Models of general community assembly mechanisms simulating the spatial and temporal dynamics of benthic biodiversity

Other titles Modélisations des mécanismes généraux d'assemblage des communautés pour simuler la dynamique spatio-temporelle de la biodiversité benthique
Type Thesis
Date 2017-03-28
Language English
Author(s) Alexandridis Nikolaos1, 2
University UBO
Discipline Biologie Marine
Thesis supervisor Cedric Bacher
Thesis co-supervisor Jean Fred
Financement Ifremer, Région Bretagne
Mot-Clé(s) assemblage des communautés, estuaire de la Rance, groupes fonctionnels, macrofaune benthique, modélisation de la biodiversité, modélisation orientée agent, modélisation qualitative, trade-offs fonctionnels, traits biologiques
French abstract

Les macroinvertébrés benthiques entretiennent un ensemble complexe d’interactions. Les échelles spatiales et temporelles des processus formant la base de ces interactions ont traditionnellement limité leur étude empirique. Le premier chapitre du manuscrit tente une revue des outils de modélisation utilisés dans l’étude du benthos marin. Même si l’implémentation d’un modèle mécaniste semble s’ajuster aux communautés benthiques, son utilisation nécessite la création d’un nombre limité d’entités avec un rôle fonctionnel clair. Le second chapitre du manuscrit utilise l’hypothèse des groupes émergents, afin de faire cela via une procédure objective et testable. Le groupement est testé face aux postulats théoriques et les résultats supportent sa capacité à reproduire la diversité fonctionnelle dans l’estuaire de la Rance. Le manque de connaissances dans l’attribution des relations entre les composantes fonctionnelles reste important. Le troisième chapitre du manuscrit s’inscrit dans ce besoin, basé sur des théories écologiques qui prévoient l’existence de trade-offs fonctionnels opérant à grande et petite échelle. Dans un premier temps, ces éléments sont incorporés dans des modèles qualitatifs des groupes fonctionnels. Malgré l’intérêt du développement et de l’analyse de modèles qualitatifs, le but d’étudier la dynamique et le comportement spatialement explicite de la biodiversité ne peut être atteint que par un modèle avec ces mêmes caractéristiques. Le quatrième chapitre du manuscrit présente l’architecture d’un modèle individu-centré, en mettant l’accent sur le transfert des règles d’interactions des modèles qualitatifs vers un cadre dynamique et spatialement explicite

Keyword(s) agent-based modelling, benthic macrofauna, biodiversity model, biological traits, community assembly, functional groups, functional trade-offs, qualitative modelling, Rance estuary
Abstract

Benthic macroinvertebrates are part of a complex network of interactions. The spatial and temporal scales of the processes that form the basis for these interactions have traditionally restricted their empirical investigation. The first chapter of the manuscript attempts a review of the modelling tools that have been employed for the study of the marine benthos. The implementation of a mechanistic modelling framework seems fitting, but it requires the derivation of a few model entities with a clear functional role. The second chapter of the manuscript employs the emergent group hypothesis to do that in a way that is objective and testable. The resulting grouping is tested against theoretical expectations and the results support its ability to represent functional diversity in the Rance estuary. The lack of knowledge for the attribution of relationships among functional components is still important. The third chapter of the manuscript addresses this issue based on ecological theories that predict the existence of functional trade-offs operating at both large and small spatial scales. In a first inception of the system, these elements are incorporated in the form of general rules of interaction into qualitative models of the functional groups. In spite of the interest in developing and analysing qualitative models, the goal of studying the dynamic and spatially explicit behaviour of benthic biodiversity can only be reached by a model with the same characteristics. The fourth chapter of the manuscript presents the architecture of an individual-based model, primarily transferring the rules of interaction from the qualitative models to a dynamic and spatially explicit framework.

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Publisher's official version 35 MB Open access
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How to cite 

Alexandridis Nikolaos (2017). Models of general community assembly mechanisms simulating the spatial and temporal dynamics of benthic biodiversity. PhD Thesis, UBO. https://archimer.ifremer.fr/doc/00383/49481/