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Autres outils de diagnostic de l’impact : modélisation d’un écosystème. STE2 : 2002. Présenté par : Taiana LUTH Anne-Lise AUZAN Stéphane POCHET Alan BOISSON Stéphanie DECUN. Enseignement de BIOMETRIE. INTRODUCTION. Situation dans la problématique du cours. INTRODUCTION. Biocénose.

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Autres outils de diagnostic de l’impact : modélisation d’un écosystème

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Presentation Transcript


Autres outils de diagnostic de l impact mod lisation d un cosyst me

Autres outils de diagnostic de l’impact : modélisation d’un écosystème

STE2 : 2002

Présenté par :

Taiana LUTH

Anne-Lise AUZAN

Stéphane POCHET

Alan BOISSON

Stéphanie DECUN

Enseignement de BIOMETRIE


Introduction

INTRODUCTION

Situation dans la problématique du cours


Introduction1

INTRODUCTION

Biocénose

Relations directes

Population 1

Population 2

Biotope

Relations indirectes

Modèle : système simplifié représentant quelques traits essentiels de la réalité

Objectif : simulation du fonctionnement de l’écosystème


Principe

PRINCIPE

Respiration

Matières mortes

Mise en équations des interactions entre les niveaux trophiques, à l’intérieur des niveaux trophiques et avec le milieu extérieur.

Consommateurs

III

Consommateurs II

Consommateurs I

Producteurs I

Décomposeurs et Détritivores

Phototrophie

Matière


Elaboration du mod le

Elaboration du modèle

  • Définition de la problématique

* Optimisation

* Description

En fonction de l’objectif fixé (étude d’impact, recherche…)

* Prédiction

* Quantification

* Inter relations


Elaboration du mod le1

Elaboration du modèle

Rayonnement solaire

O2 atmosphérique

O2

Eaux usées

Phytoplancton

Bactéries

Eaux traitées

Nutriments

(CO2, NH4+, PO43-)

CO2 atmosphérique

  • Caractérisation de l’écosystème

Schéma de principe du Lagunage à Haut Rendement (LHR)

=

Recherches bibliographiques


Elaboration du mod le2

Elaboration du modèle

  • Mise en équations

Méthode déterministe

Méthode statistique

=

=

Equations différentielles

Coefficient de corrélation

Descripteurs de l’environnement


Elaboration du mod le3

Elaboration du modèle

Temps de séjour

Sorties

Entrées

X

[X]e

[X]

Variables d’état

Variables forçantes

Modèle conceptuel

Méthode déterministe

Description mathématique des processus

Pénétration lumineuse

Loi de Beer-Lambert

Iz = Io exp(-Kext z) où Iz quantité de lumière à la profondeur z

Io quantité de lumière à la surface

Kext coeficient d’extinction global de la lumière

Hydraulique

*DTS = e(-ts/t) ts: temps de séjour moyen

*Apports = [Xe]*V/ ts

*Sorties = [X]bassin*V/ts=X/tsoù X : Quantité totale de la substance X dans tout le bassin

Essais - erreurs

= analyse de sensibilité

Évolution de la biomasse phytoplanctonique globale

dPh/ dt = (Gp-Dp)*Ph où Gp= f(t°;I;SN)

Calibration – simulation

Paramètre 1 Fonction 1

Paramètre 2 Fonction 2

…………….. …………..

Paramètre n Fonction n

Validation


Elaboration du mod le4

Elaboration du modèle

Exemple de modèle conceptuel

X1

Y

U

X2

X1, X2, X3 variables explicatives

Y variables expliquées

U variables résiduelles

X3

Modèle (s) conceptuel(s)

Méthode statistique (ACD)

Normaliser

Centrer

Réduire

« Calibration »

^

y ‘ = a’ 1X1+a’2X2+…a’pXp

Dénormaliser

Décentrer

Déréduire

Simulation

Validation


Comparaison des deux m thodes

Le modèle déterministe

Avantages

-hautement structuré

-Possibilité d’introduire des interactions spécifiques entre les variables

Possibilité de faire entrer plus d’informations que nécessaire

Inconvénients

Bien connaître les relations entre les variables mises en jeu

Transcription des concepts en équations

Comparaison des deux méthodes

  • Le modèle statistique

  • Avantages

  • - Corrélation rapide des variables

  • Établissement d’un ordre causal entre les variables

  • Inconvénients

  • - Pas de prise en compte des mécanismes internes

  • -Impossibilité d’introduire des interactions spécifiques entre les variables

  • -Résultat fonction de la fréquence d’échantillonnage ( La composante variant le plus rapidement dicte la fréquence d’échantillonnage)


Le mod le ecopath ii

Le modèle ECOPATH II

  • Historique

Modèle initial élaboré par Polovina dans les années 1980

  • Elaboration du modèle

  • Définition de l’écosystème :

    Condition à remplir: Interactions externes<<Interactions internes

  • Définition des groupes trophiques


Le mod le ecopath ii1

Le modèle ECOPATH II

  • Modèle schématisé


Le mod le ecopath ii2

Le modèle ECOPATH II

  • Principe : équilibre énergétique d’un écosystème.

Dans un écosystème stable et en équilibre, les apports et les pertes d’énergie de chaque composant se compensent.

  • Equation : Pour chaque groupe,

Q = P+ R+ U

APPORTS = PERTES

Q consommation

P production

R respiration

U nourriture non assimilée


Le mod le ecopath ii3

Le modèle ECOPATH II

  • Paramètres utilisés pour ECOPATH

  • BBiomasse (t·km-2)

  • P/B Production / Biomasse (t·km-2 ·an-1)

  • Q/B Consommation / Biomasse(t·km-2 ·an-1)

  • UNourriture non assimilée (%)

  • EEEfficience écotrophique (%)


Le mod le ecopath ii4

Le modèle ECOPATH II

  • Exemple de paramètres à étudier : La consommation d’aliments et l’étude des nageoires

Le nageur le plus rapide est

celui qui mange le plus.


Le mod le ecopath ii5

Le modèle ECOPATH II

  • Exemple de paramètres à étudier : La consommation d’aliments et l’étude des nageoires

jaune

AR =

Rouge

AR = 9.8

Hauteur²

AR = 1.3

W = poids asymptotique

T = température

AR = indice de forme de la nageoire caudale

Ft = régime alimentaire

Q/B = 3 · W-0.2· T0.6 · AR0.5 · 3 eFt


Impact des alevins de gardons sur les communaut s planctoniques du lac d aydat

Impact des alevins de gardons sur les communautés planctoniques du lac d’Aydat


Discussion sur ecopath ii

Discussion sur ECOPATH II

  • Avantages du modèle

  • Logiciel simple à utiliser qui ne nécessite pas forcément la donnée de beaucoup de paramètres.

  • Efficace et adaptable à divers écosystèmes.

  • Complet : permet l’intégration de nombreuses données

  • Inconvénients du modèle :

  • Modèle statique : donne une image de l’écosystème à un instant donné mais ne permet pas directement d’en étudier l’évolution.

  • Limites de tout modèle

  • Modèle essentiellement biologique et non hydrodynamique


Conclusion

Conclusion

Biotope

Biotope

Biotope

Biocénose

Biocénose

Biocénose

ECOCOMPLEXE

Ecosystème 1

Ecosystème 2

Ecosystème 3

interactions

Flux de matière

Flux d’organismes vivants


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