Rechercher
Postdoc Développement d'Un Modèle de Phénologie Foliaire Forestier à Partir d'Hypothèses d'Optimalité Écophysiologiques H/F
Retour à la liste des résultats
Présentation INRAE
L'Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l'animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.
Environnement de travail, missions et activités
Vous serez accueilli(e) au sein de l'Unité Mixte de Recherche Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR 1391 ISPA).
Description du projet :
La phénologie foliaire, l'étude des facteurs et de la dynamique du débourrement, du déploiement, de la maturation et de la sénescence des feuilles, est un déterminant majeur des échanges de carbone, d'eau et d'énergie entre les forêts et l'atmosphère. Les approches actuelles pour modéliser le déploiement et la senescence des feuilles reposent principalement sur un lien empirique entre la phénologie des feuilles et la température de l'air standardisée. Cette représentation simplifiée de la phénologie foliaire ne permet pas de simuler correctement la variabilité spatiale et temporelle de la dynamique des forêts, ni de représenter l'impact d'événements extrêmes tels que les gels tardifs, les sécheresses et les canicules. Il s'agit donc d'une des sources d'incertitude les plus importante dans les modèles de biosphère terrestre (TBM), ce traduisant par des biais importants dans la représentation de la productivité annuelle des forêts, et des cycles biogéochimiques associées (carbone, eau, etc.).
Afin de palier à cette représentation empirique et inadéquate des processus phénologiques dans les TBMs, ce projet de postdoc a pour objectif d'explorer de nouvelles approches basées sur des hypothèses d'optimalité écophysiologique afin de simuler et prédire la dynamique des feuilles à partir d'informations a priori sur la stratégie d'une espèce et des conditions environnementales locales.
Ce projet de postdoc prend place dans le cadre du projet européen ERC Starting LEAFPACE dans lequel vous serez amené à travailler en collaboration étroite avec les chercheurs et les doctorants impliqués dans le projet (plusieurs équipes nationales et internationales).
Thématique :
La phénologie des feuilles, c'est-à-dire leur développement, leur croissance et leur sénescence, a un contrôle direct sur la productivité et la biomasse des forêts. Elle influe également les conditions météorologiques locales et le climat à long terme par le biais de la transpiration, de l'albédo et du stockage de carbone (Peñuelas et al. 2009). La rapidité du changement climatique actuel se traduit par de fortes perturbations dans les cycles phénologiques à l'échelle mondiale qui augmentent les risques (par exemple de gel ou de sécheresse printanière) auxquels sont confrontés les arbres qui étaient adaptés à des conditions environnementales passées (Peaucelle et al. 2019). Malgré des siècles de recherche et d'observations, une compréhension fondamentale approfondie des facteurs environnementaux régissant la phénologie des feuilles fait toujours défaut. La mauvaise représentation de la phénologie dans les modèles de la biosphère terrestre est considérée comme l'une des principales incertitudes dans les estimations du cycle du carbone et les prévisions climatiques futures. La température est reconnue comme étant le principal moteur de la phénologie foliaire dans les écosystèmes extra-tropicaux. C'est la raison pour laquelle les modèles phénologiques s'appuient généralement sur des métriques basées sur la température de l'air précédant les événements phénologiques, souvent sous forme d'une somme de degrés-jours.
De nombreuses variantes dans les modèles phénologiques ont été proposées pour décrire le débourrement, la croissance et la sénescence foliaire, incluant notamment la durée d'ensoleillement ou photopériode comme autre variable climatique, mais avec un succès souvent limité par rapport à un modèle basé uniquement sur une somme de degrés-jours. Une des raisons pouvant expliquer les limitations des modèles empiriques basés seulement sur la température est que le climat actuel évolue trop vite, de sorte que les modèles calés sur des conditions climatiques passées et relativement stables ne permettent pas de bien prédire la phénologie sur les années récentes marquées par de nombreux records d'extrêmes climatiques. Une autre raison est tout simplement que les processus écophysiologiques qui régissent l'apparition et la perte des feuilles sont mal connus et ne peuvent pas être correctement simulés seulement avec les conditions environnementales comme information principale.
Pour répondre à ces limites, ce projet a pour objectif d'explorer de nouveaux mécanismes basés sur l'optimalité des processus écophysiologiques afin de mieux comprendre et mieux simuler la dynamique des feuilles en forêt. La phénologie des feuilles est étroitement liée à leur physiologie. Il existe un compromis entre l'activité et la structure des feuilles, appelé spectre économique foliaire (Wright et al, 2004). Ce spectre reflète les stratégies des espèces et les compromis entre les fonctions des plantes ; par exemple, entre la longévité des feuilles et la capacité photosynthétique ou l'épaisseur des feuilles et la résistance au stress hydrique. Les espèces optimisent les ressources disponibles (par exemple, les nutriments, la lumière, etc.) en investissant dans le métabolisme et la structure des feuilles de différentes manières. Les différentes stratégies se reflètent dans une gamme de traits fonctionnels le long d'un gradient caractérisant les espèces « rapides » et « lentes » (Reich et al. 2014 ; par exemple, feuillus contre conifères). Les théories de l'optimalité éco-évolutive (Franklin et al. 2020 ; c'est-à-dire les principes qui contraignent le comportement des plantes et des écosystèmes par la sélection naturelle et l'auto-organisation) sont des pistes prometteuses à explorer pour expliquer la fonction des plantes et l'acclimatation aux conditions locales, en fournissant des explications physiologiques simples, unifiées et parcimonieuses. En effet, la sélection naturelle élimine rapidement les traits et les stratégies qui ne sont ni efficaces ni compétitifs. De telles hypothèses peuvent être utilisées pour prédire les gradients, en particulier dans les régions où les observations sont rares. Seules quelques tentatives ont été faites pour utiliser des approches d'optimalité afin d'explorer la dynamique de la surface foliaire dans les forêts, et elles se sont limitées à la maximisation du gain de carbone ou de l'utilisation de l'eau.
Alors que les études et modèles classiques tentent d'expliquer les cycles phénologiques comme des événements discrets déclenchés par les conditions environnementales, nous allons ici considérer la phénologie des feuilles comme le résultat intégré de l'activité de la plante tout au long de l'année, en fonction des conditions environnementales et de la stratégie de l'espèce.
Objectifs :
Durant ce projet le candidat devra développer un nouveau modèle selon lequel les arbres produisent des feuilles lorsque cela leur est bénéfique et les perdent lorsque le coût physiologique (par exemple, l'entretien des feuilles, l'hydraulique ou le système de recherche de nutriments) est trop élevé. Un des objectifs principaux sera de cibler les processus clés liés aux coûts et bénéfices pour un arbre d'avoir des feuilles afin d'en définir un nouveau modèle basé sur l'optimisation multicritère permettant de simuler les processus phénologiques de manière dynamique et mécaniste.
References :
Peñuelas, J., Rutishauser, T. & Filella, I. Ecology. Phenology feedbacks on climate change. Science (New York, N.Y.) 324, 887-888; 10.1126/science.1173004 (2009).
Peaucelle, M. et al. Spatial variance of spring phenology in temperate deciduous forests is constrained by background climatic conditions. Nature communications 10, 5388; 10.1038/s41467--1 (2019).
Wright, I. J. et al. The worldwide leaf economics spectrum. Nature 428, 821-827; 10.1038/nature02403 (2004).
Reich, P. B. The world-wide fast-slow' plant economics spectrum : a traits manifesto. Journal of Ecology 102, 275-301; 10.1111/1365-2745.12211 (2014).
Franklin, O. et al. Organizing principles for vegetation dynamics. Nature plants 6, 444-453; 10.1038/s41477--x (2020).
Formations et compétences recherchées
Doctorat/Ingénieur grandes écoles
- Formation recommandée : PhD en sciences ou équivalent
- Connaissances souhaitées : Forte compétences en programmation (R, Python, Fortran), analyse de données et modélisation, connaissances en écophysiologie végétale et écologie fonctionnelle.
- Expérience appréciée : Analyses statistiques, recherche théorique sur les principes d'optimalité et d'optimisation multicritère
- Aptitudes recherchées : Autonomie, capacité à travailler en équipe et à collaborer, à rédiger (rédaction d'articles scientifiques, esprit de synthèse) et à s'exprimer (conférences scientifiques) en anglais, capacité d'encadrement de stagiaires et de doctorants.
Votre qualité de vie à INRAE
En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :
- Jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- D'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- De dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- D'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- De prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- D'activités sportives et culturelles ;
- D'une restauration collective.
Modalités pour postuler
J'envoie mon CV et ma lettre de motivation
Les personnes accueillies à INRAE, établissement public de recherche, sont soumises aux dispositions du Code de la fonction publique notamment en ce qui concerne l'obligation de neutralité et le respect du principe de laïcité. A ce titre, dans l'exercice de leurs fonctions, qu'elles soient ou non au contact du public, elles ne doivent pas manifester leurs convictions, par leur comportement ou leur tenue, qu'elles soient religieuses, philosophiques ou politiques. > En savoir plus : site fonction publique.gouv.fr
Présentation INRAE
L'Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l'animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.
Environnement de travail, missions et activités
Vous serez accueilli(e) au sein de l'Unité Mixte de Recherche Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR 1391 ISPA).
Description du projet :
La phénologie foliaire, l'étude des facteurs et de la dynamique du débourrement, du déploiement, de la maturation et de la sénescence des feuilles, est un déterminant majeur des échanges de carbone, d'eau et d'énergie entre les forêts et l'atmosphère. Les approches actuelles pour modéliser le déploiement et la senescence des feuilles reposent principalement sur un lien empirique entre la phénologie des feuilles et la température de l'air standardisée. Cette représentation simplifiée de la phénologie foliaire ne permet pas de simuler correctement la variabilité spatiale et temporelle de la dynamique des forêts, ni de représenter l'impact d'événements extrêmes tels que les gels tardifs, les sécheresses et les canicules. Il s'agit donc d'une des sources d'incertitude les plus importante dans les modèles de biosphère terrestre (TBM), ce traduisant par des biais importants dans la représentation de la productivité annuelle des forêts, et des cycles biogéochimiques associées (carbone, eau, etc.).
Afin de palier à cette représentation empirique et inadéquate des processus phénologiques dans les TBMs, ce projet de postdoc a pour objectif d'explorer de nouvelles approches basées sur des hypothèses d'optimalité écophysiologique afin de simuler et prédire la dynamique des feuilles à partir d'informations a priori sur la stratégie d'une espèce et des conditions environnementales locales.
Ce projet de postdoc prend place dans le cadre du projet européen ERC Starting LEAFPACE dans lequel vous serez amené à travailler en collaboration étroite avec les chercheurs et les doctorants impliqués dans le projet (plusieurs équipes nationales et internationales).
Thématique :
La phénologie des feuilles, c'est-à-dire leur développement, leur croissance et leur sénescence, a un contrôle direct sur la productivité et la biomasse des forêts. Elle influe également les conditions météorologiques locales et le climat à long terme par le biais de la transpiration, de l'albédo et du stockage de carbone (Peñuelas et al. 2009). La rapidité du changement climatique actuel se traduit par de fortes perturbations dans les cycles phénologiques à l'échelle mondiale qui augmentent les risques (par exemple de gel ou de sécheresse printanière) auxquels sont confrontés les arbres qui étaient adaptés à des conditions environnementales passées (Peaucelle et al. 2019). Malgré des siècles de recherche et d'observations, une compréhension fondamentale approfondie des facteurs environnementaux régissant la phénologie des feuilles fait toujours défaut. La mauvaise représentation de la phénologie dans les modèles de la biosphère terrestre est considérée comme l'une des principales incertitudes dans les estimations du cycle du carbone et les prévisions climatiques futures. La température est reconnue comme étant le principal moteur de la phénologie foliaire dans les écosystèmes extra-tropicaux. C'est la raison pour laquelle les modèles phénologiques s'appuient généralement sur des métriques basées sur la température de l'air précédant les événements phénologiques, souvent sous forme d'une somme de degrés-jours.
De nombreuses variantes dans les modèles phénologiques ont été proposées pour décrire le débourrement, la croissance et la sénescence foliaire, incluant notamment la durée d'ensoleillement ou photopériode comme autre variable climatique, mais avec un succès souvent limité par rapport à un modèle basé uniquement sur une somme de degrés-jours. Une des raisons pouvant expliquer les limitations des modèles empiriques basés seulement sur la température est que le climat actuel évolue trop vite, de sorte que les modèles calés sur des conditions climatiques passées et relativement stables ne permettent pas de bien prédire la phénologie sur les années récentes marquées par de nombreux records d'extrêmes climatiques. Une autre raison est tout simplement que les processus écophysiologiques qui régissent l'apparition et la perte des feuilles sont mal connus et ne peuvent pas être correctement simulés seulement avec les conditions environnementales comme information principale.
Pour répondre à ces limites, ce projet a pour objectif d'explorer de nouveaux mécanismes basés sur l'optimalité des processus écophysiologiques afin de mieux comprendre et mieux simuler la dynamique des feuilles en forêt. La phénologie des feuilles est étroitement liée à leur physiologie. Il existe un compromis entre l'activité et la structure des feuilles, appelé spectre économique foliaire (Wright et al, 2004). Ce spectre reflète les stratégies des espèces et les compromis entre les fonctions des plantes ; par exemple, entre la longévité des feuilles et la capacité photosynthétique ou l'épaisseur des feuilles et la résistance au stress hydrique. Les espèces optimisent les ressources disponibles (par exemple, les nutriments, la lumière, etc.) en investissant dans le métabolisme et la structure des feuilles de différentes manières. Les différentes stratégies se reflètent dans une gamme de traits fonctionnels le long d'un gradient caractérisant les espèces « rapides » et « lentes » (Reich et al. 2014 ; par exemple, feuillus contre conifères). Les théories de l'optimalité éco-évolutive (Franklin et al. 2020 ; c'est-à-dire les principes qui contraignent le comportement des plantes et des écosystèmes par la sélection naturelle et l'auto-organisation) sont des pistes prometteuses à explorer pour expliquer la fonction des plantes et l'acclimatation aux conditions locales, en fournissant des explications physiologiques simples, unifiées et parcimonieuses. En effet, la sélection naturelle élimine rapidement les traits et les stratégies qui ne sont ni efficaces ni compétitifs. De telles hypothèses peuvent être utilisées pour prédire les gradients, en particulier dans les régions où les observations sont rares. Seules quelques tentatives ont été faites pour utiliser des approches d'optimalité afin d'explorer la dynamique de la surface foliaire dans les forêts, et elles se sont limitées à la maximisation du gain de carbone ou de l'utilisation de l'eau.
Alors que les études et modèles classiques tentent d'expliquer les cycles phénologiques comme des événements discrets déclenchés par les conditions environnementales, nous allons ici considérer la phénologie des feuilles comme le résultat intégré de l'activité de la plante tout au long de l'année, en fonction des conditions environnementales et de la stratégie de l'espèce.
Objectifs :
Durant ce projet le candidat devra développer un nouveau modèle selon lequel les arbres produisent des feuilles lorsque cela leur est bénéfique et les perdent lorsque le coût physiologique (par exemple, l'entretien des feuilles, l'hydraulique ou le système de recherche de nutriments) est trop élevé. Un des objectifs principaux sera de cibler les processus clés liés aux coûts et bénéfices pour un arbre d'avoir des feuilles afin d'en définir un nouveau modèle basé sur l'optimisation multicritère permettant de simuler les processus phénologiques de manière dynamique et mécaniste.
References :
Peñuelas, J., Rutishauser, T. & Filella, I. Ecology. Phenology feedbacks on climate change. Science (New York, N.Y.) 324, 887-888; 10.1126/science.1173004 (2009).
Peaucelle, M. et al. Spatial variance of spring phenology in temperate deciduous forests is constrained by background climatic conditions. Nature communications 10, 5388; 10.1038/s41467--1 (2019).
Wright, I. J. et al. The worldwide leaf economics spectrum. Nature 428, 821-827; 10.1038/nature02403 (2004).
Reich, P. B. The world-wide fast-slow' plant economics spectrum : a traits manifesto. Journal of Ecology 102, 275-301; 10.1111/1365-2745.12211 (2014).
Franklin, O. et al. Organizing principles for vegetation dynamics. Nature plants 6, 444-453; 10.1038/s41477--x (2020).
Formations et compétences recherchées
Doctorat/Ingénieur grandes écoles
- Formation recommandée : PhD en sciences ou équivalent
- Connaissances souhaitées : Forte compétences en programmation (R, Python, Fortran), analyse de données et modélisation, connaissances en écophysiologie végétale et écologie fonctionnelle.
- Expérience appréciée : Analyses statistiques, recherche théorique sur les principes d'optimalité et d'optimisation multicritère
- Aptitudes recherchées : Autonomie, capacité à travailler en équipe et à collaborer, à rédiger (rédaction d'articles scientifiques, esprit de synthèse) et à s'exprimer (conférences scientifiques) en anglais, capacité d'encadrement de stagiaires et de doctorants.
Votre qualité de vie à INRAE
En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :
- Jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- D'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- De dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- D'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- De prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- D'activités sportives et culturelles ;
- D'une restauration collective.
Modalités pour postuler
J'envoie mon CV et ma lettre de motivation
Les personnes accueillies à INRAE, établissement public de recherche, sont soumises aux dispositions du Code de la fonction publique notamment en ce qui concerne l'obligation de neutralité et le respect du principe de laïcité. A ce titre, dans l'exercice de leurs fonctions, qu'elles soient ou non au contact du public, elles ne doivent pas manifester leurs convictions, par leur comportement ou leur tenue, qu'elles soient religieuses, philosophiques ou politiques. > En savoir plus : site fonction publique.gouv.fr
Publiée le 10/12/2024
