Des réseaux trophiques dans des réseaux spatiaux : comment ces deux types de réseaux interagissent pour influencer le fonctionnement des écosystèmes ?
La fragmentation croissante des habitats du fait des activités humaines constitue l’une des causes majeures de perte de la biodiversité. Comprendre comment l’arrangement de taches d’habitat en réseau spatial résultant de cette fragmentation affecte les réseaux d’interactions entre espèces et le fonctionnement des écosystèmes est un enjeu central pour la mise en place de stratégies efficaces de gestion des habitats. Par exemple, cette connaissance est indispensable pour évaluer comment la création de barrages sur des rivières peut affecter la dynamique des espèces aux différents niveaux trophiques ou, en contexte terrestre, pour comprendre comment l’empreinte spatiale des activités agricoles peut maintenir ou détériorer les réseaux d’interactions.
Ce projet de thèse s’inscrit dans le projet ANR WINE (Webs of Interactions NEtworks, financé sur la période 2023-2027) et vise à développer et analyser des modèles théoriques de réseaux trophiques spatialisés pour mieux comprendre les mécanismes écologiques qui relient les propriétés des réseaux d’interactions et leur dynamique spatiale.
Le projet de thèse se structurera selon deux axes de recherche :
- Comment la connectivité et l’hétérogénéité des taches d’habitat dans différents modèles de réseaux réalistes (graphe géométrique aléatoire, réseau dendritique) affecte la structure et les propriétés des réseaux trophiques locaux (niveau trophique maximal, distribution de la biomasse, diversité et généralisme des espèces, …).
- How food web structure, mobility and dispersal capacity of species at different trophic levels influence net biomass and nutrient flows between habitat patches (effective connectivity).
Pour étudier ces questions, nous envisageons de développer un modèle de simulation d’abondances des espèces d’un réseau trophique fondé sur le modèle de Lotka-Volterra généralisé spatialisé (systèmes d’ODEs), et qui intégrera des relations allométriques liant la taille corporelle des espèces à leurs taux biologiques. Ce formalisme permettra de généraliser les résultats théoriques à différents systèmes et de faire le lien avec des données (étudiées dans une autre partie de l’ANR). Pour étudier la seconde partie, on affinera le modèle pour intégrer les différents types de mouvements des organismes (dispersion vs fourragement) et les dynamiques de nutriments (recyclage).
Intégration au projet WINE
Le projet WINE dans lequel est intégré la thèse est un projet ANR collaboratif qui vise à mieux comprendre comment les structures spatiale et trophique des réseaux d’espèce interagissent par trois approches différentes (chacunes correspondant à un work package différent : théorie et modèles mathématiques (WP1); expériences en microcosmes (WP2) ; analyses de données existantes (WP3).
Le présent projet de thèse se situe dans le WP1 qui comportera aussi le recrutement d’un·e post-doctorant·e qui abordera plus particulièrement le volet évolutif des questions posées. La personne recrutée pour la thèse participera aux réunions du projet ANR et pourra ainsi bénéficier d’interactions avec les personnes travaillant sur les autres aspects du projets.
Candidat·e
Nous recherchons un·e candidat·e ayant un master en écologie, mathématiques pour les sciences de la vie, ou physique, avec un goût pour le questionnement théorique (capacité d’abstraction et de prise de recul sur les grandes questions écologiques) et des compétences en modélisation (systèmes dynamiques). Nous recherchons quelqu’un de motivé et autonome, avec une solide pratique de l’anglais et de bonnes capacités d’écriture. Nous sommes attentifs aussi aux capacités d’échange, de travail en équipe et de communication de la personne candidate, qui faciliteront une bonne intégration dans le projet dans lequel s’insère cette thèse.
Environnement de travail
La thèse sera basée à Sorbonne Université (https://www.sorbonne-universite.fr/) sur le campus de Jussieu, à l’Institut d’Écologie et des Sciences de l’Environnement de Paris (iEES-Paris : https://iees-paris.fr/). Sorbonne Université est une université pluridisciplinaire, de recherche intensive et de rang mondial. Le campus, situé au cœur de Paris, à côté du Jardin des plantes et du Muséum National d’Histoire Naturelle, offre un riche environnement scientifique aux 55 300 étudiants de Sorbonne Université, qui promeut la diversité, la créativité, l’innovation et l’ouverture sur le monde. iEES-Paris est une grande unité de recherche réunissant une centaine de chercheurs, enseignants-chercheurs et professeurs ayant des expertises variées (https://iees-paris.fr/). Des séminaires hebdomadaires, des journées scientifiques, et une retraite d’intégration des étudiant·e·s sont organisés au sein du laboratoire, ainsi que des réunions d’équipe régulières, facilitant l’intégration des doctorant·e·s dans un environnement scientifique riche, profitant d’une excellente ambiance de travail.
Encadrement
La thèse sera encadrée à iEES-Paris dans l’équipe Ecologie et Evolution des Réseaux d’Interactions (EERI : https://iees-paris.fr/equipes/reseaux-d-interactions/) par François Massol et Isabelle Gounand. Des réunions seront organisées avec les participants au projet WINE, plus particulièrement avec ceux impliqués dans la partie théorique, pour assurer la bonne intégration de la thèse dans le projet ANR.
Contacts
François Massol : francois.massol (at) cnrs.fr
Isabelle Gounand : isabelle.gounand (at) sorbonne-universite.fr
Modalités de candidature
Nous demandons aux personnes intéressées d’envoyer un CV, une lettre de motivation mentionnant explicitement les noms et contacts de deux personnes référentes, ainsi que leurs relevés pour l’ensemble des notes postbac et les classements, rassemblés en un seul PDF aux deux adresses e-mail des encadrants: francois.massol (at) cnrs.fr et isabelle.gounand (at) sorbonne-universite.fr avant le 15 mai.
Date limite de candidature : 15 mai
Début de la thèse : septembre-octobre 2024
Références
- Ockendon, N. et al. Mechanisms underpinning climatic impacts on natural populations: altered species interactions are more important than direct effects. Glob Change Biol 20, 2221-2229 (2014).
- Calcagno, V. et al. Constraints on food chain length arising from regional metacommunity dynamics. Proc R Soc B 278, 3042-3049 (2011).
- Gravel, D. et al. Stability and complexity in model meta-ecosystems. Nat Commun 7, 12457 (2016).
- Ryser, R. et al. Landscape heterogeneity buffers biodiversity of simulated meta-food-webs under global change through rescue and drainage effects. Nat Commun 12, 4716 (2021).
- Akjouj, I., Barbier, M., Clenet, M., Hachem, W., Maïda, M., Massol, F., Najim, J. & Tran, V. C. (2024) Complex systems in ecology: a guided tour with large Lotka–Volterra models and random matrices. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 480, 20230284.
- Peller, T. et al. Traits affecting nutrient recycling by mobile consumers can explain coexistence and spatially heterogeneous trophic regulation across a meta-ecosystem. Ecol Lett 25, 440-452 (2022).
- Trebilco, R. et al. Ecosystem ecology: size-based constraints on the pyramids of life. Trends Ecol Evol 28, 423-431 (2013).
- Barbier, M. & Loreau, M. Pyramids and cascades: a synthesis of food chain functioning and stability. Ecol Lett 22, 405- 419 (2019).
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