L’objectif de la thèse est d’explorer les trajectoires temporelles et spatiales d’urbanisation d’habitats disponibles pour la biodiversité et de comprendre la réponse des communautés d’espèces à ces changements. Sur cette base, nous souhaitons ensuite déterminer les meilleures stratégies d’allocation de l’espace entre habitats urbains et non urbains afin de concilier urbanisation et conservation de la biodiversité.

Contexte : Longtemps délaissée par les écologues, la ville fait désormais l’objet de nombreuses études écologiques car elle constitue un écosystème au nombre d’espèces parfois important. Le processus d’urbanisation modifie cependant très fortement la composition et le fonctionnement des écosystèmes qu’elle transforme, avec des conséquences sur les services apportés par les écosystèmes (Shochat et al. 2006). De plus, le rythme d’urbanisation n’a jamais été aussi rapide et la ville s’installe de plus en plus dans les réservoirs de nature, autrefois épargnés. Ce processus
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d’urbanisation est inévitable et il est important de penser les formes de coexistence entre habitats urbains et non urbains afin de concilier au mieux aménagement urbain et conservation des écosystèmes sur le long terme. Les approches actuelles en écologie urbaine se révèlent cependant insuffisantes pour envisager cette coexistence.
Une des approches classique de l’écologie urbaine est l’usage de gradients spatiaux (i.e. variation de la surface imperméabilisé entre les centres et les périphéries urbaines) afin de décrire le processus d’urbanisation et ses effets sur les écosystèmes. Cette approche a de nombreuses limites. D’une part, elle fait l’hypothèse d’un développement concentrique des espaces urbanisés. Si ce modèle de développement a été vrai pour la plupart des villes européennes dans le passé, ce n’est plus le cas des villes contemporaines, moins linéaires et plus complexes (Seto et al. 2010). L’urbanisation peut ainsi conduire à des habitats plus ou moins densément peuplés avec des formes d’allocation spatiales agrégées ou plus éclatées dans l’espace. Cela a des implications sur le fonctionnement des écosystèmes. Par exemple, la surface, l’arrangement spatial et le degré de connectivité écologique entre les éléments du paysage jouent sur la colonisation, le maintien et la dispersion des populations animales et végétales au sein de la matrice urbaine. D’autre part, l’approche statique du gradient spatial néglige la dynamique temporelle des habitats urbanisés. Par exemple, un habitat urbain peut être récent et avoir évolué rapidement ou être plus âgé et peu changeant. De même, l’habitat d’origine avant urbanisation peut être de nature agricole, forestière ou autre. Ainsi, la trajectoire d’évolution d’un habitat urbain est complexe, ce qui a des implications sur la composition initiale en espèces, son maintien et son renouvellement au cours du temps (Ramalho et al. 2012).
Le rôle de l’allocation spatiale et des trajectoires d’évolution des habitats sur la biodiversité des villes a été étudié de façon insuffisante. Ce projet de thèse vise donc à combler ce manque puis à construire des scenarios optimaux de coexistence entre habitats urbains et non urbains permettant le développement de la ville et celui de la biodiversité au sens large, c’est à dire des espèces, du fonctionnement des écosystèmes et des services écologiques.

Questions abordées :
1-Quels sont les effets des trajectoires temporelles d’urbanisation sur la biodiversité ? Le/la doctorant(e) étudiera les effets de l’habitat d’origine, de l’âge de l’urbanisation, de la vitesse de transformation et de renouvellement des habitats, sur les processus de colonisation et de disparition d’espèces à différentes échelles spatiales.
2-Quels sont les effets de la distribution spatiale des habitats urbains sur la biodiversité ? Le/la doctorant(e) étudiera pour différents niveaux d’urbanisation, les effets de l’allocation spatiale des éléments urbains et non urbains, de leur niveau d’agrégation, des modes de gestion et d’entretien, de la connectivité écologique entre habitats urbains et non urbains.
3-Quelles sont les formes de co-existence spatiale et d’alternance temporelle entre habitats urbains et non urbains qui maximisent à la fois la biodiversité et l’urbanisation ? Plusieurs scenarios d’urbanisation, à des échelles locales et territoriales (ex. région Ile-de-France), seront testés.

La thèse se base sur deux approches ; celle de l’écologie urbaine dynamique (Ramalho & Hobbs 2011) et celle de l’allocation optimale des habitats (Green 2005). L’écologie urbaine dynamique place le processus d’urbanisation et ses effets sur la biodiversité dans une perspective temporelle et spatiale. De ce point de vue, elle étend les approches classiques par gradient spatial. Le concept d’allocation optimale des habitats permet, pour un même degré de gestion ou d’aménagement d’un territoire, de trouver les stratégies d’allocation spatiale et temporelle des habitats qui maximisent les niveaux de biodiversité. Ce concept a été bien développé en milieu agricole mais très rarement en ville (Lin & Fuller 2013).
L’étude de la biodiversité sera conduite sur les oiseaux et les plantes. Ce choix s‘explique d’une part par la bonne connaissance écologique de ces deux groupe. De plus, si les oiseaux comme les plantes sont des indicateurs du fonctionnement des écosystèmes (Billeter et al. 2008), étant donnés leurs caractéristiques écologiques très différentes, l’échelle spatiale à laquelle l’habitat influence leur populations est également très différente (Tscharntke et al. 2005), ce qui rend complémentaire leur étude. Enfin, il existe des bases de données fiables sur les oiseaux et les plantes en France, permettant de renseigner leur distribution spatiale et leur évolution temporelle (cf paragraphe ci-dessous sur les jeux de données).

Cette proposition de thèse a été soumise au concours de l’Ecole Doctorale Sciences du végétal : du gène à l’écosystème (Université Paris Saclay, date de concours 28 au 30 juin), voir page http://www.ed-sciences-du-vegetal.u-psud.fr/Rejoindre%20notre%20ED/Le%20concours%20annuel.htm

Encadrement : François Chiron ([email protected]) et Emmanuelle Baudry ([email protected]), les candidatures sont à faire sur le site internet de l’Ecole Doctorale 567, voir information sur http://www.ed-sciences-du-vegetal.u-psud.fr/Rejoindre%20notre%20ED/Le%20concours%20annuel.htm

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