des écosystèmes et perspectives évolutives." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066617.
Full textAbstract:
La productivité primaire des écosystèmes est généralement limitée par la disponibilité de certains nutriments. En conséquence, l’efficacité du recyclage de ces derniers peut jouer un rôle critique sur les propriétés des écosystèmes. Ainsi, par leur capacité à modifier le recyclage des nutriments (par leur présence et leurs activités), certains organismes pourraient affecter les propriétés des écosystèmes et les relations qu’ils entretiennent avec les autres organismes. L’évolution des traits leur permettant d’influencer le recyclage des nutriments pourrait alors avoir de fortes répercussions sur le fonctionnement des écosystèmes. La conception et l’analyse d’un modèle mathématique simple et général de recyclage des nutriments, dans lequel les plantes peuvent, /via/ l’inhibition la nitrification, contrôler le recyclage de l’azote, ont permis de déterminer les conditions écologiques sous lesquelles ce mécanisme biologique entraîne l’augmentation de la productivité végétale et de la conservation des nutriments dans un écosystème. Un second modèle a été réalisé pour évaluer les conséquences que peuvent avoir la préférence des plantes pour l’ammonium et le nitrate sur les propriétés des écosystèmes. En fonction des différents paramètres environnementaux d’un milieu, l’analyse du modèle montre qu’il existe potentiellement une affinité qui optimise à la fois la productivité végétale et la conservation des nutriments au sein des écosystèmes limités en azote. De plus, la préférence des plantes pour les deux formes d’azote minéral, en interaction avec leur capacité à contrôler la nitrification, modulerait la capacité d’invasion des espèces et la coexistence entre espèces. Le troisième chapitre analyse les effets de l’évolution de la capacité des plantes à absorber les nutriments du sol sur les propriétés des écosystèmes. L’existence chez les plantes d’un trade-off entre ce trait et leur mortalité aboutit à différents scenarii d’adaptation pouvant être reliés à certaines théories classiques de l’écologie.
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Soulignac, Frédéric. "Apport de la modélisation tridimensionnelle pour la compréhension du fonctionnement des écosystèmes lacustres et l'évaluation de leur état écologique." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1197/document.
Full textAbstract:
La qualité des services écosystémiques qu'offrent les lacs est liée à la structure et au fonctionnement de leur écosystème. Protéger leur masse d'eau est devenu un objectif global qui requiert une meilleure compréhension de leur fonctionnement, un suivi et une évaluation de leur qualité. Expliquer les hétérogénéités spatio-temporelles des variables physico-chimiques et du phytoplancton est un problème récurrent rencontré en écologie et en hydrobiologie. Comprendre la dynamique de ces hétérogénéités est aussi un prérequis essentiel pour évaluer, protéger et restaurer objectivement les écosystèmes lacustres. En ce qui concerne la surveillance, les hétérogénéités spatio-temporelles introduisent des incertitudes sur la représentativité des mesures par rapport à l'entièreté de la masse d'eau qui est donc discutable et doit être vérifiée. En Europe, la directive cadre sur l'eau (DCE) initiée en 2000 définit un cadre pour la gestion et la protection des eaux. La classification des masses d'eau en fonction de leur état écologique est un point important dans l'implémentation de cette directive. Pour les lacs et les retenues, l'évaluation de cet état écologique est basée sur des paramètres biologiques, physico-chimiques et hydromorphologiques. Les indicateurs liés au phytoplancton et aux paramètres physico-chimiques sont calculés à partir de quatre prélèvements réalisés pendant la période d'activité biologique pour une année sur un plan de gestion de six ans. Dans ce contexte, la modélisation tridimensionnelle (3D) et la prise en compte des forçages qui conduisent aux hétérogénéités spatio-temporelles est une condition préalable nécessaire tant en limnologie appliquée que théorique. Cette thèse aborde la complexité du fonctionnement des lacs et la capacité des modèles 3D à reproduire leur fonctionnement. L'apport de la modélisation 3D est présenté i) pour la compréhension du fonctionnement de lacs de différentes tailles, ii) couplée aux observations satellitaires, pour l'étude de l'influence des forçages par le vent et de l'hydrodynamique sur l'abondance et la distribution spatiale de phytoplancton, iii) dans le cadre de la DCE, pour l'évaluation des incertitudes d'une évaluation de l'état écologique d'un plan d'eau. Pour cela, deux modèles 3D ont été créés et analysés, un pour le lac de Créteil (42~ha) et un autre pour le Léman (580~km$^2$). Celui du lac de Créteil a été validé à partir de données à hautes fréquences acquises en trois points du lac. Il reproduit correctement son hydrodynamique complexe, sa structure thermique, l'alternance entre les périodes de stratification et les épisodes de mélange, ainsi que les ondes internes. Le modèle du Léman a été validé en utilisant des données mensuelles et bimensuelles en deux stations de prélèvement du lac. Il reproduit aussi correctement son hydrodynamique et la variabilité saisonnière de paramètres physico-chimiques et biologiques. Les résultats des simulations mettent en avant les mécanismes physiques et hydrodynamiques responsables de l'apparition de sites où la biomasse de phytoplancton observée est plus élevée. Dans le cadre de la DCE, ces résultats montrent aussi une variabilité spatiale importante des sous-états écologiques basés sur les différents paramètres qui dépendent du choix des dates des campagnes de mesure et du point d'échantillonnage. Ces résultats ont aussi été utilisés pour estimer la représentativité d'une station de prélèvement. Les résultats de cette thèse i) confirment que le fonctionnement des plans d'eau de toute taille est complexe et que les processus physiques génèrent des hétérogénéités spatio-temporelles, ii) suggèrent que le vent et l'hydrodynamique influencent significativement l'abondance et la distribution spatiale du phytoplancton et que iii) ces hétérogénéités peuvent biaiser notre estimation du statut écologique des plans d'eau dans le cadre de la DCEThe quality of ecosystem services provided by lakes is related to the ecosystem structure and functioning. Protecting water bodies is therefore a global goal that requires a better understanding of their function, a monitoring and a water quality assessment. Explaining spatio-temporal heterogeneities of physico-chemical parameters and phytoplankton has been a recurrent ecological and hydrobiological issue. Understanding the dynamics of these heterogeneities is an essential prerequisite for objectively assessing, protecting and restoring freshwater ecosystems. Moreover, three-dimensional (3D) and taking into account and drivers of these heterogeneities are essential prerequisites for theoretical and applied limnology. Concerning the monitoring, spatio-temporal heterogeneities are responsible of uncertainties on the representativeness of the data versus the whole lake which might be questionable and needs to be verified. In Europe, the Water Framework Directive (WFD) initiated in 2000 defines a framework for managing and protecting water bodies in Europe. The classification of water bodies into ecological status is a key issue for the implementation of that framework. For lakes and reservoirs, the assessment of this status is based on biological, physico-chemical and hydro-morphological indicators. Physico-chemical and phytoplankton indicators are calculated based on four observations at an unique sampling station over the growing season, this evaluation being assessed one year for a six-year management plan. In this context, this thesis focuses on the complexity of lakes functioning and the capability of three-dimensional (3D) models to reproduce their functioning. The contribution of 3D models is presented i) for understanding the functioning of lakes of different sizes, ii) coupled to satellite observations, for studying of the influence of wind forcing and hydrodynamics on phytoplankton abundance and spatial heterogeneities, iii) in the context of the WFD, for assessing uncertainties in the lake ecological status assessment. To do that, two 3D models have been created and analyzed, one for Lake Créteil (42 ha) and another for Lake Geneva (580 km2). Lake Créteil 3D model was validated by using high frequency data recorded at three stations. It reproduces well the complex hydrodynamic functioning of the lake, its thermal structure, the alternation between thermal stratification episodes and mixing events, and internal waves. Lake Geneva 3D model was validated by using monthly and bimonthly data at two stations. It reproduces also properly the hydrodynamic functioning of the lake and the seasonal variability of biological and physico-chemical parameters. Simulation results highlight physical and hydrodynamic mechanisms responsible for the occurrence of seasonal hot-spots in phytoplankton abundance. In the context of the WFD, simulation results show also a strong spatial variability of lake ecological status depending on the timing of the four sampling dates as well as the location of the sampling station. These results were also used to assess to representativeness of sampling stations. The results of this thesis suggest that i) the functioning of lakes of different sizes is complex and physical processes generates spatio-temporal heterogeneities, ii) wind and hydrodynamics influence the abundance and the spatial distribution of phytoplankton et iii) spatio-temporal heterogeneities can bias our evaluation of lake ecological status in the WFD
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Prudhomme, Jorian. "Phlébotomes et écosystèmes : impact des facteurs biotiques et abiotiques sur la structure génétique et phénotypique des populations." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS027/document.
Full textAbstract:
Les phlébotomes sont des insectes hématophages appartenant à la famille des Psychodidae et à la sous-famille des Phlebotominae. Cet insecte diptère, jaunâtre, relativement petit (2 à 3 mm) compte environ 800 espèces. 70 de ces espèces ont été identifiées comme vecteurs potentiels dont une quarantaine sont des vecteurs prouvés. Ils peuvent transmettre différents pathogènes dont les principaux sont les leishmanies et les phlébovirus. Ce travail de thèse est focalisé sur les phlébotomes vecteurs de la leishmaniose. Les leishmanioses sont des maladies parasitaires causées par un protozoaire du genre Leishmania. Elles touchent un large panel d’hôtes vertébrés, dont l’homme et le chien. Elles sont toujours un problème de santé publique majeur dans de nombreux pays et sont actuellement en expansion. Bien que cette maladie soit largement étudiée, nous avons encore beaucoup apprendre sur son vecteur : le phlébotome. Par exemple, l’organisation des populations dans les écosystèmes et les paramètres qui les structurent, sont à l’heure actuelle très peu étudiés. Il est pourtant primordial de bien connaitre la biologie des différents acteurs d’un cycle parasitaire pour mieux comprendre la transmission du pathogène, évaluer les risques et enfin être capable de lutter efficacement contre la maladie. Dans ce contexte, le but de cette thèse est d’étudier l’écologie et la structure des populations de phlébotomes dans un foyer connu de leishmaniose et l’impact des facteurs biotiques et abiotiques sur leur organisation. Pour atteindre cet objectif, nous avons réalisé une collecte de phlébotomes le long d’un transect de 14km localisé dans la région de Montpellier, présentant une diversité altitudinale, climatique et environnementale. Les populations de phlébotomes ont été caractérisées d’un point de vue taxonomique, spatio-temporel, génétique (microsatellites), et morphométrique (géométrie morphométrie). Les résultats génétiques, morphométriques et de distribution des espèces ont été ensuite confrontés à des paramètres climatiques (température, humidité) ou environnementaux (altitude, versant, station, microhabitat).Durant ce travail, 4 espèces ont été capturées : Phlebotomus ariasi (93,23%), P. perniciosus (0,48%), P. mascittii (0,11%) et S. minuta (6,18%). Elles ont une activité saisonnière de Mai à Octobre avec un pic d’abondance en Juillet-Août quand les températures moyennes sont optimales pour les phlébotomes (20-30°C). Bien que l'environnement ait été considérablement transformé dans notre zone d'étude en 30 ans, l'abondance des phlébotomes ne semble pas avoir changé de façon significative, soulignant leur capacité d'adaptation aux modifications de l'écosystème à court et long terme. La présence et l’abondance des deux espèces prédominantes (P. ariasi et S. minuta) sont significativement influencées par l’altitude, la température, l’humidité relative, le versant ainsi que l’orientation des murs. Les analyses génétiques montrent que la diversité est conservée à toutes les échelles d’études et qu’il existe une structuration des phlébotomes en micropopulations. Les données de géométrie morphométrie révèlent un dimorphisme sexuel bien connu chez les insectes mais également une structuration phénotypique en fonction des facteurs environnementaux ou temporels (mois, versant, altitude et station). Ces deux types d’approches permettent grâce à leur complémentarité d’apporter des informations sur l’écologie et l’organisation des populations de phlébotomes et de discuter des conséquences sur la transmission de la leishmanioseSandflies are hematophagous insects belonging to the family Psychodidae and the subfamily phlebotominae. This diptera, yellowish, relatively small (2-3 mm) has about 800 species. 70 of these species have been identified as potential vectors of which forty are proven ones. They can transmit different pathogens; the main ones are Leishmania and phlebovirus.This thesis focused on sandflies, vectors of leishmaniasis. Leishmaniases are parasitic diseases caused by protozoa of the genus Leishmania. They affect a wide range of vertebrate hosts, including humans and dogs. They are still a major problem of public health in many countries and are currently in expansion. Although this disease is widely studied, we still have a lot to learn about its vector: the sandfly. For example, the organization of populations in ecosystems and the parameters which structure them are very little studied up to now. It is therefore essential to know the biology of the different actors of a parasite cycle to better understand the transmission of pathogens, to assess risks of transmission, and finally to be able to effectively fight against the disease.In this context, the aim of this thesis is to study the ecology and the structuring of sandfly populations in a known endemic area of leishmaniasis and the impact of biotic and abiotic factors on their organization. To reach this objective, we performed captures of sandflies along a 14km transect located in the Montpellier region which presents an altitudinal, climate and environmental diversity. Sandfly populations have been characterized by taxonomic, spatio-temporal, genetic (microsatellites) and morphometric (geometry morphometry) approaches. The genetic, morphometric and species distribution results were then confronted with climatic (temperature, relative humidity) or environmental parameters (altitude, slope, station, microhabitat).During this work, four species were captured: Phlebotomus ariasi (93.23%), P. perniciosus (0.48%), P. mascittii (0.11%) and S. minuta (6.18%). They have a seasonal activity from May to October with an abundance peak in July-August when average temperatures are optimal for sandflies (20-30°C). Although the environment has been considerably transformed in our study area in 30 years, the abundance of sandflies does not seem to have changed significantly, highlighting their ability to adapt to ecosystem modifications in short and long-term. The presence and abundance of the two predominant species (P. ariasi and S. minuta) are significantly influenced by altitude, temperature, relative humidity, slope and wall orientation.The genetic analyses show that diversity is maintained at all scales of study and that sandflies are organized in micropopulations. The morphometric geometry data reveal a sexual dimorphism, well known in insects but also a phenotypic structuring correlated to environmental or temporal factors (month, slope, altitude and station).Both of these approaches, because of their complementarity, help provide information on the ecology and organization of sandfly populations and to discuss about the consequences in terms of leishmaniasis transmission
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Aubé, Johanne. "Structure et fonctionnement de tapis microbiens contaminés par des hydrocarbures." Thesis, Pau, 2014. http://www.theses.fr/2014PAUU3029/document.
Full textAbstract:
Ubiquitaires et très anciens, les communautés des tapis microbiens font preuve de capacités métaboliques et adaptatives très importantes. Situés en zone côtières, ces écosystèmes peuvent être soumis à des contaminations pétrolières. Dans ce contexte, cette étude vise d’une part à décrire la structure et le fonctionnement de tapis microbiens et d’autre part à comprendre l’impact d’une contamination pétrolière sur ces écosystèmes. Cette étude porte sur deux tapis microbiens de l’étang de Berre aux paramètres physico-Chimiques proches mais présentant des contaminations pétrolières contrastées. Le fonctionnement du système étant tributaire d’autres facteurs tels que la lumière et les saisons, les variations saisonnières et nycthémérales ont été prises en compte dans cette étude. Un accent particulier a également été porté sur le cycle du soufre de par son importance en milieu marin. Les résultats de cette étude mettent en évidence des structures de communautés différentes entre les deux tapis au niveau global, la séparation spatiale prévalant sur la séparation saisonnière. La fraction active de la communauté du site contaminé présente une évolution linéaire tandis que celle du site témoins suit pour sa part les variations saisonnières. Au niveau du site contaminé une augmentation de l’expression des gènes impliqués dans la dégradation des hydrocarbures couplée à une biodégradation des hydrocarbures suggère que le tapis contaminé est adapté à la contamination pétrolière. Malgré les différences de structures et d’activités de dégradation, des profils métaboliques très semblables sont cependant observables entre les deux tapis, avec des fonctions similaires laissant supposer une redondance fonctionnelle. Des variations saisonnières et nycthémérales ont également été observées avec notamment des Desulfobulbaceae plus abondantes au printemps et plus actives en journée. Des études culturales ont été réalisées en parallèle. Elles permettront d’appréhender de manière complémentaire la dynamique des communautés des sulfato-Réducteurs au sein du tapis et de mieux comprendre les variations mises en évidence dans cette étudeUbiquist and very ancient, the microbial mats communities demonstrate very important metabolic and adaptive capacities. Located in the coastal area, these ecosystems may be subject to oil contamination. In this context, the aim of this study is on one hand to describe the structure and functioning of microbial mats and on the other to understand the impact of oil contamination on these ecosystems. This study focused on two microbial mats from the Berre lagoon with close physical chemical parameters but with contrasted hydrocarbon contamination levels. The functioning of the system is dependent on other factors such as light and seasons, diurnal and seasonal variations were taken into account in this study. Special emphasis was placed on the sulfur cycle due to its importance in the marine environments. The results of this study highlighted different communities’ structures at the global level between both mats, the spatial variation prevailed on seasonal variation. The active part of the community from the contaminated site shows a linear trend while that one of the uncontaminated site follows the seasonal variations. The contaminated site shows genes involved in hydrocarbon degradation more expressed coupled to a hydrocarbon biodegradation suggesting that the contaminated mat is adapted to the petroleum contamination. Despite these differences in the structure and the degradation capacities, very similar metabolic profiles are observed between the two mats with similar functions, suggesting functional redundancy. Seasonal and diurnal variation was also observed, the Desulfobulbaceae were particularly more abundant in spring and more active during the day. A complementary cultural approach will allow to better understanding the dynamics of sulfate-Reducers communities in the mat and comprehending these variations
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Gau-Racine, Jocelyne. "Structure et fonctionnement de vecteurs polymères pour la thérapie génique." Evry-Val d'Essonne, 2006. http://www.theses.fr/2006EVRY0026.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l’étude physico-chimique de vecteurs polymères cationiques et neutres pour la thérapie génique. La structure et les interactions de mélanges ADN-pluronic L64, un polymère neutre, ont été étudiées par des techniques de diffusion de rayonnement. Contrairement aux vecteurs polymères classiques, le L64 n’interagit pas de façon attractive avec l’ADN et ne le compacte pas. Des interactions répulsives ont été mises en évidence entre les micelles de L64 et l’ADN. Des mesures originales d’électrophysiologie, montrent des interactions fortes entre les molécules de pluronic L64 et des membranes de lipides. Ces résultats indiquent que les molécules de L64 lors de la transfection permettraient aux molécules d’ADN de pénétrer dans les cellules via un mécanisme de perforation. Concernant les polymères cationiques, la transition pelote-globule de longues chaînes individuelles d’ADN induite par des polyéthylènimines de structure différentes par microscopie de fluorescence indique que cette transition dépend de la structure et peut influencer le polyplexe final utilisé en transfectionThis work concerns the physicochemical study of cationic and neutral polymeric vectors for gene therapy. I studied the structure and the interactions of DNA-Pluronic L64 (a neutral polymer) mixtures by traditional biological and neutron scattering techniques. I showed that repulsive interactions are present between the DNA molecules and pluronic L64 micelles under physiological conditions. Original measurements of electrophysiology, enabled me to highlight strong interactions between the molecules of pluronic L64 and the lipid membranes. These results indicated that L64 molecules allow the DNA molecules, without interacting with it, to penetrate in the cells by a perforation mecanism. Measurements of fluorescence microscopy were set up to study the transition coil-globule of long individual DNA chains induced by linear or branched polyethylenimines, a reference cationic polymers in gene therapy. The results showed that this transition is a second second order phase transition and depends on the PEI structure
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Burney, Sarah. "Structure et fonctionnement de cryptochrome, photorécepteur à la lumière bleue." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066729.
Full textAbstract:
Les cryptochromes sont des photorécepteurs capables de percevoir la lumière bleue chez les plantes et les animaux où ils ont des fonctions importantes de signalisation. Cependant chez les plantes, les connaissances sur leurs interactions avec d’autres voies de signalisation, leur mode d’activation et leur évolution restent faibles. Il est démontré dans cette thèse qu’il y a de fortes interactions entre les voies de signalisation des cryptochromes et celles des phototropines, la seconde famille de photorécepteurs capables de percevoir la lumière bleue chez les plantes. Plus précisément, les cryptochromes régulent l’activation et l’expression des phototropines. Il est montré dans une deuxième étude que les cryptochromes de plantes peuvent subir des changements de conformation en réponse à des ligands métaboliques tels que l'ATP et cela indépendamment de la lumière. Ceci suggère que les cryptochromes peuvent être sensibles à de multiples facteurs et pas seulement à la lumière. Enfin, la partie principale de la thèse décrit les origines possibles de l'évolution des cryptochromes. Une substitution d'un seul acide aminé dans un cryptochrome d’Arabidopsis résulte en une enzyme possédant plusieurs des propriétés de photolyases, qui sont hautement homologues aux cryptochromes, et fonctionnent comme des enzymes de réparation de l'ADN. La structure et la fonction de cette mutation sont analysées en détail et un modèle présentant la façon dont les cryptochromes ont pu évoluer à partir d'un ancêtre photolyase pour devenir des molécules de signalisation est présenté en conclusion.