Thèse Dynamique Spatiale et Extinction Stochastique des Herbiers H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes
Laboratoire de recherche : L2C - Laboratoire Charles Coulomb
Direction de la thèse : Estelle PITARD ORCID 0009000947804384
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-04T23:59:59

La compréhension des mécanismes gouvernant la dynamique de la biodiversité constitue un enjeu scientifique et sociétal majeur dans un contexte de pressions anthropiques croissantes. Les herbiers lagunaires, écosystèmes clés pour la biodiversité et le fonctionnement des zones humides, font aujourd'hui l'objet d'un suivi spatio-temporel de plus en plus fin grâce aux données de télédétection. Cependant, un écart persiste entre les modèles stochastiques de dynamique des populations, souvent étudiés sans structure spatiale explicite, et la complexité des motifs observés in situ. Cette thèse propose de combler ce manque en développant des modèles de naissance-mort spatialement explicites en une et deux dimensions, couplant modèles théoriques et simulations numériques, et en les confrontant aux données d'herbiers. Une attention particulière sera portée au rôle de mécanismes biologiques réalistes, notamment la dormance de la végétation, et aux variations temporelles des taux démographiques. Les objectifs sont de quantifier les fluctuations menant à l'extinction, d'identifier les structures spatiales émergentes lors de la croissance et l'extinction et d'évaluer l'impact de la dormance sur la persistance des populations. Ce travail vise à fournir un cadre quantitatif unifié pour relier processus microscopiques stochastiques et dynamiques spatio-temporelles des populations.

La compréhension des mécanismes gouvernant la dynamique de la biodiversité constitue aujourd'hui un enjeu scientifique et sociétal majeur. Les écosystèmes naturels sont soumis à des pressions anthropiques croissantes (changement climatique, artificialisation des sols, pollution), qui modifient profondément les dynamiques de populations et les structures spatiales des communautés biologiques. Dans ce contexte, il devient crucial de développer des outils théoriques capables de relier les mécanismes microscopiques (naissance, mort, dispersion) aux structures macroscopiques observées dans les données écologiques.
Les populations d'herbiers des étangs lagunaires constituent un exemple particulièrement pertinent. Ces écosystèmes jouent un rôle écologique fondamental : production d'oxygène, stockage du carbone, stabilisation des sédiments et soutien à la biodiversité. Indirectement, ils permettent de réduire les inondations et d' améliorer la qualité de l'eau via la préservation des zones humides. L'existence de ces systèmes est aujourd'hui menacée à cause des pressions liées aux activités humaines (drainage, mise en valeur des terres, pollution, surexploitation des ressources). Comprendre les mécanismes de production et de survie des herbiers
en relation avec les contraintes spatiales représente donc une étape nécessaire pour prévenir leur dégradation ou leur disparition. Des données récentes issues de la télédétection permettent désormais de suivre finement leur dynamique spatio-temporelle, notamment dans la région languedocienne, ouvrant la voie à une confrontation quantitative entre modèles théoriques et observations. Ainsi, un partenariat avec les référents scientifiques de la réserve du Bagnas a permis de mesurer les variations spatiotemporelles de l'herbier présent et se poursuit actuellement.
Cependant, malgré les progrès récents, un fossé persiste entre les modèles stochastiques de dynamique des populations, souvent étudiés sans dimension d'espace ou dans des cadres simplifiés, et la complexité des structures spatiales observées dans les écosystèmes réels.
Cette thèse propose de combler ce manque en développant et en analysant des modèles de processus de naissance-mort et de dispersion spatialement explicites, adaptés à l'étude de la biodiversité.

Le candidat aura une formation en physique, avec des compétences particulièrement en physique statistique et modèles stochastiques. Des compétences en calcul analytique, en modélisation et simulation numérique appliqués aux systèmes complexes sont recherchées. L'ouverture du sujet sur l'écologie requiert des facultés d'adaptation à de nouveaux sujets, de dialogue avec des scientifiques d'autres disciplines, et une appétence particulière pour les questions environnementales.