Conception et développement d'un nouveau modèle d'écosystème aquatique adapté pour décrire la dynamique des espèces dans des mésocosmes lotiques

par Catalina Ciric

Thèse de doctorat en Modélisation en écologie

Sous la direction de Sandrine Charles et de Philippe Ciffroy.

Soutenue le 06-09-2012

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation , en partenariat avec Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Boët.

Le jury était composé de Sandrine Charles, Philippe Ciffroy, Alexandre Péry.

Les rapporteurs étaient Thierry Caquet, Clémentine Prieur.


  • Résumé

    Un des défis majeurs que doit relever aujourd'hui l'écotoxicologie est la protection des écosystèmes. La grande majorité des données utilisées dans l'évaluation du risque écologique provient des tests effectués en laboratoire, généralement sur des espèces isolées. Mais ce que l'on cherche à protéger, ce sont les populations et les écosystèmes. C'est pour cela que des méthodes d'extrapolation sont utilisées pour passer de l'échelle individuelle (avec des résultats obtenus in vitro) à celle plus complexe de la communauté. Mais ces méthodes ne tiennent pas compte des interactions qui existent inévitablement entre les espèces qui coexistent au sein des écosystèmes. La modélisation au niveau de l'écosystème apparaît comme un alternatif puissant, car elle permet de prendre en compte ces interactions et aussi de prédire les effets des contaminants sur des populations qui ne sont pas des cibles (effets indirects). L'objectif de cette thèse était le développement d'un modèle d'écosystème aquatique lotique qui permette de simuler le fonctionnement des mésocosmes de l'INERIS (rivières artificielles). Ce modèle a été élaboré à partir de données obtenues dans des mésocosmes témoins et il avait pour but d'arriver à modéliser la dynamique des espèces ou des groupes d'espèces qui peuplent ces rivières artificielles. C'est pourquoi le modèle conceptuel a été basé sur la structure trophique des mésocosmes. Après le développement du modèle conceptuel, les processus et les interactions présentes dans celui-ci ont été modélisés à l'aide d'équations mathématiques. Une analyse de sensibilité a été menée sur les paramètres du modèle pour identifier ceux qui étaient les moins influents sur les sorties. Ces paramètres les moins influents ont ensuite été fixés à des valeurs nominales tandis que les autres paramètres restants ont été calibrés afin que les sorties du modèle correspondent aux données obtenues dans les mésocosmes

  • Titre traduit

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  • Résumé

    Extrapolations from single-species effect data are usually used for assessing the potential effects of a chemical on ecosystems. However such extrapolation fails to account for the interactions that inevitably exist among the species that coexist within the ecosystem. The use of ecosystem models could be an alternative, because it allows considering between species interactions and predicting contaminant effects on populations of nontarget species (indirect effects). The aim of this PhD project was to develop a new compartment ecological model for an aquatic ecosystem. The compartments were defined based upon the trophic structure of flow-through mesocosms. The ecological processes were modeled by thoroughly chosen mathematical functions. A sensitivity analysis was conducted on the parameters of the model, in order to identify the non-influential ones. Once identified, these parameters were set to fixed values whereas the other parameters were calibrated in order to maximize the fit of model outputs with experimental data from the mesocosms

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