Stage M2 : système d’équations et fonction de potentiel d’un écosystème théorique
Référence
1509963230
Date limite pour postuler
31/12/2017
Date de publication
06/11/2017

Caractéristiques

Précision sur la nature du contrat
Stage
Durée du contrat
5 à 7 mois (février-juin ou août 2018)
Date de début de contrat
05/02/2018

Domaine professionnel
Informatique, statistiques et calcul scientifique

Affectation

Nom de l'unité d'affectation
UMR0931 AMAP BotAnique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations
Adresse de l'unité d'affectation
CIRAD Montpellier - boulevard de la Lironde TA 40/PS2 34398
Site web de l'unité d'affectation
https://gaia.umontpellier.fr/
Région de l'unite d'affectation
Languedoc-Roussillon Midi-Pyrénées

Descriptif

Environnement de travail

Les écosystèmes sont des objets difficiles à appréhender et à comprendre. En particulier, il y a aujourd’hui un vif débat sur leurs possibles équilibres et leurs probables changements drastiques de régime (Tipping Points/Regime shifts). La majorité des écologues ont bien l’intuition que les écosystèmes subissent des changements parfois violents (Scheffer et al. 2001, Brook et al. 2013), mais ils discutent actuellement encore de la fréquence de tels changements et des dynamiques irréversibles ou avec hystérésis. Bien que quelques changements violents aient été observés dans la nature, les mesures détaillées et précises font encore défaut et s’ajustent difficilement aux modèles. Jusqu’à présent, on peine d’ailleurs à trouver des modèles mathématiques convaincants (rigoureux), tant ils sont souvent théoriques et simplifiés (unidimensionnels, stationnaires…).

 

Ce sujet de stage espère développer un modèle théorique convaincant, supposé représentatif de la majorité des écosystèmes, et capable de démontrer (analytiquement comme numériquement) la présence de ces changements de régime sur le long terme. Deux pistes de recherche seront envisagées. Une première piste consistera à inverser la connaissance que l’on a des écosystèmes tropicaux de sorte à inférer le système d’équations différentielles le décrivant. Des hypothèses additionnelles, telles que la présence de comportements chaotiques et compact invariant, le choix d’équations autonomes, etc. aideront ce problème inverse.

 

Contrairement aux approches ODE habituellement utilisées en écologie, une seconde piste de recherche pourra s’appuyer sur une fonction de potentiel inspirée de la physique pour rendre compte des dynamiques théorisées par la communauté des écologues (Gaucherel 2010). Cette piste nouvelle est prometteuse car elle correspond bien à la conception des écologues (Scheffer et al. 2001, Brook et al. 2013). Dans une seconde étape, le potentiel proposé sera finement analysé, analytiquement autant que numériquement, pour identifier les stabilités, les bifurcations et autres changements de régime s’ils sont présents. Si le temps le permet, ce modèle sera ajusté sur des données issues de simulations mécanistes (du modèle LPJ-Guess sur 6000 ans (Hély et al. 2014)). Ce travail pourra donner lieu à la rédaction d’un article, et possiblement poursuivi au cours d’une thèse (demandes de financement faites).

Formations et compétences attendues

Nous cherchons pour ce travail un écologue (théoricien) maitrisant les mathématiques et informatiques appliquées, ou un mathématicien/informaticien intéressé par l’écologie. Le travail de stage devra être réalisé au laboratoire AMAP (Montpellier).

Merci de transmettre un CV et une lettre de motivation

 

Références
Brook, B. W., E. C. Ellis, M. P. Perring, A. W. Mackay, and L. Blomqvist. 2013. Does the terrestrial biosphere have planetary tipping points? Trends in Ecology & Evolution 28:396-401.
Gaucherel, C. 2010. Self-organization of patchy landscapes: Hidden optimization of ecological processes. Journal of Ecosystem & Ecography 1.
Hély, C., A.-M. Lézine, and A. contributors. 2014. Holocene changes in African vegetation: tradeoff between climate and water availability. Climate of the Past 10:681-686.
Scheffer, M., S. Carpenter, J. A. Foley, C. Folke, and B. Walker. 2001. Catastrophic shifts in ecosystems. Nature 413:591-596.

Contact

Nom
Cedric GAUCHEREL
Email
gaucherel@cirad.fr