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Spécialité Ecologie, Biodiversité et Evolution

Proposition de stage de M2 RECHERCHE

Année 2009/2010
Titre du stage

Dynamique de la flore de bordures de champ dans un paysage agricole de type openfield : recherche de l’effet de la banque de graines.
Laboratoire d’accueil

Université Paris-Sud 11. Faculté des Sciences d'Orsay
Unité Ecologie, Systématique et Evolution.

Département Biodiversité, Systématique et Evolution
UMR - 8079 UPS-CNRS-AgroParisTech
Bâtiment 360, F-91405 ORSAY CEDEX
Responsable du stage

Nom : Agnès Ricroch

Tél. : 01 69 15 56 65 

Fax : 01 69 15 46 97

Email : agnes.ricroch@u-psud.fr

Références dans le domaine

Le laboratoire UPS-CNRS-AgroParisTech d'Ecologie, Systématique et Evolution est le coordinateur du programme ANR « Flux des (trans-)gènes et impact sur la biodiversité » ‘GMBioImpact’ (2007-2010) http://www.ese.u-psud.fr/biodiversite/index.html.

Le site de Selommes (openfield de la Beauce, 41) a été choisi comme site pilote et alimente une base de données européenne sur les flux de gènes de colza et leurs impacts écologiques.
Description du stage

Ce stage s’inscrit dans un programme ANR GMBioImpact. Ce programme vise à réaliser des suivis de terrain et des expérimentations et à développer des outils d'analyse statistique et de modélisation nécessaires pour estimer et prédire l’évolution des flux de gènes de colza à l'échelle du paysage. Il évalue l'impact de ces flux sur la biodiversité.

Les bordures de champ et les routes, habitats des populations férales de colza (échappées des parcelles de colza), sont susceptibles d’être gérées d’une manière différente en cas d’introduction de plantes transgéniques. Or, les bordures abritent une flore mais aussi une faune diversifiées puisqu’elles servent à la fois d’habitat, de refuge et de corridor (Le Cœur et al. 2002). Comment concilier l’éradication des populations férales comme relais aux flux de gènes (Garnier A. & J. Lecomte, 2006) et la protection de la biodiversité des bordures d’un paysage d’agriculture intensive ?

L’évaluation de la composition floristique des bordures à Selommes, caractérisée par la dominance des Poaceae, Convolvulaceae et Geraniaceae (Michel et al. 2009), dépend d’interactions complexes entre 4 facteurs, variables explicatives : l’entretien/gestion de la végétation (modalités de désherbage), le système de culture (utilisation des champs, itinéraire technique), la structure locale de la bordure et la structure du paysage (occupation du sol, diversité des milieux, perméabilité du paysage, routes/chemins, …). Ces données collectées depuis 2005 entreront totalement dans une base de données Access lors du stage.

Les graines contenues dans le sol des bordures de champ forment une banque de graines. Elles peuvent germer et enrichir les bordures en termes de plantes-ressources aux pollinisateurs. Cependant l’effet sur la composition de la flore (richesse et diversité) des bordures de cette banque de graines comme ressources aux pollinisateurs n’a pas encore été testé.
Objectifs :

Cette étude repose sur cette hypothèse : si la composition floristique des bordures de champ apporte les ressources nécessaires et suffisantes aux pollinisateurs, ceux-ci parcourront de moins longues distances pour l’accès aux ressources et les flux de gènes par le pollen se feront sur de plus courtes distances.

Les données de composition de la flore issue de la banque de graines des bordures seront comparées aux données du suivi pluri-annuel à Selommes. Cette comparaison servira à tester (i) l’effet de la banque de graines sur la composition de la bordure et (ii) si la banque de graines est impactée par les 4 variables explicatives (l’entretien/gestion de la végétation, le système de culture, la structure locale de la bordure et la structure du paysage).
Méthodes :

  • Evolution de la composition floristique des bordures de champ

La composition floristique et son évolution dans le temps entreprise depuis 2005 dans 27 bordures de champ seront analysées selon la méthodologie validée dans le projet européen « Field boundaries » (Marshall et al. 2002) au cours de trois sessions d’observation (avril, mai et juin/juillet) :

(i) le relevé exhaustif pour déterminer la richesse spécifique des bordures en notant les espèces présentes est réalisé sur un transect de 25 m de long parallèle au champ, sur l’ensemble de la largeur de la bordure.

(ii) le relevé quantitatif est réalisé le long de ce même transect dans le 1er mètre de la bordure. La diversité végétale est alors évaluée par l’indice de recouvrement de Braun-Blanquet dans cinq cadrats (1 m²) dont la position le long du transect est définie par un tirage aléatoire.

La comparaison des valeurs des richesses et des indices de diversité sera réalisée par des tests de Wilcoxon pour séries appariées. L’effet des différentes variables explicatives sur les richesses et indices de diversité, ainsi que sur la présence de populations férales de colza, est testé par des tests de Wilcoxon-Mann-Whitney pour séries indépendantes.

A Selommes, les données de 2010 (à recueillir durant le stage) seront comparées à celles recueillies depuis 2005 sur 27 bordures.

  • Mise en évidence de l’effet de la banque de graines sur la composition floristique

Pour révéler l’effet de la banque de graines, nous mettrons à nue en février deux cadrats de 1 m² aux extrémités des 27 bordures suivies pour favoriser la germination des graines dans le sol ; puis en avril-mai-juin/juillet des relevés floristiques exhaustif et quantitatif seront effectués sur ces deux quadrats ainsi que sur les cinq cadrats dans les bordures. Cette analyse comparative de la composition floristique aidera à mieux déterminer l’impact de la banque de graines sur la composition de la flore des bordures.


    • Ce stage peut se poursuivre par une thèse (le sujet sera déposé dans l’école doctorale Abies).


Garnier A. & J. Lecomte (2006). Using a spatial and stage-structured invasion model to assess environmental risks of transgene escape via feral populations of oilseed rape. Ecological Modelling 194 : 141-149.

Le Coeur D., J. Baudry, F. Burel & C. Thenail (2002). Why and how we should study field boundaries biodiversity in an agrarian landscape context. Agriculture, Ecosystems & Environment 89(1-2): 23-40

Marshall J., J. Baudry, F. Burel, W. Joenje, B. Gerowitt, M.G. Paoletti, G. Thomas, D. Kleijn, D. Le Coeur & A.C. Moonen (2002). Field boundary habitats for wildlife, crop, and environmental protection. L. Ryszkowski. (Eds). Landscape ecology in agroecosystem management. Boca Raton, CRC Press 219-247

Michel N, Garnier A, de Redon L, Sourisseau A, Haïcour R & A Ricroch (2009). A three-year study of weed management on plant community in field margins in an openfield landscape. Weed research (submitted).

Spécialité Ecologie, Biodiversité et Evolution

Proposition de stage de M2

Année 2009/2010

Titre du stage :
Prédire le potentiel de colonisation intercontinentale face aux changements climatiques
Laboratoire ou structure d’accueil :
UMR 7204 MNHN-CNRS-UPMC

Conservation des Espèces, Restauration et Suivi des Populations

CP 51, 55 rue Buffon

75005 Paris
Responsable du stage :
Nom : JIGUET Frédéric

http://www2.mnhn.fr/cersp/spip.php?rubrique9

Tél : 01.40.79.30.80

Email : fjiguet@mnhn.fr
Nom : BARBET-MASSIN Morgane

Email : barbet@horus.ens.fr
Références dans le domaine :
Araújo MB & New M (2007). Ensemble forecasting of species distributions. Trends in Ecology & Evolution 22: 42 - 47.

Araújo MB, Thuiller W & Yoccoz NG (2009). Reopening the climate envelope reveals macroscale associations with climate in European birds. PNAS 106 (16): E45 – E46.

Araújo MB, Thuiller W & Pearson RG (2006). Climate warming and the decline of amphibians and reptiles in Europe. Journal of Biogeography 33: 1712 - 1728.

Barbet-Massin M, Walther B, Thuiller W, Rahbeck C & Jiguet F (2009) Potential impacts of climate change on the winter distribution of Afro-Palaearctic migrant passerines. Biology Letters 5:248-251. doi: 10.1098/rsbl.2008.0715

Huntley B, Green RE, Collingham YC & Willis SG (2007). A climatic atlas of European breeding birds. Lynx Edicions, Barcelona.

Huntley B, Collingham YC, Willis SG & Green RE (2008). Potential Impacts of Climatic Change on European Breeding Birds. PLoS ONE 3(1): e1439. doi:10.1371/journal.pone.0001439.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2007). Climate Change 2007: Impacts, Adaptation, and Vulnerability: Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the IPCC. Cambridge Univ. Press, Cambridge, U.K.

Jetz W, Wilcove DS & Dobson AP (2007). Projected impacts of climate and land-use change on the global diversity of birds. PLoS Biol 5(6): e157. doi:10.1371/journal.pbio.0050157

Liu C, Berry PM, Dawson TP & Pearson GP (2005). Selecting thresholds of occurrence in the prediction of species distributions. Ecography 28: 385 - 393.

Lobo JM, Jiménez-Valverde A & Real J (2008). AUC: misleading measure of the performance of predictive distribution models. Global Ecology & Biogeography 17: 145-151.

Marini MA, Barbet-Massin M, Lopes ME & Jiguet F (2009) Predicted climate-driven bird distribution changes and forecasted conservation conflicts in a neotropical savanna. Conservation Biology. DOI: 10.1111/j.1523-1739.2009.01258.x

Marmion M, Parviainen M, Luoto M, Heikkinen RK & Thuiller W (2009). Evaluation of consensus methods in predictive species distribution modelling. Diversity and Distribution 15: 59 – 69

Pearson RG & Dawson TP (2003). Predicting the impacts of climate change on the distribution of species: are bioclimate envelope models useful? Global Ecology and Biogeography 12: 361 – 371

Thuiller W, Araújo MB & Lavorel S (2004). Effects of restricting environmental range of data to project current and future species distributions. Ecography 27: 437 - 448.

Thuiller W, Lavorel S, Araújo MB, Sykes MT & Prentice IC (2005). Climate change threats to plant diversity in Europe. PNAS 102(23): 8245-8250.

Thuiller W (2007). Biodiversity, climate change and the ecologist. Nature 448: 550 - 552.

Thuiller W, Lafourcade B, Engler R & Araújo MB (2009). BIOMOD – A platform for ensemble forecasting of species distributions. Ecography DOI: 10.1111/j.1600-0587.2008.05742.x
Description du stage
Les impacts potentiels des changements climatiques sur la biodiversité font souvent référence à des déplacements d’aire de distribution en direction des pôles. Des outils de modélisation, faisant appel au concept de niche climatique, permettent de faire des prédictions d’aire de distribution future des espèces, sous scénarios climatiques (tels que publiés par le GIEC). Des prédictions de ce type ont été réalisées pour l’Europe, sur les plantes comme les animaux (reptiles, amphibiens, oiseaux). Elles traitent des espèces se reproduisant actuellement en Europe, mais ne considèrent pas les espèces marginales de cette aire géographique, qui pourraient bénéficier des changements climatiques pour la coloniser. Dans ce travail de master, l’étudiant chercheur modélisera la niche climatique d’espèce asiatiques sibériennes, avec des modèles principalement oiseau, et réalisera des projections des ces aires sur l’Europe sous scénarios climatiques, pour évaluer le potentiel colonisateur de ces espèces à l’Ouest de l’Oural. De nombreuses observations de terrain font état de l’apparition récente de certaines de ces espèces comme nicheuse en Scandinavie (Hypolaïs bottée, Robin à flancs roux, Locustelle lancéolée…), et l’étude des patrons de distributions projetées sur un grand nombre d’espèces devrait permettre de conclure sur les potentialités réelles de colonisation intercontinentales entre Asie et Europe.

Le travail consistera à digitaliser les aires de distribution globale de ces espèces, et à développer les modèles de niche climatique à l’aide de la plateforme BIOMOD développée sous R. Les approches utilisées pour obtenir les distributions sont de type consensuelles : on combine les sorties des meilleurs outils de modélisations (parmi la dizaine utilisée : glm, gam, maximum d’entropie, arbres de classification ; cf BIOMOD), en moyennant sur un nombre important de scénarios climatiques (combinant modèle physique de circulation des masses d’air dans l’atmosphère et scénarios d’émission de CO2). Ces scénarios sont disponibles sur le site du GIEC et sont déjà utilisés dans le laboratoire (ainsi que la plateforme BIOMOD).

Les données récentes des espèces considérées obtenues en Europe permettront d’estimer la pertinence des prédictions obtenues, et de déduire le potentiel de colonisation d’espèces asiatiques sibériennes vers l’Europe (en terme de nombre d’espèces et donc de contribution à la richesse spécifique régionale). Si le temps le permet, des modèles pourront être développés pour des limicoles néarctiques dont l’apparition est régulière en Europe.

Ce stage requiert une bonne maîtrise du logiciel R et un attrait pour la modélisation.
Ce stage peut se poursuivre par une thèse (ED 392)

Masters Project




Laboratoire de la Génétique Humaine, Unité de Pathogénie Virale

Richard Paul and Anavaj Sakuntabhai (head of lab)

Title: Development of probabilistic malaria parasite phenotypes for human genetic study in a spatially sub-structured family-based longitudinal cohort study over 6 years in Thailand.
Background

We have conducted a family-based longitudinal cohort study of malaria in the Suan Phung district of Thailand. In this region both lethal human malaria, Plasmodium falciparum and benign tertian malaria, Plasmodium vivax co-circulate. Suan Phung has a total population of 5,368 living in seven hamlets, of whom 3,484 individuals participated in the study. Between 1998 and 2005, 19,162 independent clinical presentations were reported for 2,545 individuals. Of these, 2,430 independent clinical presentations from 1,120 individuals were positive for P. falciparum. In turn, P. vivax was found in 1,280 presentations, from 636 individuals. All infections lead to a symptomatic episode in this site.

Initial descriptive analyses have identified certain risk factors (age, gender) for disease incidence, as well as suggesting local spatial clustering of cases (Phimprahi, Paul et al. 2008a), although no formal analysis was performed. Heritability analyses have highlighted a significant human genetic contribution to malaria phenotypes (Phimprahi, Paul et al. 2008b) and candidate genes have notably shown association with P. vivax phenotypes (unpubl. data). Mouse models suggest that these candidate genes may impact not only on blood stage parasites but also on liver stage parasites. Malaria transmission is seasonal in this region with a distinct annual peak in the months of May and June. However, P. vivax has the capacity to relapse from its dormant liver stage and thus can cause disease in the absence of actual mosquito transmission. P. falciparum does not have this capacity. Differentiating a relapse from a novel infection, however, is surprisingly not reliably achieved by molecular characterisation of the parasite. This is because infections are composed of mixed clones and seemingly the relapsing clone is often not the same clone that caused the first infection. Studies from Thailand provide two interesting bits of information (1) A “type” of relapse occurs at approximately 3 weeks after the initial infection and (2) P. vivax relapse occurs often after treatment of a P. falciparum blood infection.
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