Soutenance de thèse de ASTRUC Patrick
Titre de thèse
Mise en oeuvre d'une approche écosystémique pour l'évaluation des habitats marins Méditerranéens dans un contexte de changement global - un outil pour la gestion de l'environnement
Towards an ecosystem-based approach to assess Mediterranean marine habitats in a Global Change context – a tool to support environment management
Résumé de la thèse
Les écosystèmes marins et côtiers méditerranéens sont de plus en plus affectés par les impacts du Changement Global (CG). Hotspot mondial de biodiversité et d'endémisme, la mer Méditerranée est particulièrement vulnérable en raison de pressions anthropiques cumulées. La Méditerranée nord-occidentale, incluant le littoral français, se distingue par des températures de surface relativement plus froides mais aussi par de fortes pressions liées au tourisme, à l'urbanisation côtière, aux rejets d'eaux usées et à des événements récurrents de mortalité massive associés aux canicules marines. À différentes échelles de gouvernance, différentes politiques publiques visent à réguler les activités humaines afin d'atteindre ou de maintenir un bon état écologique, notamment à travers des réseaux de surveillance, des protocoles standardisés et des indicateurs écologiques. Dans ce contexte, l'approche écosystémique (AE), promue par la Directive Cadre Stratégie pour le Milieu Marin de l'Union européenne et la Convention de Barcelone, propose un cadre intégré de gestion durable fondé sur le fonctionnement des écosystèmes et les services qu'ils rendent, plutôt que sur une approche centrée sur les espèces.
Le Chapitre 1 de cette thèse illustre plusieurs conséquences majeures du CG : l'installation d'espèces de poissons thermophiles le long du littoral français, les trajectoires d'introduction d'espèces dans l'étang de Berre, le recul de la limite inférieure des herbiers à Posidonia oceanica et la floraison massive, inédite à l'échelle du bassin méditerranéen, de cette espèce à la suite des canicules marines exceptionnelles de l'été 2022. Ces résultats révèlent une intensification des conséquences du réchauffement de l'océan, posant des défis majeurs de gestion à l'échelle des écosystèmes.
Le Chapitre 2 explore la mise en œuvre opérationnelle de l'AE à travers le développement d'indices de qualité écosystémique (EBQIs) appliqués à des écosystèmes emblématiques tels que le coralligène et les fonds détritiques côtiers. Le reef-EBQI a été déployé à l'échelle de la Méditerranée française pour évaluer l'état écologique des récifs rocheux infralittoraux. Son appropriation par les gestionnaires d'aires marines protégées démontre la valeur des EBQIs comme outils d'aide à la gestion à différentes échelles. Un cas d'étude dans les salins d'Hyères illustre également l'application de l'AE pour améliorer la circulation de l'eau tout en préservant des compartiments écosystémiques à forte valeur patrimoniale.
La discussion générale met en évidence des gradients thermiques et des trajectoires écologiques contrastées entre écorégions méditerranéennes, tout en soulignant l'existence de dynamiques locales spécifiques. Cette thèse démontre la pertinence des EBQIs et de l'AE pour le suivi des écosystèmes marins côtiers et propose un modèle multi-écosystémique intégrant les principales connexions fonctionnelles. Enfin, le rôle potentiel de la restauration active, illustré par l'herbier de posidonie, est discuté comme un outil complémentaire à la conservation. L'ensemble souligne l'urgence de renforcer les recherches appliquées et pluridisciplinaires pour accompagner la mise en œuvre de l'approche écosystémique face au CG en Méditerranée.
Thesis resume
Mediterranean marine and coastal ecosystems are increasingly affected by the impacts of Global Change (GC). Biodiversity and endemism hotspot, the Mediterranean Sea is particularly at risk, facing cumulative pressures from numerous human activities. The north-western Mediterranean, including the French coastline, is characterised by relatively cooler sea surface temperatures but also intense pressures from tourism, coastal development, wastewater inputs, and recurrent mass mortality events associated with marine heatwaves (MHWs). At international, national, and regional levels, several policy frameworks have been developed to regulate human activities and to achieve or maintain a good environmental status. These policies rely on the establishment of monitoring networks, the implementation of standardised protocols, and the use of ecological descriptors and indicators. Within this context, the ecosystem-based approach (EBA), promoted under the EU Marine Strategy Framework Directive and the Barcelona Convention, provides an integrated framework for the sustainable management and use of marine ecosystems. Unlike the traditional species-centred approach, the EBA emphasises ecosystem functioning and the services it supports. In this PhD, Chapter 1 illustrates multiple consequences of GC on coastal and marine ecosystems: the settlement of thermophilic teleost fish species along the French coast, temporal trajectories of species introductions in Berre Lagoon (Provence, France), the retreat of the deep limit of Posidonia oceanica meadows, and the unprecedented basin-wide mass flowering of P. oceanica following the record-breaking 2022 MHWs. These examples reveal an intensification of GC impacts, particularly those driven by ocean warming, raising critical management challenges at ecosystem level. Chapter 2 explores the operational implementation of the EBA through the development of original ecosystem-based quality indices (EBQIs) for emblematic ecosystems such as coralligenous reefs and coastal detrital bottoms. The reef-EBQI has been applied at the French Mediterranean scale to assess the ecological status of shallow rocky reefs. Training provided to managers of marine protected areas (MPAs) has demonstrated the reliability of EBQIs as management tools at both MPA and regional scales. Another case study concerns the saltmarshes of Hyères (Provence, France), where EBA principles were used to propose improvements in water circulation while safeguarding highly valuable ecosystem compartments. In a General Discussion, I describe how thermal trends, vulnerability to mass mortality events, rates of non-indigenous species introductions, and dynamics of P. oceanica flowering delineate cold- and warm-edge areas across Mediterranean ecoregions, while also identifying counterexamples with specific local trajectories. Applications of the EBA on diverse ecosystems are now increasing worldwide. This thesis demonstrates the relevance and operational value of EBQIs for monitoring key coastal marine ecosystems at both MPA and regional scales. To account for interactions among ecosystems, I propose an original multi-ecosystem model that identifies major functional linkages (e.g., trophic interactions, habitat use, litter and organogenic material flows). This model highlights how the alteration of one or several ecosystems can cascade across the entire coastal network. In the perspective of implementing the EBA under accelerating environmental change, the potential role of active restoration (focused here on the case study of P. oceanica meadow) is discussed as a complementary but not mandatory tool to support habitat conservation, in line with the EU Biodiversity Strategy and the Nature Restoration Regulation. Overall, this thesis underscores the urgent need for applied, large-scale, and multidisciplinary research to strengthen the implementation of ecosystem-based indices and to effectively monitor GC-driven changes across the Mediterranean basin.