Laboratoire de Microbiologie Géochimie et Ecologie marine

1- Objectifs Scientifiques/

L’écologie est une science quantitative qui a besoin de l’élaboration de méthodes quantitatives pour extraire l’information contenue dans et les données de terrain et expérimentales. De plus, selon la complexité des écosystèmes marins, qui implique beaucoup de processus agissants les uns sur les autres, la modélisation mathématique fournit une approche complémentaire. Cette approche permet d’intégrer les données provenant à la fois à des données de terrain et expérimentales.

Les travaux de notre équipe ont deux objectifs principaux. Le premier consiste en l’élaboration de méthodes qui permettent de simplifier et clarifier l’information collectée sur le terrain. Cette approche implique des méthodes d’analyse de données fonctionnelles. Le deuxième objectif concerne le développement des modèles écologiques. Puisque ces modèles impliquent généralement un grand nombre de variables dans un ensemble d’équations agissantes les unes sur les autres, nous recherchons plus particulièrement des méthodes permettant une simplification des modèles d’une telle manière que les modèles simplifiés contiennent la dynamique essentielle des modèles initiaux complets. Nous essayons également d’analyser ces modèles afin d’obtenir leur dynamique complète.

2- Objectifs Spécifiques/

La bioturbation et ses conséquences écologiques : Différents groupes fonctionnels d’organismes macrobenthiques ont été mis en évidence en fonction de leurs activités de remaniement. Ceci a un impact sur la distribution des communautés microbiennes et des composés chimiques dans les sédiments. Ainsi, nous développons des modèles qui permettent décrire le comportement de remaniement d’une communauté macrobenthique. Nous travaillons également sur le couplage de ce genre de modèles avec des modèles microbiens, cecei afin de pouvoir mesurer les interactions entre les organismes vivants et les composés chimiques (oxygène, azote, carbone, …) dans les sédiments marins.

Croissance bactérienne dans les sédiments marins : En parallèle, nous développons des modèles mathématiques qui décrivent le couplage entre les communautés bactériennes et le cycle d’azote dans les sédiments. Ces modèles seront forcés par le modèle de bioturbation afin de mesurer notamment les effets des oscillations redox sur le cycle d’azote dans les sédiments marins.

Croissance bactérienne dans la colonne d’eau : Des modèles couplant les métabolismes microbiens avec la matière organique disponible dans l’eau de colonne sont développés. Ils permettent, par exemple, une meilleure quantification des vitesses de dégradation de matière organique.

Croissance phytoplanctonique : Nous étudions des modèles décrivant les effets des fluctuations environnementales, par exemple l’impact de la turbulence, sur la croissance de phytoplancton. Cette étude vise à fournir des hypothèses pour expliquer le paradoxe du plancton.

Réseaux trophiques et boucle microbienne : Nous développons des méthodes mathématiques qui permettent de simplifier les modèles complexes de réseaux trophiques. Nous visons à mesurer les flux de matière dans ces systèmes et à analyser les dynamiques complexes mises en évidence par ce genre de modèles.

3- Outils/

Theorie des systèmes dynamiques : théorie de la bifurcation, dynamique du chaos. Analyse des données fonctionnelles Equations différentielles stochastiques et systèmes dynamiques aléatoires