Exploration des réseaux d'interactions en écologie : de la structure vers la dynamique : signification des analyses des matrices de communauté en écologie des estuaires

Exploring ecological networks : from structure to dynamics : significance of community matrix analyses in estuarine ecology

• Auteur / Autrice : Jean-Sébastien Nelva Pasqual
• Direction : Philippe Boët
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie
• Date : Soutenance le 12/06/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (France ; 2012-2019)
• Jury : Président / Présidente : Antoine Grémare
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Niquil, Gérard Lacroix, Jérémy Lobry, Olivier Piller
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Loeuille, Jean-Luc Gouzé, Louis-Félix Bersier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matrices de communautés

Analyse entrées-sorties

Environnement

Écologie -- Réseaux d'interactions

Sensibilité, Théorie de la (mathématiques)

Chaînes alimentaires

Écologie des estuaires

Mots clés libres

Estuaire

Réseau d'interactions

Matrice de communauté

Impact trophique

Analyses de sensibilité

Estuarine systems,

Ecological networks

Community matrix

Trophic impact

Sensitivity analyses

Résumé

Le concept de réseau d'interactions est central en Écologie et différents modèles et méthodes ont été utilisés. Ce travail de thèse met en relation deux approches développées par des courants séparés : l'étude des matrices de communauté et les analyses entrée-sortie. Il confronte leurs hypothèses aux propriétés fondamentales des écosystèmes estuariens. Il précise explicitement les liens entre les différentes matrices, ainsi que la signification des mixed trophic impacts. Les matrices de la storage et de la throughflowanalyses sont reliées à des jacobiennes de modèles à compartiments dont les flux sont contrôlés par les compartiments donneurs ou receveurs. Contrairement à ce qui est le plus souvent présenté dans la littérature, l'analyse des mixed trophic impacts est ici interprétée en terme de présence-absence du compartiment considéré. Avec les données disponibles sur les réseaux trophiques de cinq estuaires européens, des matrices qualitatives et quantitatives sont construites afin de réaliser des analyses de sensibilité. Ces premières explorations montrent des niveaux d'incertitudes très élevés, et ceci même pour le signe des prédictions. Par ailleurs, ce travail de thèse approfondit les possibilités d'étude de dynamiques transitoires à partir de la matrice de communauté. Il souligne des éléments importants qu'il est nécessaire de prendre en compte lorsque ces approches sont choisies.

Networks are a key concept in ecology and a number of models and methods have been used. This PhD dissertation links two approaches, the community matrix and input-output analyses, which have been developed by separate streams of theory. It compares their assumptions with important features of estuarine systems. It explicitly analyses the links between the matrices and the significance of the mixed trophic impacts analysis. Matrices of storage and throughflow analyses are linked to Jacobian matrices of donor or recipient controlled compartment models. Unlike most of what can be seen in the litterature, here the mixed trophic impacts are interpreted as the effects of a compartment being present or absent. Using available data in the case of five European estuaries, qualitative and quantitative matrices are built in the aim of performing sensitivity analyses. First explorations reveal high levels of uncertainties, even in the sign of the predictions. Furthermore, this work examines in more details the possibilities to explore transient dynamics from the community matrix. This PhD dissertation emphasises important features which are necessary to consider when choosing such approaches.