Un sujet de thèse sera mis au concours de l’école doctoral de l’université de Rennes début avril 2024 (début du contrat octobre 2024).
Si vous êtes intéressé(e), pour candidater, il faudra se connecter sur la plateforme Amethis: https://amethis.doctorat-bretagneloire.fr/amethis-client/
Titre: Services écosystémiques rendus par les insectes aquatiques dans les milieux aquatiques continentaux
Title: Ecosystem services provided by aquatic insects in continental aquatic environments
Mots-clés : dispersion, fertilisation, biomasse, meta-écosystème, milieux aquatiques temporaires
Keywords : dispersion, fertilization, biomass, meta-ecosystem, temporary aquatic environments
Nom, prénom du directeur de thèse (avec HDR) / Name of the thesis director : Piscart Christophe (ECOBIO Rennes)
Adresse mail/E-mail address : christophe.piscart@univ-rennes.fr
Co-direction : Benjamin Bergerot (ECOBIO Rennes) et Jean-Marc Roussel (INRAE DECOD Rennes)
1. Contexte socioéconomique et scientifique
Les insectes aquatiques sont à la base de nombreux services écosystémiques dans les paysages agricoles terrestres adjacents. Parmi eux, on peut citer la pollinisation, le soutien trophique à la biodiversité terrestre, la dépollution des cours d’eau ou encore la fertilisation des sols. Cette production et dispersion de biomasse est importante dans les écosystèmes terrestres agricoles car elle a un effet précurseur (i.e. « priming effect » en fin l’hiver) et constitue une ressource très qualitative en terme nutritif par rapport aux ressources d’origine terrestre (forte concentration en acides gras essentiel des organismes aquatiques). Le processus de fertilisation des sols terrestres adjacents par l’export/le dépôt de phosphore et d’azote est aussi à la base des réseaux trophiques terrestres qu’il soutient. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous souhaitons nous concentrer sur la production de biomasse et l’exportation de matières liées aux insectes à partir de l’ensemble écosystèmes aquatiques, y compris les milieux temporaires. En effet, les milieux aquatiques permanents ne représentent qu’une petite partie des milieux aquatiques totaux. Les milieux aquatiques permanents ne représentent que 1% du territoire en Ille et Vilaine et ont une forte productivité en insectes aquatiques avec jusqu’à plusieurs dizaines de Kg de masse sèche par hectares de rivière et par an (Thèses Raitif 2018 et Gerber 2022). Si l’on ajoute les zones humides, cette proportion atteint 5% du territoire et n’inclut pas les fossés et les prairies inondées qui peuvent représenter des milliers d’hectares d’eau qui produisent des tonnes d’insectes en quelques jours (les Diptères par exemples). Ces chiffres laissent présumer une sous-estimation importante de la productivité réelle de biomasse issue des milieux aquatiques (des milieux permanents et non permanents) et de sa variabilité temporelle sous-jacente (i.e. suivant les saisons).
2. Les hypothèses et questions posées
La problématique générale de cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’ANR STRANGE (2023-2026) et a pour objectif de quantifier les biomasses d’insectes aquatiques émergents des milieux aquatiques temporaires (fossés, zones inondées et prairies inondables) et de modéliser sa dispersion dans les paysages agricoles afin d’estimer les services écosystémiques associés (dépollution par export de N et P, fertilisation, soutien aux réseaux trophiques et pollinisation). Pour cela, il est nécessaire d’identifier toutes les sources d’émergence des insectes aquatiques et leur diversité ainsi que leurs fluctuations dans le temps (i.e. saisons) afin de quantifier la biomasse produite pour ensuite modéliser les services écosystémiques associés. L’hypothèse principale de cette thèse est que, comparativement aux cours d’eau permanents, les milieux humides temporaires sont une source importante de production de biomasse en insectes aquatiques, démultipliant les résultats existants déterminés uniquement sur les milieux permanents (thèses Raitif 2018 et Gerber 2022).
3. Les grandes étapes de la thèse et démarche
La première étape de la thèse consistera à caractériser et quantifier à l’aide d’images satellites dans le temps (i.e. fluctuations saisonnières) les milieux aquatiques temporaires sur les cinq sites choisis sur les 3 Zones Ateliers (Armorique, Brest-Iroise et Loire) qui participent à l’ANR STRANGE. La seconde étape sera de quantifier la production de biomasse et la diversité des insectes aquatiques émergents (principalement Diptères) dans les milieux temporaires en hiver et début de printemps (zones inondées) par des suivis de terrain. Ces données seront ensuite analysées et comparées avec celles obtenues dans le cadre de l’ANR STRANGE qui seront centrées sur les milieux aquatiques en fin de printemps et en été, période d’émergence préférentielle pour la plupart des groupes (hors Diptères). La dernière étape sera de développer des cartes des services écosystémiques à partir des modèles de dispersion dans les paysages déjà développés au sein du laboratoire (thèse Rémi Gerber) qui seront étendus pour prendre en compte les milieux temporaires et les variations saisonnières.
4. Approches méthodologiques et techniques envisagées
– Analyses d’images satellitaires et photo-interprétation d’images drones – Tentes à émergence pour capturer les insectes aquatiques (implication de protocole en science participative) – Identification morphologique et/ou moléculaires des insectes et biomasses produites – Utilisation de modèles spatiaux permettant la cartographie dans le temps et l’espace des services écosystémiques
5. Profils du ou de la candidate
Le candidat ou la candidate devra être titulaire d’un master en écologie terrestre et/ou aquatique. Il/elle devrait avoir des connaissances en traitement de données et un intérêt pour la recherche fondamentale et appliquée. Une appétence à la fois pour le travail de terrain, le travail en laboratoire et le traitement de données est essentielle, tout comme de bonnes aptitudes rédactionnelles, y compris en anglais. Le travail en équipe demande de bonnes aptitudes relationnelles. Des connaissances sur les insectes aquatiques ne sont pas requises mais un intérêt pour ce groupe taxonomique serait apprécié.
6. Moyens financiers supportant la thèse
Les moyens financiers supportant cette thèse sont associés au projet STRANGE (Ecosystem Services provided by sTReams to AdjaceNt aGricultural tErrestrial ecosystems ; financement ANR, 2023-2027). Ce projet réunit 10 unités de recherche françaises. Il a pour objectif d’évaluer les services écosystémiques rendus par les écosystèmes aquatiques aux milieux agricoles adjacents via des insectes ailés (services fertilisation des cultures, pollinisation, contrôle des ravageurs). Le projet prendra en compte les facteurs paysagers, en particulier la répartition spatiale des zones ripariennes dans la matrice agricole, la gestion et gouvernance de ces zones, les variables essentielles de biodiversité qu’elles représentent et leur rôle comme refuge, filtre, barrière ou corridor pour la biodiversité. Les sites d’étude sont situés au sein de trois zones ateliers (ZA) : la ZA Armorique, la ZA Loire et la ZA Brest-Iroise.
1. Contexte socioéconomique et scientifique
Les insectes aquatiques sont à la base de nombreux services écosystémiques dans les paysages agricoles terrestres adjacents. Parmi eux, on peut citer la pollinisation, le soutien trophique à la biodiversité terrestre, la dépollution des cours d’eau ou encore la fertilisation des sols. Cette production et dispersion de biomasse est importante dans les écosystèmes terrestres agricoles car elle a un effet précurseur (i.e. « priming effect » en fin l’hiver) et constitue une ressource très qualitative en terme nutritif par rapport aux ressources d’origine terrestre (forte concentration en acides gras essentiel des organismes aquatiques). Le processus de fertilisation des sols terrestres adjacents par l’export/le dépôt de phosphore et d’azote est aussi à la base des réseaux trophiques terrestres qu’il soutient. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous souhaitons nous concentrer sur la production de biomasse et l’exportation de matières liées aux insectes à partir de l’ensemble écosystèmes aquatiques, y compris les milieux temporaires. En effet, les milieux aquatiques permanents ne représentent qu’une petite partie des milieux aquatiques totaux. Les milieux aquatiques permanents ne représentent que 1% du territoire en Ille et Vilaine et ont une forte productivité en insectes aquatiques avec jusqu’à plusieurs dizaines de Kg de masse sèche par hectares de rivière et par an (Thèses Raitif 2018 et Gerber 2022). Si l’on ajoute les zones humides, cette proportion atteint 5% du territoire et n’inclut pas les fossés et les prairies inondées qui peuvent représenter des milliers d’hectares d’eau qui produisent des tonnes d’insectes en quelques jours (les Diptères par exemples). Ces chiffres laissent présumer une sous-estimation importante de la productivité réelle de biomasse issue des milieux aquatiques (des milieux permanents et non permanents) et de sa variabilité temporelle sous-jacente (i.e. suivant les saisons).
2. Les hypothèses et questions posées
La problématique générale de cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’ANR STRANGE (2023-2026) et a pour objectif de quantifier les biomasses d’insectes aquatiques émergents des milieux aquatiques temporaires (fossés, zones inondées et prairies inondables) et de modéliser sa dispersion dans les paysages agricoles afin d’estimer les services écosystémiques associés (dépollution par export de N et P, fertilisation, soutien aux réseaux trophiques et pollinisation). Pour cela, il est nécessaire d’identifier toutes les sources d’émergence des insectes aquatiques et leur diversité ainsi que leurs fluctuations dans le temps (i.e. saisons) afin de quantifier la biomasse produite pour ensuite modéliser les services écosystémiques associés. L’hypothèse principale de cette thèse est que, comparativement aux cours d’eau permanents, les milieux humides temporaires sont une source importante de production de biomasse en insectes aquatiques, démultipliant les résultats existants déterminés uniquement sur les milieux permanents (thèses Raitif 2018 et Gerber 2022).
3. Les grandes étapes de la thèse et démarche
La première étape de la thèse consistera à caractériser et quantifier à l’aide d’images satellites dans le temps (i.e. fluctuations saisonnières) les milieux aquatiques temporaires sur les cinq sites choisis sur les 3 Zones Ateliers (Armorique, Brest-Iroise et Loire) qui participent à l’ANR STRANGE. La seconde étape sera de quantifier la production de biomasse et la diversité des insectes aquatiques émergents (principalement Diptères) dans les milieux temporaires en hiver et début de printemps (zones inondées) par des suivis de terrain. Ces données seront ensuite analysées et comparées avec celles obtenues dans le cadre de l’ANR STRANGE qui seront centrées sur les milieux aquatiques en fin de printemps et en été, période d’émergence préférentielle pour la plupart des groupes (hors Diptères). La dernière étape sera de développer des cartes des services écosystémiques à partir des modèles de dispersion dans les paysages déjà développés au sein du laboratoire (thèse Rémi Gerber) qui seront étendus pour prendre en compte les milieux temporaires et les variations saisonnières.
4. Approches méthodologiques et techniques envisagées
– Analyses d’images satellitaires et photo-interprétation d’images drones – Tentes à émergence pour capturer les insectes aquatiques (implication de protocole en science participative) – Identification morphologique et/ou moléculaires des insectes et biomasses produites – Utilisation de modèles spatiaux permettant la cartographie dans le temps et l’espace des services écosystémiques
5. Profils du ou de la candidate
Le candidat ou la candidate devra être titulaire d’un master en écologie terrestre et/ou aquatique. Il/elle devrait avoir des connaissances en traitement de données et un intérêt pour la recherche fondamentale et appliquée. Une appétence à la fois pour le travail de terrain, le travail en laboratoire et le traitement de données est essentielle, tout comme de bonnes aptitudes rédactionnelles, y compris en anglais. Le travail en équipe demande de bonnes aptitudes relationnelles. Des connaissances sur les insectes aquatiques ne sont pas requises mais un intérêt pour ce groupe taxonomique serait apprécié.
6. Moyens financiers supportant la thèse
Les moyens financiers supportant cette thèse sont associés au projet STRANGE (Ecosystem Services provided by sTReams to AdjaceNt aGricultural tErrestrial ecosystems ; financement ANR, 2023-2027). Ce projet réunit 10 unités de recherche françaises. Il a pour objectif d’évaluer les services écosystémiques rendus par les écosystèmes aquatiques aux milieux agricoles adjacents via des insectes ailés (services fertilisation des cultures, pollinisation, contrôle des ravageurs). Le projet prendra en compte les facteurs paysagers, en particulier la répartition spatiale des zones ripariennes dans la matrice agricole, la gestion et gouvernance de ces zones, les variables essentielles de biodiversité qu’elles représentent et leur rôle comme refuge, filtre, barrière ou corridor pour la biodiversité. Les sites d’étude sont situés au sein de trois zones ateliers (ZA) : la ZA Armorique, la ZA Loire et la ZA Brest-Iroise.
English version
1. Socio-economic and scientific context
Aquatic insects underpin many ecosystem services in adjacent terrestrial agricultural landscapes. These include pollination, trophic support for terrestrial biodiversity, stream pollution control and soil fertilization. This production and dispersal of biomass is important in terrestrial agricultural ecosystems, as it has a « priming effect » at the end of winter and constitutes a highly qualitative resource in terms of nutrients compared with terrestrial resources (high concentration of essential fatty acids in aquatic organisms). The process of fertilizing adjacent terrestrial soils by exporting/depositing phosphorus and nitrogen also underpins the terrestrial food webs it supports. In this thesis project, we intend to focus on biomass production and the export of insect-related materials from all aquatic ecosystems, including temporary ones. Indeed, permanent aquatic environments represent only a small proportion of all aquatic environments. Permanent aquatic environments represent only 1% of the territory in Ille et Vilaine and have a high productivity in aquatic insects, with up to several tens of Kg of dry mass per hectare of river per year (Theses Raitif 2018 and Gerber 2022). If we add wetlands, this proportion rises to 5% of the territory, not to mention ditches and flooded meadows, which can represent thousands of hectares of water producing tons of insects in just a few days (Diptera, for example). These figures suggest a significant underestimation of the real biomass productivity of aquatic environments (permanent and non-permanent) and its underlying temporal (i.e. seasonal) variability.
2. Hypotheses and questions
The general aim of this thesis is to quantify the biomass of aquatic insects emerging from temporary aquatic environments (ditches, flooded areas and flooded meadows) and to model their dispersal in agricultural landscapes in order to estimate the associated ecosystem services (depollution by N and P export, fertilization, support of food webs and pollination). For this, it is necessary to identify all sources of aquatic insect emergence and their diversity, as well as their fluctuations over time (i.e. seasons), in order to quantify the biomass produced and then model the associated ecosystem services. The main hypothesis of this thesis is that, compared with permanent watercourses, temporary wetlands are an important source of aquatic insect biomass production, multiplying existing results determined solely on permanent environments (Raitif 2018 and Gerber 2022 theses).
3. Main stages of the thesis and approach
The first stage of the thesis will involve characterizing and quantifying temporary aquatic environments over time (i.e. seasonal fluctuations) using satellite images in the 5 sites selected from the 3 Zones Ateliers (Armorique, Brest-Iroise and Loire) participating in the ANR STRANGE project. The second stage will involve quantifying the biomass production and diversity of emerging aquatic insects (mainly diptera) in temporary environments in winter and early spring (flooded areas), through field monitoring. These data will then be analyzed and compared with those obtained as part of the ANR STRANGE project, which will focus on aquatic environments in late spring and summer, the preferred emergence period for most groups (excluding Diptera). The final step will be to draw up ecosystem service maps based on landscape dispersion models already developed within the laboratory (Rémi Gerber’s thesis), which will be extended to take account of temporary environments and seasonal variations.
4. Methodological and technical approaches
Analysis of satellite images and photo-interpretation of drone images – Emergence tents to capture aquatic insects (involvement of participatory science protocols) – Morphological and/or molecular identification of insects and the biomass produced – Use of spatial models to map ecosystem services over time and space.
5. Candidate profile
The candidate must have a Master’s degree in terrestrial and/or aquatic ecology. He/she must have knowledge of data processing and an interest in basic and applied research. An aptitude for fieldwork, laboratory work and data processing is essential, as are good writing skills, including in English. Teamwork requires good interpersonal skills. Knowledge of aquatic insects is not required, but an interest in this taxonomic group would be appreciated.
6. Financial ressources
Financial ressources for this thesis are associated with the STRANGE project (Ecosystem Services provided by sTReams to AdjaceNt aGricultural tErrestrial ecosystems; ANR funding, 2023-2027). This project brings together 10 French research units. It aims to assess the ecosystem services provided by aquatic ecosystems to adjacent agricultural environments via winged insects (crop fertilization, pollination, pest control services). The project will take into account landscape factors, in particular the spatial distribution of riparian zones within the agricultural matrix, the management and governance of these areas, the essential biodiversity variables they represent, and their role as refuges, filters, barriers or corridors for biodiversity. The study sites are located within three Zones Ateliers (ZA): ZA Armorique, ZA Loire and ZA Brest-Iroise.
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