Unité d’accueil:
Institut d’Ecologie et des Sciences de l’Environnement de Paris (UMR 7618 iEES-Paris, https://ieesparis.ufr918.upmc.fr/?lang=fr), équipe Ecologie et Evolution des Réseaux d’Interactions, Université Pierre et Marie Curie, Paris.

Descriptif du projet de recherche:
Les écosystèmes terrestres, marins et d’eau douce sont soumis à des perturbations anthropiques agissant en parallèle à la base des réseaux trophiques (bottom-up, e.g.: l’eutrophisation) et à leur sommet (top-down, e.g.: perte des grands prédateurs). Classiquement, la réponse des écosystèmes à ces perturbations a été étudiée en utilisant le cadre conceptuel de la chaîne trophique, c’est à dire en agrégeant le réseau en niveaux trophiques distincts. Cette approche prédit en particulier que l’accroissement de la productivité potentielle facilite l’établissement de nouveaux prédateurs au sommet du réseau, qui induisent en retour des effets en cascade aux niveaux trophiques inférieurs (Oksanen et al., 1981).

Cependant, le modèle de Oksanen et al. a un pouvoir prédictif limité dans les milieux naturels. En effet, l’hétérogénéité spatiale nécessite de considérer non pas une, mais plusieurs chaines connectées à la base par des ressources communes (e.g., nutriments) et au sommet par des prédateurs généralistes (Polis and Strong, 1996; Wollrab et al., 2012). En particulier, la quasi-totalité des écosystèmes incluent en parallèle une chaîne brune (basée sur les détritus) et un chaine verte (basée sur la photosynthèse), connectées à la base par les nutriments inorganiques et au sommet par les grands prédateurs (Polis and Strong, 1996). Dans la plupart des écosystèmes, ces chaînes sont spatialement ségrégées, avec les chaînes brunes se trouvant sur le sol ou sur le fond des masses d’eau. Dans les écosystèmes lacustres, la zone littorale peut constituer une chaîne additionnelle, reliée à la base par la compétition entre producteurs primaires pour les nutriments et au sommet par la dispersion des prédateurs entre zones littorales et pelagiques.

Des travaux théoriques récents, notamment menés dans l’équipe (Zou et al., 2015), démontrent que, par rapport aux chaînes simples, ces chaînes parallèles réagissent très différemment aux perturbations top-down et bottom-up. En particulier, la compétition apparente due aux consommateurs de sommet fait que l’enrichissement (accroissement de R) d’une chaîne pourrait induire une cascade trophique dans l’autre chaîne (Wollrab et al., 2012). Ces résultats théoriques prédisent ainsi des réponses contrastées à l’enrichissement des compartiments benthiques, pélagiques et littoraux des écosystèmes lacustres. La prise en compte de l’hétérogénéité spatiale des réseaux trophiques semble donc cruciale pour comprendre les processus écologiques, et en particulier la réponse des écosystèmes aux perturbations anthropiques.

Objectifs:
Ce sujet de thèse a pour but (1) d’approfondir les prédictions théoriques des modèles de Wollrab et al. (2012) en explorant d’autres configurations topologiques et (2) de tester expérimentalement ces prédictions dans les lacs artificiels de l’Equipex PLANAQUA. Les effets de l’enrichissement et de la présence de super prédateurs y sont manipulés dans un design factoriel avec réplications (ajout ou non de phosphore depuis Janvier 2015, ajout de poissons cet automne avec ou sans la présence du brochet comme super prédateur). La taille des lacs (750 m3) offre en effet une opportunité unique de manipuler les super prédateurs de façon répliquée. De plus, les lacs comprennent une hétérogénéité spatiale marquée (zones pelagiques, benthiques et littorales) qui n’existe pas dans les mésocosmes expérimentaux qui ont été utilisés jusqu’alors pour étudier les cascades trophiques. La mesure des abondances des différents groupes trophiques (Ward et al. 2015) et de leurs réponses aux traitements expérimentaux (enrichissement et présence du super prédateur) permettra de tester la robustesse des prédictions théoriques en comparant notamment les réponses des chaînes benthiques, pélagiques et littorales.

Références:
Oksanen L, Fretwell SD, Arruda J, Niemela P (1981) Exploitation ecosystems in gradients of primary productivity. Am Nat 118:240–261. doi: 10.2307/2460513
Polis GA, Strong DR (1996) Food web complexity andcommunity dynamics. Am Nat 147:813–846.
Ward CL, McCann KS, Rooney N (2015) HSS revisited: multi-channel processes mediate trophic control across a productivity gradient. Ecol Lett 18:1190–1197. doi: 10.1111/ele.12498
Wollrab S, Diehl S, De Roos AM (2012) Simple rules describe bottom-up and top-down control in food webs with alternative energy pathways. Ecol Lett 15:935–946. doi: 10.1111/j.1461-0248.2012.01823.x
Zou K, Thébault E, Lacroix G, Barot S (2015) Interactions between the green and brown food web determine ecosystem functioning. Funct Ecol n/a–n/a. doi: 10.1111/1365-2435.12626

Financement:
le (la) candidat(e) sélectionné(e) par l’école doctorale recevra une bourse doctorale ministérielle.

Candidature et contact:
Les candidatures devront être envoyées sous la forme d’un seul document pdf par email à Eric Edeline ([email protected]), Gérard Lacroix ([email protected]) et Elisa Thébault ([email protected]). Le document comprendra : un CV détaillé, une lettre de motivation bien argumentée, une copie des notes et du classement aux examens de M1 et de M2, ainsi que les coordonnées de deux personnes référentes.

Date de clôture : 22 Février 2016.
L’examen des candidatures se fera au fur et à mesure de leur réception.

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