Offre de stage recherche pour :

Etudiants agro ou en master d’environnement / écologie / évolution, en césure, M1 ou M2.

Le stage est prévu pour une durée de six mois.

Encadrement :

– Antoine Le Gal (doctorant en 2nde année)
– Jane Lecomte (Professeure de l’ université Paris-Sud)

Contact :

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Description :

Les services de régulation tels que la pollinisation et le contrôle biologique jouent un rôle crucial dans les agroécosystèmes. Ils contribuent à la production agricole et peuvent se substituer à certains intrants, permettant de ce fait la réduction des coûts liés à l’activité agricole (Bommarco et al. 2013). Ces services de régulation sont produits et diffusés par des organismes mobiles, notamment des arthropodes, dont la viabilité et la distribution des populations dépendent des habitats semi-naturels disponibles et de leur arrangement dans la matrice cultivée. Des travaux théoriques ont visé à définir des paysages optimaux pour obtenir un certain niveau de production, ainsi que le choix des règles de gouvernance pour obtenir ces paysages. Il a été montré théoriquement qu’une quantité importante d’habitats naturels, bien dispersés dans la matrice cultivée, est nécessaire pour permettre de couvrir cette matrice avec un niveau suffisant de service (Mitchell et al., 2015), ce qui peut se réaliser notamment via une gestion collective et coordonnée du paysage agricole (Cong et al., 2016). Cependant, ces travaux se sont concentrés sur la modélisation de la gestion socio-écologique d’un seul service de régulation, ce qui peut affecter les résultats obtenu en terme de paysage optimal. Ils n’ont pas tenu compte : (1) de la possibilité d’interactions entre services de régulation, notamment pour le cas qui nous intéresse entre services de pollinisation et de contrôle biologique (Shackelford et al., 2013) et (2) de la possibilité à moyen/long-terme de dynamiques évolutives déterminant le fonctionnement des méta-communautés à la source de la production et de la diffusion des services (Kylafis et Lavigne, 2013).

L’étudiant développera un modèle spatialement explicite dont l’objet sera de représenter la dynamique des structure des paysages agricoles selon les formes de compromis imposées entre services. Il examinera le rôle de la dynamique évolutive sur l’émergence de structures paysagères et de leurs dynamiques. En fonction de l’avancée du travail, il pourra s’intéresser aux possibilités offertes par différentes formes de gouvernance des paysages pour aboutir à ces structures paysagères.

Une démarche de modèle multi-agent sera déployée, s’inspirant des frameworks proposés par Mitchell et al. (2015) et Cong et al. (2016). On représentera un paysage agricole constitué d’une matrice cultivée et de différents types d’habitats naturels diffusant un service de régulation. Ces services pourront interagir entre eux et seront soumis à des processus stochastiques pour simuler une dynamique évolutive. En chaque point de la matrice, il sera donc possible de déterminer un niveau de production, partiellement dépendant de la disponibilité en services de régulation. L’organisation du paysage sera déterminée par les décisions des différents agents représentant les agriculteurs exploitants. Différentes règles de décision, dépendantes des critères d’optimisation et/ou de conventions d’organisation, pourront être testées.

Le langage de programmation sera au choix de l’étudiant, mais la modélisation s’oriente à priori vers un système multi-agent, ce qui peut contraindre ce choix (notamment entre les langages NetLogo et Gamma). L’analyse statistique pourra se faire au choix en R ou Python.

Références dans le domaine :

Bommarco, R., Kleijn, D., & Potts, S. G. (2013). Ecological intensification: harnessing ecosystem services for food security. Trends in ecology & evolution, 28(4), 230-238.

Cong, R. G., Ekroos, J., Smith, H. G., & Brady, M. V. (2016). Optimizing intermediate ecosystem services in agriculture using rules based on landscape composition and configuration indices. Ecological Economics, 128, 214-223.

KylafisÃ, G., & Lavigne, C. (2013). Eco-evolutionary dynamics of agricultural networks: implications for sustainable management. Ecological Networks in an Agricultural World, 49, 339.

Mitchell, M. G., Suarez-Castro, A. F., Martinez-Harms, M., Maron, M., McAlpine, C., Gaston, K. J., … & Rhodes, J. R. (2015). Reframing landscape fragmentation’s effects on ecosystem services. Trends in Ecology & Evolution, 30(4), 190-198.

Shackelford, G., Steward, P. R., Benton, T. G., Kunin, W. E., Potts, S. G., Biesmeijer, J. C., & Sait, S. M. (2013). Comparison of pollinators and natural enemies: a meta‐analysis of landscape and local effects on abundance and richness in crops. Biological Reviews, 88(4), 1002-1021.

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