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Résumé :
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Les deltas constituent des socio-écosystèmes parmi les plus productifs et les plus peuplés au monde, mais aussi parmi les plus vulnérables aux changements globaux. Soumis simultanément aux pressions climatiques (élévation du niveau marin, salinisation des sols, modifications des régimes de précipitations...) et aux pressions anthropiques (changement de gestion de l’eau et de pratiques agricoles) ces territoires à l'interface continent-mer font face à des défis de gestion important. La Camargue, delta du Rhône, en est un cas d'étude emblématique. Ce delta est un système socio-écologique (SES) particulièrement complexe, caractérisé par une forte imbrication entre milieux naturels et activités humaines : riche en biodiversité, et avec des activités agricoles, de chasse, de pêche et touristiques majeures, ce territoire est aujourd'hui confronté à une salinisation croissante des sols, à des modifications profondes des régimes hydrologiques et à des transformations de ses pratiques agricoles. Dans ce contexte, comprendre et anticiper les dynamiques couplées entre gestion de l'eau, agriculture et écologie représente un enjeu scientifique et sociétal de premier plan, partagé par la grande majorité des deltas mondiaux. Cette thèse s'est structurée autour de deux questions de recherche : Comment modéliser les interactions entre dynamiques hydrosalines, agricoles et écologiques dans un delta soumis à des pressions multiples ? Et quels sont les effets des forçages anthropiques et climatiques sur ces dynamiques en Camargue ? Pour y répondre, nous avons d'abord développé un modèle conceptuel de l'île de Camargue, articulé autour de quatre sous-modèles portant respectivement sur la gouvernance de l'eau, l'agriculture, les communautés d'oiseaux et les communautés de poissons. Ce cadre conceptuel, mobilisant les outils de l'analyse des systèmes socio-écologiques, a permis de formaliser les chaînes causales, boucles de rétroaction, compromis et effets indirects structurant ce SES deltaïque. Sur cette base, nous avons développé MAELIA-Delta, un modèle intégré couplant dynamique hydrosaline et pratiques agricoles à l'échelle de l'île de Camargue, évalué à travers une situation de référence et plusieurs scénarios climatiques et agricoles contrastés. Les résultats obtenus apportent des connaissances nouvelles sur le fonctionnement de ce SES. Le cadre conceptuel formalise un réseau de 101 entités et 165 processus, au sein duquel cinq compromis structurants ont été identifiés (notamment entre quantité et qualité de l'eau, ou entre activités de pêche et agricole). Le modèle MAELIA-Delta reproduit les dynamiques hydrosalines caractéristiques de la Camargue : il simule notamment une salinité estivale nettement plus élevée dans les parcelles sèches (8,7 dS/m) que dans les parcelles irriguées par submersion (3,3 dS/m), et met en évidence des effets de transfert latéral d'eau entre parcelles voisines, vecteurs de remontées salines dans les zones non irriguées. À l'échelle de l'île de Camargue, les scénarios révèlent que les surfaces rizicoles constituent la variable de commande dominante du système hydrique : un scénario de diversification agroécologique, caractérisé par une réduction de 76 % des surfaces en riz, entraîne une diminution de 51 % des volumes d'irrigation, mais au prix d'une salinisation accrue et d'une diminution des rendements, tandis qu'un scénario d'intensification agricole accroît l'irrigation de 21 %, et de 26% les rejets de drainage agricole. Ces résultats soulignent l'existence de compromis fondamentaux entre ambitions agroécologiques, maîtrise de la salinisation et préservation des milieux naturels, et confirment le rôle pivot de la riziculture dans l'équilibre hydrique et écologique du delta. En conclusion, cette thèse apporte trois contributions scientifiques majeures : i) une formalisation inédite des interactions couplées eau-agriculture-biodiversité à l'échelle d'un delta méditerranéen, dépassant les 24 approches disciplinaires traditionnelles ; ii) un outil de simulation opérationnel et transférable à d'autres deltas soumis à des dynamiques similaires ; iii) des connaissances sur les effets des pratiques agricoles et du climat sur l'équilibre hydrique et écologique du delta, mobilisables par les gestionnaires et décideurs du territoire camarguais. À moyen terme, MAELIA-Delta constitue une base solide pour enrichir la représentation des interactions entre réseaux hydrauliques, milieux naturels et biodiversité, et pour étendre l'analyse à d'autres systèmes deltaïques confrontés aux défis des changements globaux.
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