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Soutenance de thèse de Pierre-Yves Hernvann

Amphi Moule, campus de Rennes (huis clos)

Améliorer le réalisme écologique des modèles trophiques afin de mieux comprendre les impacts passés et présent de la pêche et de l'environnement sur les écosystèmes marins et de prédire leur réponse future au changement climatique : cas de la Mer Celtique

Thèse dirigée par Didier Gascuel - UMR Écologie et santé des écosystèmes (ESE)

Résumé

Comprendre le fonctionnement des réseaux trophiques est crucial pour quantifier les impacts de l’environnement et des pressions anthropiques sur les écosystèmes marins, mais requiert de capturer la complexité des interactions proies-prédateurs à travers le temps, l’espace et dans des environnements variables. Cette thèse vise à développer une approche intégrée de modélisation trophique afin d’accroître le réalisme écologique de tels outils, et à l’appliquer en Mer Celtique pour mieux comprendre son fonctionnement passé et futur. Différents développements méthodologiques sont conduits, en particulier pour améliorer la définition des régimes alimentaires et mieux représenter les déterminants de la productivité et de la distribution spatiale des espèces. Des multiples jeux de données sont de plus collectés : données pêche-dépendantes, modèles biogéochimiques, observations satellites etc. L’intégration de ces informations au nouveau modèle trophique spatialisé de Mer Celtique révèle que la pêche est le principal vecteur de changements au cours des dernières décennies, l’environnement demeurant stable depuis les années 2000. La complexe structuration spatiale de l’écosystème participerait à sa stabilité. Utilisé pour prédire la réponse de l’écosystème au changement climatique jusqu’en 2100, le modèle suggère qu’un réchauffement des eaux modifierait les communautés de poissons et qu’une réduction de la production primaire engendrerait un déclin général de la biomasse, menaçant l’intégrité du système et les pêcheries qu’il supporte.

Mots clefs : Ecosystèmes marins, Modélisation trophique, Pêche, Changement climatique

Abstract

Understanding food-web functioning is a key challenge to quantify the impacts of environment and anthropogenic pressures on marine ecosystems. If trophic modeling is a relevant tool, it has to capture the complexity of prey-predator interactions, trough time and space, in a variable environment. In this PhD, we develop an integrated approach of food-web modeling to increase the “ecological realism” of such tools and apply it to a case study ecosystem to better understand its past and future functioning. To that end, we conduct various methodological developments, especially to improve the species’ diets definition and better represent the drivers of species productivity and distribution. Additionally, multiple data sources are collected, from fisheries-dependent data to satellite remote sensing or outputs of biogeochemical models. The integration of this information into the new spatially-explicit Celtic Sea model reveals that fishing is the main driver of ecosystem dynamics over the last three decades, while the environment, stable after 2000, has a lower impact. The spatial structure of the food web turns out to be highly heterogeneous, likely enhancing ecosystem stability. Finally, the Celtic Sea model is used to predict the response of the ecosystem to climate change until 2100. Our results suggest that warming would drive changes in fish community while a decline in the primary production would lead to dramatic biomass decline, hence jeopardizing the ecosystem integrity and the fisheries it supports.

Keywords: Marine ecosystems, Food-web modeling, Trophic ecology, Fishing, Climate change