Дисертації з теми "Chaînes alimentaires – Mer – Seychelles"

La sécurité alimentaire, qui est la garantie de l’approvisionnement et de la qualité des aliments tout en gérant les ressources de manière durable, est intrinsèquement liée à la connaissance de la biologie et l’écologie des espèces consommées. Dans un contexte de dérèglement climatique menaçant la salubrité des produits de la mer, il est donc nécessaire d’établir un référentiel sur le fonctionnement des systèmes marins, ainsi que sur l’occurrence des nutriments et des contaminants dans les produits de la mer. C’est d’autant plus important pour les Petits Etats Insulaires en Développement (PEID), qui dépendent des ressources marines pour leur subsistance, et où les produits de la pêche sont la première source de protéines et micronutriments (éléments traces essentiels) pour les populations locales. Malgré l’importance des systèmes tropicaux pour la sécurité alimentaire, ces systèmes sont peu étudiés comparés aux systèmes polaires et tempérés. Cette thèse vise à mieux comprendre le fonctionnement des systèmes marins tropicaux, et à établir un référentiel sur l’occurrence des micronutriments et des contaminants métalliques dans les produits de la pêche aux Seychelles (Océan Indien), un PEID tropical. En étudiant les concentrations en éléments traces aux niveaux inter- et intraspécifique, nous avons identifié différents facteurs intrinsèques et extrinsèques influençant la bioaccumulation de ces éléments dans les ressources marines tropicales. Nous avons aussi montré l’importance de considérer différentes échelles (individu, espèce et écosystème) pour mieux comprendre l’occurrence des éléments traces essentiels et non-essentiels dans les produits de la mer
Food security, that is guarantying food supply and quality while sustainably managing resources, is closely linked to knowing the biology and ecology of consumed species. In a context of global changes that are threatening seafood safety, it is thus necessary to establish baselines on marine ecosystem functioning, as well as nutrient availability and contamination occurrence in seafood. This is all the more important in Small Island Developing States (SIDS), where populations rely on marine resources for their subsistence, and where capture fisheries resources are the main sources of proteins and micronutrients (i.e. essential trace elements) in local populations’ diet. In spite of the importance of tropical systems in ensuring food security, they remain largely understudied compared to polar and temperate systems. This thesis thus aims to better understand the functioning of tropical marine systems, and to establish a baseline on micronutrient availability and metal(loid) contamination in a wide diversity of capture fisheries resources from the Seychelles (Western Indian Ocean), a tropical SIDS. By investigating trace element concentration patterns at the inter- and intraspecific levels, it was possible to identify intrinsic and extrinsic factors influencing trace element bioaccumulation in tropical capture fisheries resources. We thus highlighted the importance of considering different scales (individual, species, and ecosystem) to better understand essential trace element availability and non-essential trace element occurrence in seafood

Cette étude traite des processus de fonctionnement entre le phytoplancton et le zooplancton en Manche orientale lors du bloom phytoplanctonique printanier dominé par l'algue Phaeocystis sp. Ces processus ont été étudiés par l'intermédiaire de biomarqueurs lipidiques : acides gras et pigments phytoplanctoniques. Des analyses chromatographiques ont été réalisées sur la MOP et sur des copépodes afin de : déterminer la composition du pool nutritif des copépodes, évaluer l'état physiologique et la qualité nutritionnelle du phytoplancton, caractériser le régime alimentaire des copépodes. Parallèlement, des comptages ont été effectués au microscope pour déterminer précisément la composition et la taille des cellules algales présentes pendant le bloom phytoplanctonique. Ceci a aussi permis de valider les résultats obtenus grâce aux marqueurs lipidiques. Une étude synoptique réalisée dans le détroit du Pas-de-Calais a permis de : montrer que le pool nutritif des copépodes ne variait pas significativement d'un point de vue quantitatif et qualitatif au sein du détroit ; dléterminer la zone de plus forte biomasse phytoplanctonique en Manche orientale en période de bloom printanier : les eaux côtières françaises où les études de processus du fonctionnement de l'écosystème planctonique ont été étudiés de manière plus approfondie. Une étude temporelle effectuée de mars à juin 1998 dans cette zone de forte production (entre Boulogne s/mer et la baie d'Authie) a permis de montrer que le pool nutritif des copépodes varie en composition, en quantité et en qualité au cours du bloom phytoplanctonique, avec un développement de Phaeocystis sp. Et un déclin des diatomées, des Cryptophycées, des Dinophycées et des Cyanophycées. Parallèlement, l'état physiologique et de la qualité nutritionnelle du phytoplancton diminuent au cours du bloom. Lors de la phase de développement du bloom les sels nutritifs sont épuisés par le bloom et la production algale est entièrement régénérée. Les relations trophiques ont été étudiées à la fois dans le détroit du Pas-de-Calais, et dans la zone de production/rétention située en face de la baie de Somme. Les marqueurs lipidiques ont permis d'étudier le régime et le comportement alimentaire de trois espèces de copépodes : A. Clausi, P. Elongatus et T. Longicornis. Dans cette étude, T. Longicornis apparaît comme étant l'espèce la plus sélective, et A. Clausi, la plus opportuniste. Les rations journalières estimées liées à l'ingestion d'algues sont suffisantes pour A. Clausi et P. Elongatus, par opposition à T. Longicornis. Néanmoins, les réserves lipidiques sont mobilisées dans les trois espèces de copépodes, indiquant que le bloom de Phaeocystis sp. Est défavorable aux copépodes
The objective of this work was to study the trophic relationships between the phytoplankton and the zooplankton in the Eastern English Channel durong the spring bloom dominated by Phaeocystis sp. These relationships were studied using the fatty acids and the phytoplanktonic pigments as biomarkers. The POM (particulate organic matter) and copepods were analyzed by HLPC and GC to : characterize the composition of the nutritive pool, estimate the physiological state and the nutritive quality of the phytoplankton, characterize the diet of copepods. Jointly, microscopic counting was done to determine more accurately the phytoplankton composition and measure the cell size. A spatial study was conducted through the strait of Dover to : point out the qualitative and quantitative changes of the nutritive pool in the Strait of Dover ; localise the zone of high production during the phytoplankton spring bloom : the French coastal waters where the trophic relationships were detailed. A temporal study was conducted between Boulogne/Mer and the Bay of Authie in March, May and June 1998 to describe the qualitative and quantitative variations of the copepod nutritive pool. During the phytoplankton spring bloom, a development of Phaeocystis sp. Was observed jointly to a declining of diatoms, Cryptophytes, Dinophytes and Cyanophytes. In the same way, the nutritive quality of the POM decreased. During the phytoplankton growth, the nutrients are depleted in the water column. Thus, the phytoplankton production was totally regenerated. The trophic relationships were studied through the Dover Strait and in a retention zone localise in front of the Bay of Somme. The lipid biomarkers pointed out the diet and the alimentary behaviour of copepods : A. Clausi, P. Elongatus and T. Longicornis. In this study, T. Longicornis was the most selective species whereas A. Clausi was the most opportunistic. The daily ratios were sufficient for A. Clausi and P. Elongatus by contrast to T. Longicornis. Nevertheless, the fatty acid reserves were mobilised in the three species indicating that the Phaeocystis sp bloom was inadequate

Ce travail traite de l'aspect quantitatif et qualitatif des relations trophiques en Manche orientale entre le phytoplancton et les copépodes, au moyen de l'analyse par HPLC des pigments photosynthétiques. Une méthode d'extraction et de séparation des pigments, appliquée à l'analyse des contenus stomacaux des copépodes, a été élaborée. En parallèle, des comptages ont été effectués au microscope pour : déterminer la tailles des particules nutritives, estimer la part des hétérotrophes, et vérifier la validité des pigments marqueurs. L'analyse des prélèvements, effectués de 1995 à 1997, à la côte et au large de Boulogne sur mer, montre que la quantité et la qualité du pool nutritif fluctuent de façon importante à travers les saisons. Les diatomées microplanctoniques composent l'essentiel de la biomasse phytoplanctonique par rapport aux phytoflagellés essentiellement nanoplanctoniques. Mais numériquement, ceux-ci représentent une part importante, et dominent en hiver, automne et avril-mai (Phaeocystis sp. ). Spatialement, les eaux côtières sont plus riches en diatomées que celles du large, induisant de plus fortes biomasses phytoplanctoniques et une plus faible proportion de phytoflagellés. Ces différences montrent l'influence de l'hydrodynamisme particulier en Manche orientale sur la distribution et la composition du phytoplancton, mais aussi sur la nutrition des copépodes : les individus du large ont une plus grande proportion de phytoflagellés dans leur ration alimentaire. A cette variabilité de l'environnement nutritif, les copépodes répondent de façon spécifique et sélectionnent la nourriture qu'ils rencontrent, préférant les Cryptophycées. Les diatomées sont ingérées uniquement en fonction de leur abondance, sauf en été et en hiver où elles sont généralement évitées. En fait, il semble que les copépodes ingèrent surtout des Thalasiosiraceae, présentes surtout au printemps et en automne. Nos résultats montrent aussi que les copépodes évitent Phaeocystis sp
This work investigates quantitative and qualitative sides of the in situ trophic relationships between phytoplankton and copepods, by means of pigments biomarkers, analyzed by HPLC. One method for extract and separate pigments from gut of copepods has been worked out. In parallel, microscopic counts have been carried out for : establish size of nutritive particles, estimate portion of heterotrophs, and verify validity of pigments biomarkers. Analysis of samples, collected fortnighly from November 1995 to July 1997, in two neighbour areas 'inshore and offshore) in the eastern English Channel, reveal that quality and quantity of the nutritive pool fluctuate substantially over the course of seasons. Microplanktonic diatoms contribute to the greatest part of phytoplankton biomass, incomparison with nano-phytoflagellates. However, numerically, these contribute to an important part of the phytoplankton, and dominate in winter, autumn, and April-May (Phaeocystis sp. ). Spatially, phytoplankton carbon biomass is higher in the coastal area, mainly due to higher frequency of diatoms. Thus, the offshore waters were characterised by a greater numerical contribution of flagellates. These differences show the importance of the particular hydrodynamism (tidal front) in the eastern English Channel on the distribution and composition of phytoplankton, and also on the nutrition of copepods. Thus, nanoflagellates compose a higher part in the copepods diet in the offshore waters. Concomitant copepods species respond with specific behaviour to such variability, and select food encountered, exerting always a strong preference on Cryptophyceae. Diatoms are ingested according their abundance, even are generally avoided during summer and winter. In fact, it seems that copepods overall feed on Thalasiosiraceae, present principally in spring and autumn. Results also show that copepods discriminate Phaeocystis sp

Les pergélisols nordiques contiennent une quantité significative de carbone organique. Or, son utilisation par les microorganismes dans les rivières et l’océan Arctique est peu connue. Au cours de l’Arctic River-Delta Experiment (ARDEX), des variables environnementales et microbiologiques furent mesurées le long d’un transect de 300 km entre le fleuve Mackenzie et la mer de Beaufort (juillet-août 2004). Nous voulions étudier les gradients fluviaux et estuariens de la structure et de l’activité de la communauté microbienne et évaluer l’influence des UV et de l’approvisionnement en carbone sur les processus bactériens. La communauté microbienne a changé le long du transect et les bactéries attachées aux particules jouaient un rôle majeur dans le fleuve et la zone de transition. Le métabolisme bactérien était limité par la disponibilité du carbone dans le fleuve Mackenzie. La photodégradation a augmenté la labilité du carbone organique dans le fleuve, mais l’a diminuée dans la mer de Beaufort.
Globally significant quantities of organic carbon are stored in northern permafrost soils, but little is known about how this carbon is processed by microbial communities once it enters rivers and is transported to the coastal Arctic Ocean. As part of the Arctic River-Delta Experiment (ARDEX), we measured environmental and microbiological variables along a 300 km transect across the Mackenzie River and coastal Beaufort Sea in July-August 2004 to investigate the river and estuarine gradients in microbial community structure and activity, and to evaluate the influence of UV exposure and carbon supply on bacterial processes in these ecosystems. Microbial community structure changed along the transect and the contribution of particle-attached bacteria was significantly higher in riverine and transition zone stations. Experimental results showed that bacterial metabolism was carbon limited in the Mackenzie River. Photodegradation increased organic carbon biolability in the Mackenzie River and decreased it in the Beaufort Sea.
Inscrite au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures

Un thème actuel en écologie est de comprendre la contribution de la biodiversité au fonctionnement des écosystèmes, notamment comment la variation inter- et intra-spécifique des traits affecte les interactions trophiques, l’organisation trophique des communautés, et l’architecture des réseaux trophiques. Historiquement, la morphologie a été considérée comme un déterminant majeur de l’écologie des organismes et, dans une perspective fonctionnelle, est supposée influencer les relations trophiques et les autres fonctions écologiques des espèces. Cette thèse visait à étudier l’organisation trophique d’une communauté de poissons marins et sa relation avec la variation intra- et inter-spécifique des traits morphologiques et fonctionnels. Le réseau trophique associé dévoile une structure en méta-communauté comprenant deux sous-réseaux le long du gradient côte-large. La largeur de la niche trophique spécifique croit avec la variation de la niche trophique individuelle, un patron en partie lié à l’identité fonctionnelle des espèces et au sexe, à la taille et à l’habitat des individus. La morphologie des espèces, non leur phylogénie, se révèle un indicateur parfait de leur identité fonctionnelle. Enfin, la morphologie parait être la principale source de variabilité des relations trophiques individuelles dans l’assemblage mais une large part de variation inexpliquée suggère l’omission de facteurs cruciaux, dont le comportement. Ces résultats permettent de mieux comprendre le rôle de la diversité morphologique et fonctionnelle sur la structure des réseaux trophiques marins et pourraient aider à prédire leurs dynamiques spatio-temporelles ainsi que leurs réponses aux perturbations
A current issue in ecology is to understand the contribution of biodiversity to ecosystem functioning and notably to comprehend how inter- and intra-specific trait variation affects trophic interactions between individuals and species, the trophic organization of communities and trophic network architecture. Particularly, morphology has historically been considered as a main determinant of organisms’ ecology, which led to the field of ecomorphology, and, from a functional perspective, is expected to influence trophic relationships and other ecological functions performed by species. This thesis aimed at studying the trophic organization of a marine fish community and its dependency on morphological and functional trait variation between and within species. The associated trophic network revealed a meta-community structure, including two sub-networks along a coastal-offshore gradient. Species trophic niche breadth and individual trophic niche variation increased together, a pattern relying partly on species functional identity and the sex, body size and habitat of individuals. Contrary to phylogeny, species morphology was a relevant proxy for functional identity. Finally, morphology seemed the main source of variability in individual trophic relationships within the assemblage, but a large part of diet variation remained unexplained suggesting that critical factors had been neglected, notably behaviour. These results allow understanding better the role of morphological and functional diversity in the structure of marine trophic networks and may help to predict their spatio-temporal dynamics and their responses to perturbations

Les communautés benthiques du bassin oriental de la Manche et du sud de la mer du Nord ont été abondamment documentées en termes de composition spécifique et de répartition spatiale. En revanche, les études portant sur leur fonctionnement n’ont été conduites que récemment dû à la difficulté d’obtention des différents paramètres biologiques des différents composants du benthos (bactérie, méiofaune, macrofaune…) indispensables à ce type d’analyses. L’objectif principal était de déterminer si la zone d’étude devait être considérée comme une entité ou bien au contraire comme plusieurs unités fonctionnelles. Une étude du réseau trophique au travers de deux techniques de modélisation, inverse et Ecopath, a été réalisée. La zone d’étude a premièrement été divisée a priori selon les deux facteurs supposés influencer le plus l’organisation trophique des communautés benthique : géographiques (Baie de Seine, Manche orientale et mer du Nord) et sédimentaires (graviers et cailloutis, sables grossiers et sables fins). La comparaison des deux types de modèles, appliqués sur chaque division, a mis en évidence le rôle clé des suspensivore dans le transfert de matière ainsi que des différences de fonctionnement entre les divisions. Le fonctionnement trophique du benthos semble apparaitre comme dépendant du type de sédiment auquel il appartient. Pour finir, une approche préliminaire évaluant la diversité des traits biologiques des invertébrés benthiques dans la zone d’étude a été effectuée. Les renseignements sur 21 traits biologiques concernant 631 espèces d’invertébrés benthiques ont été réunis permettant d’avoir une information sur les attributs fonctionnels dominant la zone d’étude
Most of the studies concerning benthic communities in the eastern part of the English Channel and southern North Sea are descriptive, serving primarily to illustrate the specific changes in the diversity and structure of benthic communities. Only recently studies have examined benthic ecosystem functions, mainly due to difficulties in obtaining sufficient functional parameters for each benthic component (bacteria, meiofauna, macrofauna...). This work investigated whether the benthic communities of the studied area have to be considered as a single unit or as a juxtaposition of functional entities. An approach through two trophic modelling methods, inverse and Ecopath has been performed. In order to test and assess relative importance of factors supposed to influence benthic trophic structure, the study area was subdivided into units defined a priori according to two main structural factors of community distribution: geographical (bay of Seine, eastern Channel and North Sea) and sedimentary patterns (gravel and pebbles, coarse sand and fine sand). Comparisons of model outputs of each division highlighted the key role of suspension organism in flow transfer among the trophic web. It also showed different properties between the divisions. Benthic trophic functioning seems to be strongly correlated with the sediment to which it belongs. Finally, a preliminary approach assessing biological trait diversity of benthic invertebrates has been performed. Information concerning 21 biological traits on 631 species has been gathered. It allowed us to have a global view of diversity and dominance of the functional attributes in the study area

La côte roumaine et les embouchures du Danube représentent une zone importante de nourrissage pour les poissons étudiés : sprat, anchois, chinchard, gobie, rouget, merlan, plie, sole, turbot, sévruga et béluga. Les signatures isotopiques des poissons pélagiques, démersaux et benthiques sont essentiellement marines mais influencées par les apports du Danube à travers les copépodes dulçaquicoles et les polychètes benthiques et indirectement à travers le sprat, qui sont les proies dominantes de la majorité des poissons de cette région. Les signatures en isotopes stables et les niveaux trophiques des poissons étudiés sont cohérents avec les signatures en isotopes stables de leurs proies principales. Ils montrent ainsi des niches trophiques réduites et souvent partagées entre plusieurs espèces. Ceci explique le fait que leurs signatures isotopiques soient très proches et l’absence de relations, ou les faibles corrélations, entre la taille des poissons et les valeurs en isotopes stables. Leur alimentation est moins diversifiée qu’en mer Méditerranée à cause de la faible diversité des biocénoses de la mer Noire. [. . . ] Le Danube joue un rôle important dans cette région par les apports en MOD terrigène qui favorisent le développement du phytoplancton marin ainsi que par les apports en MOP. Ces apports représentent des sources de nourriture importantes pour les poissons étudiés qui montrent une meilleure condition au large des embouchures du Danube
This study was designed to assess the influence of the Danube River inputs on the food webs of the main fish species of the Romanian Black Sea coast: sprat, anchovy, horse mackerel, round goby, red mullet, whiting, flounder, sole, turbot, starry sturgeon and beluga. […] The stable isotope signatures of fishes were strongly influenced by the Danube signatures, as they consumed freshwater copepods, polychaetes and sprat which used River POM, whereas their main source of carbon was the marine phytoplankton. Fish stable isotope signatures and trophic levels were in accordance with their feeding behaviours. Many species consumed the same preys in the same area at a given season. They had reduced trophic niches, often overlapping as they preyed on the same dominant species due to the low biodiversity of the Black Sea communities. This phenomenon explained the similar stable isotope values of fishes which fed on the same preys, as well as the lack of correlation between isotope ratios and size. […] The Danube River has a great impact on the Black Sea marine ecosystems by POM and DOM (dissolved organic matter) inputs which increased the marine phytoplankton production. This production benefits to the fishes living or migrating in this area as they presented a better relative condition on the Romanian coast seawards the Danube mouths

Les oiseaux marins tropicaux ont une distribution hiérarchique qui dépend de la position de leurs colonies et de leur capacité de dispersion. À macro-échelle elle réflète les limites de leurs habitats, à méso-échelle la présence de structures agrégeant les proies et à micro-échelle, la présence en surface de proies rendues accessibles par les bancs de prédateurs. Dans le Sud-Ouest de l'océan Indien, sur 6,5 millions d'oiseaux, 99% sont des sternes fuligineuses. Elles se reproduisent saisonnièrement en hiver austral aux Seychelles et à Europa, en été austral à Juan de Nova. La forte concentration en chlorophylle autour des colonies favorise le développement de chaînes alimentaires aboutissant aux sternes. La position des Glorieuses semble favoriser une reproduction sub-annuelle, soutenue par la présence continue de proies autour des colonies. Les prélèvements de biomasse effectués par les sternes en reproduction sont estimés à plus de 55000 tonnes par an, dans le canal du Mozambique
Tropical seabirds show a hierarchical distribution depending on the position of their colonies and their dispersion capability. At macro-scale it reflects the boundaries of their habitats, at meso-scale the presence of structures aggregating prey, and at micro-scale the presence at the surface of prey driven by predatory schools. In the South-West Indian Ocean, more than 6 millions of birds are present, of which 99% are sooty terns. They breed seasonally in austral winter in the Seychelles and at Europa, in austral summer at Juan de Nova. The high chlorophyll concentration around colonies favours the development of food web leading to the terns. The location of Glorieuses favours a sub-annual breeding regime, led by the presence of prey around the colony all year round. Biomass removed by terns in the Mozambique Channel is estimated to 55,000 tons, by breeding season

Le gouvernement français a fixé pour objectif que 23% de la consommation énergétique proviendraitdes énergies renouvelables, y compris les énergies renouvelables marines pour 2020. Huit parcs éoliensen mer sont prévus le long des côtes françaises Atlantique-Manche, parmi lesquels le site de Dieppe-LeTréport dans la partie orientale de la Manche. Afin de mieux connaître la structure et le fonctionnementde cet écosystème avant l'installation du parc éolien, ma thèse est axée sur la construction de modèlesde réseau trophique à l’aide du logiciel Ecopath sur ce site d’implantation en comparaison avec deshabitats benthiques similaires en Manche. La collecte de nouvelles données sur les compartimentsbiologiques (zooplancton, suprabenthos, méiofaune, benthos et poissons démersaux) est essentielle.Ainsi, quatre campagnes (étés 2014/2015, hivers 2015/2016) ont permis d'estimer la contribution dechaque groupe zoologique dans deux habitats benthiques principaux : les graviers ensablés/sablesgraveleux et les sables moyens sur le site (environ 30 km²) correspondant à deux communautésbenthiques largement répandues en Manche. La macrofaune a été échantillonnée avec une benne VanVeen, le suprabenthos avec un traîneau Macer-Giroq modifié avec une station dans chaque habitatbenthique (échantillonnage jour et nuit) et les poissons avec un chalut à perche. Au total, 1 584 poissonsdémersaux ont été recueillis et leurs contenus stomacaux ont été examinés. Les résultats montrent quele site se distingue par la forte contribution des bivalves en termes de biomasses et que les crustacés sontdes proies préférentielles des poissons. Ce lien est discuté à travers l’analyse du réseau trophique avecun focus sur les espèces consommées et non consommées de communautés benthiques, et la notion decul de sac trophique
The French government has set a target of 23% of energetic consumption derived from renewable energysources including Marine Renewable Energy for 2020. Eight offshore wind farms (OWF) are plannedalong the Atlantic-English Channel French coasts and among them Dieppe-Le Tréport site in the easternpart of the English Channel. In order to gain further knowledge on the ecosystem structure andfunctioning before the OWF installation, my PhD thesis is focused on the construction of an EcopathModel on the wind farm site in comparison with similar benthic habitats from the English Channel. Thecollection of new data on biological compartments (zooplankton, suprabenthos, meiofauna, benthos anddemersal fishes) are essential. Four cruises (summers 2014 /2015 and winters 2015 /2016) allowed toestimate the contribution of each zoological group in two main benthic habitats: i.e. sandy gravels andmedium clean sands, founded on the site (about 30 km²), corresponding to two microbenthiccommunities well represented in the English Channel. Macrofauna was sampled with a Van Veen grab,suprabenthos with a modified Macer-Giroq sledge in one station from each benthic habitat (day andnight sampling) and fish with a beam trawl in ten stations. A total of 1,584 demersal fishes has beencollected and their stomach contents has been examined. The results show the importance of largebivalves in the benthic biomass whereas the crustaceans are preferential preys of fishes. This link isdiscussed within the trophic network between consumed and non-consumed species of benthiccommunities, and the concept trophic ‘cul de sac’

La variabilité au sein des populations naturelles est un facteur primordial de maintien de la diversité fonctionnelle dans les communautés et les écosystèmes. Présente dans une aire géographique restreinte, la truite marbrée (Salmo marmoratus) est une espèce aujourd'hui menacée par les effets du changement climatique (augmentation de la fréquence et de l'intensité des crues) et par les invasions biologiques. Seules quelques populations persistent dans le bassin adriatique. Les objectifs de cette thèse sont de quantifier la variabilité trophique de cette espèce dans des populations naturelles de l'échelle populationnelle à l'échelle individuelle et d'en identifier les mécanismes. Le régime alimentaire de 1523 individus issus des sept populations du bassin de la Soca (Slovénie) échantillonnées entre 2011 et 2013 a été analysé à l'aide des isotopes stables (d15N et d13C). Les résultats mettent en évidence une forte variabilité trophique entre les individus et au sein des individus au cours de leur ontogénie. Cette variabilité trophique également observée à l'échelle populationnelle, dépend d'une part de la structure en taille des populations et d'autre part des effets des variables environnementales à la fois sur la physiologie des organismes et sur la disponibilité des ressources alimentaires. Les résultats indiquent un fort taux de cannibalisme chez cette espèce (de 6 à 32 % à l'échelle de la population) survenant par opportunisme et favorisé par la densité des proies. Le cannibalisme est un comportement permanent qui va affecter la dynamique des populations. L'étude des interactions trophiques entre la truite marbrée et une truite exotique (la truite arc-en-ciel, Oncorhynchus mykiss) montre que la compétition entre ces deux Salmonidés engendre un déplacement de niches trophiques de l'espèce native. Cependant, nos résultats suggèrent que le comportement piscivore de la truite marbrée, rarement observé chez des Salmonidés de rivière, confère à l'espèce une résistance biologique face aux invasions biologiques. L'ensemble des résultats démontre la forte plasticité trophique, à la fois individuelle et populationnelle, de ce prédateur aquatique, qui pourrait constituer un avantage adaptatif dans un contexte de changement climatique
Variability within natural populations plays a major role in maintaining functional diversity in communities and ecosystems. The marble trout (Salmo marmoratus) is a species of great conservation concern given its restricted geographical area. Few populations persist in the Adriatic basin, threatened by the impacts of global change (increase of the frequency and intensity of flood events) and by biological invasions. In this thesis, we aimed to quantify trophic variability of this species both at the population and individual levels and to understand the underlying mechanisms. The diet of 1523 marble trout from the seven remnant populations persisting in the Soca River basin (Slovenia) were sampled between 2011 and 2013 and were analyzed with stable isotopes (d15N and d13C). Our results show strong variability through ontogeny within as well as between individuals. This intraspecific variation was observed at the population level and was determined by both environmental variables and size-structured demography effects on fish physiology and ecological opportunities. Results indicate a high rate of opportunistic cannibalism (from 6 to 32 % in populations) promoted by prey densities. This permanent behavior may lead to modification of the populations' size structures and dynamics. Studying trophic interactions between the marble trout and an invasive salmonid species (rainbow trout, Oncorhynchus mykiss), we showed that trophic niches of the native trout shifted because of interspecific competition. However, our results suggest that the piscivorous behavior of the marble trout, rare for stream-dwelling salmonids, would be a strong advantage for biotic resistance against biological invaders. This thesis demonstrates the high trophic plasticity, both at the individual and population levels, in this freshwater predator that could be an adaptative advantage in a global change context

Le terme plancton désigne l'ensemble des organismes dérivant au grès des courants marins. On distingue le plancton végétal et principalement photosynthétique, "le phytoplancton", du plancton animal hétérotrophe, "le zooplancton". Au cours des dernières décennies, de nombreuses études ont documenté une croissance de l'abondance et de la distribution spatiale du zooplancton gélatineux à travers diverses régions. Même si le terme "gélification" des océans doit être utilisé avec beaucoup de précaution, des régions comme la mer Méditerranée montre une constante augmentation des méduses au cours de ces 40 dernières années. L'espèce Pelagia noctiluca (Forsskål, 1775) est considérée comme étant la méduse la plus abondante du bassin méditerranéen depuis les années 70. Du fait de leur présence massive dans cette région, il est primordial d'évaluer précisément l'impact de P. noctiluca à la fois sur les cycles biogéochimiques et sur la structuration des écosystèmes pélagiques. Pour cela, les deux processus majeurs de transfert de matière dans l'écosystème doivent être étudiés : la séquestration de carbone via la pompe biologique et le transfert de carbon au travers des réseaux trophiques. Cette thèse s'articule autour de trois axes majeurs: (i) réaliser un premier bilan de l'export de carbone organique particulaire (POCtotal) et dissous (DOC) en mer Méditerranée, (ii) construire un modèle écophysiologique de P. noctiluca pour déterminer la contribution de cette méduse à la pompe biologique, et (iii) évaluer le niveau trophique de P. noctiluca et son potentiel impact sur les niveaux trophiques inférieurs
The term “plankton” refers to all the organisms drifting in the water following the currents. Commonly, the vegetable autotrophic and mainly photosynthetic, “phytoplankton” is distinguished from the heterotrophic and animal “zooplankton”. In the last decades, many studies reported an increase in the abundances and spatial distributions of gelatinous zooplankton in many oceans. Even if the concept of “jellyfication of the oceans” needs to be used with caution, jellyfish populations show an increase in Mediterranean Sea over the last 40 years. The species Pelagia noctiluca (Forsskål, 1775) is considered as the most abundant jellyfish in the Mediterranean basin since the 70s. Due to its massive presence in this area, it is essential to evaluate precisely the impact of P. noctiluca on both biogeochemical cycles and pelagic ecosystem structure. Thus, the contribution of P. noctiluca to the two main factors regulating the biological carbon transfer in the oceans: carbon sequestration via the biological carbon pump and carbon transfer through trophic networks. This manuscript is divided in 3 main sections : (i) providing an initial budget of the particulate (POCtotal) and dissolved organic carbon (DOC) in the Mediterranean sea, (ii) building an ecophysiological model of P. noctiluca to estimate its contribution to the biological carbon pump, and (iii) assessing the trophic level of P. noctiluca and its potential impact on lower trophic levels

La mer Méditerranée est un hotspot de biodiversité sous diverses influences où plusieurs perturbations agissent en synergie: réchauffement climatique, perte d'habitats et surpêche menacent la biodiversité marine et perturbent les équilibres écosystémiques. Afin d'assurer une gestion durable des écosystèmes marins côtiers, conformément aux prérogatives de l'Approche Ecosystémique des Pêches, il est nécessaire d'étudier les conséquences de ces perturbations sur les populations exploitées. Or, malgré la multiplicité des études relatives au changement global en Méditerranée, les conséquences écosystémiques de ces changements demeurent mal connues. Dans cette thèse, le Golfe de Gabès a été choisi comme modèle d'étude en raison des nombreuses perturbations qui y sont rencontrées et qui en font l'archétype de tendances plus généralisées en Mer Méditerranée. Cette thèse se propose d'abord de replacer l'écosystème du Golfe de Gabès dans son contexte biogéographique à travers l'étude de la phylobiogéographie des assemblages des poissons côtiers méditerranéens et la modélisation de la structure et du fonctionnement de l'écosystème du Golfe de Gabès. Par la suite, nous proposons de modéliser, en utilisant des modèles de niches écologiques, les modifications potentielles futures des assemblages biogéographiques d'espèces exploitées soumises aux changements climatiques et à la perte d'habitat, ainsi que les conséquences trophiques de ces modifications. En prenant en compte la taxonomie et l'histoire évolutive des espèces, nous avons mis en évidence le niveau de séparation entre les assemblages méditerranéens en proposant une nouvelle délimitation biogéographique du plateau continental. Par ailleurs, l'exploration des dissimilarités phylogénétiques à l'échelle des côtes tunisiennes a mis en évidence quatre zones biogéographiques majeures présentant une faible congruence avec le zonage adopté pour la gestion de la pêche en Tunisie. Les projections des futures aires de répartition des 60 principales espèces exploitées du Golfe de Gabès, grâce à l'implémentation du modèle climatique NEMOMED8, révèlent que pour la fin du siècle, 34 espèces pourraient contracter leurs aires de répartition parmi lesquelles 12 espèces pourraient s'éteindre à l'échelle du Golfe. Par ailleurs, en combinant des scénarios de régression d'herbier et de changement climatique, les projections montrent que les magnitudes des modifications d'aires de répartition induites par le changement climatique sont plus larges que celles résultant de la perte d'habitat. La mise en place d'un modèle trophique Ecopath nous a permis de décrire la structure et le fonctionnement de l'écosystème du Golfe de Gabès et de le comparer avec d'autres écosystèmes méditerranéens exploités. Ce modèle a intégré un large éventail d'espèces depuis le phytoplancton jusqu'aux top-prédateurs ainsi que les principales activités de pêche opérant dans la zone. Les résultats du modèle mettent en évidence que le chalutage benthique est l'activité ayant les conséquences écosystémiques les plus étendues avec un fort impact sur certaines espèces démersales exploitées. Enfin, pour étudier les conséquences trophiques des modifications des distributions spatiales des espèces exploitées, nous avons reconstruit les réseaux trophiques au sein des assemblages d'espèces en nous fondant sur la relation positive liant la taille du prédateur à celle de sa proie. Nous avons ainsi pu prédire les réseaux trophiques actuels et projeter les modifications potentielles de leurs structures. Nous avons constaté qu'une grande partie du Golfe pourrait connaître une augmentation de la connectance et un allongement des voies trophiques moyennes qui s'accompagnent d'une diminution du nombre de proies par prédateur et du nombre de prédateurs par proie. Cette thèse est une ouverture vers la compréhension du rôle de la biodiversité dans le maintien du fonctionnement des écosystèmes
The Mediterranean Sea is a marine biodiversity hot spot highly affected by several sources of disturbances interacting synergistically: global warming, habitat loss and overfishing threaten marine biodiversity and disrupt the ecosystem balance. To ensure a sustainable management of coastal marine ecosystems according to the Ecosystem Approach to Fisheries, it is necessary to study the ecosystem responses to these disturbances. However, despite the variety of global change studies in Mediterranean areas, ecosystems responses to these changes remain poorly understood and particularly at the southern part of the Mediterranean Sea. In this PhD thesis, the Gulf of Gabes was chosen as study area since it is one of the most affected regions by global change which makes it a mesocosm model of more regional patterns that occur in the Mediterranean Sea. In this study, as a first step, we replaced the Gulf of Gabes in its biogeographic and ecosystem regional context. This was achievied through a phylogenetic-based delineation of biogeographical species pools of coastal Mediterranean fishes and using an ecosystem model to describe its structure and functioning in comparison with other Mediterranean ecosystem model properties. We therefore projected potential future geographic ranges and assemblages composition of biogeographical exploited species pool according to global warming and habitat loss scenarios. Then we assessed their effects on food web structure. Taking into account the taxonomy and inter-species evolutionary relationships, we generate a new bioregionalisation of the continental shelf based on the turnover of lineages. Our results showed that climate is the major driver of species distribution and assemblage's composition. In addition, the exploration of phylogenetic dissimilarity across the Tunisian coast highlighted four major biogeographic areas showing a low spatial congruence with zoning used for fisheries management in Tunisia.Projected range shifts of the 60 main exploited species of the Gulf of Gabes through the implementation of a new climate model (NEMOMED8) revealed that, by the end of the century, 34 species could contract their ranges including 12 species that could become locally extinct across the Gulf of Gabes. Furthermore, by combining Posidonia meadows loss scenarios and climate change projections, our results showed that the magnitudes of the changes range induced by climate change are larger than those resulting from the loss of habitat.The Ecopath mass-balance model allowed us to describe the structure and functioning of the ecosystem of the Gulf of Gabes in comparison with other Mediterranean ecosystems. These models encompass the entire trophic spectrum from phytoplankton to higher trophic levels as well as the main fishing activities in the area. The model results showed that, among the fishing activities studied, bottom trawling was identified as the activity having the widest-ranging impacts across the different functional groups and the largest impacts on some commercially-targeted demersal fish species. Finally, to study the effects of species range shift on food web structure, we used a new methodology to infer trophic interactions between species. Based on the robust relationship between the size of prey and predators, we predicted the current food webs and project potential changes in their structures. We found that a significant portion of the Gulf of Gabes would face an increase of connectance and an extension of trophic pathways in parallel with a decrease in the number of prey per predator and the number of predators per prey. This PhD thesis paves the way towards the understanding of the role of biodiversity in maintaining ecosystem functioning

L’océan Austral est soumis à la redistribution globale des contaminants par les voies atmosphérique et océanique. Cependant, la contamination des écosystèmes austraux est très peu connue, en particulier dans le secteur Indien. De par leur toxicité, leur mobilité et leur capacité à se bioaccumuler dans les tissus des organismes et à se bioamplifier dans les réseaux trophiques, le mercure (Hg) et les polluants organiques persistants (POPs) comptent parmi les contaminants les plus préoccupants. Du fait de leur position élevée dans les réseaux trophiques, les oiseaux marins sont exposés à de grande quantités de contaminants par la voie alimentaire. En conséquence, ils sont souvent utilisés comme bioindicateurs de l’état de contamination des écosystèmes, par le biais des plumes et du sang, qui peuvent être échantillonnés de façon non destructive. Ma thèse s’est intéressée aux nombreuses espèces d’oiseaux marins (plus de 40) qui nichent au sein des Terres Australes et Antarctiques Françaises, au sud de l’Océan Indien, afin de décrire et expliquer les niveaux de contaminants le long d’un large gradient latitudinal, de l’Antarctique à la Zone Subtropicale, et d’identifier les meilleures espèces bioindicatrices pour un suivi à long terme de la contamination de ces écosystèmes. Au cours d’une première étape méthodologique, les manchots et les poussins de toutes les espèces ont été identifiés comme de bons bioindicateurs de contamination puisque, à la différence de la plupart des oiseaux adultes, ils présentent une faible variabilité des niveaux de contaminants dans les plumes. Au cours d’une seconde étape explicative, l’effet de facteurs intrinsèques (traits individuels) et extrinsèques (écologie alimentaire déduite grâce à la méthode des isotopes stables) sur les niveaux de contaminants a été évalué dans les plumes des oiseaux de la communauté de Kerguelen (27 espèces) et dans le sang du grand albatros de Crozet (180 individus dont les traits de vie sont connus). L’écologie alimentaire s’est avérée être le principal facteur explicatif des niveaux de contaminants, tandis que l’âge, le sexe, la phylogénie et le statut reproducteur jouent un rôle mineur. La classe d’âge est néanmoins un facteur à prendre en compte, puisque les poussins montrent souvent des concentrations inférieures aux adultes. Au cours d’une troisième étape, les variations spatio-temporelles de la contamination ont été étudiées en utilisant une sélection d’espèces bioindicatrices et en tenant compte de leur écologie alimentaire. Plusieurs résultats portant sur différentes espèces (oiseaux océaniques) et populations (poussins de skua) ont montré que, contrairement aux prédictions, l’exposition des oiseaux au Hg augmente graduellement des eaux antarctiques aux eaux subantarctiques puis aux subtropicales, alors que l’exposition aux POPs, en accord avec la théorie de la distillation globale, montre la tendance inverse. D’autre part, la comparaison des concentrations en Hg dans les plumes de manchot, effectuée entre des spécimens de musée et des échantillons actuels, indique que leur exposition au Hg n’a pas changée depuis les années 1950-1970. Toutefois, des espèces subantarctiques montrent une tendance à la hausse. De futures études devraient viser à l’utilisation des plumes comme tissu de référence pour l’évaluation et le suivi de la contamination des écosystèmes, en particulier en ce qui concerne les POPs. Parmi les nombreuses espèces étudiées au cours de ces travaux de thèse, les bioindicateurs les plus pertinents se révèlent être le manchot empereur et le pétrel des neiges (Antarctique), le manchot royal, le pétrel bleu et l’albatros à sourcil noirs (subantarctique), le gorfou sauteur subtropical et l’albatros à bec jaune (subtropical). Le suivi à long terme de ces espèces permettra d’évaluer l’évolution temporelle de l’état de contamination de l’océan Austral
Antarctic and subantarctic marine environments are reached by inorganic and organic contaminants through ocean circulation and atmospheric transport. Yet, environmental contamination is poorly known in the Southern Ocean, in particular in the Indian sector. Among environmental contaminants, mercury (Hg) and persistent organic pollutants (POPs) are primarily of concern, because they are toxic, highly mobile, and they bioaccumulate in the tissues of living organisms and biomagnify up the food web. Seabirds, as upper predators, are exposed to large quantities of contaminants via food intake and have widely served as biomonitors of marine contamination, notably through the non-destructive sampling of their feathers and blood. My doctoral work has focussed on the abundant and diverse seabird species (more than 40) breeding in the French Southern and Antarctic Lands, southern Indian Ocean, in order to describe and explain contaminant concentrations over a large latitudinal gradient, from Antarctica to the subtropics, and to identify the best bioindicator species for contaminant biomonitoring. In a first methodological step, seabirds with synchronous moult of body feathers (adult penguins and chicks of all species) were recognised as good candidates as bioindicators, because, unlike most adult birds, they present low within-individual variation in feather contaminant concentrations. In a second explanatory step, the influence of intrinsic (individual traits) and extrinsic factors (feeding ecology inferred from the stable isotope method) driving variation in contaminant concentrations was evaluated in feathers of the large avian community of the Kerguelen Islands (27 species) and in blood of wandering albatrosses from the Crozet Islands (180 birds of known individual traits). Feeding ecology was the main factor driving variation in contaminant concentrations of blood and feathers, both at the community, population and individual levels, whereas age, sex, phylogeny and breeding status played a minor role. Age-class was however an important intrinsic factor to consider, with chicks usually having lower concentrations than adults. In a third step, spatio-temporal patterns of contamination were studied through selected bioindicator species and by taking into account their feeding habits. Results from different species (oceanic seabirds) and populations (skua chicks) showed that, contrary to predictions, Hg exposure gradually increases from Antarctic to subantarctic and subtropical waters, whereas, in accordance with the global distillation theory, POPs exposure has the opposite pattern. Comparisons between penguin feathers from museum collections and contemporary samples showed that bird exposure to Hg is overall not different today when compared to 50-70 years ago, but subantarctic species are possibly experiencing an increasing trend. Future research efforts should be focussed on the use of feathers as biomonitoring tools, in particular for POPs determination. The best recommended bioindicator species include the emperor penguin and snow petrel (Antarctic), king penguin, blue petrel and black-browed albatross (subantarctic), and northern rockhopper penguin and Indian yellow-nosed albatross (subtropical). Future biomonitoring studies on these species will give invaluable insights into the poorly-known temporal trends of environmental contamination in the Southern Ocean

The first objective of this PhD was to determine the degree of ecological segregation between five sympatric species of toothed whales (i.e. common dolphin Delphinus delphis, harbour porpoise Phocoena phocoena, bottlenose dolphin Tursiops truncatus, striped dolphin Stenella coeruleoalba and long finned pilot whale Globicephala melas) inhabiting a restricted and highly productive area, the North West Iberian Peninsula (NWIP). To this end, chemical parameters analyses were used as an "alternative method" of assessing diet and habitat of these animals over different periods of integration, complementing the information given by traditional methods of investigation such as stomach contents, faeces analyses and field observations. The second objective was to evaluate the contamination status of these species in order to estimate the toxicological risk these populations face and to complete the existing database. In this context, trace elements, carbon and nitrogen stable isotopes, as well as persistent organic pollutants (POPs) were selected as chemical parameters for our investigations.Firstly, the chemical parameters were used as ecological tracers of populations (or parts of populations) by drawing an image of the diet and habitat of the species at different time scales. We estimated that the food web has five trophic levels, with toothed whales occupying the top positions, with no significant difference in trophic positions among them, ranging from 4.3 to 5.3. While the analysis of a single chemical parameter did not completely segregate between the five species, the information gained by combining the analyses of several long-term ecological tracers (i.e. nitrogen and carbon stable isotopes in teeth and renal cadmium concentrations) revealed ecological niche segregation in two dimensions of this niche (the trophic and the spatial dimensions). However, year-to-year or seasonal variations could not be investigated, except for in common dolphin, and thus temporary overlap cannot be excluded. Additionally, we showed that polychlorinated biphenyls (PCBs) profiles could be a relevant tracer of the foraging ecology of taxonomically close species, allowing a fine separation of the species as result of their different patterns. This was particularly clear for the harbour porpoise and striped dolphin.Secondly, the contamination status of the species in this area was evaluated, with concentrations interpreted in the light of biological and ecological factors. But the bioaccumulation of trace elements appeared to be less predictable than that of POPs. Bottlenose dolphins and harbour porpoises were found to have higher PCBs concentrations than the rest of the analysed NWIP toothed whales, as well as those of adjacent NE Atlantic waters.The main results of this PhD highlight the relevance of exploiting these chemical parameters as ecological tracers, as well as their usefulness in the comprehensive study of structure and function of ecosystems through the role of top predators. Combined with the information on anthropogenic activities, this work can also contribute to the development and implementation of management plans and mitigation measures for these five species of toothed whales in the NWIP.

La surexploitation des prédateurs de haut niveau trophique (HTLP) peut déclencher des cascades trophiques qui souvent conduisent à une simplification des réseaux trophiques marins en réduisant leur résistance aux impacts humains. Les aires marines protégées (AMP) peuvent favoriser des augmentations d’abondance et biomasse des HTLP, mais la complète restauration des interactions trophiques, lorsque cela est possible, nécessite des délais importants. Cette thèse vise à proposer des outils intégrés de gestion pour évaluer le retour des HTLP et la restauration des interactions trophiques dans les AMP méditerranéennes, et à évaluer l’efficacité de ces outils pour estimer les impacts de la pêche sur les HTLP et le réseau trophique associé. Deux approches souvent éloignées ont été combinées : les suivis de terrain et la modélisation des réseaux trophiques. Pour échantillonner la communauté de poissons, nous avons proposé d'améliorer la technique traditionnelle de recensement visuel sous-marin en recourant à des transects de taille variable, adaptée à la mobilité des poissons. Cette méthode a alors permis d'augmenter la précision des estimations de densité et de biomasse des HTLP dans les trois AMP méditerranéennes suivies. Ensuite, nous avons évalué l'apport de la modélisation trophique avec les approches EwE et EcoTroph comme outil de gestion écosystémique pour les AMP méditerranéennes. Une structure standard de modèle a été proposée comme étant le meilleur compromis entre la complexité du modèle, la faisabilité de sa construction et la fiabilité de ses sorties
The overexploitation of high trophic level predators (HTLP) may trigger trophic cascades, often leading to a simplification of marine food-webs and reducing their resilience to human impacts. Marine protected areas (MPAs) can foster increases of HTLP abundance and biomass, but long time frames are needed to observe a recovery, when possible, of lost trophic interactions. This PhD aimed to propose integrated management-tools to monitor HTLP recovery and the restoration of trophic interactions in Mediterranean MPAs, and to evaluate the effectiveness of these tools at assessing fishing impacts upon HTLP and the associated food-web. Two often distant approaches were combined: field monitoring and food-web modelling. First, to survey the fish assemblage, we proposed to improve the traditional underwater visual census technique of one size-transects with variable size transects adapted to fish mobility. This improvement increased the accuracy of density and biomass estimates of HTLP at three Mediterranean MPAs. We then evaluated the potential of food-web modelling with the Ecopath with Ecosim and Ecotroph approach as a tool to inform ecosystem-based management in Mediterranean MPAs. We proposed a standard model structure as the best compromise between model complexity, feasibility of model construction in terms of data collection, and reliability of model outputs. Key functional groups for which local accurate biomass data should be collected in priority in order to get reliable model outputs were identified

L’objectif de cette thèse est d’améliorer la compréhension du fonctionnement et de la structure trophique du golfe de Gabès en Tunisie. Afin de concilier exigences écologiques et exploitation des ressources marines, différents modèles écosystémiques ont été développés pour étudier sa dynamique trophique et contribuer à la réflexion sur la mise en place de plans de gestion. Un modèle trophique d’équilibre de masse « Ecospace » a été construit afin d’évaluer les conséquences écosystémiques de différentes mesures de gestion. Les résultats des simulations ont permis d’explorer les interactions entre la pêche côtière et la pêche au chalut benthique et d’identifier des zones où les mesures de gestion sont effectives. Un modèle end-to-end a également été appliqué pour expliciter la dynamique des espèces considérées, depuis le forçage climatique jusqu'à la pêche. Cette approche de modélisation consiste à forcer le modèle individu-centré « OSMOSE » par un modèle biogéochimique « Eco3MMed ». Ce modèle a permis d’établir une représentation cohérente du réseau trophique et de simuler des scénarios de gestion théoriques de mise en réserve. Le modèle end-to-end a également été utilisé pour étudier la sensibilité d’un ensemble d’indicateurs écologiques à la pression de pêche. Les résultats ont révélé que les indicateurs de taille sont les plus adaptés pour faire le suivi de l’impact de la pêche dans le golfe de Gabès. Au final, une approche comparative entre plusieurs écosystèmes méditerranéens a été mise en place avec le modèle EcoTroph pour comparer leurs structures trophiques et explorer les effets de plusieurs niveaux d’exploitation par l’analyse de leurs spectres trophiques
The objective of this thesis is to improve the understanding of trophic structure and functioning of the gulf of Gabes in Tunisia. In order to reconcile environmental concerns and exploitation of marine resources, different ecosystem models have been developed to study the ecosystem dynamics and contribute to the discussion on the implementation of management plans. A spatial and temporal dynamic model “Ecospace” was built to evaluate the ecosystem consequences of different management measures based on scenarios derived from the current regulation. The results of simulations allowed to investigate the interactions between coastal and benthic trawl fishing and to identify areas where management measures are effective. An end-to-end model has been applied to the gulf of Gabes ecosystem to represent the dynamics of 11 high trophic level species, from climate forcing to fishing.This modelling approach consists in forcing the individual-based model "OSMOSE" by a biogeochemical model "ECO3M-Med". This model allowed to establish a coherent representation of the food web and simulate theoretical management scenarios of spatial fishing closure. The end-to-end model has also been used to study the sensitivity of a set of ecological indicators to fishing pressure. The simulation of different levels of fishing mortality showed that size indicators were the most relevant to monitor the impact of fishing in the gulf of Gabes. Finally, a comparative approach between several Mediterranean ecosystems was applied using the EcoTroph model to compare their trophic structures and explore the effects of different levels of fishing pressure through the analysis of their trophic spectra

Les changements philosophiques et techniques qui ont accompagné l’avènement de notre civilisation «moderne » laissent dans leurs sillages un cortège de bouleversements physiques, chimiques etbiologiques à l’échelle du globe. Aujourd’hui les preuves sont nombreuses pour affirmer que cechangement global modifie le fonctionnement de la « Nature ». La nécessité d’appréhender et decomprendre ce fonctionnement a conduit à interroger les processus de reconfiguration des diversescomposantes et fonctionnalités des éco-sociosystèmes sous l’influence des changements globaux.Concentrant aujourd’hui près de 75 % de la population humaine, les écosystèmes estuariens et côtierssont particulièrement vulnérables, de plus en plus exploités et contaminés et leur biodiversité estlargement impactée. L’estuaire de la Gironde, un des plus grands estuaires d’Europe de l’Ouest, montredepuis au moins trois décennies des signes de ce changement global. C’est dans ce contexte que cettethèse décrit la trajectoire fonctionnelle de l’écosystème estuarien au cours des trente dernières années.Trois aspects du fonctionnement y sont décrits, analysés et discutés. L’étude de la dynamiqueinterannuelle du cortège ichtyologique a permis, tout d’abord, de mettre en avant trois périodes defonctionnement distinctes dans les dernières décennies. L’exploration des rythmes saisonniers despoissons et de leurs proies zooplanctoniques dans chacune d’elle a ensuite permis de montrer desmodifications de la phénologie de ces espèces à même d’engendrer, pour certaines, desdésynchronisations temporelles entre proies et prédateurs questionnant, par conséquent, la stabilité desrelations trophique et la capacité trophique du milieu. Enfin, un modèle holistique du réseau trophique aété réalisé pour chacune des trois périodes. La comparaison des propriétés de chacun d’eux a permisde conclure à une augmentation du stress de l’estuaire de la Gironde et à remettre en question sacapacité à durablement jouer son rôle de nourricerie pour les stocks de poissons marins du Golfe deGascogne. Quatre scénarii d’évolutions prospectifs synthétisent les conclusions de cette étude etdonnent à voir des avenirs possibles de cet écosystème
The philosophical and technical changes associated with the emergence of our "modern" civilizationcaused numbers of physical, chemical and biological changes those led to changes in the functioning of"Nature". The necessity to understand this functioning has led to question the reconfiguration process ofthe various eco-sociosystems’ components and features under the influence of Global Change. TheGironde estuary, one of the largest estuaries in Western Europe, has shown since three decades, signsof this Global Change. In this context, this study highlights the functional trajectory of this estuarineecosystem during the last thirty years. Three aspects of its functioning are described, analyzed anddiscussed. First, the study of the inter-annual fish community evolution highlighted three periods withdistinct functioning. The exploration of the seasonal patterns of the fish and zooplankton dynamicsduring each period shows phenological changes able to cause, in some cases, prey-predator mismatch.This leads to question the stability of trophic interactions and the trophic capacity of the ecosystem forfish. Finally, within each of these three periods, the estuarine food web was modeled within a holisticframework. The comparison of the functional properties of each model highlighted an increase in thestress of the Gironde estuary and questioned the sustainability of its nursery function for Bay of Biscaymarine stocks. Four forecasting scenarios summarize conclusions of this study and let see possiblefutures of this ecosystem