COUSIN Basile

IE CNRS CDD

Contract. CNRS : BAH

Université Lyon 1
CNRS, UMR 5023 - LEHNA,
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
6, rue Raphaël Dubois - Bât. Forel
F-69622 Villeurbanne Cedex FRANCE

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  Mon travail au LEHNA consiste à la mise en place d’un projet doctoral qui débutera en septembre 2023.

  Contexte et objectifs du projet

  La persistance des assemblages d'espèces dans les plaines alluviales dépend fortement de la dynamique spatio-temporelle des habitats, reposant sur l’hydrologie et la géomorphologie^1-2. Cependant, cette dynamique a été fortement altérée par l'anthropisation (p. ex. régulation des cours d'eau, canalisation, utilisation des terres, navigation, etc.), réduisant généralement l'hétérogénéité physique des cours d'eau³ (Fig. 1). Pour ralentir ces altérations, les pratiques de gestion se sont concentrées sur le rétablissement de la dynamique spatio-temporelle des habitats en agissant sur l’hydrologie et les formes fluviales dans l'espoir de retrouver la connectivité et l'hétérogénéité des habitats conduisant à des assemblages d'espèces plus patrimoniales. Néanmoins, les travaux récents montrent que les mesures de restauration actuelles permettent de retrouver seulement partiellement les assemblages d'espèces attendu^4,5, en particulier dans les habitats les plus déconnectés⁶. Un tel résultat suggère l'importance d'autres facteurs prévalents dans la structuration des assemblages d'espèces, y compris l'effet croissant du changement climatique⁶. La littérature et notamment l’article de Palmer et Ruhi⁴ en 2019 a fortement mis en évidence les besoins de recherche concernant le rôle des processus écosystémiques (par exemple, la production et la dégradation de la matière organique) pour une meilleure compréhension de leur interaction avec la biota et l’hydrologie, permettant de réduire les incertitudes liées aux travaux de restauration. Dans les grands hydrosystèmes comme le Rhône, les altérations hydromorphologiques entraînent généralement une réduction de la connectivité hydrologique entre les habitats, ayant un impact sur les conditions environnementales (augmentation de la température, réduction des contraintes hydrauliques, etc.), avec des potentiels effets en cascades sur les processus écosystémiques, et in fine, sur les assemblages d’espèces. Ainsi, la compréhension des effets de la connectivité hydrologique des habitats sur les processus écosystémiques et leurs répercussions sur la biodiversité représente à la fois un défi de recherche fondamentale, et des éléments permettant d’ajuster la réhabilitation des plaines alluviales, notamment dans les milieux les plus déconnectés. Cela est d’autant plus crucial eu égard à la diminution des débits annuels moyens de -10% à -40% attendu dans le cadre du changement climatique (projet Explore 2070⁶), qui aurait de fortes répercussions sur les modalités de connexion des habitats.  
  
  
  Ainsi, la mise en évidence du rôle des processus écosystémiques est susceptible de modifier les paradigmes à partir desquels la gestion des cours d'eau a été basée au cours des dernières décennies ; d’autant plus dans le contexte climatique générant des changements hydrologiques. Par conséquent, la question de l’évolution des pratiques de gestion apparaît cruciale, tant du point de vue écologique que de la gestion territoriale. En effet, la gestion de l'environnement résulte d'une multiplicité d'acteurs et de pratiques associées à diverses perceptions, représentations, connaissances, attentes (réelles ou imaginaires), s’inscrivant notamment dans un cadre juridique, des priorités politiques (par exemple en termes de sécurité des biens et des personnes), et des enjeux économiques qu’il est nécessaire de mieux comprendre pour appréhender le processus décisionnel.

  Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse (Fig. 2) sont (i) de quantifier et prédire les effets des variations hydrologiques et de la connectivité sur les processus écosystémiques, (ii) de quantifier et prédire les effets des processus écosystémiques (tels que décrits en (i)) sur la structuration des communautés, et en particulier des réseaux trophiques, et (iii) d'interroger les stratégies de gestions envisagées face au changement climatique, et notamment l’intégration de la notion de processus écosystémiques dans les pratiques.
  
  

  Les échantillonnages seront réalisés sur une sélection de types d'habitats répliqués afin de couvrir le gradient de connectivité hydrologique au sein de la plaine alluviale du Haut-Rhône Français sur le secteur de Brégnier-Cordon.

  References

  ¹Southwood T.R.E. 1977. Habitat, the Templet for Ecological Strategies? The Journal of Animal Ecology.

  ²Mims M.C. & Olden J.D. 2012. Life history theory predicts fish assemblage response to hydrologic regimes. Ecology, 93: 35–45.

  ³Deboer J.A. et al. 2020. Heterogeneity of ecosystem function in an “ Anthropocene ” river system. Anthropocene, 31: 100252.

   

  ⁴Palmer M. & Ruhí A. 2019. Linkages between flow regime, biota, and ecosystem processes: Implications for river restoration. Science, 365: 1–13.

   

  ⁵Castella E. et al. 2015. Realised and predicted changes in the invertebrate benthos after restoration of connectivity to the floodplain of a large river. Freshwater Biology, 60: 1131–1146

   

  ⁶Dayon G. 2015. Évolution du cycle hydrologique continental en France au cours des prochaines décennies. Thèse de doctorat, Univ. Toulouse. 223p.

  Encadrement 

  Sylvain Dolédec (LEHNA), Emeline Comby (EVS), Fanny Colas (LEHNA), Jean-Michel Olivier (LEHNA)
  
  

  
  
  
  
  

  My work at LEHNA lab consists in the implementation of a PhD project that will start in September 2023.

  Context and project objectives

  The persistence of species assemblages in alluvial plains is highly dependent to the spatiotemporal dynamic of habitats, based on hydrology and geomorphology^1-2. However, these dynamics have been strongly altered by anthropization (e.g., flow regulation, channelization, land use, navigation, etc.), generally reducing the physical heterogeneity of rivers³ (Fig. 1). To reduce these alterations, management practices have focused on restoring the spatiotemporal dynamics of habitats by acting on hydrology and bed forms in the hope of re-establishing habitat connectivity and heterogeneity leading to more patrimonial species assemblages. Nevertheless, recent works show that current restoration measures allow to recover only partially expected species assemblages^4-5, particularly in the most disconnected habitats⁶. Such a result suggests the importance of other prevailing factors in structuring community, including the increasing effect of climate change⁶. The literature, and in particular the review by Palmer and Ruhi in 2019⁴ has strongly emphasized the research needs regarding the role of ecosystem processes (e.g., organic matter production and degradation) for a better understanding of their interaction with biota and hydrology to reduce uncertainties associated with restoration work. In large hydrosystems such as Rhône river, hydromorphological alterations generally lead to a reduction of hydrological connectivity between habitats, impacting environmental conditions (increased temperature, reduced hydraulic constraints, etc.), with potential cascading effects on ecosystem processes, and ultimately, on species assemblages. Thus, understanding the effects of the hydrological connectivity of habitats on ecosystem processes and their impacts on biodiversity represents both a fundamental research challenge and key elements to adjust the restoration of alluvial plains, especially in the most disconnected environments. This is especially crucial in the perspective of the decrease in mean annual flows of -10% to -40% expected due to climate change (Explore 2070 project⁶), which would have strong repercussions on habitat connectivity.
  

  Thus, highlighting the role of ecosystem processes is likely to modify the paradigms from which river management has been based over the last decades; especially in the climatic context generating hydrological changes. Consequently, the question of the evolution of management practices appears crucial, both from an ecological and territorial management point of view. Indeed, environmental management is the result of a multiplicity of stakeholders and practices associated with various perceptions, representations, knowledge, expectations (real or imaginary), included within a legal framework, political priorities (e.g. in terms of safety of goods and people), and economic issues that need to be better understood to grasp the decision-making process.

  In this context, the objectives of this thesis (Fig. 2) are (i) to quantify and predict the effects of hydrological variations and connectivity on ecosystem processes, (ii) to quantify and predict the effects of ecosystem processes (as described in (i)) on the structuring of communities, and in particular food webs, and (iii) to question the management strategies planned in the face of climate change, including the integration of the notion of ecosystem processes in practices.
  
  

  Sampling will be carried out on a selection of replicated habitat types in order to cover the hydrological connectivity gradient within the alluvial plain of the Upper French Rhône.

  References

  ¹Southwood T.R.E. 1977. Habitat, the Templet for Ecological Strategies? The Journal of Animal Ecology.

  ²Mims M.C. & Olden J.D. 2012. Life history theory predicts fish assemblage response to hydrologic regimes. Ecology, 93: 35–45.

  ³Deboer J.A. et al. 2020. Heterogeneity of ecosystem function in an “ Anthropocene ” river system. Anthropocene, 31: 100252.

   

  ⁴Palmer M. & Ruhí A. 2019. Linkages between flow regime, biota, and ecosystem processes: Implications for river restoration. Science, 365: 1–13.

   

  ⁵Castella E. et al. 2015. Realised and predicted changes in the invertebrate benthos after restoration of connectivity to the floodplain of a large river. Freshwater Biology, 60: 1131–1146

   

  ⁶Dayon G. 2015. Évolution du cycle hydrologique continental en France au cours des prochaines décennies. Thèse de doctorat, Univ. Toulouse. 223p.

  Encadrement 

  Sylvain Dolédec (LEHNA), Emeline Comby (EVS), Fanny Colas (LEHNA), Jean-Michel Olivier (LEHNA)

  
  
  
  

  
  
  
  
  
  
  
  
  

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