Stratégie d'échantillonnage et modélisation trophique : des outils de gestion pour évaluer le fonctionnement des écosystèmes et le statut des prédateurs de haut niveau trophique dans les aires marines protégées méditerranéennes

Field monitoring and trophic modelling as management tools to assess ecosystem functioning and the status of high trophic level predators in Mediterranean marine protected areas

• Auteur / Autrice : Giulia Prato
• Direction : Patrice Francour, Didier Gascuel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 29/01/2016
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecosystèmes côtiers marins et réponses au stress (19..-2015 ; Nice, Alpes-Maritimes) - Ecosystèmes Côtiers Marins et Réponses aux Stress
• Jury : Président / Présidente : Paolo Giudetti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Francour, Didier Gascuel, Paolo Giudetti, José Garcia-Charton, Marta Coll-Monton, Giuseppe Di Carlo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : José Garcia-Charton, Marta Coll-Monton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Parcs marins

Méditerranée (mer)

Prédation (biologie)

Modèles mathématiques

Chaînes alimentaires

Mots clés libres

Suivis de terrain

Modélisation trophique

Réseau trophique

Prédateurs de haut niveau trophique

Aires marines protégées

Méditerranée

Ecopath

EcoTroph

Outil de gestion

Monitoring

Trophic modelling

Food-web

High trophic level predators

Marine protected area

Mediterranean

Ecopath

EcoTroph

Management tool

Résumé

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.