Éditeur(s) : HAL CCSD Ecological Society of America
Résumé : Although niche-based and stochastic processes, including dispersal limitation and demographic stochasticity, can each contribute to community assembly, it is difficult to quantify the relative importance of each process in natural vegetation. Here, we extend Shipley's maxent model (Community Assembly by Trait Selection, CATS) for the prediction of relative abundances to incorporate both trait-based filtering and dispersal limitation from the larger landscape and develop a statistical decomposition of the proportions of the total information content of relative abundances in local communities that are attributable to trait-based filtering, dispersal limitation, and demographic stochasticity. We apply the method to tree communities in a mature, species-rich, tropical forest in French Guiana at 1-, 0.25- and 0.04-ha scales. Trait data consisted of species' means of 17 functional traits measured over both the entire meta-community and separately in each of nine 1-ha plots. Trait means calculated separately for each site always gave better predictions. There was clear evidence of trait-based filtering at all spatial scales. Trait-based filtering was the most important process at the 1-ha scale (34%), whereas demographic stochasticity was the most important at smaller scales (37-53%). Dispersal limitation from the meta-community was less important and approximately constant across scales (similar to 9%), and there was also an unresolved association between site-specific traits and meta-community relative abundances. Our method allows one to quantify the relative importance of local niche-based and meta-community processes and demographic stochasticity during community assembly across spatial and temporal scales.
ISSN: 0012-9658

hal-01032424
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01032424

Éditeur(s) : HAL CCSD Public Library of Science
Résumé : Precise mapping of above-ground biomass (AGB) is a major challenge for the success of REDD+ processes in tropical rainforest. The usual mapping methods are based on two hypotheses: a large and long-ranged spatial autocorrelation and a strong environment influence at the regional scale. However, there are no studies of the spatial structure of AGB at the landscapes scale to support these assumptions. We studied spatial variation in AGB at various scales using two large forest inventories conducted in French Guiana. The dataset comprised 2507 plots (0.4 to 0.5 ha) of undisturbed rainforest distributed over the whole region. After checking the uncertainties of estimates obtained from these data, we used half of the dataset to develop explicit predictive models including spatial and environmental effects and tested the accuracy of the resulting maps according to their resolution using the rest of the data. Forest inventories provided accurate AGB estimates at the plot scale, for a mean of 325 Mg.ha^-1. They revealed high local variability combined with a weak autocorrelation up to distances of no more than10 km. Environmental variables accounted for a minor part of spatial variation. Accuracy of the best model including spatial effects was 90 Mg.ha^-1 at plot scale but coarse graining up to 2-km resolution allowed mapping AGB with accuracy lower than 50 Mg.ha^-1. Whatever the resolution, no agreement was found with available pan-tropical reference maps at all resolutions. We concluded that the combined weak autocorrelation and weak environmental effect limit AGB maps accuracy in rainforest, and that a trade-off has to be found between spatial resolution and effective accuracy until adequate “wall-to-wall” remote sensing signals provide reliable AGB predictions. Waiting for this, using large forest inventories with low sampling rate (<0.5%) may be an efficient way to increase the global coverage of AGB maps with acceptable accuracy at kilometric resolution
ISSN: 1932-6203

hal-01269305
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01269305
DOI : 10.1371/journal.pone.0138456
PRODINRA : 326359

Éditeur(s) : Public Library Science
Résumé : Estimating diversity and abundance of fish species is fundamental for understanding community structure and dynamics of coral reefs. When designing a sampling protocol, one crucial step is the choice of the most suitable sampling technique which is a compromise between the questions addressed, the available means and the precision required. The objective of this study is to compare the ability to sample reef fish communities at the same locations using two techniques based on the same stationary point count method: one using Underwater Visual Census (UVC) and the other rotating video (STAVIRO). UVC and STAVIRO observations were carried out on the exact same 26 points on the reef slope of an intermediate reef and the associated inner barrier reefs. STAVIRO systems were always deployed 30 min to 1 hour after UVC and set exactly at the same place. Our study shows that; (i) fish community observations by UVC and STAVIRO differed significantly; (ii) species richness and density of large species were not significantly different between techniques; (iii) species richness and density of small species were higher for UVC; (iv) density of fished species was higher for STAVIRO and (v) only UVC detected significant differences in fish assemblage structure across reef type at the spatial scale studied. We recommend that the two techniques should be used in a complementary way to survey a large area within a short period of time. UVC may census reef fish within complex habitats or in very shallow areas such as reef flat whereas STAVIRO would enable carrying out a large number of stations focused on large and diver-averse species, particularly in the areas not covered by UVC due to time and depth constraints. This methodology would considerably increase the spatial coverage and replication level of fish monitoring surveys.
Plos One (1932-6203) (Public Library Science), 2014-01 , Vol. 9 , N. 1 , P. -

Droits : 2014 Mallet et al. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.
http://archimer.ifremer.fr/doc/00170/28132/26352.pdf
DOI:10.1371/journal.pone.0084344
http://archimer.ifremer.fr/doc/00170/28132/

Éditeur(s) : HAL CCSD Nature Publishing Group
Résumé : Isozyme markers were used to characterize levels of diversity, genotypic structure and spatial genetic structure for the low-density tree species, Carapa procera (five adults per ha), within 300 ha of a continuous tropical rain forest stand. Both seed and adult stages were investigated, a high level of genetic diversity being found in both. Fixation indices showed excess homozygosity in seeds, and excess heterozygosity in adults, which might be caused by selection in favour of heterozygotes. Autocorrelation analysis of the spatial distribution of genotypes revealed no significant pattern in adults or in seeds before dispersal, and there was a high variability in correlogram shapes among alleles. This suggests that gene flow is extensive in C. procera, probably mainly through long-distance pollen dispersal, as seed dispersal is expected to be rather limited in this species (maximum distances of about 50 m). No clear-cut spatial pattern was observed in pollen allele frequencies, which supports the hypothesis of extensive pollen flow. This overall lack of structure is consistent with the data already available on the mating system of this predominantly outcroissing species.
ISSN: 0018-067X

hal-01032057
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01032057
DOI : 10.1038/hdy.1997.124

Éditeur(s) : HAL CCSD BioMed Central
Résumé : International audience
BACKGROUND: Few studies have explored how noise might contribute to social health inequalities, and even fewer have considered infant mortality or its risk factors as the health event of interest.In this paper, we investigate the impact of neighbourhood characteristics - both socio-economic status and ambient noise levels - on the spatial distribution of infant mortality in the Lyon metropolitan area, in France. METHODS: All infant deaths (n = 715) occurring between 2000 and 2009 were geocoded at census block level. Each census block was assigned multi-component socio-economic characteristics and Lden levels, which measure exposure to noise. Using a spatial-scan statistic, we examined whether there were significant clusters of high risk of infant mortality according to neighbourhood characteristics. RESULTS: Our results highlight the fact that infant mortality is non-randomly distributed spatially, with clusters of high risk in the south-east of the Lyon metropolitan area (RR = 1.44; p = 0.09). After adjustments for socio-economic characteristics and noise levels, this cluster disappears or shifts according to in line with different scenarios, suggesting that noise and socio-economic characteristics can partially explain the spatial distribution of infant mortality. CONCLUSION: Our findings show that noise does have an impact on the spatial distribution of mortality after adjustments for socio-economic characteristics. A link between noise and infant mortality seems plausible in view of the three hypothetical, non-exclusive, pathways we propose in our conceptual framework: (i) a psychological pathway, (ii) a physiological disruption process and (iii) an unhealthy behaviours pathway. The lack of studies makes it is difficult to compare our findings with others. They require further research for confirmation and interpretation.
ISSN: 1476-069X

Droits : info:eu-repo/semantics/OpenAccess
inserm-00924503
http://www.hal.inserm.fr/inserm-00924503
http://www.hal.inserm.fr/inserm-00924503/document
http://www.hal.inserm.fr/inserm-00924503/file/1476-069X-12-109.pdf
PUBMED : 24341620

Éditeur(s) : HAL CCSD American Physical Society (APS)
Résumé : International audience
Diffusion in natural and engineered media is quantified in terms of stochastic models for the heterogeneity-induced fluctuations of particle motion. However, fundamental properties such as ergodicity and self-averaging and their dependence on the disorder distribution are often not known. Here, we investigate these questions for diffusion in quenched disordered media characterized by spatially varying retardation properties, which account for particle retention due to physical or chemical interactions with the medium. We link self-averaging and ergodicity to the disorder sampling efficiency Rn, which quantifies the number of disorder realizations a noise ensemble may sample in a single disorder realization. Diffusion for disorder scenarios characterized by a finite mean transition time is ergodic and self-averaging for any dimension. The strength of the sample to sample fluctuations decreases with increasing spatial dimension. For an infinite mean transition time, particle motion is weakly ergodicity breaking in any dimension because single particles cannot sample the heterogeneity spectrum in finite time. However, even though the noise ensemble is not representative of the single-particle time statistics, subdiffusive motion in q≥2 dimensions is self-averaging, which means that the noise ensemble in a single realization samples a representative part of the heterogeneity spectrum.
ISSN: 2470-0053

hal-01622668
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01622668
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01622668v2/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01622668/file/russian2017.pdf
DOI : 10.1103/PhysRevE.96.022156

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : For ecology scientists, spatial statistics are a set of tools allowing characterization of the structure of a point set, for instance a map of trees in a forest plot. This structure is defined implicitly as a departure from complete spatial randomness (CSR), the result of a Poisson point process. Inhomogeneity of the process and non-independence of points are its causes. As they cannot be disentangled by analyzing the data, so-called "spatial concentration" or "aggregation" (evenness due to repulsion also exists but is actually rare) usually concerns non-independence while intensity is assumed as known. The literature of point processes and measures of spatial structures is reviewed to clarify concepts and choices. The purpose of this thesis was to produce methodological enhancements. Its main results are: * A test for the most used statistic, Ripley's K function, against the null hypothesis of CSR. It can replace Monte-Carlo simulations used until now in the literature. * An extension of K to inhomogeneous processes, within a typology of available statistics (absolute, relative and topographic measures). When data is available as number of objects per zones (say a number of tree in each forest plot) rather than their exact position, information theory is used to define a general framework allowing to characterize spatial structure (of species) and diversity (of plots) as two aspects of a single measure of inequality. This framework is applied to Shannon's index of biodiversity to derive a self-sufficient definition of beta diversity, its calculation independently from the difference between gamma and alpha diversity, and a statistical test of significance against the null hypothesis that plots are samples of the same community. The way is paved for other applications to measures of diversity and spatial structures. As a conclusion, it appears clear that pattern characterization tools are a first step to deal with ecological questionings. Their development is still a matter of research. Yet, they are far from sufficient to address ecological processes as point processes ignore the temporal aspect of object locations.
Les statistiques spatiales sont pour les écologues un ensemble d'outils permettant de caractériser la structure d'un semis de points, par exemple une carte représentant des emplacements des arbres dans une parcelle de forêt. Cette structure est définie implicitement comme un écart à semis complètement aléatoire, résultat d'un processus de Poisson. L'hétérogénéité du processus ponctuel dont le semis de points est une réalisation et la non-indépendance des points en sont les causes indiscernables, ce qui amène généralement à supposer l'intensité du processus connu et nommer " concentration spatiale " ou " agrégation " (la régularité spatiale est possible, mais rare en pratique) la non-indépendance. Une revue de la littérature des processus ponctuels et des mesures de structures spatiales est fournie pour clarifier les concepts et les choix. L'objectif de ce travail de thèse était de produire des améliorations méthodologiques. Ses résultats principaux sont : * L'établissement d'un test pour la principale statistique utilisée, la fonction K de Ripley, permettant de s'affranchir de la méthode de Monte-Carlo utilisée dans la littérature pour rejeter l'hypothèse nulle d'un processus complètement aléatoire. * L'extension de K aux processus hétérogènes, dans le cadre d'une typologie claire des statistiques (absolues, relatives, topographiques). Lorsque la position exacte des objets n'est pas connue, mais que des effectifs par zone sont disponibles (par exemple des nombres d'arbres par parcelle), la théorie de l'information est utilisée pour définir un cadre général permettant de caractériser la structure spatiale (des espèces dans les parcelles) et la diversité (des parcelles, en termes d'espèces) comme deux aspects d'une même mesure d'inégalité. Ce cadre est appliqué à l'indice de biodiversité de Shannon pour définir clairement la mesure de diversité bêta, son calcul direct indépendamment de la différence entre diversités gamma et alpha, et fournir un test statistique de non nullité. La voie est ouverte pour l'application à d'autres mesures de diversité et de structure spatiale. En conclusion, il semble clair que ces outils de caractérisation sont un premier pas pour traiter les questions écologiques, leur développement étant toujours du domaine de la recherche. Ils sont cependant très insuffisants pour répondre à des questions liées aux processus écologiques, assez éloignés des processus ponctuels qui ignorent l'aspect temporel de l'installation des objets.
https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00540327

NNT : 2010AGPT0075
pastel-00540327
https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00540327
https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00540327/document
https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00540327/file/13_Marcon2010.pdf

Éditeur(s) : IEEE
Résumé : It is now well understood that data on soil moisture and sea surface salinity (SSS) are required to improve meteorological and climate predictions. These two quantities are not yet available globally or with adequate temporal or spatial sampling. It is recognized that a spaceborne L-band radiometer with a suitable antenna is the most promising way of fulfilling this gap. With these scientific objectives and technical solution at the heart of a proposed mission concept the European Space Agency (ESA) selected the Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission as its second Earth Explorer Opportunity Mission. The development of the SMOS mission was led by ESA in collaboration with the Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) in France and the Centro para el Desarrollo Tecnologico Industrial (CDTI) in Spain. SMOS carries a single payload, an L-Band 2-D interferometric radiometer operating in the 1400-1427-MHz protected band [1]. The instrument receives the radiation emitted from Earth's surface, which can then be related to the moisture content in the first few centimeters of soil over land, and to salinity in the surface waters of the oceans. SMOS will achieve an unprecedented maximum spatial resolution of 50 km at L-band over land (43 km on average over the field of view), providing multiangular dual polarized (or fully polarized) brightness temperatures over the globe. SMOS has a revisit time of less than 3 days so as to retrieve soil moisture and ocean salinity data, meeting the mission's science objectives. The caveat in relation to its sampling requirements is that SMOS will have a somewhat reduced sensitivity when compared to conventional radiometers. The SMOS satellite was launched successfully on November 2, 2009.
Proceedings of the IEEE (0018-9219) (IEEE), 2010-05 , Vol. 98 , N. 5 , P. 666-687

Droits : 2010 IEEE – All Rights Reserved
http://archimer.ifremer.fr/doc/00004/11483/8065.pdf
DOI:10.1109/JPROC.2010.2043032
http://archimer.ifremer.fr/doc/00004/11483/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : L’agriculture aux Antilles, depuis la période coloniale, est orientée vers quelques monocultures, de la canne à sucre à la banane en passant par le coton et le café (Lasserre, 1961). Aux côtés de cette agriculture exportatrice, les agrosystèmes multi-espèces sont aussi très anciens mais ont longtemps fonctionné de façon isolée et sur une base empirique notamment à travers les jardins familiaux ou "jardin créole" (Degras, 2005). De plus en plus, l'intérêt, voire la nécessité d'une diversification professionnelle de l'activité agricole aux Antilles est admise, reconnue voire soutenue compte tenu des impasses agronomiques, environnementales ou économiques L’insularité d’un territoire entraine de nombreux conflits d’usage dans la gestion du capital foncier. La nécessité de terres à bâtir dans un contexte d’augmentation de la population, la nécessité de protection de la forêt tropicale, des forêts marécageuses de mangroves et des zones à proximité des rivières amènent de nombreuses questions en matière d’aménagement et de gestion des territoires surtout lorsqu’ils sont exigus. L’agriculture est un secteur consommateur d’espace et ce pour l’ensemble des productions agricoles Aux Antilles, l’agriculture connaît de lourds héritages avec la prépondérance des cultures destinées à l’exportation et gourmandes en surfaces, la canne à sucre et la banane. La gestion des territoires mais aussi des pratiques agricoles sont très clairement remises en cause depuis la crise médiatique de la chlordécone en 2002 et les années suivantes par les successives interdictions prononcées par arrêtés préfectoraux depuis la crise sociale de 2009 décriant les cultures d’exportation pour leur caractère polluant et intensif et appelant à un retour aux productions locales plus respectueuses de l’environnement. Les systèmes productifs sont sans cesse en évolution. Ces changements sont le reflet des choix productifs effectués par les exploitants et par des pratiques agricoles mises en œuvre. L’analyse du système se fera de manière à identifier les spéculations initiales et leurs évolutions au cours de la dernière décennie. La diffusion spatiale de ces pratiques agricoles ne s’effectue pas linéairement car, dans les systèmes productifs, le phénomène est bien plus complexe dont la compréhension nécessite la prise en compte (i) des interactions entre les acteurs et (ii) de l’aspect temporel. L’émission d’un message informatif évolue dans le temps ainsi que les acteurs et leurs interactions sur le territoire. Même si les agriculteurs sont soumis à des facteurs exogènes communs à l’ensemble de leur exploitation, ils sont tout de même concernés par des influences provenant des réseaux au sein desquels ils sont insérés. Le processus classique de diffusion des pratiques agricoles est résumé par la courbe logistique (Hägerstrand, 1967). Sur le territoire, la situation d’adoption de pratiques n’est pas homogène. Pour une compréhension et une anticipation quant à l’évolution du territoire, l’ensemble des DOM antillais sera sujet à étude. Dans un premier temps, l’analyse des spéculations des systèmes multi-espèces à travers une analyse exploratoire des données permettra de mieux appréhender les dynamiques spatiales perceptibles sur le territoire et ce en fonction du type de production agricole. Pour modéliser la dynamique spatiale de diffusion des choix, il faudra envisager une combinaison de plusieurs approches géographiques pour une meilleure compréhension de la situation et ce en fonction de la complexité du système multi-espèces proposé au sein d’une même exploitation. Il s’agit par la géographie historique de s’intéresser aux changements survenus dans les modèles agricoles au cours du temps en d’étudier l'utilisation des terres agricoles au cours de la dernière décennie (approche diachronique) et la photographie du paysage agricole aux Antilles Françaises (approche synchronique). Ces deux approches synchroniques et diachroniques, révèlent respectivement les corrélations entre plusieurs éléments qui se trouvent dans un même lieu à une période donnée et met l'accent sur les processus de l'activité agricole qui sous-tendent les changements dans les modèles géographiques. La diffusion d’une pratique peut être analysée tout d’abord temporellement (Rogers, 1983) en estimant qu’il n’existe pas de différenciation spatiale dans le phénomène. Dans un deuxième temps, la considération de la dimension spatiale (Hägerstrand, 1967) dans l’étude de la diffusion devient primordiale pour l’étude de diffusion d’une pratique agricole dans des territoires diversifiés même s’ils sont insulaires et exigus. Les processus de diffusion spatiale sont perceptibles à différentes échelles spatiales (Aber, 1972) et il s’agit de déterminer les échelles d’études les plus pertinentes pour clarifier le phénomène : de l’échelle régionale à l’échelle locale (Morrill, 1970). La difficulté est de sélectionner la meilleure échelle pour établir un modèle de diffusion spatio-temporelle (Morrill, 1970). Il s’agira, dans la présente étude, d’opter pour une analyse en « time-geography » (Chardonnel, 2001) à savoir une analyse des réactions des individus dans le temps et l’espace : le comportement des agriculteurs face à leur pratique de 2000 à aujourd’hui et la diffusion spatio-temporelle de ces pratiques agricoles sur le territoire. L’objectif principal de la thèse est de comprendre et de modéliser les processus de diffusion spatiale des pratiques agricoles dans les systèmes productifs multi-espèces aux Antilles françaises. Il s’agira de retracer l’apparition des pratiques agricoles de la dernière décennie des agriculteurs n’ayant pas de mono-spéculation mais développant des systèmes productifs multi-espèces et touchant par conséquent différents secteurs agricoles (banane, canne, élevage, maraîchage…) et tout cela dans une même exploitation agricole. L’enjeu sera d'identifier les différents évènements significatifs survenus et subis par les différentes filières agricoles concernées et les producteurs, évènements marquants intervenus au cours de la période, tant climatiques, parasitaires, qu'organisationnels, structurels, réglementaires, marchands ou sociaux. Chaque agriculteur souhaite faire converger son système de production vers ses objectifs productifs en tenant compte des évolutions contextuelles d’exercice de son activité et ce, en fonction de l’offre technologique disponible dans la période correspondante. Il s’agira d’établir un modèle spatio-temporel de diffusion d’pratiques agricoles en tenant compte des facteurs moteurs et facteurs barrières à l’adoption et en donnant des poids différents aux différents facteurs d’influence. L’adoption de pratiques agricoles dépend de la situation géographique de l’exploitation, de la distance par rapport à l’innovateur : le principal déterminant spatial de l’adoption dans les filières de diversification, moins sujettes à un message technique unilatéral prodigué pour des filières très structurées, est l’effet de « mimétisme » (Girard, 1961). Cette adoption dépend également de l’interconnexion entre les différents acteurs de filière. Ce lien n’est peut-être pas nécessairement lié à la proximité géographique des individus mais à une proximité sociale résultant de l’appartenance à un ou plusieurs réseaux sociaux (Granovetter, 1983). L’accessibilité à l’information et la réaction de l’agriculteur face aux changements de pratiques dépend de son appartenance à un groupe social. Dans des filières très bien structurées (canne à sucre et banane), le message technique diffusé est homogène à toute la population et est influencé grandement par des facteurs exogènes à l’exploitant. La dimension spatiale et les réseaux sociaux sont des facteurs influençant les choix des exploitants et ce selon le type d’exploitations (monoculture ou multi-espèces). Actuellement, il semblerait que ce soit le type d’exploitation (taille et localisation) qui influence le choix de l’exploitation dans l’adoption d’innovation en milieu bananier (Mantran, 2011). A partir des techniques d’exploration des données, on pourra aboutir à la mise au point d’un modèle explicatif de la diffusion d’informations et ce probablement par type de production. Cette étude permettra une meilleure connaissance du territoire et de ses dynamiques spatiales agricoles.
Doctoriales du CEREGMIA
Cayenne, Guyane, France

hal-01458425
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01458425
PRODINRA : 384817

Éditeur(s) : HAL CCSD Wiley
Résumé :  
Aims: Astrocaryum sciophilum (Miq.) Pulle (Arecaceae) is an understorey palm, endemic to north-eastern South America with a patchy distribution. We tested the hypothesis that the spatial distribution of this palm species is not in equilibrium but is slowly colonizing the forest understorey. Location: Inventories and seed dispersal studies were conducted in the undisturbed tropical forest close to the Nouragues research station, French Guiana. Additional data were collected in the entire territory of French Guiana. Methods: We studied the demography of A. sciophilum on a 20-ha plot located at the edge of its distribution. The age of the palms was estimated by postulating an exponentially decreasing abundance by age class. Direct seed dispersal experiments were also conducted, to estimate dispersal parameters. The seeds of A. sciophilum were dispersed only by rodents. This information was used to parameterize a forest growth simulator, to study the spatial spread of this species. Results: Within the sampling plot, the density of A. sciophilum dropped sharply from about 500 individuals per hectare to zero. The maturation age was estimated to be 170 ± 70 years, and over 55 years with 95% confidence. Seed-dispersal experiments yielded an average seed dispersal distance of 11 m and a maximum estimated dispersal distance of 125 m across a generational span of 55 years to maturity. Therefore, the maximal estimated colonization speed is 2.3 m/y. Conclusions: Empirical results and numerical simulations suggest that the boundary of the A. sciophilum population is a colonization front, and that the range of this species is slowly expanding. The implications of this result in respect of palaeoenvironmental changes in this region are discussed.
ISSN: 1466-822X

hal-01032154
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01032154
DOI : 10.1046/j.1466-822X.2003.00020.x

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Point processes are often used as spatial or spatio-temporal distribution models of occurrences. In this PhD dissertation, we focus first on Cox processes driven by a hidden process associated with a Dirichlet process. This model corresponds to hidden occurrences influencing the stochastic intensity of observed occurrences. We generalize the notion of "Shot noise Cox process" introduced by M{o}ller and develop its bayesian analysis by a Gibbs sampler combined with a Metropolis-Hastings algorithm. We show that our MCMC method is a reversible jump one. The model takes into account a random number of hidden contributions producing effects on the observed point process intensity. Therefore the parameter space has a variable dimension. We focus the statistical inference on the estimation of the hidden contribution expected value, the hidden contribution expected number, the spatial influence and correlation parameters. The contribution equality test and contribution independence test are proposed. Applications in epidemiology and ecology are shown from extit{Rubus fruticosa} data, extit{Ibicella lutea} data and death number data in counties of Georgia, USA. Two situations are considered with respect to available data~: firstly, the spatial positions of occurrences are observed between several pairs of consecutive dates; secondly, counts are carried out over a fixed time interval in several spatial sampling units. Secondly, we focus on point processes with memory introduced by Kagan, Ogata and Vere-Jones, pioneers in statistical seismology. In fact, spatio-temporal point processes play an important role in the studies of earthquake catalogs since they consist of seismic events with their dates and spatial locations. We studied an ETAS (Epidemic Type Aftershock Sequence) model with time independent background intensity and several triggering functions taking into account previous events. We illustrate our approach with a seismicity study of the Lesser Antilles arc. A comparaison study of Gamma, Weibull, Log-Normal and modified Omori law triggering function models is also carried out. We show that the modified Omori law does not fit the Lesser Antilles seismic data and the best adjusted triggering function is the Weibull model. Consequently, the waiting time between aftershocks is weaker in the Lesser Antilles zone compared to the one in regions with seismicity described by the modified Omori law. In other words, aftershock aggregativity is higher in the Lesser Antilles region. The stochastic background intensity following a Dirichlet process centered on a spatial log-normal process is discussed.
Les processus ponctuels sont souvent utilisés comme modèles de répartitions spatiales ou spatio-temporelles d'occurrences. Dans cette thèse, nous nous intéressons tout d'abord à des processus de Cox dirigés par un processus caché associé à un processus de Dirichlet. Ce modèle correspond à des occurrences cachées influençant l'intensité stochastique des occurrences observées. Nous généralisons la notion de " Shot noise Cox process " introduite par Moller et développons le traitement bayésien par un échantillonneur de Gibbs combiné à un algorithme de Metropolis-Hastings. Nous montrons que cette méthode MCMC est à sauts réversibles. Le modèle prend en compte, en effet, un nombre aléatoire de contributions cachées influençant l'intensité du processus ponctuel observé donc a un espace paramétrique de dimension variable. Nous focalisons l'inférence statistique sur l'estimation de la valeur espérée de chaque contribution cachée, le nombre espéré de contributions cachées, le degré d'influence spatiale de ces contributions et leur degré de corrélation. Le test d'égalité des contributions et celui de leur indépendance sont ainsi développés. L'utilité en épidémiologie et en écologie est alors démontrée à partir de données de Rubus fruticosa, Ibicella lutea et de mortalité dans les cantons de Georgia, USA. En termes de données observées, deux situations sont considérées: premièrement, les positions spatiales des occurrences sont observées entre plusieurs paires de dates consécutives; deuxièmement, des comptages sont effectués, au cours d'une période fixée, dans des unités d'échantillonnage spatiales. D'autre part, nous nous intéressons aux processus ponctuels à mémoire introduits par Kagan, Ogata et Vere-Jones, précurseurs de la statistique sismologique. En effet, les processus ponctuels spatio-temporels ont une place importante dans l'étude des catalogues sismiques puisque ces derniers sont généralement constitués d'événements sismiques datés et géo-référencés. Nous avons étudié un modèle ETAS (Epidemic Type Aftershock Sequence) avec une intensité d'arrière-plan indépendante du temps et plusieurs fonctions déclenchantes permettant d'intégrer les événements antérieurs récents. Cette approche est utilisée pour étudier la sismicité de l'arc des Petites Antilles. Une étude comparative des modèles Gamma, Weibull, Log-Normal et loi d'Omori modifiée pour les fonctions déclenchantes est menée. Nous montrons que la loi d'Omori modifiée ne s'ajuste pas aux données sismiques des Petites Antilles et la fonction déclenchante la plus adaptée est le modèle de Weibull. Cela implique que le temps d'attente entre répliques dans la zone des Petites Antilles est plus faible que celui des régions à sismicité décrite par la loi d'Omori modifiée. Autrement dit, l'agrégation des répliques après un événement majeur est plus prononcée dans la zone des Petites Antilles. La possibilité d'inclure une intensité d'arrière-plan suivant un processus de Dirichlet centré sur un processus spatial log-gaussien est discutée.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841146

Droits : info:eu-repo/semantics/OpenAccess
NNT : 2012AGUY0555
tel-00841146
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841146
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841146/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841146/file/these_VALMY.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé :  
The spatial genetic differentiation among European beech stands in western Germany was analysed by a new method. The genetic structure at 8 enzyme gene loci of 100 sampled populations was used as data base. The data represent authors' own results and published data from 8 different studies. For 10 geographic distance classes [h] from 0 to 500 km, the average genetic distance between the populations for each single gene locus, a gene-pool distance and the semivariances of genetic diversity gam were computed. Significant deviation from random spatial genetic structure was tested by permutation analysis. In many cases (Lap-B, Mdh-B, Mdh-C and 6Pgdh-C) the mean genetic distance between stands with spatial distance up to 200 km was significantly smaller and the genetic distance between stands with geographic distances of 200 and 400 km was significantly greater than expected for random spatial genetic structure. Similar tendencies were found for the gene-pool distance and the semivariances of diversity. Kriging, as a method for spatial interpolation, was used to draw synthetic maps of the spatial patterns of allelic frequencies and genetic diversity. The influence of postglacial recolonisation and regeneration with foreign seed material on the spatial genetic patterns are discussed
Forest genetics

hal-01032093
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01032093

Éditeur(s) : HAL CCSD SAGE Publications
Résumé : International audience
This work aims at developing a general methodology to determine the spatial changes in the basic reproduction number for vector-borne diseases. This requires a spatially explicit modeling system which will be based on a cellular automata (CA) approach and applied to the Chagas disease for both homogeneous and heterogeneous landscapes. Using an extension of the so-called next-generation matrix, we obtained an expression for the basic reproduction number Formula that characterizes the spatial heterogeneity of the risk of emergence of an outbreak. The performed simulation with the built CA model shows the effect of local vector dispersal in a heterogeneous landscape for Chagas disease transmission.
ISSN: 0037-5497

hal-01271476
https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/hal-01271476
DOI : 10.1177/0037549715626520

Éditeur(s) : HAL CCSD Wiley
Résumé : International audience
AimEcological connectivity is currently considered to be essential to enhance biodiversity conservation efforts and benefit adjacent areas. We evaluate the spatial structure of vulnerable marine benthic invertebrate populations based on connectivity to improve the placement of marine protected areas.LocationGulf of Lions, NW Mediterranean Sea.MethodsWe used a spatially explicit metapopulation model to explore how larval dispersal affects marine benthic invertebrate dynamics at local and regional scales. Minimum recruitment success (the proportion of larvae that settle in a site and survive between spawning and first reproduction, which is required to ensure species persistence) is proposed as a measure of vulnerability. Three contrasting simulations were constructed: closed versus connected populations, habitat loss versus recruitment failure disturbances and varying patterns of oceanographic connectivity. The rescue factor (the ratio of minimum recruitment success in connected and closed populations) quantified the decrease in vulnerability because of oceanographic connectivity.ResultsIn the Gulf of Lions, connectivity reduced population vulnerability by a rescue factor of 5.3. The minimum recruitment success for regional persistence decreased from 3% to 0.2% when species' life expectancies increased from 2 to 50 years. Connectivity enabled the spread of individuals over the entire region, but there were higher densities in sink sites, where low retention rates do not allow for local persistence (western tip of the gulf). Source sites, defined as those sites bringing metapopulation resistance to recruitment failure and stresses from habitat loss, were located in the centre of the gulf.Main conclusionsConnectivity drives the spatial structure of population density distribution and population vulnerability in the absence of any other structuring factor. In the Gulf of Lions, marine protected areas are located in population sinks; however; if protection measures were taken in the central part, populations would benefit throughout the region via the rescue effect.
ISSN: 1366-9516

hal-01341743
https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/hal-01341743
DOI : 10.1111/ddi.12254

Éditeur(s) : Amer Geophysical Union
Résumé : The temporal evolution and spatial distribution of surface salinity and colored detrital matter (cdm) were evaluated within and adjacent to the Amazon River Plume. Study objectives were as follows: first, to document the spatial coherence between Amazon discharge, salinity, cdm, and the nature of the salinity-cdm relationship; second, to document the temporal and spatial variability of cdm along the trajectory of the low-salinity Amazon Plume, and third, to explore the departure of cdm from conservative mixing behavior along the plume trajectory into the open ocean. Time series (2003-2007) of surface salinity estimated using the Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System and corresponding satellite cdm absorption (acdm) data documented a plume of freshened, colored water emanating from the Amazon. Salinity and acdm were generally coherent, but there were regions in which spatial patterns of salinity and acdm did not coincide. Salinity was oppositely phased with discharge, whereas acdm was in phase but lagged discharge and typically remained high after maximum discharge. Along the river plume trajectory, acdm was inversely correlated with salinity, yet there was considerable deviation from conservative mixing behavior during all seasons. Positive anomalies in a linear relationship between salinity and acdm corresponded to areas of enhanced satellite-retrieved net primary productivity, suggesting the importance of phytoplankton biomass or its subsequent remineralization as a source of cdm. Negative anomalies tended to predominate at the distal sections of the plume trajectories, an observation consistent with the process of photo-oxidation of cdm over observed time scales of days to weeks.
Journal Of Geophysical Research-oceans (0148-0227) (Amer Geophysical Union), 2011-07 , Vol. 116 , N. C00H02 , P. 14 p.

Droits : 2011 American Geophysical Union. All Rights Reserved.
http://archimer.ifremer.fr/doc/00041/15218/12593.pdf
DOI:10.1029/2011JC006989
http://archimer.ifremer.fr/doc/00041/15218/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Karstic aquifers represent the most important fresh water reservoirs in many regions of the world like the Mediterranean Basin. However, because of complex processes of karstification, those aquifers are highly heterogeneous at all spatial scales and vulnerable to contamination. In this dissertation, we studied the potential of gravimetry and ambient seismic noise for hydrological modeling in karstic areas.The dolomitic area surrounding the “GEK” observatory in the Durzon catchment on the Larzac plateau, in France, is the preferred site for these studies. Inside the observatory, a superconducting gravimeter dedicated to hydrology has continuously measured gravity changes since 2011 with high precision, undertaken for the first time on a karst. From this gravity monitoring, we made conceptual hydrological models which laid the foundation of 1-D flow physical models. Indeed, gravimetry is an integrative hydro-geophysical method which allows 1) to consider the epikarst, locally heterogeneous as an equivalent tabular medium and 2) to define the types of transfer (fast & slow) occurring at the site. Especially, the lack of fast transfer through the GEK epikarst was precisely quantified for the first time at the field scale (~100m). Gravity-driven water mass balance with local meteorological data (evapotranspiration from a flux tower and precipitation) allowed setting the bottom outlet of the model to 1 mm.day-1. This flow has proved to be representative of the low-flow discharge at the only spring which represents all groundwater outflows from the catchment. This result supposes the homogeneity of the dolomitic epikarst almost at the basin scale. Model parameters were next calibrated using one year of ambient seismic noise monitored at two stations. Phase velocity changes obtained by cross-correlating the noise between 6 and 8 Hz were used as a ”timer” to follow the water infiltration between a depth of 30 and 60 meters. Thus, monitoring seismic velocity changes using ambient seismic noise demonstrates great potential for the study of deep and complex critical zones and could fill the instrumental gap currently existing in hydrology.Time-lapse gravity measurements with a spring-based portable gravimeter have also demonstrated the different behavior of two epikarsts and their variability at the scale of a few hundred meters. Monthly measurements around the observatory revealed the spatial homogeneity of this dolomitic epikarst: all the stations showed the same water storage changes. On the contrary, seasonal surface to depth gravity measurements along the underground passage of the Saint-Ferréol sinkhole, in limestone, have shown fast transfer and strong spatial variability of water storage. Lithology is then expected to play a part in the epikarst capacity to retain water. The precision needed to measure the weak hydrological induced signals during those surveys required robust methodology and an ambient temperature effect on measurements with spring-based gravimeter was observed in the field and quantified in the laboratory.
Les aquifères karstiques représentent des ressources en eau essentielles dans de nombreuses régions du monde comme le bassin Méditerranéen. Cependant, de par les processus complexes de karstification, ces aquifères sont hétérogènes à de nombreuses échelles et vulnérables. Dans cette thèse, nous étudions le potentiel de la gravimétrie et du bruit sismique ambiant pour la modélisation hydrologique en milieu karstique.Le site dolomitique de l’observatoire « GEK », sur le bassin du Durzon dans le Larzac, est le site d’étude privilégié de ces travaux. Dans l’observatoire, un gravimètre supraconducteur dédié à l’hydrologie mesure depuis 2011 les variations de gravité en continu et à une très haute précision, pour la première fois sur un karst. Des modèles hydrologiques conceptuels ont été réalisés à partir de cette surveillance gravimétrique et ont permis de poser les bases de modèles physiques d’écoulements 1-D. En effet la gravimétrie, intégratrice, permet 1) de considérer l’épikarst localement hétérogène comme un milieu tabulaire équivalent et 2) de définir les types de transfert à l’œuvre sur le site. En particulier, l’absence de transfert rapide dans l’épikarst a été quantifiée avec précision pour la première fois à l’échelle du terrain (~100m). A l’aide de données météorologiques locales, un bilan de masse précis a permis de définir le flux en limite inférieure du modèle à 1 mm.jour-1. Ce flux s’est montré représentatif du débit de basses-eaux de la source drainant l’ensemble du bassin. Ce résultat suppose une homogénéité de l’épikarst dolomitique quasiment à l’échelle du bassin. Les paramètres des modèles physiques ont ensuite pu être calibrés à l’aide d’un an d’intercorrélation du bruit sismique ambiant entre deux stations. Les variations de vitesses de phase obtenues entre 6 et 8Hz nous ont servi de « chronomètre » pour suivre l’infiltration entre 30 et 60m de profondeur. La surveillance passive des variations de vitesses sismiques par intercorrélation du bruit sismique ambiant montre ainsi un fort potentiel pour l’étude des zones critiques profondes et complexes à l’échelle du terrain et peut combler la lacune instrumentale qui existe actuellement en hydrologie.Des campagnes répétées de mesures avec un gravimètre portable à ressort ont également mis en évidence le fonctionnement différent de deux épikarsts et leur variabilité à l’échelle de la centaine de mètres. Des mesures mensuelles autour de l’observatoire ont mis en évidence l’homogénéité spatiale de cet épikarst dolomitique : toutes les stations ont les mêmes variations temporelles de stock d’eau. Au contraire, des mesures saisonnières en surface et en profondeur le long de la galerie souterraine calcaire de l’abîme de Saint-Ferréol ont montré une variabilité spatiale forte du stockage ainsi que du transfert rapide. La lithologie de l’épikarst est donc suspectée de jouer un rôle dans sa capacité de stockage. Lors de ces campagnes, la faiblesse du signal recherché a nécessité une méthodologie précautionneuse et un effet de température sur les mesures des gravimètres relatifs à ressort a été observé sur le terrain et quantifié en laboratoire.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01649606

NNT : 2016MONTT128
tel-01649606
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01649606
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01649606/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01649606/file/2016_FORES_archivage.pdf

Résumé : Shelled molluscs are comprised of bivalves and gastropods. They are settled mainly on the continental shelf as benthic and sedentary animals due to their heavy protective shell. They can stand a wide range of environmental conditions. They are found in the whole trophic chain and are particle feeders, herbivorous, carnivorous, and predators. Exploited mollusc species are numerous. The main groups of gastropods are the whelks, conchs, abalones, tops, and turbans; and those of bivalve species are oysters, mussels, scallops, and clams. They are mainly used for food, but also for ornamental purposes, in shellcraft industries and jewelery. Consumed species are produced by fisheries and aquaculture, the latter representing 75% of the total 11.4 millions metric tons landed worldwide in 1996. Aquaculture, which mainly concerns bivalves (oysters, scallops, and mussels) relies on the simple techniques of producing juveniles, natural spat collection, and hatchery, and the fact that many species are planktivores.
Fisheries and aquaculture. Encyclopedia of life support systems : Volume II ; edited by Patrick Safran

Droits : Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS)
http://archimer.ifremer.fr/doc/2001/publication-529.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/529/

Éditeur(s) : HAL CCSD Nature Publishing Group
Résumé : International audience
Tropical cyclone (TC) waves can severely damage coral reefs. Models that predict where to find such damage (the 'damage zone') enable reef managers to: 1) target management responses after major TCs in near-real time to promote recovery at severely damaged sites; and 2) identify spatial patterns in historic TC exposure to explain habitat condition trajectories. For damage models to meet these needs, they must be valid for TCs of varying intensity, circulation size and duration. Here, we map damage zones for 46 TCs that crossed Australia's Great Barrier Reef from 1985–2015 using three models – including one we develop which extends the capability of the others. We ground truth model performance with field data of wave damage from seven TCs of varying characteristics. The model we develop (4MW) out-performed the other models at capturing all incidences of known damage. The next best performing model (AHF) both under-predicted and over-predicted damage for TCs of various types. 4MW and AHF produce strikingly different spatial and temporal patterns of damage potential when used to reconstruct past TCs from 1985–2015. The 4MW model greatly enhances both of the main capabilities TC damage models provide to managers, and is useful wherever TCs and coral reefs co-occur.
ISSN: 2045-2322

Droits : http://creativecommons.org/licenses/by/
hal-01330362
https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/hal-01330362
https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/hal-01330362/document
https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/hal-01330362/file/srep26009.pdf
DOI : 10.1038/srep26009

Éditeur(s) : HAL CCSD Linnean Society of London
Résumé : Disentangling the impact of landscape features such as rivers and historical events on dispersal is a challenging but necessary task to gain a comprehensive picture of the evolution of diverse biota such as that found in Amazonia. Adenomera andreae, a small, territorial, terrestrial frog species of the Amazonian forest represents a good model for such studies. We combined cytochrome b sequences with 12 microsatellites to investigate the genetic structure at two contrasted spatial scales in French Guiana: along a similar to 6-km transect, to evaluate dispersal ability, and between paired bank populations along a similar to 65-km stretch of the Approuague river, to test the effect of rivers as barriers to dispersal. We observed significant spatial genetic structure between individuals at a remarkably small geographical scale, and conclude that the species has a restricted dispersal ability that is probably tied to its life-history traits. Mitochondrial and microsatellite data also indicate a high level of differentiation among populations on opposite banks of the river, and, in some cases, among populations on the same riverbank. These results suggest that the observed population structure in A. andreae is the result of restricted dispersal abilities combined with the action of rivers and Quaternary population isolation. Given that Amazonia hosts a great portion of anurans, as well as other small vertebrates, that display life-history traits comparable with A. andreae, we argue that our analyses provide new insights into the complex interactions among evolutionary processes shaping Amazonian biodiversity. (c) 2012 The Linnean Society of London, Biological Journal of the Linnean Society, 2012, 106, 356373.
ISSN: 0024-4066

hal-01032422
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01032422
DOI : 10.1111/j.1095-8312.2012.01871.x

Éditeur(s) : Oxford university press
Résumé : The eastern Baltic cod stock collapsed as a consequence of climate-driven adverse hydrographic conditions and over fishing and has remained at historically low levels. Spatio-temporal fishing closures [Marine Protected Areas (MPAs)] have been implemented since 1995, to protect and restore the spawning stock. However, no signs of recovery have been observed yet, either suggesting that MPAs are an inappropriate management measure or pointing towards suboptimal closure design. We used the spatially explicit fishery simulation model ISIS-Fish to evaluate proposed and implemented fishery closures, combining an age-structured population module with a multifleet exploitation module and a management module in a single model environment. The model is parameterized based on (i) the large amount of biological knowledge available for cod and (ii) an analysis of existing spatially disaggregated fishery data. As the population dynamics of eastern Baltic cod depend strongly on the climate-driven hydrographic regime, we considered two production regimes of the stock. MPAs were only effective for stock recovery when they reduced overall fishing effort. The performance of MPAs needs to be evaluated relative to environmental regimes, especially for stocks facing strong environmental variability.
ICES Journal of Marine Science (1054-3139) (Oxford university press), 2009 , Vol. 66 , N. 1 , P. 109-121

Droits : 2008 ICES/CIEM
http://archimer.ifremer.fr/doc/2009/publication-6094.pdf
DOI:10.1093/icesjms/fsn166
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/6094/