Niveau du stage : Stage de recherche ou stage ingénieur de M2
Période du stage : 5-6 mois, à partir de février-mars 2018
Laboratoire d’accueil : CEREEP – Ecotron IleDeFrance UMS 3194 ENS CNRS

Responsable du stage :
Nom : Gérard Lacroix & Jean-François Le Galliard
Tel: 01.64.28.35.33
Email : [email protected], [email protected]

Collaboration
Nom : Sophie Guillon & Nicolas Flipo, Mines ParisTech
Email : [email protected]

Description du stage
Le projet de stage a pour objectif l’analyse et la modélisation de données de bio-géochimie pour l’étude du métabolisme de plans d’eau expérimentaux en relation avec les contraintes climatiques journalières et deux facteurs majeurs de régulation du fonctionnement des écosystèmes lacustres: la production primaire et la prédation de sommet de chaine (Carpenter et al., 2011). L’enjeu global est de préciser les mécanismes régulant le bilan métabolique d’un écosystème lacustre, donc son rôle dans le cycle global du carbone.

https://www.cereep.biologie.ens.fr/spip.php?article7&lang=fr
Figure 1 : Les 16 lacs du dispositif Planaqua, instrumentés et suivis régulièrement, et ayant fait l’objet de différents traitements © CNRS, CEREEP-Ecotron IleDeFrance

A cet effet, l’approche de modélisation utilisera les données de la plateforme expérimentale des macrocosmes PLANAQUA qui consiste en 16 lacs expérimentaux (Figure 1) faisant l’objet d’un suivi biochimique régulier et d’un suivi physico-chimique continu avec 12 profils verticaux qui sont mesurés chaque jour depuis juin 2016. L’expérience en cours consiste à contraster les apports en phosphore, nutriment limitant de la production primaire, ainsi que la présence de prédateurs de sommets de chaîne, entre les différents lacs selon un plan expérimental factoriel. Le travail consistera à la fois à analyser les séries temporelles récoltées pour identifier le fonctionnement biogéochimique des lacs et les effets des traitements, et à calculer le métabolisme à l’aide de différents modèles. Des travaux préliminaires ont montré la faisabilité du calcul du métabolisme avec la méthode des courbes journalières en oxygène (Staehr et al., 2010), mais ont également souligné les limites de cette méthode. Des modèles statistiques de type Bayésien (Holtgrieve et al., 2010) seront donc utilisés pour valider les tendances identifiées dans la dynamique du métabolisme, mais aussi pour étudier plus précisément les incertitudes.

L’objectif est double. Il s’agit d’une part d’analyser et d’interpréter les sources de variation dans le métabolisme à l’aide de méthodes statistiques (e.g. GAM General Additive Model, (Yvon-Durocher et al., 2017)). D’autre part, il s’agit d’utiliser le modèle biogéochimique C-RIVE, développé au Centre de Géosciences de MINES ParisTech, pour déterminer le métabolisme dans la colonne d’eau et au niveau du sédiment (Flipo et al., 2007) et mieux comprendre l’influence du traitement phosphore sur les écosystèmes lacustres.

Le stage se déroulera au CEREEP-Ecotron IleDeFrance, et sera co encadré par Gérard Lacroix et Jean-François Le Galliard ainsi que Sophie Guillon et Nicolas Flipo du Centre de Géosciences MINES ParisTech. Le travail sera réalisé en collaboration avec un ingénieur chargé de développements méthodologiques sur la base de données des lacs expérimentaux.

Contexte du stage
Ce projet bénéficie d’un financement de l’ANR via le programme de recherche Equipex PLANAQUA et s’inscrit dans le projet de recherche ANR Ecostab (coordination: E. Thébaud, iEES Paris, UPMC).

Références bibliographiques
Carpenter SR, Cole JJ, Pace ML, Batt R, Brock WA, Cline T, Coloso J, Hodgson JR, Kitchell JF, Seekell DA, Smith L, Weidel B, 2011. Early Warnings of Regime Shifts: A Whole-Ecosystem Experiment. Science 332:1079-1082.
Flipo N, Rabouille C, Poulin M, Even S, Tusseau-Vuillemin M-H, Lalande M, 2007. Primary production in headwater streams of the Seine basin: The Grand Morin river case study. Science of the Total Environment 375:98-109.
Holtgrieve GW, Schindler DE, Branch TA, A’Mar ZT, 2010. Simultaneous quantification of aquatic ecosystem metabolism and reaeration using a Bayesian statistical model of oxygen dynamics. Limnology and Oceanography 55:1047-1063.
Staehr PA, Bade D, Van de Bogert MC, Koch GR, Williamson C, Hanson P, Cole JJ, Kratz T, 2010. Lake metabolism and the diel oxygen technique: State of the science. Limnology and Oceanography: Methods 8.
Yvon-Durocher G, Hulatt CJ, Woodward G, Trimmer M, 2017. Long-term warming amplifies shifts in the carbon cycle of experimental ponds. Nat Clim Chang 7.

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