Academic literature on the topic 'Écologie des forêts – Effets du climat'

Traditionnellement, les études paléoécologiques menées en Afrique centrale ont documenté l’évolution de la végétation, en particulier le rôle du climat dans le façonnage des paysages forestiers tropicaux. Ces études restent néanmoins peu nombreuses, en raison des conditions d’accès au terrain et de la grande diversité en matière d’espèces végétales. En outre, la relation entre l’homme et son environnement y demeure un champ d’investigation relativement récent. Conduite dans une optique pluridisciplinaire, entre archéologie et écologie, cette thèse s’intéresse aux activités humaines passées dans le nord du bassin du Congo et à leur impact sur les forêts telles que nous les voyons aujourd’hui. L’analyse du cadre spatio-temporel des activités anthropiques dans l’Intervalle de la Sangha montre l’ampleur du manque de connaissances sur cette présence humaine. Elle souligne également l’absence d’occupations humaines entre ~1300 et 600 BP dans la zone d’étude. Une méthodologie est donc proposée pour combler ces lacunes, basée sur l’acquisition et l’analyse statistique des restes botaniques carbonisés trouvés dans les sols. Les résultats montrent une opposition spatiale entre espaces domestiques et agricoles. La combinaison d’endocarpes de palmier à huile carbonisés et de tessons de céramique indiquerait la présence de villages, tandis que la présence de charbons de bois supposerait davantage l’existence de champs. Par ailleurs, le rassemblement et l’analyse d’importants jeux de données (i. e. paléoécologiques, archéologiques, historiques et dendrologiques), centrés sur l’Intervalle de la Sangha et couvrant le dernier millénaire, soulignent l’effet des changements d’usage des terres sur la régénération de quatre populations d’arbres héliophiles actuellement exploités pour leur bois (Erythrophleum suaveolens, Pericopsis elata, Terminalia superba et Triplochiton scleroxylon). Les résultats mettent particulièrement en exergue le rôle de la colonisation européenne à partir de la deuxième moitié du 19e siècle dans ces changements, et le déficit de régénération de ces populations d’héliophiles depuis cette période. Ainsi, ce travail souligne l’importance de la chronologie, de l’identification des activités humaines passées au sein des forêts denses humides et de l’impact de l’histoire humaine récente sur les paysages forestiers d’Afrique centrale. Enfin, nous identifions plusieurs lacunes et proposons des pistes de recherche, notamment en direction des gestionnaires forestiers.

Au cours des dernières décennies, des vers de terre exotiques ont colonisé les sols dans plusieurs forêts de l’Amérique du Nord. L’acidité des sols et la rigueur du climat pourraient avoir limité leur colonisation dans certaines forêts tempérées de feuillus. Cependant, le réchauffement climatique et l’utilisation de plus en plus fréquente du chaulage pour contrer le dépérissement des érablières pourraient rendre ces sites plus vulnérables à la colonisation par les vers de terre. Par des expériences sur le terrain et en laboratoire, nous avons évalué la capacité de survie et de reproduction de 3 espèces de vers de terre exotiques dans des sols chaulés (pH de 5,0 à 5,6) et non chaulés (pH ~ 4,0) d’une érablière au sol acide située au nord de l’aire de répartition des érablières au Québec. L’amélioration des caractéristiques du sol par le chaulage a positivement influencé le degré d’activité, la survie et la reproduction de Lumbricus terrestris et d’Aporrectodea caliginosa, 2 espèces d’origine européenne établies en Amérique du Nord. Par contre, l’acidité du sol non chaulé ne semble pas favorable à la colonisation par Lumbricus terrestris, mais pourrait ne pas limiter Aporrectodea caliginosa. Par ailleurs, nos observations indiquent qu’Amynthas hawayanus, une espèce d’origine asiatique établie aux États-Unis, était très active durant la saison estivale et automnale, autant dans le sol acide que chaulé, mais n’avait pas réussi à compléter son cycle de vie avant l’hiver. À la lumière de ces résultats, il semble donc probable que certaines espèces de vers de terre, telles qu’Aporrectodea caliginosa et Lumbricus terrestris, puissent coloniser certaines érablières chaulées au cours des prochaines décennies. Selon des études récentes, cette colonisation par les vers de terre pourrait nuire à l’intégrité écologique de ces érablières.

Comment les cultures attribuent-elles sens et valeur à leurs interprétations du temps atmosphérique et du climat? Comment les gens s'adaptent-ils au climat local, à la température, aux inondations et aux précipitations – ou à leur absence? Comment les changements climatiques contemporains affectent-ils les communautés? Comment le savoir sur les changements climatiques est-il construit? Comment l’anthropologie peut-elle contribuer à l’élaboration de politiques liées au climat? L’archéologie a une longue tradition d'investigation sur les dynamiques culturelles liées au climat – en particulier, les changements concomitants entre sociétés humaines et environnement naturel, que ce soit sur le plan de la résilience ou du déclin de civilisations des suites d’événements climatiques (Weiss and Bradley 2001 ; McGovern. 1994 ; Rosen 2007). Cependant, il s’agit pour l’anthropologie culturelle d’un objet d’étude relativement récent. Bien que les études émergeant du matérialisme culturel et de l’écologie culturelle se soient penchées sur les interrelations entre culture et écologie, incluant les dimensions du climat, comme le note Susan Crate (2011 : 178) dans sa recension sur le climat et la culture, ces dernières fournissaient des explications déterministes et laissent peu de place au réseau mondial de connexions que le changement climatique contemporain invoque. Depuis le tournant du 21e siècle, l’anthropologie culturelle multiplie ses enquêtes sur les dimensions sociales et culturelles du climat et la question des changements climatiques occupe une place importante dans ces travaux. Cet intérêt a donné lieu à la publication d’importantes monographies et collections éditées (Cruikshank 2005 ; Crate and Nuttall 2009 ; Dove 2014 ; Hsu and Low 2008 ; Marino 2015 ; Strauss and Orlove 2003). Les ethnographies sur le climat se distinguent bien souvent par leur approche multisite. Elle se penchent à la fois sur les diverses dimensions locales de phénomènes climatiques globaux et la manière dont ceux-ci sont vécus et perçus, non seulement au sein de communautés locales (Crate 2008 ; Brugger et al. 2012) mais aussi en lieux non traditionnels comme les institutions tel le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) (O’Reilly 2012) ou dans le cadre de congrès internationaux visant à définir des questions et mettre en place des initiatives politiques liées aux changements climatiques (Doolittle 2010 ; Skrydstrup 2009). Ces études s’appuient sur une variété de méthodes, que ce soit l’enquête ethnographique ou l’histoire orale (Cruikshank 2001). Les anthropologues qui s’intéressent au climat se démarquent souvent par l’adoption d’une approche collaborative alors qu’ils œuvrent au sein d’équipes pluridisciplinaires (Bauer and Bhan 2018 ; Orlove, Wiegandt, et Luckman 2008 ; Ribot, Magalhães, et Panagides 1995). Comme l’invoquent par ailleurs Castree et ses collègues (2014), la question du changement climatique doit devenir une arène pour l’intégration des sciences naturelles, humaines et sociales. L’anthropologie s’intéresse aux perceptions, connaissances, évaluations et réponses liées au climat et à son changement. Elle apporte un éclairage sur les dimensions locales de processus globaux et sur comment ceux-ci sont articulés par le biais de systèmes de connaissances locaux. Les questions examinées sont multiples. En lien avec l’intérêt de l’anthropologie pour les savoirs locaux et les modèles culturels de cognition, l'ethnoclimatologie a fourni, dans de premiers efforts, des études émergeant de l’Inde sur la prévision de la sécheresse (Bharara 1982) et sur les multiples dimensions de la mousson (Zimmermann 1987). Plus récemment, des anthropologues se sont penchés sur les modèles locaux de prévisions météorologiques en Papouasie-Nouvelle-Guinée (Sillitoe 1994), dans les Andes (Orlove, Chiang et Cane 2002) et au Burkina Faso (Roncoli, Ingram and Kirshen 2002). Les modèles de connaissances liés aux perturbations climatiques sont également examinés par les anthropologues et chercheurs qui adoptent une approche ethnographique (Schneider 1957 ; Carey 2008). L’anthropologie se penche également sur les catastrophes climatiques et leurs conséquences. Dans une étude précurseuse, James Spillius (1957) examine la réponse aux ouragans chez les habitants de l’île de Tikopia et revendique une plus grande inclusion par les administrateurs locaux des connaissances qui découlent d’études anthropologiques. Solway (1994) montre comment les sécheresses dans la région du Kalahari au Botswana catalysent des changements sociaux. Shaw (1992) et Scheper-Hughes (2005) considèrent les dimensions de genre et les questions raciales liées aux désastres. Les conséquences des désastres climatiques, notamment les déplacements de populations et les mouvements migratoires, sont également examinées (Olivier-Smith 2009 ; Oliver-Smith and Shen 2009). La reconnaissance de la réalité locale du changement climatique amène les anthropologues à examiner la résilience et l’adaptation des populations. L’anthropologie fournit ainsi des analyses ethnographiques sur les questions de risque et de vulnérabilité chez les communautés littorales et insulaires (Lazrus 2012), chez les populations montagnardes (Rasmussen 2015) et en milieu arctique (Crate 2008 ; Nuttal 2010). Par ailleurs, les anthropologues jettent un regard critique sur le caractère universalisant des concepts liés aux changements climatiques, tel celui de l’adaptation (Finan and Nelson 2001 ; Orlove 2009). La connaissance, la science et la compréhension du changement climatique sont en soi des phénomènes sociaux et les anthropologues s’interrogent sur la manière dont les variables sociales, culturelles, économiques et politiques affectent l’interprétation et l’expérience des événements climatiques extrêmes et des changements climatiques. Ils étudient ainsi la question des communications, se penchant sur la réception et la traduction locale (Rudiak-Gould 2012), l’attention du public (Broad and Orlove 2007), ainsi que sur le scepticisme public (Diemberger et al. 2012). Les chercheurs portent également un regard critique sur la construction scientifique des scénarios liés aux changements climatiques (Lahsen 2005 ; Hastrup and Skrydstrup 2013). La recherche anthropologique sur le climat se fait également activiste. Ainsi, de nombreux anthropologues plaident pour un plus grand engagement de l’anthropologie dans l’élaboration de politiques liées au climat, mettant de l’avant le rôle clé que peut jouer leur discipline dans la quête de solutions au changement climatique et à ses effets (Barnes et al. 2013 ; Batterbury 2008 ; Fiske 2009 ; Rayner & Malone 1998).

L'objectif de ce travail est de caracteriser la structure du peuplement des insectes collemboles d'une region forestiere d'amazonie, particulierement dans sa partie bresilienne. Le peuplement de ces insectes a ete suivi pendant deux ans dans deux forets primaires (sur sol argileux et sur sol sableux), et dans une foret secondaire sur sol argileux. Cette recherche comprend deux parties, qui illustrent les trois objectifs de notre etude: 1 situer les peuplements des collemboles d'amazonie dans le contexte tropical ; 2 preciser la biogeographie des especes dans le cadre du bassin amazonien ; 3 analyser la densite et la biodiversite des populations d'une part en foret primaire sur differents types de sols, d'autre part en foret secondaire, en rapport avec les parametres de l'environnement. Dans la premiere partie (chapitre i), on donne dans un cadre general la caracterisation de la region du point de vue du climat, de la vegetation, et de la geologie. Le chapitre ii est consacre aux sites de la recherche, avec l'analyse du microclimat des biotopes etudies, le materiel et les methodes. Dans la deuxieme partie composee de trois chapitres, on analyse le peuplement des collemboles sous l'angle systematique, biogeographique et ecologique. Les resultats peuvent etre resumes ainsi: la comparaison des peuplements de collemboles montre une diversite specifique plus elevee pour la foret primaire sur sol argileux. La foret secondaire n'avait pas encore retrouve sa diversite specifique originelle six ans apres coupe a blanc de la foret primaire sur sol argileux. L'analyse factorielle des correspondances separe nettement les peuplements des trois forets etudiees. Enfin, les resultats des analyses suggerent que, globalement, la diversite specifique est liee a la stabilite de l'ecosysteme

Une analyse de la situation des écosystèmes forestiers hongrois est effectuée et replacée dans le contexte européen et planétaire en prenant en compte les changements climatiques globaux. Le site hongrois de Síkfökút, étudié depuis un quart de siècle, a été reconsidéré à la lumière des connaissances actuelles. Deux espèces de chênes Quercus petraea et Quercus cerris y croissent et montrent des signes plus ou moins prononcés de dépérissement, Q. Cerris paraissant le plus résistant. Accompagnant des mesures dendrochronologiques et une analyse des litières, des expérimentations en laboratoire ont testé le comportement des deux espèces vis à vis de la présence d'ozone. Une comparaison avec deux autres espèces de chênes Q. Robur et Q. Rubra a aussi été menée. Il en ressort que, prenant comme index un ensemble de paramètres phénologiques et physiologiques, la tolérance à l'ozone des quatre espèces peut s'établir comme suit : Q. Cerris > Q. Rubra > Q. Petraea > Q. Robur. Ces résultats amènent à suggérer des recommandations pour le choix d'espèces en reforestation
The condition of Hungarian forest ecosystems was analysed and compared to the European and world ecosystems, taking into account the global climatic changes. The Hungarian site of Síkfökút, continuously studied during the last twenty-five years has been considered in the light of new concepts. Two oak species Quercus petraea and Quercus cerris are growing in this stand, showing contrasting declining symptoms, Q. Cerris being considered as more resistant. Different analyses were made on the site, including dendrochronology and litter decomposition. In parallel, a fumigation experiment with ozone was carried out in a phytotronic chamber including two more oak species Q. Robur and Q. Rubra. The four oak species showed differential responses to ozone and they can be ranged from the more ozone tolerant to the more sensitive as follows: Q. Cerris > Q. Rubra > Q. Petraea > Q. Robur. These results led to suggestions for recommendations of species selection in reforestation and afforestation

Les dynamiques du strontium (sr) et du calcium (ca) ont été étudiées dans différents écosystèmes forestiers sur sol acide et calcaire, afin d'évaluer dans quelle mesure le sr pouvait être utilisé comme un traceur du ca. Nos résultats ont confirmé l'analogie générale entre sr et ca mais ils montrent un transfert préférentiel du ca par rapport au sr vers les feuilles (conduisant à une accumulation préférentielle de ca à la surface du sol via les chutes de feuilles) et suggèrent sur sol acide un prélèvement racinaire préférentiel de ca par rapport au sr. La dynamique des éléments minéraux a été évaluée dans trois écosystèmes forestiers sous climat tropical, boréal et tempéré à partir de la mesure des flux et variations isotopiques du sr dans les arbres et les sols et à l'aide d'un modèle à compartiments et à flux. En Guyane, nous avons mis en évidence le rôle quasi négligeable joué par les racines profondes des arbres dans l'alimentation minérale de la forêt Tropicale humide. Au nord de la Suède, les différences isotopiques observées dans les organes de pins et épicéas croissant en mélange suggèrent d'une part, un prélèvement et un recyclage biologique du sr beaucoup plus fort par l'épicéa, et d'autre part une altération rhizosphérique plus forte par les racines d'épicéa. Les mesures ont par ailleurs confirmé un prélèvement minéral et hydrique plus profond par le pin. Dans les Vosges, la diminution du rapport 8 7sr/ 8 6sr mesurée dans les cernes d'épicéas au cours du temps a été interprétée comme le résultat d'une acidification à long terme des sols de ce peuplement, éventuellement associée à une remontée des racines. Ces mécanismes paraissent être responsables de l'augmentation du stress hydrique subi par le peuplement.

Dans un contexte où les perturbations sont prédites plus sévères et/ou plus fréquentes, le choix des itinéraires sylvicoles à mettre en œuvre à la suite de perturbations se heurte à la méconnaissance de la dynamique spontanée de la régénération obtenue en contexte de changement climatique. A partir d’un réseau de placettes permanentes installées en France après les tempêtes de 1999, l’objectif de cette étude est d'analyser la dynamique de la végétation de moyen terme observée au sein de trouées forestières, d’identifier ses principaux déterminants et d’évaluer l’interaction entre perturbations et adaptation des communautés végétales au changement climatique. La régénération naturelle ligneuse, obtenue dans les trouées post-tempête, semble être satisfaisante en termes de densité et de diversité en essences, la majorité des sites ayant une densité de plus de 2000 tiges/ha avec en moyenne 4.4 espèces présentes dans la strate supérieure à 2 m. Les quelques situations préoccupantes ont pu être identifiées dès les jeunes stades de la régénération et regroupent des caractéristiques communes : ce sont des anciens peuplements résineux, sur sol acide où une végétation compétitrice s’est développée, induisant un blocage de la régénération. Dans ces contextes, une intervention sylvicole aurait été souhaitable pour favoriser la régénération. Une étude plus spécifique de la régénération naturelle de trois grandes essences feuillues européennes a été menée : le chêne, le charme et le hêtre. Nous avons ainsi pu mettre en évidence un déclin de l’abondance du chêne au cours du temps, au profit des deux espèces plus compétitrices qui sont le hêtre et le charme. Bien qu’ayant une densité faible, le chêne reste tout de même présent sur 22% des sites 19 ans après l’ouverture du couvert. Il présente également une croissance équivalente, voire supérieure, à celle du charme et du hêtre, ce qui suggère des stratégies de développements différentes entre les trois essences. Néanmoins, au vu de la dynamique observée du chêne, sans intervention pour favoriser sa régénération, son avenir semble incertain dans les décennies à venir. Enfin, notre étude a permis de mettre en évidence une thermophilisation plus importante des communautés végétales présentes au sein des forêts ayant connues une période d’ouverture du couvert par rapport à celles des peuplements non perturbés. En stimulant la thermophilisation, la perturbation joue donc un rôle écologique majeur dans l’adaptation des communautés végétales au changement climatique. L’importance des perturbations de grande ampleur ne doit donc pas être sous-estimée, en particulier dans un contexte climatique futur où celles-ci risquent de s’intensifier
In a context where the disturbances could be more severe and/or more frequent, the choice of silvicultural management to be implemented following disturbances comes up against the lack of knowledge of the spontaneous dynamics of regeneration obtained in the context of climate change. From permanent plots installed in France following the storms of 1999, the objective of this study is to analyse the medium-term vegetation dynamics observed within forest gaps, to identify its main determinants and assess the interaction between disturbances and adaptation of plant communities to climate change. The natural tree regeneration, obtained in the post-storm gaps, seems to be sufficient in terms of density and species diversity. Most sites have in average more than 2000 stems/ha and 4.4 species present in the stratum greater than 2 m. The few concerning situations have been identified from the young stages of regeneration and have common characteristics: they are old coniferous stands on acidic soil where competing vegetation has been able to develop, inducing regeneration blocking. In these contexts, a silvicultural intervention would have been desirable to promote regeneration. A specific study of the natural regeneration of three major European hardwood species was carried out: oak, hornbeam and beech. We have highlighted a decline in the abundance of oak over time, in favour of the two most competitive species of beech and hornbeam. Oak is still present on 22% of the sites 19 years after the canopy was opened despite its low density. It also shows growth equivalent or even superior to that of hornbeam and beech, suggesting different development strategies between the three species. Nevertheless, in view of the observed dynamics of the oak, without intervention to promote its regeneration, its future seems uncertain in the coming decades. Finally, our study revealed a greater thermophilisation of the plant communities present in forests that have had an open canopy compared to those in undisturbed forests. By stimulating thermophilization, disturbance thus plays a major ecological role in the adaptation of plant communities to climate change. The importance of large-scale disturbances should therefore not be underestimated, especially in a future climate context where they are likely to intensify

Les données provenant de 21 peuplements de pin d'Alep ont permis de calculer un indice synthétique de croissance qui exprime les variations inter-annuelles de productivité. Pour chaque peuplement, trois types de modèles de croissance (climatique, bioclimatique et biogéochimique) ont été confrontés aux observations et validés. Le modèle biogéochimique n'est pas sensible aux changements climatiques mais simule une très forte augmentation de la productivité liée à l'augmentation du taux de CO2. Le modèle climatique simule une forte augmentation de productivité liée à l'augmentation des températures printanières. Le modèle bioclimatique simule une diminution significative de la productivité liée à une augmentation de la sécheresse estivale. La réaction d'un peuplement dépend des conditions stationnelles. L'exposition détermine le bilan thermique alors que la pente, la capacité hydrique du sol et la perméabilité du sous-sol contraignent le bilan hydrique
Data from 21 Aleppo pine stands have allowed to calculate a synthetic growth index which expresses inter-annual productivity variations. For each stand, three types of models (climatic, bioclimatic and biogeochemistry) have been confronted to the observations and validated. The biogeochemistry model is not sensitive to climatic changes but simulates a strong productivity increase linked to the increase of CO2 rate. The climatic model of growth simulates, in response of climatic change, a strong increase of productivity linked to the increase of spring temperatures. The bioclimatic model simulates a significant decrease of productivity linked to the increase of summer drought period. The response of a stand depends on the site conditions. The exposure, in fact, determines the thermal balance when the slope, the soil water capacity and the permeability of the substratum constraint the water balance

Depuis 30 ans, les mesures annuelles de déficit foliaire des arbres sur la partie française du réseau européen de suivi des dommages forestiers (ICP Forests, niveau 1), constituent la base du suivi de l’état de santé des forêts. Pourtant, l’utilisation du déficit foliaire comme indicateur de l’état de santé de l’arbre est régulièrement remise en cause pour des raisons méthodologiques mais aussi en raison du manque de connaissances sur le déterminisme du déficit foliaire et de son impact fonctionnel sur l’arbre. Dans ce contexte, au travers des notations de déficit foliaire de 9 essences (feuillues et résineuses) réparties sur plus de 300 placettes en France, nous avons 1) décrit et interprété les variations spatiales et interannuelles de déficit foliaire, en plus de 2) discuté de l’utilisation du déficit foliaire comme indicateur de l’état sanitaire des arbres à partir de l’analyse conjointe des variations interannuelles de déficit foliaire et de croissance radiale. L’analyse des variations géographiques du déficit foliaire a montré de multiples relations avec les facteurs édaphiques et climatiques, mais avec un pouvoir explicatif relativement modéré. L’analyse des variations interannuelles de déficit foliaire a permis de confirmer que les facteurs climatiques de l'année précédente contrôlent les variations interannuelles de déficit foliaire. Cependant, comparativement à la croissance radiale, le déficit foliaire présente une réponse au climat moins dynamique et peu cohérente entre arbres d’une même placette. L’analyse conjointe des deux signaux a montré l’existence d’un lien ténu entre la croissance et le déficit foliaire. Nous avons pu mettre en évidence une diminution de la croissance de l’arbre dans le cas de déficit foliaires importants lors d’années d’aléas climatiques extrêmes (sec ou froid). Cependant, l’introduction du déficit foliaire en tant que prédicteur de la croissance radiale n’a eu que peu ou pas d’effet significatif pour le hêtre et le sapin. Enfin, la mise en évidence de l’influence majeure de l’âge sur la notation du déficit foliaire empêche l’interprétation de déficit foliaire brut comme indicateur de la santé de l’arbre
For the past 30 years, annual visual assessments of crown condition, on the French part of the transnational monitoring network (ICP Forests, level 1), was essential for monitoring forest health. However, the use of crown condition as an indicator of tree health is regularly questioned for methodological reasons but also because of the lack of knowledge on the determinism of crown condition and its functional impact on the tree. In this context, and through the records of 9 tree species’ crown condition (deciduous and coniferous) spread over more than 300 plots in France, we have 1) described and interpreted the spatial and inter-annual variations of leaf loss, in addition to 2) discussing the use of crown condition as an indicator of tree health status based on the joint analysis of inter-annual variations of leaf loss and radial growth. The analysis of spatial variations in crown condition between plots showed multiple relationships with edaphic and climatic factors, but with relatively moderate explanatory power. The study of inter-annual variations in crown condition confirmed that the climatic factors of the previous year control crown condition of the current year. However, compared to radial growth, crown condition presents a less dynamic and inconsistent response to climate between trees in the same plot. The joint analysis of the two signals showed the existence of a weak link between growth and crown condition. We only observed a decrease in tree growth in the case of important leaf loss during years of extreme climatic hazards (dry or cold). However, the introduction of leaf loss as a predictor of radial growth had little or no significant effect for beech and fir. Finally, the evidence of the major influence of age on leaf loss precludes the interpretation of raw crown condition as an indicator of tree health

En région tempérée, les cartes historiques ont permis de démontrer que l’ancienneté des forêts conditionne les caractéristiques des sols et la présence de certaines espèces végétales. En revanche, peu d’études ont été réalisées pour tester ces différences en région méditerranéenne. L'objectif général de la thèse est d’analyser les déterminants du changement du couvert forestier et l’effet de la continuité temporelle et des usages passés sur les sols et la flore des forêts actuelles en région méditerranéenne. Ce travail prend place au sein du territoire du Parc Naturel Régional du Luberon. Le premier volet identifie les déterminants de la distribution des usages et de la reconquête forestière, à partir de données cartographiques de 1860, 1958 et 2010. Il apparaît notamment que les forêts se sont maintenues sur les terres les moins productives et que la reconquête forestière s’est faite sur des sols peu productifs, et à proximité des forêts préexistantes. Le second volet explore l’effet de la continuité temporelle et des usages passés des forêts sur leurs caractéristiques écologiques, à partir de relevés floristiques et pédologiques. Les forêts anciennes et récentes se répartissent selon la productivité des sols et accueillent des espèces qui se distinguent par leurs traits et leurs exigences écologiques, avec notamment des espèces spécialistes forestières, phanérophytes et endozoochores plus fréquentes en forêt ancienne. Si ce travail s’appuie sur la carte d’État-Major, il s’avère que l’écologie historique des forêts méditerranéennes nécessite également des approches in situ afin d’appréhender la complexité des usages anciens du paysage
In temperate regions, historical maps have demonstrated that forest ancientness determines soil properties and the presence of some plant species. However, those differences were rarely analysed in the Mediterranean region. The main objectives of this PhD thesis are to analyse the drivers of forest cover change and the effect of temporal continuity and past land uses on forest soils and understory vegetation in the Mediterranean region. This work relies on the territory of the Regional Natural Park of Luberon. The first part consists of identifying biophysical and socioeconomic drivers of land use and forest recovery spatial distribution, based on the comparison of 1860, 1958 and 2010 land uses. Forest maintained on the least productive land while forest recovery occurred on soils with low productivity, and close to pre-existing forests. The second part investigates the effect of forest temporal continuity and past land uses on their ecological characteristics, based on floristic and pedological data. Ancient and recent forests are distributed according to soil productivity and host species of differing traits and ecological preferences. Notably, species significantly preferring ancient forests are true forest species, phanerophytes and endozoochores. If this work relies on the État-Major map, it turns out that the historical ecology of Mediterranean forests requires complementary in situ approaches in order to fully understand the complexity of past landscape uses

Les changements globaux affectent la répartition des espèces et le fonctionnement des écosystèmes et sont soumises à des dépérissements massifs. Un des autres processus majeurs de la dynamique forestière est la reproduction sexuée, qui permet aux espèces de persister au fil des générations, notamment grâce à l’adaptation et la migration. Mais il reste de nombreuses incertitudes sur l’effet du climat sur la reproduction des arbres, notamment sur quand et comment sont allouées les ressources au pollen et aux graines. L’objectif principal de cette thèse est d’utiliser une approche basée sur la modélisation des ressources et de la phénologie pour comprendre et prédire l’effet du climat sur la reproduction des arbres forestiers. J’ai d’abord étudié les déterminants impliqués dans les variations spatiales et temporelles de fructification. Puis j’ai quantifié l’allocation des ressources entre les fonctions de croissance et de reproduction à l’aide d’un modèle bayésien hiérarchique. Ce modèle, basé sur des mesures de croissances et de reproduction mâle et femelle sur plusieurs années m’a permis d’identifier des compromis lors de l’initiation florale, et l’importance de la quantité de ressources pour assurer la reproduction. Enfin j’ai développé un modèle mécaniste de reproduction, au sein d’un modèle déjà existant de fonctionnement des forêts (CASTANEA). Le modèle de reproduction, fonctionnant de l’initiation florale jusqu’à la maturation des graines, simule les variations spatiales et temporelles de production de graines. Le modèle a été calibré et validé sur le sapin pectiné au Mont-Ventoux et utilisé pour étudier les effets du changement climatique sur la reproduction
Global changes affect species distribution and ecosystems functioning due to long term climatic trends and extreme climatic events. Forests are notably subject to massive growth decline and even mortality. One of the major processes of forest dynamics is sexual reproduction, but there are still many uncertainties about the effect of climate on trees reproduction, especially on when and how resources are allocated to pollen and seeds. Reproduction also allows species to persist over generations, through adaptation and migration. The main objective of this thesis is to develop an approach based on resource and phenology modelling, in order to understand and predict climate effects on forest trees reproduction. First, I used statistical model to investigate temporal and spatial variation of fruit production. Second, I quantified the allocation of resources between vegetative versus reproductive functions, with a hierarchical Bayesian model and observation of growth, male and female reproduction over several years. Results allowed us to identify trade-off during floral initiation, and highlighted the importance of resources levels to ensure reproduction. Lastly, I developped a process-based model of reproduction and included it in an existing model of forest functioning (CASTANEA). The reproduction model, which runs from flower initiation to seed maturation, simulates spatial and temporal patterns of seed production. The model was calibrated and validated on silver fir on Mont-Ventoux and used to investigate how climate change will impact fruit production

Dans un contexte de changement climatique, des dispositifs sont mis en place par les politiques publiques pour permettre le déplacement de la biodiversité et la recolonisation de nouveaux milieux (TVB, trame de vieux bois. . . ). Ces dispositifs semblent adaptés pour les espèces animales les plus mobiles. Or, les espèces ayant une faible capacité de déplacement représentent un enjeu important pour l'e‑cacité des dispositifs mis en place. Un grand nombre de ces espèces demeurent aujourd'hui mal connues. En forêt, les coléoptères saproxyliques aptères de litière sont des espèces ayant des capacités de déplacement et de dispersion limitées en raison de leurs petites tailles, de leurs aptérismes et de leurs exigences trophiques. Ces espèces constituent le modèle biologique de cette étude pour comprendre comment des espèces à faible capacité de déplacement peuvent évoluer dans les forêts et les paysages anthropisés, dans l'espace et le temps. L'échantillonnage par tamisage de litière de dix arbres par peuplement en utilisant un Winkler et une extraction par Berlese, a montré une puissance d'échantillonnage moyenne de 97.2% pour six forêts. Des relevés mensuels sur deux ans ont permis de caractériser la phénologie des espèces, à savoir qu'elles sont i/ présentes dans la litière toute l'année, ii/ davantage abondantes au printemps et en automne et iii/ ne présentent pas de variation interannuelle. Nous avons comparé la richesse spécique et la répartition des espèces, entre les forêts subnaturelles et les peuplements exploités des montagnes Pyrénéennes. Ceci a montré que les espèces sont peu impactées par l'exploitation sylvicole traditionnelle, mais présentent une grande variabilité de répartition qui semble liée à l'impact anthropique passé. Le paysage fragmenté des Coteaux de Gascogne s'est avéré être très pauvre en coléoptères saproxyliques aptères. Étonnamment, dans ce territoire, les répartitions des espèces sont mieux expliquées par les caractéristiques des paysages que celles des forêts. Pour la moitié des espèces, leurs répartitions sont mieux expliquées par la composition du paysage en 1850 que celle d'aujourd'hui. Un seuil critique de 15% de proportion de forêts dans le paysage en 1850 a pu être mis en évidence pour une espèce (Dienerella clathrata). Nous avons montré que les espèces sont capables (au moins) de se déplacer à travers les haies, quelles que soient les caractéristiques de ces dernières. Si les espèces étaient présentes dans la forêt connectée à la haie, elles ont été échantillonnées dans cette dernière. Les capacités de déplacement de trois espèces ont été étudiées en laboratoire et montrent une vitesse moyenne de 1,6m.h-1. Ces deux éléments conrment le fait que ces espèces sont mobiles dans le paysage. L'ensemble de ces résultats, ainsi que le fait que les territoires les moins anthropisés soient les plus riches en coléoptères saproxyliques aptères, nous amènent à conclure que ce groupe taxonomique supporte bien les impacts humains de faible amplitude spatiale et temporelle, mais qu'ils sont peu résilients à une anthropisation importante dans le temps et dans l'espace
To enable species migration in a global warming context, public policies try to improve European natural network (Green and Blue infrastructure, old trees network...). These measures might be adapted to the high-dispersal species, but there is a lack of knowledge concerning the ability of the low-dispersal species to move using these networks. Lots of these species remain poorly known. Considering forest ecosystems, ightless saproxylic beetles are supposed to be dispersal limited species because of they are small, unable to y and have trophic exigencies. The aim of this study is to understand how dispersal limited species evolve temporally and spatially in the landscape. Flightless saproxylic beetles have been sampled by sieving litter in front of ten trees per stand, using a modied Winkler and extracted through an adapted Berlese. This standardization of the methods lead to sample an average of 97,2% of the species targeted in each forest. A monthly survey during two years has shown that the species are present in the litter throughout the year and that they are stable over two years. The best season to sample them appeared to be autumn and spring. Comparison between old growth forests and harvested stands in the French Pyrénnées has shown that harvesting does not impact signi cantly the target species. Their repartitions were highly dierent between the studied valleys, which is assumed to result from the dierence in the past human impact. In the highly fragmented landscape (Coteaux de Gascogne, SW France), very few ightless saproxylic species have been sampled. Surprisingly, this experiment has shown that the landscape characteristics explain better these dispersal limited species' repartitions than the forest characteristics. For half of them, landscape composition in the 1850's explain better the repartition than the current one. A threshold of 15% of forest cover appeared to be determinant for one species (Dienerella clathrata). We showed that the studied species use the edges (at least to move through them) whatever their characteristics may be. As soon as they are present in the forest, they are in the connected edge. Moving abilities of 3 species have been approached by measuring the running speed in laboratory. This experiment showed a mean of running speed of 1,6m.h -1. These dierent elements lead us to conclude that the ightless saproxylic beetles are mobile in the landscape. All these results, and the fact that species richness is correlated to the landscape anthropisation, leads us to conclude that this taxonomic group can support human impact at small spatial and temporal scale, but are poorly resilient to large and long anthropisation

L'hypothèse de l'assurance prévoit que les forêts composées de mélanges d'espèces d'arbres pourraient mieux résister aux conditions environnementales stressantes que les forêts composées d'une seule espèce d'arbre. La majorité des travaux antérieurs ont testé cette hypothèse en se focalisant sur la productivité et les variables de réponse associées sans prendre en compte les processus souterrains. L’objectif principal de ma thèse était d’étudier l’effet de la diversité des espèces d’arbres sur les processus souterrains impliqués dans la décomposition des racines à travers des gradients climatiques. J'ai émis l'hypothèse que le mélange d'espèces ayant des systèmes racinaires contrastés entraînerait une faible compétition souterraine, et se traduirait par la production de plus biomasse de racines fines. En outre, j'ai émis l'hypothèse que les racines ayant des caractéristiques chimiques et morphologiques contrastées dans les peuplements mixtes se décomposent plus rapidement. Dans des conditions de stress hydrique, j'ai émis l'hypothèse d'une décomposition plus lente mais d’une atténuation des mélanges d'arbres sur la décomposition en raison de l'amélioration des conditions micro-environnementales. Pour tester ces hypothèses, j'ai examiné la variation des caractéristiques fonctionnelles des racines et leurs conséquences sur les flux de C, N et P à l'échelle de l'écosystème à travers l’étude de : 1) la ségrégation verticale des racines et la biomasse des racines fines, 2) la dynamique des racines fines et les flux de nutriments associés et 3) la décomposition des racines fines et des feuilles mortes. Dans ce cadre, trois deux expériences de terrain ont été réalisé, l'une avec une expérience de plantation d'arbres de 10 ans avec du bouleau et du pin près de Bordeaux (expérience ORPHEE), la seconde le long d'un gradient latitudinal de forêts de hêtres matures dans les Alpes françaises (expérience BIOPROFOR).Les résultats obtenus montrent que les racines de bouleaux et de pins présentaient une distribution verticale similaire et une biomasse souterraine similaire de racines dans les mélanges d'arbres par rapport aux monocultures, contrairement à ma première hypothèse. Cependant, l'attribution plus importante du pin mais pas du bouleau à la croissance des racines dans les horizons du sol supérieur dans des conditions moins limitatives en eau suggère des conditions localement favorables qui peuvent conduire à une compétition asymétrique à la profondeur du sol. De plus, la production et la décomposition des racines fines étaient similaires dans les mélanges et dans les monocultures, en contradiction avec ma deuxième hypothèse. Il est intéressant de noter que les racines de bouleau, mais pas les racines de pin, ont libéré du P pendant leur décomposition, ce qui suggère un rôle important du bouleau dans le cycle du P et pour la nutrition en P des arbres sur ces sols sableux limités en P. Conformément à ma troisième hypothèse, j'ai observé une décomposition plus lente de la litière de feuilles et des racines fines en réponse à une sécheresse estivale prolongée, tout au long du gradient latitudinal dans les Alpes. Cependant, cette décomposition plus lente sous la sécheresse n'a pas été atténuée dans les peuplements forestiers à essences mixtes par rapport aux peuplements à essences uniques. Il est intéressant de noter qu’il y a une libération nette d'azote dans les racines fines en décomposition mais pas dans la litière de feuilles en décomposition, ce qui suggère un rôle distinct des racines fines dans le cycle de l'azote. En conclusion, j'ai constaté que le mélange des espèces d'arbres n'atténue pas les effets négatifs du changement climatique. Cette thèse démontre que la promotion de mélanges peut toujours être bénéfique pour au moins une des espèces d'arbres mélangées, par l'ajout d'espèces, car une espèce d'arbre peut en faciliter la nutrition minérale d’une autre par des flux souterrains de N et de P
The insurance hypothesis predicts that forests with tree species mixtures may resist better to stressful environmental conditions than forests composed of only one tree species. Most of the currently available literature tested this hypothesis for aboveground productivity and its related response variables, but less is known about belowground processes. In my PhD thesis, I studied the drivers of belowground productivity and decomposition across climatic gradients and how they are affected by tree mixtures. I hypothesized that mixing of tree species with contrasting rooting patterns and fine root morphologies, would result in a release of competitive pressure belowground, and translate into higher fine root standing biomass and increased fine root productivity. Moreover, I hypothesized that roots with contrasting chemical and morphological characteristics in mixed stands would decompose faster, which may be particularly important under nutrient-limited conditions. Under water-limiting conditions, such as during extreme summer drought, I hypothesized overall slower decomposition but an attenuating effect of tree mixtures on decomposition due to improved micro-environmental conditions, in particular for leaves, since roots decompose in a more buffered soil environment. To test these hypotheses I examined the variation in tree root functional traits (across- and within-species), and its consequences for fluxes of C, N and P at the ecosystem scale. I addressed three main objectives and associated research questions to quantify the interactive effect of tree mixtures and climate on: 1) vertical root segregation and fine root standing biomass, 2) fine root dynamics and their associated nutrient fluxes and 3) fine root- and leaf litter decomposition. I could benefit from two different field experiments for my work, one with a 10-year-old tree-plantation experiment with birch and pine close to Bordeaux (ORPHEE experiment), the second along a latitudinal gradient of mature beech forests in the French Alps (BIOPROFOR experiment).I observed that roots from the birch and pine tree-plantation showed similar vertical distribution and similar belowground root standing biomass in tree mixtures compared to monocultures, contrary to my first hypothesis. However, the greater allocation of pine but not of birch to root growth within the top soil horizons under less water-limiting conditions suggests locally favourable conditions that may lead to soil depth-specific asymmetric competition. In the same experiment, fine root production and decomposition were similar in mixtures and in monocultures, in contradiction with my second hypothesis. Moreover, I did not observe any interactive effects of tree mixtures with stand density or water availability. Interestingly though, birch roots, but not pine roots released P during root decomposition, which suggests an important role of birch in the P-cycle and for P nutrition of trees on these P-limited sandy soils. In line with my third hypothesis, I observed a slower decomposition of leaf litter and fine roots in response to reinforced and prolonged summer drought, irrespective of the position along the latitudinal gradient in the Alps. However, this slower decomposition under drought was not attenuated in forest stands with mixed tree species compared to single species stands. Compared to leaf litter, fine roots decomposed slower and released less C. Interestingly, I found a net N release in decomposing fine roots but not in decomposing leaf litter, which suggests a distinct role of fine roots in the N cycle. In conclusion, I found that mixing tree species did not attenuate negative effects of climate change. However, this thesis demonstrates that promoting mixtures can still be beneficial for at least one of the admixed tree species, through species addition (i.e., complementing one tree species with another tree species), as one tree species may facilitate another via belowground fluxes of N and P