Sujet de Master 2 Recherche : "Rôle des structures arborescentes des réseaux hydrographiques dans la dynamique et génétique des populations piscicoles" Co-encadrement assuré par l’INRA et le CNRS Contacts : - Jacques Labonne, UMR ECOBIOP INRA, 05 59 51 59 85 ou [email protected] Cédric Gaucherel, CNRS CEREGE, [email protected] Virginie Ravigné, UMR ECOBIOP INRA, [email protected] Site web : http://www.st-pee.inra.fr Date de début de stage envisagée : février 2006 Contexte La Directive Cadre sur l’Eau émise par la commission européenne fixe aux états membres de l’union d’atteindre un bon état écologique des eaux de surface pour l’horizon 2015. Parmi les critères utilisés pour évaluer cet état figurent la restauration de la continuité des rivières et le bon fonctionnement des populations de poissons. Les populations de poissons d’eau courante évoluent dans des écosystèmes dont la structure spatiale peut être considérée comme arborescente. La diversité en forme, taille et complexité des réseaux hydrographiques conditionne probablement des mécanismes majeurs en écologie comme la connectivité, la dispersion et la panmixie génétique. De plus, la fragmentation anthropique de ces écosystèmes est susceptible de compliquer le fonctionnement des populations de poissons. En terme de gestion de populations, il existe de nombreux travaux sur la dynamique des populations de poissons d’eau courante réalisés dans des bassins versants souvent très différents. Ces hétérogénéités limitent fortement les comparaisons possibles entre ces travaux, et rendent difficile toute généralisation des critères de bon fonctionnement des populations. En effet, une partie des différences inexpliquées en terme de productivité et de fonctionnement des populations piscicoles pourrait notamment résider dans la structure du réseau hydrographique de chaque bassin. Il est donc urgent de mener une étude théorique sur le rôle (et l’influence) de ces structures spatiales sur le fonctionnement des populations piscicoles. Objectifs du Master A l’aide d’outil de modélisation (approche spatialisée, de type métapopulation et individucentrée), nous souhaitons générer des réseaux hydrographiques réalistes, caractérisés par une mesure de leur « complexité » (longueur de linéaire, longueur de branches, taux de ramification, entropie du réseau, etc.). La première tache du candidat consistera donc à analyser un panel de réseaux hydrographiques et d’en proposer certaines mesures (métriques) pertinentes pour une modélisation ultérieure des populations de poissons en leur sein. On pourra exploiter dans ce but des indicateurs classiques ou plus originaux, comme ceux issus de la théorie des graphes et du traitement d’image. A partir de ces espaces caractérisés, il est possible de simuler la dynamique de population théorique avec un fonctionnement simple (modèle de type métapopulationnel, occupation et extinction de groupements d’individus accueillis par des taches / branches du réseau hydrographique), ou prenant mieux en compte les déplacements et interactions entre individus (modèle individu-centré pour étudier l’impact sur la diversité génétique). Les modèles dynamiques devront rester volontairement simplifiés afin de conserver un caractère général. Une telle modélisation testée sur différents espaces permettra finalement de quantifier le rôle de la structure de cet espace sur la dynamique de la population (sa pérennité, sa distribution spatiale…). Résultats attendus Les résultats principaux devront exprimer la probable relation entre probabilité d’extinction ou taux d’occupation de l’espace et la complexité des structures hydrographiques. Parallèlement, on attend des résultats permettant de mieux comprendre la dynamique de la structuration génétique dans ces réseaux (vitesse de la dérive, isolation génétique). Profil du candidat Les étudiants des filières biologie, bio-mathématique, ou bio-informatique peuvent correspondre au profil. Une culture générale sur la modélisation en écologie et sur la biologie des populations (dynamique et génétique) serait souhaitable. Le candidat, qui sera accueilli dans une équipe de l’INRA maîtrisant bien ces questions de dynamique de population aquatiques, sera aussi appuyé techniquement au niveau du développement et de l’exploitation des modèles concernés.