Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Neotropical forests shelter an astonishing and underrated biodiversity. The integrity and stability of these natural ecosystems are threatened by human-induced environmental changes. Therefore, highlighting the determinants of ecosystem functioning, be they natural or anthropogenic, is a daunting but paramount scientific challenge. The intrinsic complexity of highly diversified ecosystems arouses both conceptual and logistical difficulties, which we handle, by manipulating tiny ecosystems, the tank bromeliads. The leaves of tank bromeliads form wells that hold rainwater and intercept leaf litter, allowing for a simple invertebrate aquatic community to thrive. These plants can be exhaustively sampled, are naturally replicated, and widely distributed.From local to biogeographic scales, this thesis aims at understanding how these communities respond to the natural heterogeneity of Amazonian forests, and at predicting the impacts of human-induced disturbances on the structure and functioning of these communities, using in situ and lab experiments. Particular focus is attributed to the influence of some aspects of climate changes (e.g., warming, and various precipitations scenarios) on individual physiology, behavior, and trophic interactions.
Les forêts néotropicales accueillent une importante biodiversité encore méconnue. L’intégrité des écosystèmes naturels est menacée par les changements environnementaux (e.g., réchauffement climatique, destruction des habitats), par conséquent, identifier les facteurs structurants, naturels et anthropiques, du fonctionnement des écosystèmes, représente un défi scientifique crucial. L’inhérente complexité de ces milieux diversifiés pose de nombreux problèmes conceptuels et logistiques comme un échantillonnage exhaustif et/ou l’identification des espèces. Les broméliacées à réservoirs sont des écosystèmes miniatures adéquats pour pallier ces difficultés, car elles retiennent de l’eau de pluie et accumulent de la matière organique au creux de leurs feuilles, permettant ainsi de supporter des réseaux trophiques simples d’invertébrés aquatiques. Elles peuvent être échantillonnées exhaustivement, ont une forte abondance locale, et une large aire de répartition. De l’échelle locale à biogéographique, les travaux de cette thèse visent d’abord à comprendre comment ces communautés se structurent en réponse à l’hétérogénéité naturelle des forêts amazoniennes (e.g., ouverture de la canopée, fluctuations climatiques saisonnières), puis tente de prédire, par le biais d’expérimentations in situ et au laboratoire les réponses structurelles et fonctionnelles de ces communautés à divers scénarios de changement climatique. Une attention particulière a été portée sur l’impact de la température et des précipitations sur la physiologie et le comportement d’espèces clefs, et sur les interactions trophiques au sein des communautés.
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NNT : 2015YANE0003
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Coral reefs are amongst the richest and more emblematic ecosystems of the world. These hotspots of biodiversity provide many services to Human societies, bringing leisure and economic added values. In many areas, especially developing countries, these ecosystems are submitted to both climate change (rise of sea temperature and level, acidification) and human coastal pressures (urbanisation, resources exploitation). In this context, an increasing number of Marine Protected Areas is settled on coral reefs environments in order to ensure their conservation and to mitigate local pressures. Hence, one of MPAs Managers' missions is to bring ecological and social data together to build integrated indicators of effectiveness. In Reunion Island, a MPA called the Marine reserve of La Réunion was settled in 2007 along a densely urbanised and populated fringing reef coast. In order to better evaluate its MPA effectiveness, the manager requires the integration of social stakes to the management plan. A uses monitoring protocol was developed in this purpose using an ultra light aircraft and a camera. Data on 15 different recreational and non-recreational uses were acquired between 2010 and 2013, flying 48 times a year, and entered into a Geographic Information System. A huge resulting database allowed the building of an initial knowledge of the spatio-temporal distribution of uses within the Reserve. It also enabled the analysis of the uses' evolution regarding various factors of variations (amenities, facilities, shark attacks, tourism, etc.). Finally, we assessed the contribution to management efficiency using social indicators (governance, pressure indicators), and to interdisciplinary research in bringing ecologic and uses data together. This thesis brings a brand new information about coastal human activity and spatio-temporal dynamics of direct pressures on reef. This tool, designed to be reproducible and cost-optimized, enables the production of a set of indicators. Its integration to the management plan exclusively depends on the strategic choices of the manager.
Les récifs coralliens figurent parmi les biomes côtiers les plus emblématiques de la planète. Ces points chauds de la biodiversité mondiale sont convoités par les sociétés humaines pour leurs qualités paysagères et leur plus-value économique. Exposés au même titre que de nombreux écosystèmes côtiers aux changements climatiques (élévation de la température, acidification des océans), ils sont de toutes parts soumis à une anthropisation littorale mal maitrisée (urbanisation, surexploitation des ressources). Dans ce contexte, de plus en plus d' Aires Marines Protégées (AMP) s'établissent sur des écosystèmes anthropisés, les amenant à intégrer l'Homme au coeur de la gestion. À La Réunion où l'urbanisation littorale est dense et où le paysage des usages littoraux ne cesse de s’étoffer, une Réserve Naturelle Marine (RNMR) a été établie en 2007 sur un récif frangeant. L’évaluation de l’efficacité de cette AMP par son gestionnaire doit se faire par le biais d'un ensemble d'indicateurs écologiques et socio-économiques. C’est en vue d’apporter des connaissances sur la fréquentation et les usages pratiqués au sein de la RNMR que cette thèse a été initiée. Elaboré sur la base d'un suivi en ULM, un protocole a été reproduit chaque année entre 2010 et 2013 et a permis la constitution d'une base de données spatialisée, dont l'exploitation a produit trois types de résultats: i) une connaissance initiale de la répartition spatio-temporelle des usages au sein de la RNMR; ii) une compréhension de l'évolution des dynamiques spatio-temporelles à la lumière des facteurs de variations identifiés (aménagements, aménités, crise requin, tourisme, etc.), et iii) une contribution à la gestion par le développement d'indicateurs sociaux (gouvernance, pressions), et à la recherche interdisciplinaire par une confrontation des données de fréquentation et des données écologiques du milieu. La réflexion menée dans le cadre de cette thèse apporte un éclairage nouveau sur les usages et la fréquentation des littoraux coralliens à La Réunion, et leur traduction en termes de pression anthropique directe. Pensé pour être reproductible et optimisé en termes de coût, cet outil permet la production d’un ensemble d’indicateurs dont l’intégration au plan de gestion dépend exclusivement des choix stratégiques du gestionnaire.
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Droits : http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/
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Éditeur(s) : HAL CCSD Wiley
Résumé : International audience
Most of the Mediterranean coastal porous aquifers are intensively exploited. Because of climatic and anthropogenic effects, understanding the physical and geological controls on groundwater distribution and flow dynamics in such aquifers is crucial. This study presents the results of a structural investigation of a system located along the coastline of the Gulf of Lions (NW Mediterranean). A key aspect of this study relies on an onshore-offshore integrated approach combining outcrops, seismic profiles, and borehole data analysis. This multidisciplinary approach provides constraints on pore-fluid salinity distribution and stratigraphic organization, which are crucial in assessing the modes of groundwater/seawater exchanges. Onshore, Lower Pliocene deposits dip gently seaward. They are unconformably overlain by Holocene clays in the lagoons. Offshore the Pliocene deposits either outcrop at the seabed or are buried below nonconsolidated sands infilling paleo-valleys. Beneath the lido, the groundwater salinity distribution consists of salty pore water, overlying fresher pore water. Active circulation of groundwater masses is inferred from the geophysical results. In particular, offshore outcrops and paleo-valleys may play an important role in salt water intrusion.
ISSN: 0017-467X

halsde-00866825
https://hal.archives-ouvertes.fr/halsde-00866825
DOI : 10.1111/j.1745-6584.2012.01011.x

Éditeur(s) : Observatoire Océanologique de Banyuls
Résumé : Coastal uses have deeply evolved these last decades and high anthropogenic pressures on coastal ecosystems have affected the sustainability of these areas with respect to the services and the resources they may provide. Traditional fisheries management has failed to avoid overexploitation of most coastal marine resources. Management measures based on an Integrated Coastal Zone Management (ICZM) are thus required. Spatial management covers various ranges of properties that may enhance usual regulatory means. If spatial considerations are explicitly integrated in fisheries management, the latter may contribute to zoning design in order to balance the economic, social and biological values of natural marine resources. While traditional fisheries management approaches protect resource based on population numbers, Marine Protected Areas (MPAs) protect ecosystem in space. Besides their ecological effects on fish assemblages within its boundaries, MPAs can enhance adjacent artisanal fisheries. MPAs can thus ensure the sustainability of fisheries and at the same time maintain non-fisheries benefits of marine ecosystems to society.
Vie et Milieu (0240-8759) (Observatoire Océanologique de Banyuls), 2006-12 , Vol. 56 , N. 4 , P. 301-305

Droits : 2007 Observatoire Océanologique de Banyuls
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/publication-2598.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/2598/

Éditeur(s) : HAL CCSD Nature Publishing Group
Résumé : International audience
Seabirds concentrate nutrients from large marine areas on their nesting islands playing an important ecological role in nutrient transfer between marine and terrestrial ecosystems. Here we investigate the role of guano on corals reefs across scales by analyzing the stable nitrogen isotopic (delta N-15) values of the scleractinian coral Pocillopora damicornis on fringing reefs around two Pacific remote islets with large seabird colonies. Marine stations closest to the seabird colonies had higher nitrate + nitrite concentrations compared to more distant stations. Coral and zooxanthellae delta N-15 values were also higher at these sites, suggesting that guano-derived nitrogen is assimilated into corals and contributes to their nitrogen requirements. The spatial extent of guano influence was however restricted to a local scale. Our results demonstrate that seabird-derived nutrients not only spread across the terrestrial ecosystem, but also affect components of the adjacent marine ecosystem. Further studies are now needed to assess if this nutrient input has a positive or negative effect for corals. Such studies on remote islets also open fresh perspectives to understand how nutrients affect coral reefs isolated from other anthropogenic stressors.
ISSN: 2045-2322

hal-01681575
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01681575
DOI : 10.1038/s41598-017-03781-y

Résumé : La distribution actuelle des espèces d’arbres des forêts tropicales humides amazoniennes est le résultat de processus dynamiques sur lesquels les perturbations passées, d’origine climatique ou anthropique, peuvent avoir jouées un rôle majeur. Des outils génétiques actuels associés à des méthodes d’analyses puissantes permettent d’inférer et de dater l’empreinte génomique des évènements démographiques subits par les populations naturelles. Le but de cette thèse est de contribuer à une vision d’ensemble de l’évolution démographique de la forêt tropicale humide du plateau des Guyanes pendant le Quaternaire. J’ai d’abord étudié les propriétés des microsatellites (répétitions simple de séquences, SSR) et les limites de leurs applications en tant que marqueurs moléculaires en phylogéographie. Plusieurs allèles SSR contenu dans diverses populations de trois genres d’arbres différents ont été séquencés et le polymorphisme, porté par chaque partie des fragments ADN contenant des SSR, a été étudié. J’ai observé que la quantité de variation génétique était aussi importante dans les régions encadrant le microsatellite que dans le SSR lui-même. Ces régions ont contribué significativement à l’information phylogénétique et ont parfois été la principale source de différenciation entre les individus et les populations. Cette expérience m’a permis de choisir la meilleure stratégie à adopter pour traiter les données de variation génétique des SSR dans des modèles démographiques. J’ai ensuite utilisé ces marqueurs SSR et des méthodes ABC pour étudier l’impact local des occupations humaines précolombiennes sur les forêts en Guyane française. Les changements démographiques subis par des populations de quatre espèces d’arbres ont été comparés entre cinq sites occupés et quatre sites non perturbés. Les perturbations naturelles et induites par l’homme ont contribué à la mise en place de la diversité observée actuellement, comme le suggère des signatures d’effet fondateur détectées sur les sites perturbés ou non. Néanmoins, la taille des populations fondatrices semble être proportionnelle à l’impact humain estimé, indiquant que les perturbations anthropique ont induit un remplacement des populations plus important que les processus écologiques naturels. Pour terminer, j’ai mené une étude de démographie comparative d’espèces d’arbres tropicaux à l’échelle régionale de la Guyane française. Cinq scénarios démographiques ont été testés pour neuf populations de huit espèces en utilisant des microsatellites nucléaires et des séquences chloroplastiques. Les changements démographiques les plus récents détectés convergent vers une signature générale d’expansion de la forêt humide depuis probablement la dernière glaciation. Cela peut suggérer, soit que la composition des forêts du plateau des Guyanes était différente, ou que le couvert forestier était moins étendu. Ce résultat constitue le premier indice de changement passé, probablement d’origine climatique, subi par les communautés forestières du plateau des Guyanes ; qui n’avait jusque-là pas pu être testé avec des méthodes standards en raison d’un manque de fossiles. En conclusion, j’ai recueilli des preuves génétiques que les perturbations, à différents échelles de temps, ont marqué la structure et la composition génétique des forêts du plateau des Guyanes. L’application de ces méthodes à d’autres régions Néotropicales pourrait contribuer, à l’avenir, à reconstruire l’histoire écologique de la forêt amazonienne de façon détaillée.
The current tree species distribution in Amazonian tropical rainforests is the outcome of dynamic processes in which past perturbations, climatic or anthropogenic, may have played a major role. Currently available genetic tools associated with powerful analytical methods allow inferring and dating the genomic imprint of demographic events undergone by natural populations. The aim of my thesis is to contribute to an overview of the demographic evolution of the tropical rainforest in the Guiana shield during the Quaternary. I have first studied the properties of microsatellites or Simple sequence repeat (SSR) and the limits in their applications as molecular markers in phylogeography. Several SSR alleles in multiple populations of three divergent tree genera have been sequenced and the sources of polymorphisms, carried by each portion of SSR-containing DNA amplicons, have been broken apart. I have observed that the amount of variation was as large in flanking regions as in the SSR itself. The former contributed significantly to the phylogenetic information and sometimes was the main source of differentiation among individuals and populations. This experiment allowed me to choose the best strategy to treat SSR variation in demographic modeling. I have subsequently used SSR markers and ABC methods to study the impact of pre-Columbian human settlements at the local level on rainforests in French Guiana. Demographic changes undergone by populations of four tree species were compared between five settled and four undisturbed sites. Both natural turnover and human-induced disturbances appeared as shaping currently observed genetic diversity, with signatures of founder effect both at disturbed and undisturbed sites. Nevertheless, the size of founding populations appeared to be proportional to the estimated human impact, suggesting that human-made disturbance caused deeper population turnover than background ecological processes. Finally, I have conducted a comparative demography study of tropical tree species at the regional level across French Guiana. Five demographic scenarios have been tested for nine populations from eight species using both nuclear microsatellites and chloroplastic sequences. The most recent demographic signals detected converge on a global signature of expansion of the rainforest since probably the last glaciation. This finding can suggest either that the composition of the Guiana shield rainforests was different, or that its global extent was smaller, during earlier epochs of the Pleistocene than today. This result is the first firm indication of changes undergone by the forest communities of the Guiana shield in the distant climatic past – something which could not be tested with standard methods due to almost complete lack of fossil evidence. In conclusion, I have gathered genetic evidence that disturbances, both in historical and geological times, have marked the structure and composition of forests in the Guiana shield.The extensive application of these methods to other regions of the Neotropics maycontribute, in the future, to the detailed reconstruction of the ecological history ofAmazonian forests.

http://www.theses.fr/2012AGUY0568/document

Éditeur(s) : EDP Sciences
Résumé : The necessity to move from a traditional fishery management to an ecosystem approach is now acknowledged. Indicators are required to support the development of this approach. For example, community indicators have been proposed to assess the impact of fishing. We tested here the applicability of one such community indicator, the abundance-biomass comparison (ABC method), as a measure of the impact of bottom trawling (years of sampling: 2001 and 2003) on the benthic invertebrates-typically starfishes, crabs, squat lobsters, shrimps and large hard-shelled molluscs-of "Grande Vasiere", a major French fishing zone, in the Bay of Biscay. The ABC method is generally used as an impact indicator for different types of physical, biological and anthropogenic disturbances on benthic communities. This method is based on the assumption that increasing disturbance shifts communities from dominance by large-bodied species with low turnover rates toward dominance by small-bodied species with high turnover rates. At less disturbed areas the average biomass of individuals is greater than at more heavily disturbed areas. The ABC method measures this effect by comparing the ranked distributions of abundance and biomass within a given community. We applied the ABC method and compared the size structure and the species diversity at two areas exposed to moderate and high bottom trawl effort. Species diversity was lower in the most exploited area. The highly trawled area was dominated by opportunistic organisms, mainly one species of swimming crab Liocarcinus depurator, one species of squat lobster Munida rugosa and Norway lobsters Nephrops norvegicus, which are large-bodied species. Consequently, the results of the ABC method were inconsistent with the theoretical expectation for these particular macrofaunal communities and the measured levels of fishing intensity.
La nécessité de passer d'une gestion monospécifique des pêches à une approche écosystémique est largement reconnue. Pour mettre en place une telle approche, des indicateurs ont été proposés afin d'estimer l'impact de la pêche sur les communautés. Nous avons testé l'efficacité de l'un de ces indicateurs, la comparaison abondance-biomasse (méthode ABC), pour mesurer l'impact du chalutage de fond (année d'échantillonnage : 2001 et 2003) sur les communautés de la macrofaune benthique de la Grande Vasière, golfe de Gascogne (typiquement des crabes, étoiles de mer, des galathées, de gros mollusques à coquille dure). La méthode ABC est généralement utilisée comme un indicateur d'impact de différents types de perturbations physiques, biologiques et anthropiques sur les communautés benthiques. Cette méthode est basée sur l'hypothèse qu'un régime de perturbation croissant entraîne une modification de la structure des communautés qui deviennent graduellement dominées par des espèces opportunistes de petite taille caractérisées par un renouvellement rapide. Dans une communauté modérément perturbée, la biomasse moyenne des individus est ainsi plus grande que dans une communauté fortement perturbée. La méthode ABC mesure cet effet en comparant les distributions en biomasse et densité dans chaque communauté. Nous avons appliqué la méthode ABC et étudié la structure en taille et la diversité spécifique des communautés benthiques en comparant deux zones, l'une soumise à un effort de pêche modéré et l'autre à un important effort de pêche. La diversité spécifique était plus faible sur les sites fortement chalutés. Ces sites étaient dominés par des organismes opportunistes de grande taille, principalement une espèce de crabe nageur Liocarcinus depurator, une espèce de galathée Munida rugosa et des langoustines Nephrops norvegicus. Dans ces conditions, les résultats de la méthode ABC n'étaient pas cohérents avec la théorie pour ces communautés de macro-invertébrés benthiques et les efforts de pêche mesurés.
Aquatic Living Resources (0990-7440) (EDP Sciences), 2006-07 , Vol. 19 , N. 3 , P. 219-228

Droits : 2006 EDP
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/publication-2133.pdf
DOI:10.1051/alr:2006022
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/2133/