Master spécialité Ecologie, Biodiversité et Evolution (EBE)

STAGE M2 EBE :
Modélisation spatialement explicite d’un système
prédateur-proie : cas du busard cendré-campagnol
des champs, dans le centre-ouest de la France
Coordonnées :
Sébastien Ballesteros
9, rue Aristide Maillol
75015 Paris
France
06 71 11 05 95
01 72 32 96 17
[email protected]
formation antérieure : Bac S, classe préparatoire BCPST, INA P-G.
liste des UE choisies pour validation au 1er semestre :
DYST
DYAV
STAV
EVAD
STEM
MAEE
ECOT
UE choisies en supplément : VIAB (auditeur libre) ; peut être PACE
Laboratoire d’accueil : CEBC-CNRS
Intitulé du laboratoire : Centre d’Etudes Biologiques de Chizé
Intitulé de l’équipe : Ressources et régulation des populations.
Responsable du stage :
Nom : Pablo Inchausti, Vincent Bretagnolle
Tél : 05 49 09 96 11
Email : [email protected] , [email protected]
description du projet de stage :
La Politique Agricole Commune (PAC) mise en place en 1962 a engendré des
bouleversements du paysage agricole. Les modes de gestion et d’exploitation se sont
considérablement intensifiés et spécialisés à grande échelle. Les paysages se sont ainsi
uniformisés et ce malgré une régression du paysage agricole de près de 10% à l’échelle de
l’Europe entière (déprise agricole) ces trente dernières années. Ces changements d’usage des
terres ont entraîné la destruction, la transformation et la fragmentation des habitats, et
apparaissent clairement comme le facteur majeur des événements d’extinction d’espèces aux
échelles locale et globale : d’innombrables études ont démontré la raréfaction de nombreuses
plantes, insectes, oiseaux et mammifères.
Extrêmement variable selon les écosystèmes, cet impact s’est avéré particulièrement fort dans
les espaces agricoles. Or ils constituent l'habitat dominant aux plans national (~50%) et
européen (42%, contre 33% pour les forêts). Les systèmes prairiaux en particulier sont en
continuelle régression depuis 1960. Bien qu’ils constituent des milieux variés, favorables au
maintien de la faune et de la flore sauvages, ils laissent peu à peu la place à un système de
cultures annuelles avec un travail du sol en profondeur plus régulier et des niveaux de
fertilisation croissants. Le résultat global de ces changements est une perte nette de
biodiversité dans les zones souffrant de déprise, et une perte encore plus importante dans
celles où l’activité agricole s’est intensifiée, notamment les plaines céréalières. L’essentiel des
problèmes environnementaux (qualité des eaux, érosion de la biodiversité) causés par
l’intensification de l’agriculture résultent donc de l’uniformisation des modes d’occupation
des terres : en termes de paysage, la perte des prairies au profit des cultures fourragères voire
de la céréaliculture intensive, a conduit à un bouleversement paysager dont les conséquences
environnementales commencent seulement à être analysées en France.
En ce qui concerne les oiseaux, la moitié des 500 espèces se reproduisant sur le continent
habitent dans les agro-écosystèmes. A cet égard, les milieux cultivés correspondent à
l’écosystème (au sens large) le plus riche en Europe. Or, contrairement à une idée répandue,
c’est parmi cette communauté que l’on trouve la proportion d’espèces menacées la plus
importante (environ 125 espèces, soit près de 50%), loin devant les zones humides par
exemple. Mais paradoxalement, les agro-écosystèmes, qui sont également majoritaires en
surface, font l’objet de peu d’études écologiques. De même, aucun effort de conservation, ou
presque, n’a encore été entrepris sur ces milieux : du fait de la propriété individuelle, ils ne
peuvent être mis en réserve naturelle et faire l’objet d’une stratégie de conservation.
Ce stage se focalise sur le Busard cendré (Circus pygargus) et sa proie principale le
campagnol des champs (Microtus arvalis) dans les agro écosystèmes du centre ouest de la
France. Le Busard cendré est un rapace diurne de taille moyenne qui niche dans le sol dans les
zones humides et les agro écosystèmes céréaliers en France, pays qui héberge un tiers des
effectifs européens de cette espèce protégée. Dans le centre ouest de la France, le Busard
cendré a une réponse fonctionnelle de type II aux variations cycliques du campagnol des
champs, ainsi qu’une réponse numérique concurrente aux fluctuations de sa proie principale
(Salamolard et al 2000). Le CNRS-Chizé possède des données spatialisées à long terme qui
permettront l’estimation des paramètres démographiques pour le prédateur. La dynamique
spatio-temporelle du campagnol des champs est aussi l’objet d’un programme de suivi depuis
1994. Le comportement de nidification et de recherche des proies issues des suivis de nids et
du radio pistage du Busard cendré fourniront des renseignements additionnels pour la
discrimination des formes fonctionnelles reliant la dynamique Busard-campagnol dans le site
d’étude du CNRS-Chizé.
L’objectif principal de ce stage sera le développement de modèles dynamiques spatialement
explicites et biologiquement réalistes d’un système prédateur-proie. Deux volets principaux
sont envisagés dans ce stage: la formulation et la solution (analytique et/ou numérique) des
modèles prédateur-proie spatialement réalistes, et leur déclinaison dans le cas d’étude
constitué par le Busard cendré (Circus pygargus) et sa proie principale le campagnol des
champs (Microtus arvalis) dans les agro-écosystèmes du centre-ouest de la France.
Le système busard cendré-campagnol de champs est plutôt du type "donor-control", c'est à
dire, que c'est la proie (et non le prédateur) qui détermine la dynamique de l'ensemble. Cette
espèce de campagnol a une dynamique cyclique (période de 3 ans, amplitude max/min = 100)
qui est "transmise" au prédateur. La principale réponse démographique de ce dernier est le
changement du nombre de couples reproducteurs (faible les années crash, forte les années pic)
et nous soupçonnons qu'il y aurait des effets aussi sur la survie et sur d'autres composantes de
la fécondité.
La première chose à faire est donc examiner des alternatives non spatialisés pour formuler un
modèle type "donor-control". La plupart des modèles de ce type sont en effet assez simplistes
et développés pour les interactions zooplancton-phytoplancton.
La deuxième chose à faire est élargir le modèle prédateur-proie du contexte classique basé sur
des équations différentielles pour mettre un peu de réalisme biologique dans le modèle (ex;
structure d'âge, etc). Il n'a pas beaucoup de choses publiées dans la littérature sur des modèles
prédateur-proie "type-matriciels".
La troisième chose sera l'incorporation de composantes spatialisées dans le modèle. Il n'est
pas évident à premier abord de construire un modèle spatialisé pour un milieu sans
hétérogénéité spatiale comme les champs et il y a plusieurs voies possibles.
Dans l'un des extrêmes des options possibles, on peut considérer l'habitat de nidification
actuelle du busard comme absolument homogène et considérer une seule population
panmictique à l'échelle régionale ayant une dispersion continue dans ce milieu, ce qui nous
amènerait à un modèle formulé comme une équation intégro-différentielles (possible, mais
difficile à analyser). Suivant le même ordre d'idées, on pourrait discrétiser ce milieu continu et
faire un modèle type matrice multirégionale.
Dans l'autre extrême, on pourrait différencier (en fonction des données existantes) les noyaux
les plus utilisés comme sites de nidification et les considérer comme "patches" pour faire une
approximation type métapopulations. Bien sûr, dans la réalité, ces patches changent
d'emplacement dans le temps (ce qui n'est pas considéré dans l'approche métapopulation
"classique") en fonction des changements de la disponibilité des proies induits par les
pratiques agricoles, ce qui pourrait être intéressant d'étudier.
À terme, dans des perspectives de gestion, la modélisation aurait un rôle intéressant à jouer
pour faire des prévisions et étudier des scenarii d'évolution du parcellaire agricole et des
populations.
De plus, la commission européenne vient d'adopter l'indicateur «farmland birds» comme
indicateur structurel de développement durable pour la biodiversité. À terme, la Politique
agricole commune (PAC) sera évaluée, entre autres, à travers cet indicateur. Il s'agit de
promouvoir des méthodes de gestion durable des milieux, par des mesures agroenvironnementales, dans une perspective de multifonctionnalité.
.
continuation :
Ce stage peut se poursuivre par une thèse, l’équipe de recherche (Pablo Inchausti, Vincent
Bretagnolle et Patrick Duncan) participe et/ou co-dirige des programmes de recherche
national (avec l'INRA) et européen sur la biodiversité dans les espaces agricoles, et ces sur la
base de ces programmes et sur une demande de bourse doctoral qu’est basé l'éventuel
financement d'une thèse. (attente de la réponse final de l'European Science Foundation sur un
grand programme européen)
Sinon, je vais aussi essayer d’être financé par une BDI.