TITRE DE LA THÈSE : Evaluation de la vulnérabilité des aires protégées insulaires dans un contexte de changements globaux
Candidature : CV + lettre de motivation à envoyer celine.bellard@cnrs.fr avant le 15/04/2026 (pour une sélection avant le concours de l’école doctoral en Juin)
DIRECTEUR OU DIRECTRICE DE THÈSE :
Nom : Bellard Céline
Unité de rattachement : UMR8079, Laboratoire Ecologie, Société & Evolution, Université Paris Saclay
Courriel : celine.bellard@cnrs.fr
PROJET DE THÈSE / THESIS PROJECT
• Résumé (environ 250 mots) / Summary (about 250 words)
Bien que les îles ne représentent que 7 % des terres émergées, elles abritent plus de 20 % de la biodiversité mondiale et une forte proportion d’espèces endémiques. Elles représentent aussi plus de 80 % des extinctions mondiales et un tiers des espèces menacées. Les principales menaces du biota insulaire sont les invasions biologiques, les changements d’utilisation des sols et les changements climatiques avec la montée des eaux. Lors d’un projet précédent (RIVAGE), nous avons créé une base de données mondiale évaluant la vulnérabilité de 17 000 îles aux changements globaux (changements climatiques, changements d’utilisations des sols et invasions biologiques) en intégrant trois dimensions clés de la vulnérabilité (i) l’exposition des îles, (ii) la sensibilité des espèces aux menaces en raison de leurs caractéristiques propres et (iii) leurs capacités d’adaptation, aboutissant à un indice de vulnérabilité global. Ce projet de thèse a pour objectif d’analyser l’efficacité des aires protégées insulaires pour préserver la biodiversité fonctionnelle et phylogénétique des oiseaux et mammifères dans ce contexte de vulnérabilité aux changements globaux. La première partie évaluera l’exposition des aires protégées actuelles aux menaces globales et identifiera les facettes de la biodiversité les plus vulnérables. La seconde partie, fondée sur la biogéographie insulaire et la biologie de la conservation, proposera des réseaux prioritaires d’aires protégées, optimisés pour maximiser la protection de la biodiversité face aux menaces futures.
• Contexte, état de l’art / Context, state of the art (1/2 page max.)
L’humanité fait face à une crise environnementale sans précédent (IPBES, 2022). Aujourd’hui, plus de 20 % de la biodiversité mondiale et ¾ des espèces menacées se trouvent dans les îles qui sont documentés comme particulièrement vulnérables aux changements globaux en raison du syndrome d’insularité (espèces spécialisées, absence de stratégie de défense), de leur faible capacité d’adaptation (petites tailles de populations, fragmentation naturelle) et de leur géographie (isolement, surface insulaire réduite), limitant leur résilience face aux menaces (Fernandez Palacios et al., 2022). Les principales menaces opérant sur les îles s’intensifient (invasions biologiques, changements d’usage des sols et changements climatiques), tandis que les aires protégées actuelles ne permettent pas forcément de les protéger face à ces menaces (Cinmatti et al., 2025)
Les aires protégées ont été historiquement établies pour préserver des zones spécifiques, souvent en fonction de critères taxonomiques, sans intégrer l’exposition de ces aires aux changements climatiques qui va pourtant conduire aux déplacements des espèces locales vers des conditions plus favorables et permettre aussi le déplacement des espèces exotiques envahissantes dans de nouvelles aires (Bellard et al., 2012).
De plus, les aires protégées actuelles ne couvrent pas systématiquement l’ensemble des facettes de la biodiversité. Elles ont souvent été sélectionnées pour maximiser la diversité taxonomique, mais négligent la diversité fonctionnelle (qui traduit souvent du rôle écologique des espèces) et phylogénétique (histoire évolutive des lignées) qui ne sont pas nécessairement complémentaires (Leclerc et al., 2020). Ce manque de complémentarité pose problème car une perte de diversité fonctionnelle peut compromettre le fonctionnement des écosystèmes, tandis qu’une érosion de la diversité phylogénétique réduit le potentiel évolutif des espèces face aux changements globaux.
D’ici à 2030, l’ensemble des pays signataires de la Convention des Nations Unies sur la diversité biologique (près de 200 pays) se sont engagés à protéger 30 % de leurs territoires (objectif 30×30), un objectif ambitieux mais dont l’efficacité dépendra de la représentativité écologique des zones sélectionnées dans un contexte de changements globaux (Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework, 2022). La question centrale est donc double : ces futures aires protégées permettront-elles de préserver face aux futures menaces (climat, invasions, dégradation de l’habitat) ? et comment maximiser la préservation de la biodiversité (taxonomique, fonctionnelle ou phylogénétique) tout en intégrant les changements globaux dans le cadre de l’objectif 30×30 ?
Les études actuelles qui ont porté sur l’efficacité des aires protégées dans un contexte de changements climatiques se sont surtout intéressés aux écosystèmes continentaux, principalement européens (Chauvier Mendes et al., 2024, Ranius et al., 2023, Zupan et al., 2014). Une autre partie de ces études s’est intéressée à la représentativité des aires protégées pour l’ensemble des facettes de la biodiversité à grande échelle (Williams et al., 2022), mais aucune de ces évaluation globales ne s’est spécifiquement intéressée aux écosystèmes insulaires dans un contexte de multiples menaces.
Le projet RIVAGE (2024-2027), financé par le CESAB, a évalué la vulnérabilité de 17 000 îles en croisant des marqueurs de l’exposition des îles aux changements climatiques, aux invasions biologiques et aux changements d’utilisation des sols ainsi qu’en intégrant des informations sur la sensibilité des espèces aux changements globaux et leurs capacités adaptatives. Les résultats préliminaires montrent que les aires protégées actuelles ne couvrent pas systématiquement les zones les plus vulnérables ni les facettes critiques de la biodiversité. Ce projet de thèse visera donc à explorer cette partie du projet RIVAGE, qui prendra fin en 2027).
• Objectif de la thèse / Objective of the thesis (quelques lignes)
Ce projet de thèse vise à analyser l’efficacité des aires protégées insulaires pour préserver la biodiversité fonctionnelle et phylogénétique des oiseaux et mammifères face aux changements globaux. La première partie aura pour objectif d’évaluer la vulnérabilité des aires protégées actuelles aux menaces (changements climatiques, invasions biologiques, changements d’utilisations des sols) et identifiera les facettes de la biodiversité vulnérables représentées au sein de ces îles. La seconde phase proposera de modéliser différents réseaux prioritaires d’aires protégées, optimisés pour maximiser les différentes facettes de la biodiversité dans un contexte de changements globaux. En exploitant la base de données RIVAGE et différents scénarios de modélisation, ce travail contribuera à optimiser la sélection des 30 % d’aires protégées d’ici 2030, en testant différentes priorités de conservation des multiples dimensions de la biodiversité.
• Présentation détaillée du projet doctoral / thesis overview (1 ½ page max.)
Indiquez les différentes tâches, les stratégies et les moyens à mettre en œuvre pour mener à bien le projet / Outline the differents tasks, strategies, tools and technics that will be used to carry out the project
Le premier objectif est tout d’abord d’analyser l’efficacité des aires protégées insulaires pour préserver la biodiversité fonctionnelle et phylogénétique des oiseaux et mammifères face aux changements globaux. Pour répondre à cet objectif, la base de données RIVAGE sera utilisée. Cette base crée en 2025 couvre près de 17 883 îles de plus de 1 km² (hors Groenland) et intègre des listes d’espèces natives d’oiseaux (7 726 espèces sur 16 578 îles) et de mammifères (3 378 espèces), issues de bases de référence comme BirdLife International et l’UICN. Pour évaluer la vulnérabilité des écosystèmes insulaires aux changements globaux, RIVAGE combine trois dimensions : l’exposition aux menaces d’ici à 2050, calculée pour 16 578 îles selon deux scénarios socio-économiques (SSP 1-2.6 et 3-7.0) ; la sensibilité des espèces, évaluée via des traits écologiques (spécialisation trophique/habitat, rareté géographique) pour les oiseaux/mammifères et des critères comme l’endémisme; et la capacité adaptative des îles, basée sur des marqueurs physiques (superficie, altitude maximale, rugosité du terrain) et la capacité de dispersion des espèces (Avonet, COMBINE). La vulnérabilité est ensuite quantifiée pour chaque combinaison espèce-île via des équations intégrant ces trois composantes, standardisées sur une échelle de 0 à 1. Cette base de données fait l’objet d’une publication qui est en cours de soumission.
Obj 1 : Evaluer la vulnérabilité des aires protégées actuelles aux menaces et identifier les facettes de la biodiversité vulnérables
Pour se faire, l’étudiant.e. devra collecter et nettoyer les données de traits et de phylogénie des oiseaux et mammifères (Avonet, COMBINE, TetraDensity, VertLife, TOL) afin d’en dériver des indices de diversité fonctionnelle et phylogénétique (i.e., richesse, rareté, originalité) et d’identifier des lacunes dans la représentativité de la biodiversité. La diversité fonctionnelle sera caractérisée à partir de la méthode proposée par Villéger et al., (2008) qui définit la richesse fonctionnelle comme l’étendue de la gamme des valeurs des traits remplis par l’assemblage d’espèces considéré (i.e., oiseaux et mammifères) (voir aussi nos travaux précédents Bellard et al., 2022, Marino et al., 2024). Cette partie permettra notamment de caractériser la biodiversité représentée au sein des aires protégées vulnérables et des zones protégées dites « refuges » (où l’exposition aux menaces est la plus faible). Elle permettra aussi de tester si la couverture spatiale des aires protégées permet de maximiser la représentation des différentes facettes de la diversité dans un contexte de changements globaux. Pour analyser le recouvrement spatial entre la vulnérabilité, et chaque facette de la biodiversité au sein des aires protégées et en dehors, nous générerons des cartes bivariées permettant d’identifier les régions où ces dimensions coïncident ou divergent. Cette approche permettra de tester l’hypothèse d’une variabilité spatiale marquée entre les facettes de diversité et les groupes taxonomiques en termes de vulnérabilité, en mettant en lumière les îles où les aires protégées actuelles sous-représentent certaines dimensions critiques (ex. : traits fonctionnels uniques ou lignées phylogénétiques endémiques).
Obj 2 : Modéliser différents scénarios d’aires protégées afin d’optimiser la représentation des différentes facettes de la biodiversité dans un contexte de changements globaux.
La seconde phase proposera de modéliser différents scénarios spatialisés d’aires protégées dont l’objectif est de maximiser les différentes facettes de la biodiversité sous protection dans un contexte de changements globaux. En testant différents scénarios de modélisation, ce travail contribuera à optimiser la sélection des 30 % d’aires protégées d’ici à 2030 pour chacun des pays signataires. Deux types de scénarios principaux seront développés pour établir des priorités de conservation. Le premier scénario ciblera les 10 % des îles les plus vulnérables aux changements globaux, parmi lesquelles nous identifierons celles qui maximisent collectivement la diversité sous ses trois facettes. Parallèlement, nous mettrons en évidence les îles les moins exposées mais abritant des refuges critiques pour la biodiversité, essentiels pour établir de nouvelles zones de protection et garantir la résilience à long terme. Le second scénario, inspiré de l’approche KBA (Key Biodiversity Areas), s’appuiera sur cinq critères : vulnérabilité des espèces, endémisme, intégrité écologique (e.g., intactness), refuges écologiques et irremplaçabilité fonctionnelle et phylogénétique pour identifier les îles prioritaires. D’autres scénarios pourront également être testés selon les dernière avancées de la littérature scientifique, ainsi qu’en utilisant des outils d’optimisation spatiale : package prioritzeR ou le logiciel Zonation, permettant de maximiser la biodiversité représenter tout en réduisant le coût de protection.
Ces scénarios seront optimisés pour atteindre l’objectif des 30 % de protection d’ici à 2030, en maximisant indépendamment et ensemble les diversité taxonomique, phylogénétique et fonctionnelle. Enfin, nous développerons différents indicateurs liés à la représentativité de la biodiversité (richesse, endémisme), la gouvernance des aires protégées (niveau de protection légal I à VI), leur efficacité (e.g., taille de l’aire protégées, nombre d’aires protégées, date d’implémentation, GDP) et le coût de gestion (extension aire protégées existante ou création, intensité des menaces, nature de la menace). Cette partie permettra ainsi de tester différents scénarios de réseaux d’aires protégées, en indiquant quelles îles devraient être intégrées en priorité pour maximiser la couverture de protection de la biodiversité la plus menacée.
• Calendrier prévisionnel / Provisional schedule
La première année sera consacrée au premier objectif du projet. En particulier, l’étudiant devra se familiariser avec la littérature scientifique idoine et la base de données RIVAGE. La personne retenue devra collecter des données de traits, nettoyer et mettre en format ces données, mener les analyses de diversité fonctionnelle et analyser les résultats pour les différentes îles de la base de données. Cette première année sera aussi consacrée à la rédaction du premier article de la thèse sur l’analyse de la vulnérabilité des aires protégées aux changements globaux. Cette partie sera aussi complétée par une analyse plus fine sur les différents niveaux de protection des aires protégées et leur vulnérabilité relative selon les différentes menaces ce qui fera l’objet d’une seconde publication. La seconde moitié de la thèse sera consacrée au second objectif avec la mise en œuvre de différents scénarios de conservation. Une partie de formation sur les logiciels qui permettent de déterminer les priorités spatiales de conservation type Zonation ou PriorizR sera effectuée puis l’étudiant.
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