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
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : 28 pages, 6 figures
We study a universal object for the genealogy of a sample in populations with mutations: the critical birth-death process with Poissonian mutations, conditioned on its population size at a fixed time horizon. We show how this process arises as the law of the genealogy of a sample in a large class of critical branching populations with mutations at birth, namely populations converging, in a large population asymptotic, towards the continuum random tree. We extend this model to populations with random foundation times, with (potentially improper) prior distributions g_i: xmapsto x^{-i}, iinZ_+, including the so-called uniform (i=0) and log-uniform (i=1) priors. We first investigate the mutational patterns arising from these models, by studying the site frequency spectrum of a sample with fixed size, i.e. the number of mutations carried by k individuals in the sample. Explicit formulae for the expected frequency spectrum of a sample are provided, in the cases of a fixed foundation time, and of a uniform and log-uniform prior on the foundation time. Second, we establish the convergence in distribution, for large sample sizes, of the (suitably renormalized) tree spanned by the sample genealogy with prior g_i on the time of origin. We finally prove that the limiting genealogies with different priors can all be embedded in the same realization of a given Poisson point measure.
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01053343

hal-01053343
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ARXIV : 1407.7720

Éditeur(s) : EDP Sciences
Résumé : Batch fecundity and relative fecundity of swordfish (Xiphias gladius) in the southwestern Indian Ocean were estimated from seven gravid swordfish females (size range 127-225 cm lower jaw-to-fork length, LJFL) with unovulated, hydrated oocytes collected onboard Reunion-based (France) longline swordfish fishing vessels between December 1999 to January 2001. To investigate the spawning pattern of swordfish, we used data collected through a combination of two at sea sampling regimes. A total of 17 007 geo-located size data of swordfish were recorded during 8 years (1993-2001) and a total of 1727 (size range 75-289 cm, LJFL) swordfish gonads (1107 females and 620 males) were sampled from May 1998 to January 2001. The estimated batch fecundity ranged from 995 000 hydrated oocytes for the smallest ripe female to 4.3 millions for the largest female sampled measuring respectively 127 to 225 cm in curved length (LJFL). The relative fecundity ranged from 25 to 72 hydrated oocytes per gram of body weight. We found that batch fecundity was positively correlated with fish length and that the older/larger females have earlier and longer spawning seasons than younger/smaller females. These findings suggested that older/larger females which are seasonally migrating in this spawning ground seem to play a major role in reproductive success of the species in producing significantly more offspring than younger females during an extended spawning season. Examination of the length-frequency date from the fishery indicated that the young fish are resident around Reunion and around the seamounts off Reunion Island. Our results highlight the important role of the older/larger females in the reproductive capacity of southwestern Indian Ocean stock. We discuss the potential implications of fishing the older/larger females for this stock in terms of reproduction and recruitment.
La fécondité par acte de ponte et la fécondité relative chez l'espadon (Xiphias gladius) dans le sud-ouest de l'océan Indien sont estimées d'après sept femelles de taille comprise entre 127 et 225 cm (de l'extrémité de la mâchoire inférieure à la fourche caudale) ; celles-ci ayant atteint la maturité sexuelle, les ovaires contenant des ovocytes hydratés. Ces femelles ont été pêchées entre décembre 1999 et janvier 2001, par des palangriers ciblant l'espadon et basés à La Réunion. La stratégie de la reproduction chez l'espadon a été étudiée en utilisant des données collectées au cours de deux campagnes d'échantillonnages en mer : soit 17 007 mensurations géo-référencées d'espadons, de 75 à 289 cm, qui ont été enregistrées durant les 8 années d'étude (1993-2001) et 1727 gonades d'espadon (1107 femelles et 620 mâles) prélevées entre mai 1998 et juin 2001.La fécondité par acte de ponte estimée varie de 995 000 ovocytes hydratés, pour la plus petite femelle (127 cm), à 4,3 millions pour la plus grande femelle (225 cm). La fécondité par acte de ponte est corrélée positivement à la taille du poisson. La fécondité relative s'étend de 25 à 72 ovocytes hydratés par gramme de poids de corps. Les femelles les plus âgées/grandes pondent plus tôt et sur une période plus grande que les plus jeunes/petites femelles. Ainsi, les femelles plus âgées/grandes qui migrent de façon saisonnière vers cette aire de ponte, contribueraient plus largement au renouvellement de l'espèce en produisant de façon significative davantage de recrues que les femelles plus jeunes et ceci pendant une saison de ponte plus étendue. Par ailleurs, les jeunes individus semblent séjourner aux abords de l'île de La Réunion et des monts sous-marins situés au large. Nos résultats soulignent l'importance du rôle des femelles âgées/grandes dans la capacité reproductrice du stock d'espadon du sud-ouest de l'océan Indien. Les implications potentielles de la pêche : des femelles âgées et de grandes tailles sont discutées pour ce stock, du point de vue de la reproduction et du recrutement.
Aquatic Living Resources (0990-7440) (EDP Sciences), 2009 , Vol. 22 , N. 1 , P. 59-68

Droits : 2009 EDP Sciences
http://archimer.ifremer.fr/doc/2009/publication-6354.pdf
DOI:10.1051/alr/2009012
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/6354/