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1. Facteurs de contrôle environnementaux et spatiaux des populations et des communautés

Cet axe étudie les relations structurantes entre les communautés aquatiques ou ripariennes et les facteurs de milieu en s’appuyant sur les concepts classiques de niche écologique et filtres environnementaux, et plus largement sur les théories des métacommunautés et leurs corollaires. Il s’agit de faire la part entre les facteurs environnementaux naturels, les pressions anthropiques, la structure spatiale des réseaux hydrographiques et leurs éventuelles interactions dans le contrôle des communautés. En particulier, la connectivité des habitats aquatiques est intégrée comme facteur déterminant de la distribution spatiale des espèces et de la structuration des métapopulations et des métacommunautés. Il s’agit notamment de mieux appréhender la dynamique d’utilisation des habitats par les populations, dans des contextes fragmentés par les barrières physiques (p. ex. barrages, seuils) et chimiques (p. ex. oxygène). Sont mobilisés les concepts et méthodes de l’écologie du paysage transposés au « riverscape ». Les travaux portent en particulier sur les ruptures de connectivité longitudinale et latérale, et sur le rôle des interfaces entre milieux terrestres et aquatiques pour mieux comprendre et prédire les dynamiques de biodiversité au sein des bassins versants face aux changements globaux. Cet axe s’attache à traiter les liens environnement-biodiversité à travers les échelles spatiales, du cours d’eau au grand bassin versant, et biologiques, des individus, à la population et aux écosystèmes.

Applications : Cet axe développe des approches innovantes de modélisation des connectivités qui permettent de caractériser les réseaux écologiques et propose des outils prédictifs pour une extrapolation spatiale des liens environnement-communautés en contexte de changements globaux. L’un des enjeux sous-tendant cet axe est la problématique des seuils et barrages et de leurs effacements éventuels. Il s’agit donc notamment de mettre au point des méthodes et outils pour faire un diagnostic hiérarchisé et contextualisé permettant de raisonner les priorités d’actions pour rétablir la continuité écologique dans les réseaux hydrographiques. Ces travaux visent à répondre aux demandes croissantes des politiques publiques dans le cadre de la conservation des espèces et la gestion/restauration des habitats des cours d’eau en lien étroit avec les réglementations actuelles tout en tenant compte des impératifs sociaux d’autres domaines. 

2. Vers une vision dynamique et holistique des hydrosystèmes : effets historiques, trajectoires temporelles et scénarios en contexte fluctuant

Cet axe étudie les dynamiques de long terme (de quelques décennies à quelques siècles) des cours d’eau et de leurs communautés. Il s’agit de reconstituer les trajectoires des écosystèmes sur le temps long en examinant les liens entre communautés et environnement en les replaçant dans un contexte de changements des pressions anthropiques. Cette démarche permet de comprendre les effets de contingence historique et comment la séquence des différents stades qu’ont traversé les écosystèmes a pu déterminer l’état observé actuellement. Des éléments solides concernant la façon dont les peuplements ont pu varier au cours du temps (patrons) ont été établis mais les moteurs de ces changements, et en particulier le rôle des activités humaines dans ces changements (processus), restent largement à élucider. D’autre part, mieux comprendre le passé permet de mieux se projeter vers le futur. Ainsi, cet axe étudie également les dynamiques de biodiversité modélisés sous l’influence de scénarios de changements globaux, en particulier climatiques et d’usages des bassins versants (occupations des sols, gestion de l’eau, etc.). Il s’agit de prédire les changements d’aires de distribution d’espèces en prenant en compte la qualité et l’accessibilité des habitats, mais aussi les processus de plasticité et d’adaptation des populations aux changements environnementaux.

Applications : Cet axe développe des scénarisations d’usages de l’eau et du sol en co-construction avec les acteurs du territoire qui permettent d’appréhender le futur de la biodiversité et les potentielles menaces pesant sur elle dans le but de proposer des recommandations de gestion adaptative face à l’urgence climatique. Les prospectives dérivées de ces travaux sont rigoureusement contextualisées permettant une adaptation des mesures et politiques publiques aux enjeux spécifiques à chaque territoire.

3. Restauration des écosystèmes aquatiques, notion de référence et bioindication

Cet axe se penche sur les défis scientifiques associés à l’écologie de la restauration. Il s’agit d’une part d’en revisiter les fondamentaux en se penchant sur la notion de référence écologique, de diversité théorique vs. observée, et sur la nature potentiellement dynamique des références dans le temps et face aux changements globaux. Ces connaissances sont indispensables pour concevoir les pratiques de restauration de demain dans une vision à la fois conservative et adaptative. D’autre part, il s’agit d’étudier les dynamiques de diversité taxonomique et fonctionnelle dans le contexte des projets de restauration et de mieux comprendre leur rôle dans la résilience des écosystèmes. Sont approfondis le rôle d’espèces ou de groupes fonctionnels particuliers (p. ex. espèces rares, ingénieurs des écosystèmes, espèces invasives), ainsi que la place des processus de métacommunautés, dans le succès des projets de restauration, selon différents contextes paysagers. Les conséquences en matière de fonctionnement des écosystèmes et de services écosystémiques sont également analysées.

Applications : Cet axe propose une forte expertise historique sur les mesures de restauration. Il développe de nouveaux indicateurs fonctionnels des communautés et des écosystèmes permettant de compléter le diagnostic apporté par les bio-indicateurs plus traditionnels fondés essentiellement sur la structure des communautés. Il apporte des outils d’évaluation pré- et post-travaux et des recommandations de mesures adaptées aux territoires en prenant en compte les processus écologiques de différentes échelles.