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Les lagunes méditerranéennes sont aujourd’hui décrites comme des écosystèmes littoraux complexes dont les caractéristiques environnementales sont variables dans l’espace (mosaïque d’habitats) et dans le temps. Les fluctuations temporelles des conditions abiotiques s’exprimant aux échelles intra- et inter-annuelle représente en elle-même une première source de stress naturel pour les communautés biologiques associées et en particulier de la macrofaune benthique du fait de leur faible capacité de mobilité. Depuis les années 1960, ces lagunes par définition confinées sont également soumises à de nombreuses pressions anthropiques dont l’accroissement des apports en azote et en phosphore est reconnu aujourd'hui comme étant l’une des causes majeures de la dégradation des écosystèmes côtiers. Basé sur l’utilisation de données historiques collectées depuis 1999 ainsi que sur de nouvelles campagnes d’échantillonnage, ce projet vise à comprendre comment la macrofaune benthique se structure spatialement et temporellement au sein des lagunes méditerranéennes. À travers l’utilisation d’approches taxonomiques et fonctionnelles à plusieurs échelles de temps et d’espace, les résultats de ce projet mettent en évidence la complexité du lien entre l’environnement et la distribution de la macrofaune benthique au sein des lagunes méditerranéennes. Malgré la constitution de jeu de données complémentaires, il est apparu difficile de dissocier les effets de l’eutrophisation des fluctuations naturelles sur la macrofaune benthique au sein des lagunes. À l’échelle de la façade méditerranéenne, la structuration spatiale de la macrofaune serait déterminée principalement par l'hydromorphologie des lagunes et la diversité de l'habitat benthique à l'échelle de la lagune. L'eutrophisation et les facteurs de stress associés agiraient sur les communautés existantes en réduisant la richesse et la diversité taxonomique. L’étude de la dynamique temporelle des lagunes méditerranéennes vis-à-vis de l’eutrophisation n’a en revanche pas permis d’illustrer un lien clair entre l’évolution des conditions evironnementales et la strucure des communautés benthiques en lagune. L’acquisition de données à l’échelle intra-lagunaire et intra-annuelle dans le cadre de ce projet a permis d’illustrer la variabilité de la structure des communautés benthiques au sein même des lagunes méditerranéennes. La structuration de l’habitat et en particulier de la couverture en macrophyte est ici décrite comme un facteur clé expliquant la distribution de la macrofaune benthique aussi bien dans le temps et dans l’espace. L’absence de prise en compte de cette variabilité dans les stratégies d’acquisition de données dans le cadre de la DCE explique vraissemblablement une partie des difficultés rencontrées dans l’interprétation des données dans le cadre réglementaire. Dans un contexte de conservation de la biodiversité et des fonctionnalités écologiques des milieux lagunaires, il apparaît donc indispensable de considérer une description fine des habitats et de leurs fonctions associées.

Coastal zones worldwide are home to a large diversity of ecosystem engineers that perform key functions such as the recycling of organic matter and nutrients. The habitats resulting from the biological activity of these species are exposed to numerous disturbances such as over harvesting and trampling or via coastal modification. In this context, it is becoming key to understand the functioning of these engineered habitats and how they are affected by increasing disturbances. During my PhD, I used the reef habitat built by the gregarious tubiculous polychaete Sabellaria alveolata as a study case. First, the environmental and biotic changes associated with the establishment of a S. alveolata reef and its increasing disturbance were assessed, focusing on sediment characteristics (e.g. grain-size distribution, organic matter content) along with taxonomic diversity and species assemblage. In the same vain, the third article looks into the trophic functioning of the reef community and a control community to understand the effects of the establishment of the engineer species on carbon transfers, successively looking at the whole consumer community, the primary consumers and the importance of autochthonous (microphytobenthos and Ulva sp.) vs allochthone (phytoplankton) food sources. In this part, I used carbon and nitrogen stable isotopes and different analytical approaches such as isotopic niche metrics and mixing models. Article 2 aims towards understanding the interactions between reef habitat complexity, autochthonous food source heterogeneity and spatial scales in explaining the carbon isotopic ratio variations of S. alveolata and an associated suspension-feeder. In the last two chapters, I address the functioning of the engineered habitat either directly, using benthic core incubations to measure biogeochemical fluxes (e.g. oxygen demand) or indirectly, through the use of integrative functional and isotopic diversity indices. This last part reveals the existence of an optimum value of S. alveolata density, used as a disturbance proxy, where the trophic niche and the biogeochemical functioning of the reef are both maximal., A travers le monde, les zones côtières abritent une grande diversité d’ingénieurs de l’écosystème accomplissant des fonctions clés comme le recyclage de la matière organique et des nutriments. Les habitats résultants de l’activité biologique de ces espèces sont exposés à de nombreuses perturbations comme la surpêche, le piétinement ou via l’aménagement des côtes. Dans ce contexte, il est urgent de comprendre le fonctionnement de ces habitats ingénieurés et comment ils sont affectés par des perturbations croissantes. Pendant ma thèse, j’ai utilisé l’habitat récifal construit par le polychète grégaire tubicole Sabellaria alveolata comme cas d’étude. Tout d’abord, les changements environnementaux et biotiques associés à la mise en place d’un récif à S. alveolata et à sa perturbation croissante ont été évalué, se concentrant sur les paramètres du sédiment (e.g. granulométrie, contenu en matière organique) ainsi que la diversité taxonomique et les assemblages d’espèces. De manière similaire, le troisième article se penche sur le fonctionnement trophique de la communauté récifale et d’une communauté contrôle afin de comprendre les effets de la mise en place de l’espèce ingénieur sur les transferts de carbone, s’intéressant successivement à l’ensemble de la communauté des consommateurs, aux consommateurs primaires et à l’importance des sources de nourriture autochtones (microphytobenthos et Ulva sp.) vs allochtone (phytoplancton). Dans cette partie, j’ai utilisé les isotopes stables du carbone et de l’azote ainsi que différentes approches analytiques telles que des mesures de la niche isotopique et des modèles de mélange. L’article 2 a pour but de comprendre les interactions entre complexité de l’habitat récifal, hétérogénéité des sources de nourriture autochtones et échelles spatiales dans l’explication des variations du rapport isotopique du carbone de S. alveolata et d’un suspensivore associée. Dans les deux derniers chapitres, j’ai traité la question du fonctionnement de l’habitat ingénieuré de manière directe, en utilisant des incubations de carottes benthiques pour mesurer des flux biogéochimiques (e.g. demande en oxygène), ou indirecte, en utilisant des indices de diversité fonctionnelle et isotopique intégratifs. Cette dernière partie révèle l’existence d’un optimum de densité de S. alveolata, utilisée comme proxy des perturbations, où la niche trophique et le fonctionnement biogéochimique du récif sont tous les deux maximaux.

Many environmental problems associated with the livestock production in Portugal are identified in terms of the load of organic material and nutrients. Their effect has been reflected in the variable quality of ground and surface water and, to some extent, in the soil characteristics. Several approaches to livestock management have been adopted and practised in the last few years as a result of the implementation of both specific and general environmental legislation. However, the existing legislation on pig slurry standards for discharge in water bodies, for example, is unrealistic when compared to the river water quality requirements. Research which has been undertaken recently on pollution prevention due to livestock farming indicates that the most sustainable option for the majority of Portuguese livestock farms is the application of both slurry and manure onto land. A more detailed assessment on a local/farm basis is needed in order to confirm this potential., Plusieurs problèmes environnementaux liés à la production animale au Portugal sont identifiés en termes de charge de matière organique et d'éléments fertilisants. Leurs effets se répercutent sur la qualité des eaux souterraines et des eaux de surface et, d'une certaine façon, sur les caractéristiques des sols. Plusieurs approches ont été adoptées et utilisées ces dernières années, suite à la mise en application de dispositions générales et spécifiques sur l'environnement, afin de solutionner ces problèmes. Cependant, les dispositions actuelles définissant, par exemple, les normes que doivent satisfaire les lisiers de porcs avant tout déversement dans les cours d'eau ne sont pas réalistes quand on les compare aux exigences de qualité des eaux de rivière. Les travaux de recherche menés récemment sur la prévention de la pollution causée par la production animale montrent qu'au Portugal, la solution la plus acceptable est l'épandage du lisier et du fumier sur la terre. Une étude plus détaillée au niveau local est nécessaire afin de confirmer ce potentiel.

National audience; Research concerning crop rotation at different levels of intensification can be assisted by the synthesis of experimental results using simulation models. The model here used, developed by a research team of the US agricultural research service (U.S.D.A.-A.R.S.) modified and validated by I.N.R.A.-Toulouse (Agronomy and Biometry laboratories), takes into account the relationships between crop-soil-climate-management activity-crop rotation. This paper compares simulated results with those measured over several years in a long-term field experiment. These comparisons concerned water balance, crop production and nitrogen evolution in the soil according to different crop rotations and levels of inputs. Simulated and measured results of winter wheat and summer crops were also compared in the same conditions. Following recent improvements, the model simulated the essential processes correctly and reproduced the measured results with an acceptable error. This agreement makes it possible to use the model as a decision aid for summer crop irrigation and for nitrogen fertilisation of wheat. The following aspects of the model are currently being improved in collaboration with the U.S.D.A.-A.R.S. laboratory at Temple (Texas) : water and nitrogen stresses according to crop phenological stages, nitrogen fixation of winter legume crops (pea and horse bean).; Les recherches concernant le fonctionnement des successions de cultures, conduites à différents niveaux d’intensification incitent à réaliser une synthèse des nombreux résultats expérimentaux, par l’utilisation de modèles de type global. Le modèle utilisé ici, élaboré par une équipe de chercheurs de l’Agricultural Research Service (U.S.D.A.-A.R.S.) perfectionné et validé à l’I.N.R.A.-Toulouse avec la collaboration du laboratoire de Biométrie, prend en compte les relations plante-sol-climat-techniques-successions de cultures. Cet article compare plusieurs années de résultats simulés à ceux mesurés sur un dispositif expérimental de longue durée. Les comparaisons portent notamment sur les bilans hydriques et de production pluriannuels et sur l’évolution des nitrates dans le sol pour des successions de cultures conduites à différents niveaux d’intensification. Des productions de blé et de cultures d’été sous différentes conditions de précédents culturaux et d’intensification sont aussi comparées. Les perfectionnements récents apportés au modèle lui permettent de simuler correctement des processus essentiels et d’obtenir des résultats avec une marge d’erreur acceptable. Ceci pourrait lui conférer des possibilités d’utilisation pour établir des diagnostics et aider à la prise de décision, par exemple l’irrigation des cultures d’été, et la fertilisation azotée du blé. Des progrès sont en cours, à partir de ce type de modèle, en collaboration avec le laboratoire de l’U.S.D.A.-A.R.S. de Temple (Texas) : simulation des stress eau et azote selon les stades physiologiques des cultures, de la fixation symbiotique des légumineuses d’hiver (pois et féverole).