BIOdiversite, RÉseaux trophiques et Flux dans les écosystèmes aquatiques et terrestres (BIOREF)

BIOdiversite, RÉseaux trophiques et Flux dans les écosystèmes aquatiques et terrestres (BIOREF)

Les recherches de l’équipe portent sur l’étude des relations entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques et terrestres continentaux et littoraux.

Ces recherches se font l’écho d’une inquiétude grandissante de la société vis-à-vis de l’érosion sans précèdent de la biodiversité. L’équipe développe des recherches fondamentales afin de comprendre comment la biodiversité et la complexité des réseaux trophiques régulent les flux dans l’écosystème. Elle propose aussi des applications de ses résultats sous forme d’outils de bio-indication et de techniques de bioremédiation.

Objectifs

Les recherches portant sur la biodiversité et/ou le fonctionnement écologique des écosystèmes conduisent à un constat univoque : les écosystèmes aquatiques continentaux ont changé rapidement ces dernières décennies en réponse à l’accroissement des pressions anthropiques multiples. Ces connaissances n’ont pas qu’une simple portée fondamentale, elles sont également critiques dans le domaine de l’évaluation écologique et économique des hydrosystèmes. Dans ce contexte général, la question centrale de l’équipe BIOREF est : dans quelles conditions et comment les écosystèmes aquatiques maintiennent-ils leur stabilité fonctionnelle et assurent-ils leur capacité à soutenir de multiples services écosystémiques ?

Les objectifs sont donc concrètement de caractériser l’influence des principales perturbations anthropiques et climatiques sur la biodiversité, les processus écologiques et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, de les quantifier (observations in situ, expérimentations in- et ex-situ, méta-analyses et/ou modélisation statistique et mécanistique), de les conceptualiser et de les prédire pour au final proposer des mesures d’évitement, de réduction ou de compensation permettant la résilience des milieux et des fonctions. Grâce à son large panel d’expertises naturalistes et environnementales, l’équipe BIOREF s’attache à étudier la réponse des organismes à divers scénarios de changements environnementaux et leurs conséquences sur des fonctions clés de l’écosystème (e.g., recyclage des nutriments, flux de matières, processus de décomposition de la matière organique, production primaire et secondaire, bioturbation, prédation). Les principales perturbations, prises en compte de façon individuelle, mais aussi en synergie, sont les changements climatiques (i.e., température, régime hydrologique), les pollutions anthropiques ponctuelles et diffuses (i.e., nutriments, produits phytosanitaires, substances pharmaceutiques), la fragmentation et les discontinuités longitudinale et latérale, l’artificialisation et l’exploitation des sols. La biodiversité est appréhendée en priorité au niveau fonctionnel (mesure de fonctions clés, prise en compte de combinaisons de traits biologiques et écologiques). Nos recherches englobent une grande diversité d’organismes en interaction trophique (i.e., producteurs primaires, herbivores, prédateurs, détritivores, décomposeurs) et non-trophique (e.g. pathogènes) appartenant à différents groupes taxonomiques (i.e., mammifères, poissons, macro- et meio-invertébrés, eucaryotes unicellulaires, bactéries, champignons).

Dans ce contexte, les activités de l’équipe BIOREF se déclinent en 3 principales questions de recherche :

Quelles sont les relations entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes aquatiques et terrestres?

L’ambition de cet axe est d’étudier les relations entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes dans une grande variété de sous-systèmes aquatiques et térréstre. La diversité des processus écologiques et milieux étudiés contribue à renforcer la compréhension des flux de matière aux échelles horizontales et verticales. En amont des systèmes aquatiques, nous nous intéressons plus particulièrement à la décomposition des litières d’origine terrestre dans les ruisseaux fortement hétérotrophes et aux processus de colonisation d’agents pathogènes dans un nouvel environnement. Plus en aval, les études portent, entre autres, sur la production primaire, les relations proies/prédateurs pélagiques et benthiques, la bioturbation ainsi que la dégradation de matières naturelles ou d’origine anthropique. L’intégration des processus dans des modèles bio-physiques adaptés et développés parallèlement aux expérimentations permet de quantifier les interactions biodiversité-fonctionnement dans le continuum fluvial à l’échelle de l’écosystème dans un contexte environnemental donné.

Quelles sont les trajectoires fonctionnelles des écosystèmes aquatiques et terrestres?

Nous analysons comment les principales perturbations anthropiques peuvent modifier,via la biodiversité aquatique, le fonctionnement des écosystèmes et les services écosystémiques associés, à partir :

  • de modèles intégrant les relations biodiversité-fonction.
  • de suivis à long terme permettant de quantifier l’effet des changements passés et actuels des conditions environnementales sur les écosystèmes aquatiques.
  • de modèles prédictifs des trajectoires potentielles d’évolution des écosystèmes aquatiques sous différents scénarios de changements globaux.
  • Nous nous intéressons également aux capacités de résistance et de résilience des écosystèmes aquatiques dans le contexte de ces changements environnementaux relativement rapides et intenses.

Comment maintenir les services écosystémiques ?

Dans ce dernier axe, en nous appuyant sur les résultats obtenus dans les axes précédents, nous proposons des applications pratiques comme des outils d’indication biologique ou écosystémique ou d’aide à la gestion pour la conservation de territoires ou d’écosystèmes dont le fonctionnement actuel permet de maintenir certains services écosystémiques. Mais au-delà de cette stratégie de conservation, nos travaux abordent également l’utilisation des communautés, de traits biologiques ou écosystémiques pour la mise en place de mesures de restauration de l’intégrité écologique des écosystèmes aquatiques qui relèvent de l’ingénierie écologique et de la bioremédiation. La modélisation statistique et mathématique est aussi utilisé pour servir d’outil d’aide à la mise en place de mesures compensatrices pour évaluer l’efficacité des services écologiques à l’échelle écosystémique à moyen ou long terme.

Composition de l’équipe

Responsable : D. SCHMELLER, PR chaire Axa, Toulouse INP

Personnels permanents :

Alumni:

Personnels non permanents :

  • ARGUEL Loan, doctorant
  • BANABERA Jean-Baptiste, doctorant
  • BERNARD Anaëlle, CDD
  • CAUBET Solene, AI-CDD
  • DE CARVALHO Fanny, doctorante
  • EL MADOURI Loubna, doctorante
  • LACOU Alexandre, doctorant
  • LADOUX Pauline, doctorante
  • PAKBAZ Zahra, doctorante (co-tutelle)
  • SENTENAC Hugo, Postdoc

Doctorantes dont la thèse a été soutenue en 2023 :

Doctorantes dont la thèse a été soutenue en 2022 :

Doctorantes dont la thèse a été soutenue en 2021 :

Doctorantes dont la thèse a été soutenue en 2020 :

  • CAKIR Roxelane
  • DONG Xianghong

Doctorantes dont la thèse a été soutenue en 2019 :

  • FABRE Clément
  • PETITJEAN Quentin
  • XEI Wi

Doctorants dont la thèse a été soutenue en 2018 :

  • DESTRIEUX Doriane
  • HENG Kong
  • HOANG Trung Kien
  • ROTA Thibaut

Doctorants dont la thèse a été soutenue en 2017 :

  • BIFFI Marjorie
  • LECHENE Alain
  • LE COZ Maïwen
  • TENKIANO Nathalie

Doctorants dont la thèse a été soutenue en 2016 :

  • BROSED Magali
  • CHAMBORD Sophie
  • EVANGELISTA Charlotte
  • YAO Jingmei

Projets

Principaux projets de l’équipe en cours :

(2023 – 2027). OneAquaHealth. Financement: EU. Responsable: Dirk S. Schmeller.

(2022 – 2025). FishME: Social and ecological effects of Fish removal in Mountain Ecosystems. Financement: BiodivERsA. Responsable: Dirk S. Schmeller.

(2022 – 2024). CORILAG: Biodiversité à l’échelle du COntinuum Rivières Intermittentes – LAGune, Financement: BioDivOc. Responsable: Evelyne Buffan-Dubau.

(2019-2024). GloMEc: « GLObal change in Mountain ECosystems – Risks for life, health and the environment« . Financement AXA RF. Responsable : D. S. Schmeller. https://www.p3mountains.org/

(2017-2021). CALOTRITON « Mieux comprendre l’impact des changements climatiques et des activités humaines sur cette espèce endémique des Pyrénées ». Financement EDF, ANR. Responsable : P. Laffaille. Partenaire : L. Buisson, A. Trochet (UMR Sete), O. Calvez (UMR Sete), A. Riberon (UMR EDB).

(2016-2021) P3 « People, pollution and pathogens – mountain as sentinels of change ». Financements : Belmont Forum. Responsable : D.S. Schmeller. https://www.p3mountains.org/

2020-2023 : Inow Asia: Development of Innovative multilevel formation programs for the new water leading professionals in South East Asia Erasmus+ under Capacity Building in the field of higher education call ( https://eacea.ec.europa.eu/sites/eacea-site/files/cbhe_2020-results.pdf. Responsable : M. Gerino.

2020-2021 : Projet « Solutions durables pour la gestion du risque inondation dans les bassins fluviaux sensibles aux effets du changement climatique, financé par l’Eurorégion Pyrénées-Méditerranée, dans le cadre de l’Appel à manifestation d’intérêt EAU 2019. Responsable : M. Gerino.

PHYPAT « Réponses physiologiques aux stress multiples chez les poissons : mécanismes évolutifs et conséquences pour les interactions hôte-pathogènes » (2017-2021). Responsable : P. Laffaille.

RivEcoThermS « Conséquences fonctionnelles de l’échauffement de l’eau sur les organismes et écosystèmes de rivière » (2017-2021). Responsable : P. Laffaille.

STACOMI « Les poissons amphihalins de France face au changement climatique : évolution des effectifs et modification de la phénologie migratoire » (2015-2021). Responsable : P. Laffaille.

Récemment Terminés

(2016-2020) EcoPhyto II « Développement et transfert aux opérationnels d’outils intégratifs de mesure chimique et biologique au sein des cours d’eau pour le suivi de l’impact des pratiques agricoles et de leur évolution ». Financements : Onema. Responsable : V. Gouy (IRSTEA), Partenaire : E. Chauvet.

(2018-2019) SMART CLEAN GARDEN Concept. Financement : Vietnam Académie of Sciences & Technology et l’IRD. En coopération avec l’UMR Eco&Sol de Montpelier et la PME EPURTEK. Partenaire : M. Gérino.

(2018-2019) : Minerve : impact de MIcropolluants sur la dyNamique de l’ntERaction boues activées-inVErtébrés en traitement de l’eau par bioréacteur à membranes. Financement Région Occitanie. En coopération avec l’UMR LGC. Partenaire : M. Gérino.

(2018-2019) « Evaluation de l’état de santé des mangroves de Martinique et de Mayotte ». Financement : Conservatoire du Littoral. Collaboration MIO (porteur), LEMAR & Ecologie Fonctionnelle et Environnement. Partenaire : F. Gilbert. 

(2017-2019) RivEcoThermS « Conséquences fonctionnelles de l’échauffement de l’eau sur les organismes et écosystèmes de rivière ». Financement : EDF R&D. Responsable : P. Laffaille.

(2017-2019) PHYPAT « Réponses physiologiques aux stress multiples chez les poissons : mécanismes évolutifs et conséquences pour les interactions hôte-pathogènes ». Financement : EC2CO. Responsables : P. Laffaille & L. Jacquin (EDB Toulouse).

(2016-2019) AGUAMOD « Développement d’une plateforme de gestion des ressources en eau à l’étiage sur le territoire SUDOE ». Financement Interreg SUDOE. Responsable : J.M. Sanchez-Perez, Partenaires : S. Sauvage, M. Gerino.

(2016-2019) Of fish and men « Physiological and behavioral responses to human-driven perturbations in freshwater fish ». Financements : Agence de l’Eau Adour Garonne. Responsable : L. Jacquin (EDB Toulouse), Partenaire : P. Laffaille

(2018-2020). BIOFOPLAN « Biodiversité Fonctionnelle Planctonique ». Financement : Agence de l’Eau Artois-Picardie. Responsable : M. Tackx

(2017-2020) SENTINELLES « Fonctionnement des écosystèmes de l’embouchure de l’estuaire de la Seine à travers une étude interdisciplinaire ciblant le zooplancton et le macro-benthos ». Financement : Seine aval. Responsable : S. Souissi. (LOG Université Lille 1). Partenaire : M. Tackx.

(2017-2020) EU Graphene Flagship Core 2. Implication spécifique dans la thématique « Effets potentiels des formes du graphène sur les écosystèmes aquatiques ». Coordinateur : Chalmers University of Technology (Suède). Responsable : Laury Gauthier, Partenaire : F. Gilbert

(2017-2020) Projet HYDROSIM Spatial, in situ and modelling hydrology avec 3 entreprises privées (CLS, BRLi, CENEAU) et 2 institutions de Recherche (CNRS, IRD). Financement Fonds Unitaire Interministériel. Responsable : F. Lefèvre (CLS). Partenaire : S. Sauvage

(2014-2019) FunctionalStreams « Discriminating the effects of global change drivers on headwater streams: a functional perspective”. Financement : ANR Blanc. Responsable : E. Chauvet

(2016-2018) Chantier SIMULEAU « Quantification des services naturels de régulation de la qualité des eaux dans un bassin versant du Sud : vers une plateforme intégrée pour la ressource en eau dans un contexte de changements environnementaux ». Financements : RTRA-STAE. Responsable : S. Sauvage

(2015-2018) GDRI-EFF « Environmental Forcing on Freshwater biodiversity and ecosystem functioning”. Financements : InEE-CNRS. Responsable : A. Lecerf , Partenaire : E. Chauvet

(2015-2018) CONNECT_ZH « Quelles zones humides doit-on connecter pour améliorer la fonctionnalité des communautés de poissons des cours d’eau anthropisés ». Financements : Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité, Région Haut de France et Agence de l’Eau Artois-Picardie. Responsable : P. Laffaille, Partenaire : L. Buisson

(2002-2018) OMES « Recherche sur les conséquences du plan sigma sur l’écologie de l’Escaut ». Financement : Gouvernement Flamand.  Responsable : P. Meire, Université d’Anvers, Belgique. Partenaire : M. Tackx.

(2016-2017) « In natura use of hydrothermal sources for assessing climate warming effects on the functioning of headwater streams”. Financements : BIOHEFECT-EC2CO. Responsable : F. Guérold (LIEC), Partenaire : E. Chauvet

(2015-2017) FreeMi « Using freshwater organisms to mitigate the pathogen Batrachochytrium dendrobatidis ». Financements : Union Européenne. Responsable : A. Loyau

(2014-2017) MAGNIFIC « Multiplying in Africa European Global Navigation Initiatives Fostering Interlaced Cooperation ». Financements : Union Européenne (H2020). Responsable : PildoLabs (Espagne), Responsable du Work Package « Natural Resources Exploitation » : F. Julien.

(2014-2017) REGARD « Modélisation des ressources en eau sur le bassin de la Garonne : interaction entre les composantes naturelles et anthropiques et apport de la télédétection ». Financement : RTRA Sciences and Technologies for Aeronautic and Space.  Responsable : S. Sauvage.

(2012-2017) DESMAN « Influence multi-échelle des facteurs environnementaux dans la répartition du Desman des Pyrénées (Galemys pyrenaicus) en France ». Financements : ANR, CEN Midi-Pyrénées, EDF et FEDER. Responsable : P. Laffaille, Partenaire : L. Buisson

(2013-2016) BIOFOZI “Biodiversity and Functioning of zooplankton: test of the potential as water quality indicator”. Financement : Région Haut de France et Agence de l’Eau Artois Picardie. Responsable : M. Tackx.

(2013-2016). ZOOGLOBAL “Study of the zooplankton and its estuarine habitats in a global change context. Synthesis of Seine Aval knowledge and initiation of a new, integrated approach”. Responsable : S. Souissi (LOG, Université Lille 1). Partenaire : M. Tackx.

(2012-2016) « Functional evaluation of headwater streams restoration: standardising the indicators of organic matter decomposition ». Financements : ONEMA. Responsable : E. Chauvet.

(2012-2016) « Tool elaboration and application for assessment of the functional integrity of aquatic ecosystems in the Adour-Garonne river basins ». Financements : Asconit-Consultant & Agence de l’Eau Adour-Garonne. Responsable : E. Chauvet.

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