Dissertations / Theses on the topic 'Espèces forestières'

L'objectif de ce travail est de déterminer l'intérêt des bases de données présentant un nombre important de relevés floristiques et écologiques complets pour étudier de façon quantitative le comportement écologique des espèces végétales forestières sur de vastes territoires.
Les données utilisées sont celles d'EcoPlant, développée à l'Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et des Forêts (ENGREF, Nancy) pour stocker des milliers de relevés phytoécologiques complets (relevés floristiques et caractéristiques climatiques et édaphiques précises), réalisés dans les forêts de France. La définition de 54 courbes de réponse théoriques d'espèces végétales vis-à-vis du pH, et la création de jeux artificiels de données binaires de taille variable pour essayer de re-créer les courbes de réponse théoriques, ont permis de montrer qu'il est difficile de modéliser de manière fiable le comportement des espèces peu fréquentes avec la régression logistique. En effet, nous montrons que 50 à 100 occurrences d'une espèce représentent un seuil minimal pour déterminer précisément l'optimum, l'amplitude et la probabilité maximale de la courbe de réponse écologique des espèces avec la régression logistique, ce qui justifie la nécessité de travailler avec de larges bases de données.
Pour tester la stabilité du comportement écologique des espèces sur de vastes territoires, nous avons comparé la réponse au pH du sol de 46 herbacées forestières entre le nord-est et le nord-ouest de la France, et de 21 herbacées forestières entre les Vosges et le Jura. En contexte de plaine ou de montagne, la majorité des espèces étudiées n'ont pas révélé de différences régionales marquées en terme d'optimum ou d'amplitude écologiques vis-à-vis du pH de l'horizon A du sol. Les quelques différences régionales observées ont été expliquées dans les deux cas par des conditions de compétition différentes dans chaque région. Nous concluons que l'étude de la réponse écologique peut s'effectuer sur de vastes territoires tels que la France, à condition que les conditions de compétition ne soient pas trop différentes selon les régions.
Une caractéristique majeure de la base EcoPlant est de stocker des informations édaphiques et climatiques, couplée à des relevés floristiques effectués sur les mêmes sites. L'étude conjointe de la réponse écologique des espèces végétales vis-à-vis de facteurs climatiques et édaphiques a rarement été menée, puisque la majorité des études étudient la réponse climatique des espèces végétales. Nous illustrons l'importance de prendre en compte des variables édaphiques de nutrition dans les modèles de niche écologique et de distribution géographique des plantes terrestres, par la modélisation de l'écologie et de la distribution de l'Erable champêtre (Acer campestre L.) dans les forêts françaises.
L'ensemble des résultats met en évidence l'intérêt des bases de données importantes et écologiquement complètes telles qu'EcoPlant pour approfondir la connaissance des différentes dimensions de la niche écologique des espèces à l'échelle de vastes territoires.

Le bois est un tissu plurifonctionnel permettant la conduction de la sève brute, le stockage de l’eau et des sucres ainsi que le soutien mécanique de la plante. L’arbre au cours de son développement expérimente différentes contraintes liées à son environnement et à sa taille croissante. En réponse à ces contraintes, les performances fonctionnelles du bois sont ajustées par des variations de valeurs de propriétés, elles-mêmes dépendantes du produit de la xylogénèse. Cependant les extrais chimiques déposés lors du processus de duraminisation, entraine la modification des propriétés du bois. Les propriétés du duramen sont le fruit de la xylognénése et de la duraminisation ainsi que de leurs interactions. Ce travail de thèse a donné naissance au terme ‘profil ligneux’, désignant l’ensemble des variations des propriétés du bois à différentes échelles et dans une dimension ontogénique résultant des deux processus cités précédemment. La diversité de tempéraments vis-à-vis de la lumière (héliophilie à sciaphilie) des essences tropicales suggère une diversité d’expressions du profil ligneux. La description de ces différentes expressions serait gage d’une meilleure compréhension du tempérament. Comprendre et caractériser le profil ligneux et la variation de la quantité de bois de cœur dans l’arbre, représentent également un enjeu économique puisque l’industrie du bois Guyanaise a été identifiée comme une filière d’avenir. L’analyse de la diversité du profil ligneux—par une approche ascendante, de l’échelle individuelle à l’échelle interspécifique—a prouvé son efficacité dans la discrimination du degré d’affinité à la lumière. La variation de densité est particuliérment pertinente. Néanmoins, sa pertinence réside dans (1) la combinaison du gradient radial et vertical et (2) la prise en compte du duramen qui modifie parfois, l’amplitude et la direction du gradient ainsi que la forme du profil.L’effet de la duraminisation sur la variation de densité devient alors évocateur du tempérament de l’espèce au même titre que la qualité et/ou la quantité d’extraits chimique mis en jeu. La pertinence du profil ligneux dans la caractérisation du tempérament écologique est due à son aspect intégrateur de divers processus et propriétés. En regard du changement l’allocation de croissance (i.e. du tronc vers la couronne) observée chez Dicorynia guianensis et de travaux précédents sur la croissance des arbres, un lien potentiel entre la diversité du profil ligneux et la stratégie d’allocation de la croissance pourrait exister
Wood is a multifunctional tissue involved in sap conduction, storage of water and reserves as well as mechanical support. Tree during its development experiments various constraints due to its environment and its growing size. In response to these constraints, wood functional performances are adjusted by variations of property values, which are dependent on the xylogenesis product. However, wood properties may be modified by the deposition of chemical extractives during heartwood formation. Thus heartwood properties are the result of xylogenesis, heartwood formation and their interactions. This work gave rise to the term 'wood profile', designating all variations of wood properties at different scales and in an ontogenetic dimension, resulting from both processes described above. The diversity of shade tolerance (heliophilic to sciaphilic) strategies species suggests a diversity of wood profile expressions. The description of these different expressions could be a way to better understand plant strategies. Understanding and characterizing wood profile and variations in heartwood quantity in tree, is an economical issue since the Guyanese timber industry has been identified as a promising sector. The analysis of the diversity of wood profile—using a bottom-up approach, from the individual level to the interspecific level—proves to discriminate shade tolerance strategies efficiently. Wood specific gravity variation is especially relevant. However, its relevance is based on (1) combinations of both radial and vertical variations and (2) integration of heartwood that may impact range and direction of the gradient and shape of the profile as well. Effect of heartwood formation on wood specific gravity variations is suggestive of shade tolerance strategy as well as quality and/or quantity of chemical extractives. Relevant characterization of shade tolerance strategies by wood profile is the result of the integration of diverse processes and properties. To the view of growth allocation shift (from trunk to crown) observed in Dicorynia guianensis and of previous studies on tree growth, a potential link between wood profile diversity and growth allocation strategies may exist

Depuis leur introduction par des Européens il y a quelques siècles, les vers de terre se sont propagés dans les sols de l'Amérique du Nord. Depuis les années 2000, plusieurs fronts d'invasion dans les milieux naturels ont soulevé des inquiétudes dans la communauté scientifique. Nous avons analysé les impacts des vers de terre sur la germination des graines et la survie des semis de 14 espèces d'arbres indigènes au Québec, et nous avons investigué les façons dont ils influencent la composition végétale du sous-bois, les variables physico-chimiques du sol et les communautés microbiennes en Estrie. Nos résultats suggèrent que les vers de terre diminuent la germination des graines et les taux de survie des plantules, en plus de provoquer des effets importants chez quelques variables physico-chimiques et groupes microbiens. Nous concluons que les vers de terre exotiques ont le potentiel d'altérer la composition des espèces et le fonctionnement des érablières du sud du Québec.

Cette thèse a pour objectif d'analyser et de prédire la présence et l'abondance des espèces de sous-bois localement aux facteurs liés à la structure du peuplement (ouverture de la canopée) et selon différents contextes de milieu (pH du sol). Ainsi, cette thèse vise à évaluer si l'impact du pH du sol, de l'ouverture de la canopée et du climat a un effet similaire sur la distribution de présence et d'abondance. A cet effet, nous avons utilisé des relevés floristiques et dendrométriques effectués cinq ans après l'ouverture de la canopée (293 trouées - Nord-est de la France) et sous peuplements fermés (10 996 sites - France). Nous avons modélisé les distributions de présence et d'abondance des espèces (i) premièrement, au niveau régional, en relation avec un facteur local d'ouverture de la canopée et un facteur régional de pH du sol et (ii) deuxièmement, au niveau national, en relation avec un facteur de pH du sol et le climat. Au niveau régional, les résultats indiquent que la prise en compte simultanée d'un facteur local d'ouverture de la canopée et d'un facteur régional de pH du sol permet de déterminer les distributions des espèces cinq ans après son ouverture. Nous avons pu quantifier les conditions optimales des principales essences feuillues au stade juvénile et des espèces herbacées associées à l'ouverture de la canopée et le pH du sol. Au niveau national, nos résultats montrent que les modèles de distribution d'espèces issus de données présence-absence indiquent l'optimum écologique de l'abondance selon les gradients climatiques et le pH du sol, mais désignent des habitats géographique trop importants à cause d'une surestimation de l'amplitude écologique.

Les variations climatiques du Dernier Maximum Glaciaire ont fortement affecté la distribution des espèces dans les régions tempérées. Dans les régions tropicales, Haffer (1969) a émis l'hypothèse que la forte diversité spécifique des Néotropiques était liée aux variations climatiques du Quaternaire qui auraient fragmenté le couvert forestier en quelques zones "refuges" provoquant une diversification des espèces par spéciation allopatrique. Un tel effet du climat en Amérique du Sud reste cependant aujourd'hui toujours âprement débattu. Cette thèse a pour objectif de tester par des méthodes génétiques les attendus de la théorie des refuges en Guyane en retraçant l'histoire démographique d'Astrocaryum sciophilum, palmier inféodé aux forêts tropicales humides. L'utilisation de marqueurs microsatellites nucléaires et de séquences chloroplastiques nous a permis d'infirmer l'existence des zones refuges proposées par de Granville (1982) et par Tardy (1998). Bien que mettant en évidence une fragmentation de la forêt tropicale humide, la distribution de la diversité génétique ne laisse pas supposer l'existence de zones refuges en Guyane. Nous avons également montré l'absence de forêt tropicale humide sur la bande littorale antérieurement à 129 000 ans BP, ainsi qu'une recolonisation de proche en proche du littoral depuis le Nord-Ouest jusqu'à Kaw, antérieure au Dernier Maximum Glaciaire. Enfin, pour reconstruire l'histoire démographique d'A. sciophilum à une échelle spatiale très fine, nous avons utilisé la méthode d'inférence bayésienne MSVAR basée sur la théorie de la coalescence, qui permet de détecter et dater des changements de taille de population. Nous avons d'abord testé par simulation la performance de la méthode. L'application de MSVAR à notre jeu de données microsatellites a ensuite permis de mettre en évidence l'existence d'une diminution de taille des populations d'A. sciophilum quasi-généralisée en Guyane, à l'exception des populations de la région littorale située entre Sinnamary et Cayenne, également probablement liés à des évènements antérieurs au Quaternaire récent. Ce travail a ainsi permis de proposer de nouvelles hypothèses quant à l'impact des variations climatiques du Quaternaire ancien (antérieur à la dernière période glaciaire) qui semblent avoir eu des répercussions plus importantes sur la végétation que les variations « récentes » du dernier maximum glaciaire. Des études complémentaires seront nécessaires pour déterminer l'importance relative des différents évènements du Quaternaire dans la répartition des espèces forestières du Bouclier Guyanais et du Bassin Amazonien.

L'objectif de ce travail a consisté en l'évaluation des changements récents de distribution de la flore des milieux tempérés, jusqu'ici peu étudiée, afin de déterminer dans quelle mesure les espèces végétales sont capables de réagir face à un épisode rapide de réchauffement. Pour cela nous avons travaillé en zone de montagne et sous la limite altitudinale forestière, où l'étude de l'impact du réchauffement sur la distribution des espèces de la flore tempérée est facilitée par des conditions thermiques qui varient rapidement et de manière unidirectionnelle avec l'altitude. A partir de deux échelles spatiales (globale et régionale) et en utilisant trois référentiels d'études (espèce, population et communauté), nous avons analysé les changements de distribution vis-à-vis du réchauffement sous trois points de vue différents dans le but d'écarter les différents facteurs de confusion. A l'échelle globale, l'optimum altitudinal de 171 espèces est remonté en moyenne de 65 m entre 1971 et 1993 avec un déplacement plus important chez les herbacées à durée de vie courte. Chez les arbres à durée de vie longue, nous avons montré que l'altitude moyenne des présences, pour 13 essences sur les 17 étudiées, est plus élevée dans les populations au stade juvénile que dans les populations au stade adulte sur la période récente de réchauffement (1986-2006). A l'échelle régionale, la composition des communautés végétales est devenue plus thermophile et xérophile entre 1989 et 2007. Une analyse croisée de ces trois points de vue vis-à-vis des caractéristiques biologiques, écologiques et biogéographiques des espèces a confirmé l'importance du trait biologique lié au cycle de vie des espèces pour expliquer nos résultats. Dans l'ensemble ces résultats apportent de nouveaux éléments qui confirment une remontée significative des plantes en altitude, cohérente avec l'épisode de réchauffement récent et qui complètent, pour les milieux tempérés, les observations jusqu'ici emblématiques faites dans les écosystèmes alpins, subalpins, arctiques et boréaux.

La forêt du Mayombe se trouve confrontée à deux principales menaces : la disparition des espèces ligneuses d'importance économique et la déforestation par les défrichements agricoles. On espère enrayer ces phénomènes par la mise en place des dispositifs sylvicoles permettant à la fois l'exploitation rationnelle de cette forêt et l'installation d'une régénération naturelle dynamique et très diversifiée. Si les dispositifs les plus récents ont permis des résultats prometteurs dans certaines forêts tropicales (Malaisie, Surinam, Côte-d'Ivoire. . . ), il n'existe encore rien sur la forêt du Mayombe. C'est dans ce contexte précis que cette étude simultanément menée en forêt primaire et en forêt secondaire à : 1) Étudie la végétation et la flore dans deux milieux et, à partir de 5 espèces ligneuses pionnières, post-pionnières et forestières, caractérise la biologie des graines et le développement des plantules ; 2) propose une méthode de gestion rationnelle de la forêt du Mayombe en vue de favoriser la régénération naturelle et de prévenir la dégradation de cette luxuriante forêt. Les résultats les plus marquants sont : la complémentarité manifeste des deux types de forêt du point de vue de leur structure et leur composition floristique, la difficile conservation des graines des espèces étudiées, la mise en évidence du statut mycorhizien de cette forêt et de sa capacité d'assurer par elle-même sa survie

De nombreuses recherches se focalisent sur l'étude des aires de distribution des espèces qui se décalent vers des conditions plus adaptées à leurs besoins physiologiques sous l'effet du changement climatique. Le choix des indices utilisés pour caractériser l'écologie des espèces et définir leur vulnérabilité au réchauffement en cours est souvent conditionné par leur disponibilité, alors qu'il devrait être basé sur les connaissances en écophysiologie qui les concernent. D'autre part, la résolution spatiale parfois grossière utilisée n'est pas toujours pertinente au regard de l'échelle à laquelle les processus biologiques se déroulent. Dans ce cadre, l'objectif de ce travail est de cartographier à fine résolution spatiale les bilans en eau des sols et leurs différentes composantes à l'échelle des forêts de France, et d'évaluer leur intérêt pour modéliser la distribution ou la productivité des espèces au regard des indices traditionnellement utilisés. Dans un premier temps, nous avons modélisé et cartographié les différentes composantes du bilan en eau des sols, et tout particulièrement le rayonnement solaire et la réserve utile maximale en eau (RUM) des sols forestiers à partir des relevés de l'Inventaire Forestier National (IFN). Ces données ont été combinées avec des températures et des précipitations pour spatialiser le bilan en eau des sols forestiers de France. Les principaux résultats montrent l'importance de la nébulosité dans la prise en compte du calcul du rayonnement solaire, et l'inefficacité des indices dérivés de l'exposition pour en simuler les valeurs à l'échelle de la France. Nous avons également déterminé qu'il est possible de réaliser avec des informations simples à collecter une carte des RUM des sols forestiers de France. Elle permet de prédire la croissance des essences avec une efficacité comparable aux valeurs relevées sur des placettes et d'améliorer la modélisation de la distribution de certaines essences. Enfin, nous démontrons que les calculs de bilans en eau qui prennent en compte la réserve en eau des sols sont plus efficaces que les bilans hydriques climatiques ou les pluies, particulièrement pour ce qui concerne les espèces hygrophiles ou xérophiles. Ces résultats laissent penser que l'importance de l'eau a été sous-estimée dans l'analyse de la distribution des espèces et l'étude des conséquences du changement climatique sur les plantes. Les données produites permettent de progresser dans la connaissance de l'écologie des espèces et de mieux caractériser la vulnérabilité des espèces, ouvrant la porte à la création d'outils plus fonctionnels pour aider les gestionnaires à évaluer les impacts du changement de climat et à s'y adapter.

La structure, l'organisation et les variations de la famille de l'adn ribosomique 5s nucleaire (adnr 5s) chez deux arbres forestiers sympatriques (chenes pedoncule et sessile) et chez deux arbres forestiers allopatriques (melezes d'europe et du japon). Comme chez la plupart des plantes superieures, cette famille multigenique est organisee en longues series d'unites repetees en tandem qui sont chacune constituee d'un gene 5s tres conserve entre les especes (120 pb) et d'un espaceur intergenique de taille variable. Une seule classe d'unites ( 350 pb) representee par 1000-2000 copies par genome a ete detectee chez les chenes. En revanche, deux classes d'unites tres divergentes, les unes courtes ( 650 pb) et les autres longues ( 870 pb), comportant chacune 1500-3000 copies par genome, ont ete observees chez les melezes. Ces unites courtes et longues alternent majoritairement au sein de series composites dont l'etablissement est sans doute ancien car le meme type d'organisation a ete retrouve chez 4 autres especes de melezes. L'analyse d'un croisement de chenes pedoncules et d'un croisement de melezes d'europe et du japon a montre que les marqueurs fournis par l'adnr 5s presentent generalement un mode d'heredite mendelien gouverne par un unique locus. Dans le cas du chene pedoncule, le locus a pu etre cartographie sur le groupe de liaison g5 correspondant a la paire de chromosomes n o2. Les unites d'adnr 5s evoluent en longueur par duplication en tandem, insertions et deletions surtout localisees dans la zone centrale des espaceurs. Les estimations de diversite nucleotidique intraspecifique des genes 5s (0,005-0,066), des espaceurs de chenes pedoncule et sessile (0,047-0,057), des espaceurs courts (0,098-0,067) ou longs (0,015-0,037) des melezes d'europe et du japon sont comparables a celles obtenues pour les especes herbacees a cycle court. Chez ces dernieres, le niveau de divergence interspecifique des espaceurs est bien correle au polymorphisme intraspecifique.

Remote sensing offers an economical tool to perform forest mapping and to meet forest manager needs. The main objective of this thesis is to compare the results of both supervised classification and linear spectral analysis methods of forest cover mapping from the same sector of Anticosti Island. Supervised classification is a binary method of mapping where the pixel can be associated with only one thematic class whereas linear spectral mixture analysis is based on the principle of continuity, meaning that a single pixel can belong to more that one information class. To meet our objectives, the image used in this thesis was acquired on August 24 2001 by Landsat-7's ETM+ sensor. Radiometric calibration, atmospheric corrections and geometric corrections were applied to the image. Spectroradiometric data acquired by ASD (Analytical Spectral Devices) between 350 nm and 2500 nm were also used. The results show that the supervised classification performed with parallelepiped algorithm combined with the maximum likelihood algorithm produced good results for forest mapping in a mixed environment. The results from this method can be used to perform multitemporal studies regarding forest cover observation on Anticosti Island i.e., disease infestation, forest fire, heavy browsing by deer and regeneration. However, the linear spectral mixture analysis method results were not as conclusive as expected because of the limited number of spectral bands that can be used, the spectral regions covered by those spectral bands, and the similarity between the spectral signature of the different forest species.

Dans la province du Haut-Katanga, en République démocratique du Congo (RD Congo), une forte pression anthropique est exercée sur la forêt claire (FC, Miombo) par l’agriculture et la demande accrue en charbon de bois, due à la croissance démographique. La restauration de la FC dégradée est devenue essentielle pour renverser cette régression et gérer durablement la FC. L’objectif principal de cette thèse était d’étudier la croissance de semis et le potentieldes champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA). Elle avait pour objectifs spécifiques:(i) d’évaluer la croissance et le statut mycorhizien des espèces forestières de la FC, en lien avec le statut de succession, espèces pionnières (EP) et tardives (ET); (ii) de déterminer le potentiel d’inoculum mycorhizien arbusculaire (PIMA) dans la FC dégradée; et (iii) de décrire la communauté des CMA, associés à un arbre forestier à usage multiple (Pterocarpustinctorius Welw ou Mninga maji en Swahili, Mukula en Bemba).D’abord, la croissance des semis a été évaluée, pour deux espèces d’arbres pionnières(Combretum collinum et Pterocarpus tinctorius) et six espèces tardives (Brachystegiaboehmii, B. longifolia, B. spiciformis, B. wangermeana, Julbernardia globiflora et J.paniculata), 1, 2 et 4 ans après la plantation. Ensuite, le PIMA a été évalué par le piégeage des plantules de Crotalaria juncea dans la FC dégradée. La relation entre le PIMA et les indices de végétation a été établie avec les modèles linéaires généralisées mixtes (MLGM)et les régressions linéaires. En dernier lieu, la diversité et la structure de la communauté des CMA des racines de P. tinctorius ont été caractérisées dans les jachères agricoles et forestières de trois sites, par amplification, clonage du gène 28S de la grande sous-unité(LSU) de l’ADN ribosomal et le séquençage Sanger. Les résultats montrent que les espèces forestières pionnières (EP, Chipya) avaient une croissance précoce et une productivité 3 à 40 fois supérieure comparées aux ET (typique du Miombo). Les espèces pionnières étaient colonisées par les CMA, alors que les espèces tardives l’étaient par les ectomycorhizes. Par ailleurs, la densité des arbres des EP influence positivement le PIMA, particulièrement les légumineuses ligneuses agissant en synergie avec l’abondance des herbacées annuelles. Par leur colonisation mycorhizienne élevée, les légumineuses ligneuses seraient les plantes refuges des CMA. Finalement, une diversité moléculaire de 30 unités taxonomiques opérationnelles (UTOs) des CMA était associée à P.tinctorius (une des légumineuses ligneuses mycotrophes), dans les friches agricoles et forestières de trois sites étudiés. La richesse spécifique et la structure de la communauté des CMA étaient influencées par la densité des espèces ligneuses, colonisées par les CMA, équitablement réparties dans les espèces végétales. De plus, la communauté des CMA était dominée par les espèces du genre Rhizophagus et Sclerocystis, qui étaient fortement associées à certaines propriétés chimiques du sol (pH, acidité, Al et Fe total) et à la densité de quelques arbres. Ainsi, les résultats mettent en évidence une variabilité de la croissance et de la biomasse en fonction du statut de succession (groupes écologiques). Aussi, le PIMA et la communauté des CMA étaient contrôlés par la densité des arbres et quelques propriétés du sol. Nous suggérons la reforestation de la forêt claire dégradée avec les espèces indigènes (P.tinctorius, B. spiciformis et C. collinum), en plantations mono spécifiques ou en régie agroforestière avec les cultures vivrières.
In the Katanga province, Democratic Republic of the Congo (DR Congo), the anthropogenic pressure is exerted on the Miombo woodland (MW) with the expansion of the agricultural lands and the increased demand for charcoal, due to the demographic growth. The restorationof agricultural and forest fallows has become essential to reverse this decline and sustainably manage the degraded MW. The main objective of this thesis was to study the development of seedlings and the potential of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in the MW of UpperKatanga, DRC. Its specific objectives were to: (i) assess the development and mycorrhizalstatus of MW species, with respect to their successional status (early (ES) or late (LS) tree species); (ii) determine the arbuscular mycorrhizal inoculum potential (AMIP) in degradedMW; and (iii) describe the diversity and community structure of AMF associated with amultipurpose forest tree (Pterocarpus tinctorius Welw also named Mninga maji in Swahili,Mukula in Bemba).First, the development of the seedlings was evaluated, for two pioneer tree species(Combretum collinum and P. tinctorius) and six late species (Brachystegia boehmii, B.longifolia, B. spiciformis, B. wangermeana, Julbernardia globiflora and J. paniculata), 1, 2and 4 years after planting. Then, the AMIP was estimated in degraded MW by baitingCrotalaria juncea seedlings. The relationship between AMIP and vegetation indix wase stablished with Generalized Linear Mixed Models (GLMM) and linear regressions. Finally, the diversity and the structure of the AMF community in the roots of P. tinctorius were characterized in the agricultural and forest fallow of three sites, by amplification, cloning of the 28S gene of the large subunit (LSU) of the ribosomal DNA and Sanger sequencing. The results showed that the early successional tree species, ES (Chipya) had early growthand were 3 to 40 times more productive than to LS (tree species characteristic of MW). ESspecies were colonized by AMF, whereas LS species were colonized by ectomycorrhizal fungi. In degraded MW, the density of some trees had a positive influence on AMIP,particularly woody legumes acting synergistically with the abundance of annual grasses.Woody legumes were more colonized and would act as AMF plant refuges. Molecular diversity of 30 operational taxonomic units (UTOs) of AMF was associated with P. tinctorius (one of the mycotrophic woody legumes), in the agricultural and forest fallows of three sites studied. The community richness and structure of the AMF were driven by the density ofwoody species colonized by AMF evenly distributed in plant species. The AMF communitywas dominated by species of the genera Rhizophagus and Sclerocystis, and were strongly associated with some chemical properties of the soil (pH, acidity, total aluminium and totaliron) and the density of some trees. Thus, the results highlight a variability of growth and biomass depending on the successional status (ecological groups). Also, the AMIP and the AMF communities were mainly driven by tree density and soil properties. We suggest there forestation of degraded MW with the native species (P. tinctorius, B. spiciformis and C.collinum) in mono-specific plantations or under agroforestry management with food crops.

Ce travail avait pour premier objectif d'analyser la croissance et les relations hydriques de trois espèces forestières (Quercus petraea, Pinus pinaster et Betula pendula) en liaison avec la nature du substrat, en conditions hydriques optimales comme limitantes. De nettes différences entre espèces ont été obtenues. En l'absence de contraintes hydriques, le bouleau a présenté la plus grande plasticité quant à la nature du substrat. Il s'est également caractérisé par des niveaux de conductance stomatique et de conductance hydraulique plus élevés que les deux autres espèces. Sa régulation stomatique en conditions de sécheresse a été tardive et n'a été mise en évidence que pour des humidités volumiques du sol très faibles (3 %). En parallèle, une forte abscission foliaire a été observée. Aucune interaction liée à la nature même du substrat n'a pu être individualisée. Un deuxième objectif était de tester, en conditions de sécheresse édaphique, l'implication de l'acide abscissique (ABA) racinaire dans la régulation de la conductance stomatique. L'existence d'un tel signal, basée sur l'ABA racinaire seul, n'a pu être confirmé, et ce, dans le cas de trois espèces forestières (Quercus robur, Pinus pinaster et Betula pendula). Les mécanismes de régulation stomatique sont certainement plus complexes et mettent probablement en jeu un double mécanisme, à la fois racinaire et foliaire
This work had as first objective the analysis of growth and water relations of three forest species (Quercus petraea, Pinus pinaster and Betula pendula), in relation with soil type, under optimal and water stress conditions. Clear differences were observed between species. In absence of water stress, birch presented the greatest plasticity with respect to soil type. It is also characterised by higher values of stomatal conductance and hydraulic conductance than the two other species. It's stomatal regulation under water stress is belated and has only been evidenced for very lower values of soil water content (3%). In parallel, strong leaf shedding has been observed. No interaction related to the nature of substrate has been observed. A second aim was to tested, under water stress conditions, the impact of root-sourced abscisic acid (ABA) in stomatal regulation. The existence of such root signalling, based only on root ABA has not been confirmed and this, on the three forest species studied (Quercus robur, Pinus pinaster and Betula pendula). The stomatal regulatory mechanisms are certainly more complex and probably implicate a double mechanism, foliar and root mediating

L'urbanisation croissante de ces dernières décennies amène aujourd'hui à considérer la place de la biodiversité dans les territoires urbains. Ce travail est centré sur l'étude des modifications de communautés végétales de petits espaces boisés (1.5 ha en moyenne) le long d'un gradient d'urbanisation dans trois agglomérations du Massif armoricain : Angers, Nantes et Rennes. Les communautés végétales sont fortement modifiées par l'urbanisation. Les bois urbains sont plus riches en espèces exotiques mais restent dominés par des espèces indigènes et forestières. Cependant, la distribution des espèces indigènes est modifiée le long du gradient d'urbanisation et certains traits biologiques semblent associés à cette distribution. L'environnement local et en particulier le pH et la fertilité des sols semblent être les facteurs les plus importants en lien avec les modifications des communautés végétales. L'histoire des espaces boisés semble avoir une importance moindre. De plus, les caractéristiques de dispersion des espèces ne semblent pas être impliquées dans la distribution des espèces le long du gradient d'urbanisation. Au niveau de l'espace boisé, l'effet lisière est un déterminant important de la richesse spécifique, les lisières étant les plus riches en espèces aussi bien dans les bois urbains que ruraux. La banque de graines de la litière est affectée par la distance à la lisière mais elle est peu différente entre les bois urbains et ruraux. La composition de la banque de graines de la litière diffère largement de la composition de la végétation du bois. Les caractéristiques du milieu forestier empêchent probablement la germination d'un grand nombre d'espèces non forestières venant des habitats adjacents aux espaces boisés et sont donc importantes pour le maintien d'une végétation dominée par des espèces forestières. Ce travail permet d'ouvrir des perspectives pour une meilleure compréhension des mécanismes écologiques impliqués dans la réponse des espèces à l'urbanisation et pourrait contribuer à une meilleure intégration de ces espaces boisés dans l'aménagement des villes.

L'urbanisation croissante de ces dernières décennies amène aujourd'hui à considérer la place de la biodiversité dans les territoires urbains. Ce travail est centré sur l'étude des modifications de communautés végétales de petits espaces boisés (1,5 ha en moyenne) le long d'un gradient d'urbanisation dans trois agglomérations du Massif armoricain : Angers, Nantes et Rennes. Les communautés végétales sont fortement modifiées par l'urbanisation. Les bois urbains sont plus riches en espèces exotiques mais restent dominés par des espèces indigènes et forestières. Cependant, la distribution des espèces indigènes est modifiée le long du gradient d'urbanisation et certains traits biologiques semblent associés à cette distribution. L'environnement local et en particulier le pH et la fertilité des sols semblent être les facteurs les plus importants en lien avec les modifications des communautés végétales. L'âge des espaces boisés semble avoir une importance moindre. De plus, les caractéristiques de dispersion des espèces ne semblent pas être impliquées dans la distribution des espèces le long du gradient d'urbanisation. Au niveau de l'espace boisé, l'effet lisière est un déterminant important de la richesse spécifique, les lisières étant les plus riches en espèces aussi bien dans les bois urbains que ruraux. La banque de graines de la litière est affectée par la distance à la lisière mais elle est peu différente entre les bois urbains et ruraux. La composition de la banque de graines de la litière diffère largement de la composition de la végétation du bois. Les caractéristiques du milieu forestier empêchent probablement la germination d'un grand nombre d'espèces non forestières venant des habitats adjacents aux espaces boisés et sont donc importantes pour le maintien d'une végétation dominée par des espèces forestières. Ce travail permet d'ouvrir des perspectives pour une meilleure compréhension des mécanismes écologiques impliqués dans la réponse des espèces à l'urbanisation et pourrait contribuer à une meilleure intégration de ces espaces boisés dans l'aménagement des villes.

Le lien qui existe entre la diversité et la productivité des écosystèmes constitue un sujet central en écologie. De nombreuses études ont montré une relation positive entre la diversité et la productivité des forêts, ainsi que leur résistance à différents stress comme à la sécheresse. En revanche, peu de travaux ont permis de comprendre les mécanismes à l'origine des avantages observés dans les forêts à plusieurs espèces comparés aux forêts monospécifiques. En particulier, en raison de la difficulté d'accès aux racines, le rôle du compartiment souterrain dans les interactions entre espèces est particulièrement méconnu. L'objectif de ma thèse a été d'étudier l’influence des interactions entre espèces d’arbres sur le système racinaire du hêtre (Fagus sylvatica) sous différents niveaux de contrainte hydrique. Ces travaux ont montré que, au stade jeune plant, la compétition souterraine entre hêtre, chêne et pin était forte et que mélanger les espèces à ce stade pouvait influencer la croissance du hêtre. La disponibilité en eau a un fort impact sur la croissance des plantules de hêtre mais la présence d’autres espèces à proximité des jeunes plants de hêtre n’a pas amélioré leur réponse à la sécheresse. Au stade adulte, dans une plantation forestière, nous avons montré que la présence de l’érable n’influençait que légèrement la profondeur d’extraction de l’eau du hêtre ou la distribution verticale de ses racines. Nous concluons (i) à une absence de séparation des niches souterraines entre ces deux espèces, tant au niveau spatial que fonctionnel (vis à vis de l'acquisition de l’eau), et (ii) que les mécanismes d’interaction souterraine ne semblent pas expliquer l’origine de la productivité plus forte dans la zone de mélange que dans les zones de monocultures. Enfin, j'ai montré que les peuplements mélangés hébergent une communauté fongique plus riche par rapport aux peuplements purs. Cette plus forte richesse de la communauté fongique dans le mélange pourrait contribuer à une meilleure acquisition des ressources hydriques et minérales dans le mélange. Mon travail suggère que les interactions souterraines entre le hêtre et d’autres espèces forestières ne sont probablement pas le mécanisme principal expliquant les effets positifs des mélanges sur la productivité
The link between species diversity and ecosystem productivity is a central issue in ecology. Numerous studies have shown a positive relationship between forest diversity and productivity, as well as a greater resistance to various stresses such as droughts. On the other hand, few studies demonstrated the mechanisms behind the benefits observed in multi-species forests compared to monospecific ones. In particular, the role of belowground interactions among species in explaining the origin of positive effects of species diversity on ecosystem functioning is unknown. The aim of my PhD work was to study the influence of tree species interactions on the root development of beech (Fagus sylvatica) under different levels of water conditions. We showed that at the seedling stage, underground competition between beech, oak and pine was strong and that mixing these species could influence the growth of the beech. Water availability had a strong impact on the growth of beech seedlings, but the presence of seedlings of other species competing with beech did not particularly improve its response to drought. At the adult stage, in a forest plantation, we showed that maple trees competing with beech did not strongly modify the mean depth of soil water extraction of beech trees or the vertical distribution of beech roots. We conclude that (i) there was no separation of the underground ecological niches of these two species, both spatially and functionally (with respect to water acquisition), and (ii) that the mechanisms of belowground interaction between these two species do not seem to explain the origin of the higher productivity in the mixture than in the monoculture zone. Finally, the richest fungal communities were found in the mixed species zone: we hypothesize that greater fungal community richness in the mixture may improve water and nutrient acquisition and then contribute to higher productivity in the mixed species zone. My work suggests that underground interactions between beech and other forest species are probably not the main mechanism explaining beneficial effects of mixtures on productivity

Le phosphore (P) est un élément capital à la croissance des plantes. En forêt tropicale humide, P serait le facteur limitant de la production primaire. Les plantes forment une mycorhize, symbiose reposant sur un échange de P (fourni par un champignon) et de carbone (C) (fourni par la plante). Le premier objectif de ce travail était d'étudier la dépendance (acquisition de P) et la sensibilité (croissance) de Dicorynia guianensis et d'Eperua falcata (deux Cesalpiniacées) vis-à-vis des mycorhizes. Au stade plantule, les deux espèces étaient dépendantes mais seule D. Guianensis était sensible. Les deux espèces stockaient du P en cas de forte teneur en P du sol. Le second objectif était d'étudier la compétition pour le C entre la plante et le champignon pour D. Guianensis. Sous fort éclairement, l'acquisition de P et la croissance étaient augmentés par la mycorhization. Sous faible éclairement, les champignons colonisaient les racines mais n'absorbaient pas de P. Dans ces conditions, l'acquisition de C du plant n'augmentait pas et la mycorhization avait un effet négatif sur la croissance des plants
Phosphorus (P) is an essential nutrient for plant growth. In tropical rainforest, P is thought to be a limiting factor for primary production. Plant can establish mycorrhiza, symbiosis between fungus (bringing nutrient) and plant (bringing carbon (C)). The first objective of this work was to study the dependency (P acquisition) and sensitivity (growth) of Dicorynia guianensis and Eperua falcata (two Ceasalpiniaceae) to mycorrhiza. At seedling stage, both species were dependant but only D. Guianensis was sensitive. Both species stocked P in case of elevated soil P rates. The second objective was to study competition for C between plant and fungus for D. Guianensis. At high irradiance, mycorhization increased P acquisition and growth. At low irradiance, fungi colonised roots but were unable to absorb P. At this irradiance, mycorhization did not improved C acquisition and had a negative effect on plant growth

Si la plupart des facteurs abiotiques et biotiques de la structuration des communautés végétales ont été identifiés, leurs importances relatives et leurs rôles précis restent souvent sujet à débats. Les questions que soulèvent les réponses de la végétation aux changements globaux relancent la nécessité de compréhension de ces processus écologiques. Dans ce cadre, notre étude se concentre sur le rôle des interactions entres plantes et la stratégie des espèces en tant que facteurs structurant des communautés végétales forestières tempérées. Notre études est focalisée sur un système forestier post-cultural de montagne sur l'adret de St Michel de Maurienne (Savoie) dominé par Acer pseudoplatanus et Fraxinus excelsior et d'un système forestier alluvial sur les berges du Rhône soumis à la pression invasive d'Acer negundo. La place de ces espèces à stratégies intermédiaires dans le contexte particulier des changements globaux questionne la communauté scientifique. [. . . ] L'ensemble de ce travail de thèse a permis de mettre en lumière un pôle de stratégie compétitive dispendieuse. De plus, nous avons décrit une évolution générale des interactions biotiques de la compétition vers la facilitation depuis les milieux les moins contraignants du système alluvial vers les milieux les plus contraignants du système montagnard dans laquelle les réponses des régénérations à ces interactions se discriminent en fonction des espèces et de l'histoire des individus
Most of abiotic and biotic factors structuring plant communities had been identified, but their relative importance and their precise roles lead strong debate among ecologists. The questions pointed out by the response of plants to global change relaunch the needing to understand these ecological processes. Our study focused on the role of plant-plant interactions and on plant strategies as structuring factor of temperate forest communities. Our study sites were a post-cultural mountain forest dominated by Acer pseudoplatanus et Fraxinus excelsior in the Northem French Alps and a riparian forested system in the Rhone River floodplain under Acer negundo invasive pressure. The place of these species, considered as mid-successional, in the context of global changes questions scientists. [. . . ] ln synthesis, our work highlighted an exploitative competitor strategy pole for trees species. Moreover, we have described the change in biotic interactions from competition to facilitation among environmental severity gradients and we have shown that the species responses to these interactions were dependent from the species and the history of targets

En contexte tempéré, les études sur l'instabilité spatio-temporelle de la sensibilité des essences forestières au climat sont rares et souvent conduites à des échelles locales et régionales ; de telles approches ne permettant pas d'obtenir une vision globale de la réponse à l'environnement et à ses variations. La fusion de jeux de données dendrochronologiques (plus de 4500 arbres carottés) a permis d'analyser le comportement de croissance de sept essences européennes tempérées majeures (Quercus petraea, Fagus sylvatica, Abies alba, Picea abies, Pinus sylvestris, Pinus nigra, Pinus uncinata) dans des contextes climatiques variés (océanique à subalpin) et sur l'ensemble du 20ème siècle. Ce travail a également permis de préciser dans quelles mesures les conditions écologiques locales modulaient cette sensibilité au climat. Les relations cerne-climat ont été évaluées par le calcul de fonctions de corrélation. Quelque soit l'essence et le contexte écologique, la sécheresse estivale est le principal facteur limitant la croissance radiale (mais non l'unique), suivie par la sécheresse de l'automne précédent et enfin le froid hivernal. La variabilité spatiale de la réponse dépend plus fortement de la pluviométrie que des températures, une pluviométrie faible conduisant à une sensibilité plus forte au froid hivernal et aux sécheresses estivale et automnale. Ce comportement général est modulé par les conditions écologiques locales, avec une sensibilité à la sécheresse moindre sur sol profond. Les différences interspécifiques s'expriment principalement hors saison de végétation (novembre à mars), même si les corrélations sont rarement significatives. La croissance des résineux est généralement stimulée par des fins d'hiver chauds (février à avril), alors que celle des feuillus est corrélée négativement aux températures et positivement aux précipitations en décembre et janvier. Ces différences entre essences s'avèrent plutôt stables le long des gradients climatiques. Enfin, l'analyse temporelle révèle de fortes instabilités des relations cerne-climat au cours du siècle dernier. Le sens et l'ampleur de ces variations sont homogènes le long des gradients écologiques, mais en revanche peu synchrones avec les instabilités climatiques (automne, hiver, printemps) ou écophysiologiquement peu logiques (été). Cette faible cohérence entre tendances climatiques et instabilité de la sensibilité au climat pourrait s'expliquer par l'absence d'une contrainte climatique de croissance unique en contexte tempéré, où la largeur de cerne est sous le double contrôle du froid hivernal et du stress hydrique estival (et automnal). Elle pourrait également provenir de phénomènes non climatiques, tels que l'effet biologique lié au vieillissement ou l'évolution progressive des pratiques de gestion forestière. Les analyses des variations spatio-temporelles de sensibilité au climat questionnent également sur la précision des relations cerne-climat, estimée le plus souvent au travers du calcul des fonctions de corrélation. En effet, les comparaisons inter-région, inter-site et inter-période des réponses révèlent souvent des variations de corrélations dont les grandeurs pourraient être de l'ordre de la précision liée à l'échantillon considéré. Nous proposons ici de quantifier l'effet de la taille (nombre d'arbres carottés) et des caractéristiques de l'échantillon (nombre de placettes, nombre d'arbres par placette, statuts sociaux couverts) sur la qualité de l'estimation du signal environnemental contenu dans la chronologie moyenne et des fonctions de corrélation. Cette analyse a permis également de préciser dans quelles mesures les différences (1) de traits fonctionnels entre espèces et (2) de contextes climatiques (plus ou moins limitants) modulent cet effet " échantillon ". [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.

L'aménagement intégré d'une savane forestière et graminéenne en zone sèche recourt à des enquêtes et études préalables couvrant de nombreux domaines, notamment la sociologie, l'agronomie, la foresterie et l'économie. Les résultats de celles-ci sont présentés dans le but de cerner les problèmes posés par les populations riveraines et leur bétail. Les caractéristiques et particularités de ces forêts constamment soumises au droit d'usage et â la vaine pâture sont évaluées grâce â des inventaires. Au Centre Est du Sénégal avec une pluviosité annuelle d'environ 600 mm, la potentialité de charge du pâturage est d'une D. B. T. Pour 8 hectares durant les 8 mois de la saison sèche. Les inventaires forestiers nous ont permis de caractériser la végétation ligneuse, de déterminer le cycle optimum d1exploitation du taillis (pour le bois de feu) à 8 années, de préconiser un taux de sondage d'inventaire voisin de 1% et de situer les sols les meilleurs. La méthodologie d'inventaire forestier a été réalisée dans une forêt domaniale de 9 650 hectares au Sénégal. Celle-ci aboutit â des propositions de protocoles simplifiés utilisant des normes et des types de mesures qui ont été déterminés conjointement avec des équipes travaillant dans d'autres pays du Sahel. Ces propositions sont adaptées au contexte d'un aménagement associant les populations dans la protection et la conservation de leur milieu.

L'absence d'une espèce dans une communauté locale alors qu'elle est présente dans d'autres communautés du même paysage peut être expliquée, soit par une limitation de la dispersion, soit par une limitation du recrutement. Le présent travail vise à évaluer la part respective de ces deux limitations dans l'assemblage de différents types de communauté. J'ai d'abord étudié la relation entre les diversités locale et proximale à différentes échelles et pour différents niveaux de fragmentation forestière dans une matrice de paysage agricole. Les résultats soulignent l'importance de l'identité des espèces lors de l'étude de l'effet de la fragmentation sur la structure de la communauté végétale. J'ai ensuite évalué le succès de la germination et la persistance d'espèces végétales à l'aide d'expériences semi-contrôlées. Dans la première expérience, j'ai étudié le succès de la germination et de la persistance d'espèces adventices des cultures semées, ainsi que leurs effets sur le rendement des cultures, sous des pratiques agricoles contrastées. Nous avons mis en évidence un effet de filtre des pratiques agricoles sur la composition locale en espèces. Dans la deuxième expérience, j'ai évalué le potentiel des haies pour servir d'habitat aux espèces herbacées forestières. J'ai semé et transplanté différentes espèces forestières dans des haies, avec et sans élimination de végétation résidente, afin d'évaluer plus avant le rôle de la compétition. Mes résultats préliminaires montrent que peu d'espèces germent et survivent dans les haies, ce qui suggère des limitations en matière de recrutement et de dispersion. Les résultats de ces travaux soulignent l'importance de la dispersion dans la colonisation de fragments surfaciques ; et du recrutement dans celle d'habitats linéaires. Les conséquences pour la conservation des écosystèmes et le maintien des services fournis sont discutées
The absence of a species from a focal community may be due to either dispersal limitation or recruitment limitation. The present work aims to assess species behavior in different types of landscapes. I first investigated the relationship between alpha and gamma diversity at different scales and for different fragmentation levels in forest fragments embedded in an agricultural landscape matrix. Results highlight the importance of considering species identity when studying the effect of fragmentation on the plant community structure. I then assessed the germination success and persistence of vascular plant species (weeds and herbaceous plants), using semi-controlled experiments. In the first experiment, I studied the germination and persistence success of sown weed species, and their subsequent effect on crop yield, under contrasted agricultural practices. We evidenced a sorting effect of agricultural practices on local plant species composition. In the second experiment, I assessed the potential of hedgerows to serve as habitats for forest plant species. We sought seeds and transplanted seedlings in both hedgerows and forest to monitor germination and persistence, respectively, each time with and without resident vegetation removal to further assess the role of competition. Our preliminary results show that few species germinate and survive in hedgerows, suggesting that both dispersal and recruitment limitations are at play. Results from this work emphasize the importance of community assembly processes in ecosystem conservation and maintaining its delivered services

Les forêts de montagne fournissent des services écosystémiques environnementaux (SEE) aux communautés: fourniture de paysages récréatifs, protection contre les risques naturels, soutien à la conservation de la biodiversité, entre autres. La préservation de ces SEE dans l'espace et dans le temps nécessite une bonne caractérisation des ressources. Surtout en montagne, les peuplements sont très hétérogènes et la récolte du bois est économiquement possible grâce à des arbres de plus grande valeur. C'est pourquoi nous voulons pouvoir cartographier chaque arbre et estimer ses caractéristiques, dont la qualité, qui est liée à sa forme et ses conditions de croissance. Les inventaires de terrain ne sont pas en mesure de fournir une couverture mur à mur d'informations détaillées au niveau des arbres à grande échelle. D'un autre côté, les outils de télédétection semblent être une technologie prometteuse en raison de la rapidité et des coûts abordables pour l'étude des zones forestières. Les données LiDAR fournissent des informations détaillées sur la distribution verticale et l'emplacement des arbres, mais elles sont limitées pour la cartographie des espèces. Les données hyperspectrales sont associées aux caractéristiques d'absorption dans le spectre de réflectance du couvert, mais ne sont pas efficaces pour caractériser la géométrie des arbres. Les systèmes hyperspectraux et LiDAR fournissent des données indépendantes et complémentaires qui sont pertinentes pour l'évaluation des attributs biophysiques et biochimiques des zones forestières. Cette thèse de doctorat porte sur la fusion de LiDAR et de données hyperspectrales pour caractériser les arbres forestiers individuels. L'idée maîtresse est d'améliorer les méthodes pour obtenir des informations forestières au niveau de l'arbre en extrayant des caractéristiques géométriques et radiométriques. Les contributions de ce travail de recherche reposent sur: i) un examen mis à jour des méthodes de fusion de données de LiDAR et des données hyperspectrales pour la surveillance des forêts, ii) un algorithme de segmentation 3D amélioré pour délimiter les couronnes d'arbres individuelles basé sur Adaptive Mean Shift (AMS3D) et un ellipsoïde modèle de forme de couronne, iii) un critère de sélection des caractéristiques basé sur le score aléatoire des forêts, cross-validation à 5 folds et une fonction d'erreur cumulative pour la classification des espèces d'arbres forestiers. Les deux principales méthodes utilisées pour obtenir des informations forestières au niveau des arbres sont testées avec des données de télédétection acquises dans les Alpes françaises
Mountain forests provide environmental ecosystem services (EES) to communities: supplying of recreational landscapes, protection against natural hazards, supporting biodiversity conservation, among others. The preservation of these EES through space and time requires a good characterization of the resources. Especially in mountains, stands are very heterogeneous and timber harvesting is economically possible thanks to trees of higher value. This is why we want to be able to map each tree and estimate its characteristics, including quality, which is related to its shape and growth conditions. Field inventories are not able to provide a wall to wall cover of detailed tree-level information on a large scale. On the other hand, remote sensing tools seem to be a promising technology because of the time efficient and the affordable costs for studying forest areas. LiDAR data provide detailed information from the vertical distribution and location of the trees, but it is limited for mapping species. Hyperspectral data are associated to absorption features in the canopy reflectance spectrum, but is not effective for characterizing tree geometry. Hyperspectral and LiDAR systems provide independent and complementary data that are relevant for the assessment of biophysical and biochemical attributes of forest areas. This PhD thesis deals with the fusion of LiDAR and hyperspectral data to characterize individual forest trees. The leading idea is to improve methods to derive forest information at tree-level by extracting geometric and radiometric features. The contributions of this research work relies on: i) an updated review of data fusion methods of LiDAR and hyperspectral data for forest monitoring, ii) an improved 3D segmentation algorithm for delineating individual tree crowns based on Adaptive Mean Shift (AMS3D) and an ellipsoid crown shape model, iii) a criterion for feature selection based on random forests score, $5$-fold cross validation and a cumulative error function for forest tree species classification. The two main methods used to derive forest information at tree level are tested with remote sensing data acquired in the French Alps

La biologie de la conservation est une discipline de crise qui se trouve constamment confrontée au manque de données concrètes sur l’éco-éthologie des espèces. La destruction du milieu forestier est la cause majeure de la disparition des espèces dans le monde alors qu’en Europe et Amérique du nord, c’est surtout la destruction des bosquets, des arbres isolés et des haies qui met la survie des populations en danger. Afin d’obtenir des nouvelles connaissances sur l’impact de cette fragmentation de l’habitat, j’ai choisi comme modèle d’étude une espèce considérée comme inféodée aux forêts et reconnue vulnérable à la dégradation des forets, la martre des pins, Martes martes. J’ai étudié, par le radio-pistage de 24 martres, l’utilisation de l’habitat et des corridors forestiers sur deux sites différents. La martre s’avère être une espèce non pas inféodée aux grands massifs forestiers mais par contre dépendante de la présence d’arbres, que ce soit des bosquets ou des haies
The destruction of forests, a main issue in biological conservation, is one of the greatest threat in biodiversity worldwide. In Europe and North America, however, the maintenance of populations is put in jeopardy by the destruction of trees outside of forests and hedgerows. In order to acquire new insights in the impact of habitat fragmentation, I chose a species regarded as forest specialist and recognised as vulnerable to forest degradation, the Pine marten Martes martes, as a model. I studied habitat and corridor use by Pine martens by radio-tracking 24 martens in France on two different sites. The marten was shown as being a species not dependant on old growth forest, as was previously considered, but instead on the presence of trees in the close vicinity, be they forest groves or hedgerows

Le taupin violacé - Limoniscus violaceus (Müller, 1821) - est une espèce de coléoptère vivant dans le terreau des cavités d'arbres. Menacé d'extinction en Europe, il est inscrit en Annexe II de la directive " Habitats " dont l'objectif est d'assurer la préservation des habitats et des espèces d'intérêt communautaire au sein du réseau Natura 2000. Les gestionnaires d'espaces naturels où il est présent doivent assurer l'état de conservation de ses populations. Cependant, les difficultés de détection de l'espèce ont limité le développement des connaissances sur sa biologie et son écologie essentielles à la mise en place d'une stratégie de conservation. Cette lacune a motivé la réalisation de ce travail de thèse. Il commence par la compilation des données relatives à sa répartition: 184 localités à travers 17 pays. Plusieurs discordances avec les données énoncées par le réseau Natura 2000 sont mises en évidence. Une méthode de suivi de l'espèce par piégeage à émergence est développée et testée dans 5 sites Natura 2000 français. Les résultats obtenus associés à la description des cavités d'arbres et de leur environnement permettent l'identification d'un modèle prédictif des cavités habitées par Limoniscus violaceus dépendant de deux facteurs simples d'utilisation : l'état d'avancement de la cavité et la circonférence de l'arbre à 30 cm du sol. L'étude de leur valeur seuil et de leurs intervalles de confiance conduit à l'élaboration d'une règle de décision pour l'évaluation des habitats favorables à l'espèce. Parallèlement, l'analyse de la composition des assemblages d'espèces échantillonées se base sur la détermination de 231 coléoptères saproxyliques. La préservation des cavités favorables pour Limoniscus violaceus apparait bénéfique pour la majorité d'entre eux, justifiant le potentiel d'espèce parapluie qui lui est attribué. Dans une perspective de prospection, une liste d'espèces indicatrices est identifiée. Elle permet de prioriser les sites au sein desquels une stratégie de suivi des cavités basses favorables pour la biodiversité et pour Limoniscus violaceus doit être envisagée. L'étude du comportement de dispersion à partir des résultats d'échantillonnage par émergence associé aux connaissances bibliographiques suggère une taille des populations locales d'environ 10 adultes dont 3 dispersent par cavité chaque année. Un regard sur la sex-ratio apporte des éléments complémentaires de réflexion sur le fonctionnement des populations. Enfin, un cas concret de stratégie de conservation pour l'espèce en forêt de Grésigne est présenté. Afin d'assurer le recrutement d'arbres à cavité pour pérenniser les populations de Limoniscus violaceus, des recommandations de gestion fondées sur l'aménagement forestier en cours et l'étude des origines des cavités sont émises.

Les îles océaniques constituent de véritables « laboratoires naturels » pour comprendre l'impact des forces évolutives sur la biodiversité. Les effets de dérive génétique et l'impact de la sélection naturelle apparaissent d'autant plus exacerbés que les îles sont isolées et soumises à de forts gradients environnementaux. Notre étude associe des marqueurs moléculaires neutres et des caractères liés à l'adaptation afin d'évaluer l'influence de ces différentes forces dans le contexte insulaire de Nouvelle-Calédonie sur l'espèce forestière Santalum austrocaledonicum. L'étude des microsatellites nucléaires et chloroplastiques montre une différenciation nette des populations des petites îles Loyauté et un isolement par la distance au sein de l'île la plus vaste, Grande Terre. En outre elle met en évidence un déficit en hérérozygotes au sein de certaines populations pouvant être attribué à une sous-structuration spatiale ou un régime de reproduction autogame. La variation de la taille des feuilles et des graines, caractères liés à l'adaptation, résulte des effets de dérive mais aussi de la sélection naturelle provoquée par des contrastes environnementaux notamment par des différences de pluviométrie. De même la composition chimique du bois de coeur, analysée par chromatographie, subirait, en plus de la dérive, une pression sélective exercée par le cortège d'insectes et de champignons phytophages. Cette étude exploratoire permet de dégager de nombreuses perspectives de recherche relevant des questions évolutives en milieu insulaire. Sur un plan opérationnel, elle permet de définir des unités de gestion de l'espèce associant caractères
adaptatifs et variables moléculaires.

Nous presentons les resultats d'une investigation menee sur la regeneration de quelques especes utiles de la foret dense humide de terre ferme sur terrasse basse (araracuara, amazonas, colombie). On a pu noter les difficultes liees a la regeneration des especes "primaires" ces contraintes residant principalement dans le cycle de reproduction dans la predation des fleurs, des fruits et des plantules. Les precipitations et la lumiere jouent un role tres important dans le developpement des plantules et constituent pour certaines especes, un facteur de mortalite tres important. La longevite des graines des especes primaires est variable et dans l'ensemble, ne depasse pas quelques mois. Pour certaines especes, les precipitations trop abondantes retardent le delai de germination des graines, ralentissent la croissance des plantules ou engendrent leur mort, alors que pour d'autres especes, elles n'agissent qu'au niveau de la mortalite des plantules. Le comportement des plantules en fonction des conditions lumineuses peut egalement etre tres different. Nos recherches ont demontre la fragilite de la foret dense humide de terre ferme et la grande complexite des facteurs biotiques et abiotiques qui interviennent dans la regeneration naturelle des especes climaciques, ainsi que leur etroite relation. Ce qui implique que lorsqu'on modifie un des facteurs, tout l'ecosysteme forestier est modifie
These are the results of the study of natural regeneration of some useful species from rainforest on low terraces (amazon area, colombia) this research included: a) forest floral composition, b) selection of twenty-two species based on frequency, abundancy and dominancy, c) seedling demography close to the parent-tree, d) seed longevity and seedlings growing rate under natural controlled conditions. The specific diversity of the forest was noticed as well as the difficulties related with primary species natural regeneration. These are mainly related with species reproduction cycle as well as with flower, fruits and seedlings predation. Abiotic conditions as precipitations and luminosity play an important role in the seedlings growing and survival possibilities. Some species need a canopy opening to survive while other species will only grow better with an increase of light. Primary species seed longevity is variable but short (few months). For some species, very abundant precipitations mean high mortality of seedlings, delay germination and low growing rate, for other spevies high precipitations means seedlings death. These results show how fragile the tropical rainforest is and the complexity of factors involved in natural regeneration of primary species

Les forêts tropicales renferment des peuplements arborescents dont la gestion et l’aménagement nécessitent des connaissances sur leur organisation spatiale et leur dynamique. Les analyses de la structure spatiale des espèces arborescentes peuvent être utilisées en forêts naturelles pour identifier les mécanismes sous-jacents qui structurent les peuplements forestiers afin d’améliorer la compréhension des relations entre les espèces. Cette étude a été menée dans la Réserve Forestière de Yoko (RFY) aux environs de Kisangani à l’est de la RD Congo (R.D.C). Elle consiste à analyser la structure spatiale horizontale des espèces les plus abondantes et à tenter d’identifier, à l’échelle locale, les facteurs et/ou processus écologiques potentiellement explicatifs pour en retirer des enseignements utiles à la gestion des massifs forestiers situés à proximité de Kisangani.

Pour ce faire, une parcelle d’échantillonnage de 25 ha (500m 500m) a été délimitée dans le bloc sud de la RFY constitué d’une végétation ligneuse mixte et semi-décidue. Un inventaire forestier a permis d’analyser la composition floristique et structurale de la zone. Trois techniques (ou modèles statistiques) relevant de l’écologie spatiale pour l’analyse de la structure horizontale des espèces ont été utilisées :la méthode du voisin le plus proche de Clark & Evans (1954), la méthode d’échantillonnage aléatoire de Hines & Hines (1979), ces deux méthodes reposant sur une analyse à échelle unique de la parcelle d’étude, et la méthode de Ripley (1977) permettant non seulement une analyse multi-échelle mais aussi l’étude des relations intra et interspécifiques. Concernant ce point précis, les arbres ont été catégorisés en trois stades de développement sur la base de leurs diamètres (les jeunes, les immatures et les adultes). Une analyse comparative et théorique des trois méthodes a été effectuée.

Un total de 169 espèces appartenant à 36 familles dont 114 genres ont été identifiées, et la famille des Fabaceae dont la majorité des espèces appartiennent à la sous famille des Caesalpinioideae est apparue prépondérante. Trois espèces se sont révélées les plus abondantes et les plus représentatives du peuplement, et ont pour cette raison fait l’objet de toutes les analyses :Gilbertiodendron dewevrei J. Léonard (De Wild), Scorodophloeus zenkeri Harms et Uapaca guineensis Mull. Arg. Elles ont toutes les trois montré une structure agrégée, et cela à toutes les échelles d’analyse. Les agrégats observés présentent un rayon d’environ 25 m de distance. L’analyse en fonction du diamètre a indiqué une structure agrégée pour les plus petits diamètres et régulière pour les plus grands, et que l’agrégation diminue avec le diamètre. Les résultats montrent également que les structures spatiales observées dépendent de l’échelle d’analyse considérée et de la méthode utilisée. La méthode de Clark & Evans est sensible à la variation de l’étendue. À cet égard, l’échantillonnage aléatoire de Hines & Hines est apparu plus adaptée que celui de Clark & Evans. Les fonctions de Ripley et dérivées sont des outils efficaces et apportent plus d’information. Les analyses ont montré des associations positives entre G. dewevrei et S. zenkeri, ainsi qu’entre G. dewevrei et U. guineensis. Par contre, une indépendance a été constatée entre S. zenkeri et U. guineensis. Il apparaît également que les jeunes sont associés positivement aux adultes supposés reproducteurs, et que les immatures sont indépendants par rapport aux adultes. La dispersion faible ou limitée des graines à proximité des arbres parents en est le principal facteur endogène responsable. Ce facteur explique également les associations positives entre les jeunes et les adultes de la même espèce. La compétition entre des individus pour les besoins en espace, en lumière ou en nutriments dans le sol, explique la structure régulière observée ainsi que l’indépendance des immatures envers les adultes. La dispersion limitée n’est cependant pas le seul facteur explicatif de l’agrégation spatiale des arbres, d’autres facteurs tels que l’hétérogénéité environnementale (sol, topographie,…) ou la perturbation sont vraisemblablement aussi impliqués. La perturbation anthropique ou naturelle est un processus écologique qui devrait avoir joué un rôle déterminant dans l’organisation spatiale des communautés de la forêt. Combinée au phénomène de masting, aux effets de Janzen-Connell et aux ectomycorhizes, elle est très probablement à la base des structures spatiales et des relations spatiales observées entre les espèces de la RFY. / Tropical forests contain tree-stands with management and planning requires knowledge of their spatial organization and dynamics. Analyses of the spatial structure of tree species can be used in natural forests to identify the underlying mechanisms that structure of forest stands to improve the understanding of the relationships between species. This study was conducted in the Yoko Forest Reserve (YFR) around Kisangani in eastern DR Congo (DRC). It is to analyze the horizontal spatial structure of the most abundant species and to try to identify, on a local scale, factors and / or potentially explicative ecological processes to draw valuable lessons for the management of forest areas nearby Kisangani.

To do this, a sample plot of 25 ha (500m x 500m) was delineated in the southern block of the YFR consists of a mixed woody vegetation and semi-deciduous. A forest inventory was used to analyze the floristic and structural composition of the area. Three techniques (or statistical models) under spatial ecology for the analysis of the horizontal structure of the species were used: the nearest neighbor method of Clark & Evans (1954), the random sampling method Hines & Hines (1979), these two methods based on a single scale analysis of the study plot, and the method of Ripley (1977) allows not only a multi-scale analysis, but also the study of intra- and inter-relationships. Regarding this point, the trees were categorized into three stages of development on the basis of their diameters (young, immature and adult). A comparative and theoretical analysis of the three methods was performed.

A total of 169 species belonging to 36 families with 114 genera have been identified and the family Fabaceae which the majority of species belong to the subfamily Caesalpinioideae appeared decisive. Three species have proved the most abundant and the most representative of the stand, and for this reason the subject of all analyzes Gilbertiodendron dewevrei J. Léonard (De Wild) Scorodophloeus zenkeri Harms and Uapaca guineensis Mull. Arg. They all three showed an aggregated structure, and that all scales of analysis. Observed aggregates have a radius of about 25 m distance. The analysis based on the diameter indicated an aggregated structure for smaller diameters and regular for larger and that aggregation decreases with diameter. The results also show that the observed spatial structures depend on the considered analysis of scale and the method used. The method of Clark & Evans is sensitive to the variation in the extent. In this regard, the random sampling of Hines & Hines appeared more suitable than that of Clark & Evans. Ripley's functions and derivatives are effective tools and provide more information. Analyses showed positive associations between G. dewevrei and S. zenkeri, and between G. dewevrei and U. guineensis. By against, independence was found between S. zenkeri and U. guineensis. It also appears that young people are positively associated with the supposed breeding adults and immatures are independent compared to adults. The low or limited seed dispersal near parent trees is the main endogenous factor responsible. This factor also explains the positive associations between youth and adults of the same species. The competition between individuals to space requirements, light or nutrients in the soil, explains the observed regular structure and the independence of immature towards adults. Limited dispersal, however, is not the only factor explaining the spatial aggregation trees, other factors such as environmental heterogeneity (soil, topography, ) or disturbance are probably also involved. Anthropogenic or natural disturbance is an environmentally friendly process that should have played a decisive role in the spatial organization of forest communities. Combined with masting phenomenon, the effects of Janzen-Connell and Ectomycorrhizae, it is very probably the basis of spatial structures and spatial relationships observed between species of the YFR.

Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique
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La sylviculture intensive modifie la composition, la structure et la dynamique des peuplements, réduisant notamment la densité et la diversité des attributs forestiers caractéristiques des stades de sénescence (bois mort et micro-habitats portés par les arbres). Ces éléments représentent des habitats essentiels pour les espèces lignicoles. A l’échelle du massif, la planification des opérations sylvicoles va créer une discontinuité spatiale de ces micro-habitats, pouvant être perçue comme une source de fragmentation pour de nombreuses espèces. Cependant, les effets ont été peu explorés au sein des forêts tempérées exploitées. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’effet de la disponibilité des micro-habitats (quantité et configuration) à de multiples échelles spatiales sur les communautés et les populations d’espèces lignicoles, afin de fournir in fine des connaissances pour la spatialisation des stratégies de conservation. Nous avons proposé une méthodologie statistique permettant de prédire la distribution des micro-habitats au sein du massif de Compiègne (France). En s’appuyant sur cette cartographie prédictive, nous avons montré que différentes guildes de coléoptères saproxyliques, définies en fonction de traits d’histoire de vie liés aux capacités de dispersion, répondaient à la structure du paysage à différentes échelles spatiales. La modélisation de la dynamique des métapopulations d’une bryophyte épixylique (Dicranum viride) nous a permis de mettre en évidence l’importance de la dispersion sur les processus de colonisation/extinction qui sous-tendent les patrons d’occurrence des espèces observés à l’échelle du massif. Nos résultats soulignent le rôle central du bois mort et des micro-habitats, qui peuvent être considérés comme un levier de gestion pertinent. Augmenter leur quantité et optimiser leur arrangement spatial intra et inter-peuplement apparaît essentiel pour assurer la persistance des espèces lignicoles au sein des massifs forestiers gérés
Intensive forestry induces a simplification of forest stand structure, composition, and dynamics, resulting in a decrease of density and diversity of old-growth forest attributes (deadwood and tree-related microhabitats). These elements represent critical habitats for lignicolous species. At the landscape scale, forest management planning create a spatial discontinuity of these microhabitats, which can be perceived as a fragmentation process for many species. Although habitat fragmentation is currently recognized as one of the major threats to biodiversity, its impact on species in managed temperate forest are still poorly understood. The objective of this work was to evaluate the effect of microhabitat availability (quantity and configuration) on species communities and populations, at multiple spatial scales, in order to provide evidence-based recommendations regarding the spatial arrangement of conservation strategies. We proposed a statistical methodology to predict the microhabitats distribution within the complex of the Compiègne forest (France). Based on this predictive mapping, we showed that different guilds of saproxylic beetles, defined according to their life history traits related to dispersal abilities, respond to the landscape structure at different spatial scales. Modelling metapopulation dynamics of an epixylic bryophyte (Dicranum viride) has highlighted the importance of dispersal on colonization/extinction processes that underlie the species’ occurrence patterns observed at the forest scale. Our results emphasize the key role of deadwood and tree-related microhabitats, which can be considered as relevant management leverage. Increase their quantity and optimize their spatial arrangement within and between forest stands, appears to be essential for persistence of the lignicolous species within managed forests

Jusqu'à présent, les mécanismes de régénération des forêts alluviales à bois dur du Rhin Supérieur n'ont reçu que peu d'attention. Pourtant, le développement récent de la gestion de zones alluviales et la remise en eau prévue de plusieurs secteurs forestiers accentuent la nécessité d'une meilleure compréhension de cette phase dynamique complexe. Dans ce mémoire sont présentés les résultats d'une étude in situ portant sur quatre étapes de la régénération dans trois massifs forestiers à bois dur du Rhin Supérieur. L'un de ces sites est actuellement encore inondable (Ile de Rhinau), alors que les deux autres ont été coupés des inondations, il y a 30 ans pour l'un (forêt d'Erstein) et 130 ans pour l'autre (forêt du Dachsenkopf). Les étapes (ou compartiments) de la régénération prises en compte sont la canopée (ligneux adultes), la pluie de graines, la banque de graine et les recrûs (incluant les semis). Les résultats montrent que la richesse spécifique étudiée pour trois de ces étapes de régénération présente des caractéristiques comparables dans les trois sites : la banque de graines contient le nombre d'espèces le plus faible, suivie de la pluie de graines, puis des recrûs. De plus, la richesse spécifique des recrûs augmente avec la durée d'interruption des inondations, le nombre d'espèces au Dachsenkopf étant proche du double de celui trouvé à Rhinau. Cependant, c'est dans ce dernier site que les indices de diversité et d'équitabilité atteignent leurs valeurs maximales, car les espèces s'y distribuent plus équitablement. On constate également avec l'augmentation de la durée d'arrêt des inondations une disparition progressive des espèces hygrophiles au profit d'espèces intolérantes aux crues. L'utilisation de deux indices de similarité afin d'identifier le rôle de la banque de graines dans la régénération et le rapport entre reproduction sexuée et végétative révèle une nette opposition entre la composition floristique de la canopée et des recrûs d'une part, et de la banque de graines d'autre part. De plus, ce dernier compartiment comprend très peu d'espèces à bois dur. Des observations de terrain montrent que les graines produisant ces plantules sont situées dans la litière et non dans le sol lui-même. Ceci indique que les espèces fondant leur régénération sur des stratégies de reproduction par voie sexuée s'appuient principalement sur des banques de graines transitoires. Plus généralement, les espèces de première grandeur se reproduisent préférentiellement par voie sexuée (sauf Populus alba et Ulmus) alors que les espèces de la strate arbustive (dont Cornus sanguinea et Prunus padus) exploitent principalement des stratégies végétatives. Les relations entre différents facteurs écologiques et la distribution des semis et recrûs ont également été étudiées. Un effet significatif des grands herbivores sur la régénération en termes de piétinement du sol et d'abroutissement des jeunes plants n'a pu être montré que pour Hedera helix à Erstein et Cornus sanguinea à Rhinau, sans doute à cause de la courte durée de suivi. Le taux de recouvrement du sol augmente avec le microclimat lumineux à Rhinau et au Dachsenkopf. Dans les sites non inondés, les recrûs se situent préférentiellement dans les zones moyennement ombragées, ce qui peut résulter d'une exclusion des microsites les plus éclairés par compétition avec les espèces herbacées. En revanche, la lumière ne constitue pas un facteur explicatif majeur de la répartition des semis et juvéniles à Rhinau. La distribution des recrûs y est principalement liée à la microtopographie, les points les plus hauts comportant le moins d'individus. Les inondations prolongées génèrent une très forte mortalité des recrûs, et favorisent leur redistribution en détruisant la couverture herbacée. L'effet des crues est fonction de leur durée et de la saison. [. . . ]
So far, regeneration processes of hardwood forests in the Upper Rhine area have received little attention, while the need for a better understanding of this dynamic phase has recently increased due to a changing and more naturalistic management of these forests and the re-flooding of formerly inundated forest stands. Here we present the results of an in situ study based on four compartments involved within the regeneration process, carried out in three hardwood forest stands in central Alsace. Flooding still occurs in one of the three sites (Rhinau Island), but has been suppressed in Erstein and Dachsenkopf 30 and 130 years ago, respectively. [. . . ]

L'objectif du travail était d'étudier les relations entre la composition floristique et la dynamique du peuplement, sous l'influence de facteurs édaphiques. L'étude s'est déroulée en Guyane française, et a concerné 6 parcelles permanentes non exploitées du dispositif de Paracou, soit une surface de 37,5 hectares. En premier lieu, l'analyse des distributions spatiales a permis de montrer qu'un gradient unique d'engorgement hydrique structure les espèces de Paracou. Une typologie des espèces selon leur position sur ce gradient a ainsi pu être proposée. La comparaison de cette typologie avec le tempérament des espèces a mis en évidence l'association préférentielle des espèces héliophiles avec un milieu particulier : les bas-fonds. Dans un second temps, les effets du sol sur la performance des espèces ont été étudiés. Dans ce cadre, des modèles de croissance ont notamment été élaborés pour tenir compte à la fois des effets de la compétition et du sol. Ils ont permis de montrer la forte concordance existant entre la croissance des espèces et leurs préférences édaphiques, en accord avec la théorie de la niche écologique. Dans un troisième temps enfin, l'étude est passée au niveau du peuplement en se limitant à la comparaison entre les bas-fonds et les interfluves. Les bas-fonds sont caractérisés par une densité moindre, un cortège floristique plus héliophile et un turnover supérieur tandis que leur structure diamétrique et leur production en surface terrière sont quasi identiques à celles observées sur interfluve. Les interrelations entre densité, cortège floristique et turnover ont été approfondies, permettant de mettre en évidence le rôle central de la mortalité, notamment par chablis comme facteur explicatif des différences observées entre les deux milieux.

Cette thèse s'intéresse aux variations spatio-temporelles de la reproduction du sapin pectine (Abies alba), en limite sud de son aire de répartition dans les populations du mont Ventoux et de la montagne de Lure. En général, les populations marginales présentent des densités faibles et variables. Pour nos populations de sapins, nous avons montré que les densités faibles entraînent une augmentation des taux d'autofécondation par loi d'action de masse, à l'échelle de la population mais également individuelle. Les populations moins denses présentent également une réduction du taux de germination par expression de la dépression de consanguinité, mais qui est compensée par une meilleure survie des semis pouvant provenir d'une purge plus efficace du fardeau génétique. Cependant, la diminution de la densité entraîne dans nos populations une baisse de la production efficace de graines par augmentation du taux de graines vides, probablement à cause d'une dispersion du pollen limitée. En effet, nos analyses génétiques conduisent à une distance de dispersion moyenne estimée de 20 à 50m. Cette faible dispersion induit également une forte variabilité individuelle du régime de reproduction liée aux variations locales de densité et de productions individuelles de pollen. Finalement, nous avons trouvé des variations inter-annuelles importantes de la structure génétique spatiale du nuage de pollen avec une différenciation entre arbres-mères de 8% et une différenciation entre années au sein des mères de 13%. Les années avec les plus fortes productions de pollen étaient également celles avec la plus faible diversité génétique globale. Cette étude confirme donc la nécessité de considérer de multiples années quand on s'intéresse à la reproduction d'une espèce pérenne comme le sapin, à la fois pour des études théoriques et pour des questions centrées sur la gestion de la diversité
This study focuses on the spatio-temporal varibility of reproduction in silver fir (Abies alba), in its French rear edge populations in the Mont Ventoux and Lure mountain. Usually, marginal populations contrast from core populations with lower and more variable densities. In our populations of firs, we found that lower densitiy leads to higher selfing rates through a mass-action law at both population and individual levels. As a consequence, germinative abilities were lower for seeds from lower density populations, mainly because of inbreeeding depression. But this was balanced by a higher survival rates at the seedling stage. A more efficient genetic purge could explain this. However, in our populations, a lower density also induced a lower effective seed production, through an increased rate of empty seeds. This can result from pollen limi tation. Indeed, genetic analyses revealed a rather high spatial genetic structure of pollen pool, indicating a limited dispersal with a mean dispersal distance between 20 and 50m. This limited dispersal also induced a high inter-individual variability of the mating system mainly due to variations of local density and individual pollen production. Finally, we found strong inter-annual variations of the pollen pools : giving an inter-mothers differentiation of 8%, we obtained an inter-annual differenciation of 13% within mothers. The year with the higher pollen productions also presented the lower overall genetic diversity. Thus this study confirms the necessity to consider multiple years in studies on the reproduction of a perennial tree such as fir, either for theoretical concerns of for practical questions focused on the management of genetic diversity

La forêt a un rôle essentiel sur terre, que ce soit pour stocker le carbone et ainsi lutter contre le réchauffement climatique ou encore fournir un habitat à de nombreuses espèces. Or la composition de la forêt (la localisation des essences ou leur diversité) a une influence sur les services écologiques rendus. Dans ce contexte, il est important de cartographier les forêts et les essences qui la composent. La télédétection, en particulier à partir d’images satellitaires, apparat comme le moyen le plus adéquat pour caractériser un vaste territoire. Avec l’arrivée de constellations satellitaires comme Sentinel-2 ou Landsat-8 et leur gratuité d’acquisition pour l’utilisateur, il devient possible d’envisager l’usage de séries temporelles d’images satellites à haute résolution spatiale, spectrale et temporelle à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique. Si de nombreux travaux ont étudié le potentiel des images satellitaires pour identifier les essences, rares sont ceux qui utilisent des séries temporelles (plusieurs images par an) avec une haute résolution spatiale et en tenant compte de l’autocorrélation spatiale des références, i.e. la ressemblance des échantillons spatialement proches les uns des autres. Or, en ne prenant pas en compte ce phénomène, des biais d’évaluation peuvent survenir et ainsi surestimer la qualité des modèles d’apprentissage. Il s’agit aussi de mieux cerner les verrous méthodologiques afin de comprendre pourquoi il peut être facile ou compliqué pour un algorithme d’identifier une essence d’une autre. L’objectif général de la thèse vise à étudier le potentiel et les verrous concernant la reconnaissance des essences forestières à partir des séries temporelles d’images satellite à haute résolution spatiale, spectrale, et temporelle. Le premier objectif consiste à étudier la stabilité temporelle des prédictions à partir d’une archive de neuf ans du satellite Formosat-2. Plus particulièrement, les travaux portent sur la mise en place d’une méthode de validation qui soit le plus fidèle à la qualité observée des cartographies. Le second objectif s’intéresse au lien entre les évènements phénologiques in situ (pousse des feuilles en début de saison, ou perte et coloration des feuilles en fin de saison) et ce qu’il est observable par télédétection. Outre la capacité de détecter ces évènements, il sera étudié si ce qui permet aux algorithmes de différencier les essences les unes des autres est lié à des comportements spécifiques par espèce
Forests have a key role on earth, whether to store carbon and so reducing the global warming or to provide a place for many species. However, the composition of the forest (the location of the tree species or their diversity) has an influence on the ecological services provided. In this context, it seems critical to map tree species that make it up the forest. Remote sensing, especially from satellite images, appears to be the most appropriate way to map large areas. Thanks to the satellite constellations such as Sentinel-2 or Landsat-8 and their free acquisition for the user, the use of time series of satellite images with high spatial, spectral and temporal resolution using automatic learning algorithms is now easy to access. While many works have studied the potential of satellite images to identify tree species, few use time series (several images per year) with high spatial resolution and taking into account the spatial autocorrelation of references, i.e. the spectral similarity of spatially close samples. However, by not taking this phenomenon into account, evaluation biases may occur and thus overestimate the quality of the learning models. It is also a question of better identifying the methodological barriers in order to understand why it can be easy or complicated for an algorithm to identify one species from another. The general objective of the thesis is to study the potential and the obstacles concerning the idenficiation of forest tree species from satellite images time series with high spatial, spectral and temporal resolution. The first objective is to study the temporal stability of predictions from a nine-year archive of the Formosat-2 satellite. More specifically, the work focuses on the implementation of a validation method that is as faithful as possible to the observed quality of the maps. The second objective focuses on the link between in situ phenological events (leaf growth at the beginning of the season, or leaf loss and coloration at the end of the season) and what can be observed by remote sensing. In addition to the ability to detect these events, it will be studied whether what allows the algorithms to identify tree species from each other is related to species-specific behaviors

Ce travail consiste en l'étude des relations entre les singes hurleurs roux, (alouatta seniculus) et les plantes qui leur sont associées, afin de déterminer l'impact de ce primate sur la regénération de la forêt tropicale primaire. Les variations saisonnières de l'exploitation de l'espace, des rythmes d'activité et du régime alimentaire des singes hurleurs sont étroitement liées à la disponibilité des ressources alimentaires dans le milieu, et plus particulièrement des ressources en fruits. Bien qu'étant les primates les plus folivores d'Amérique du sud, les singes hurleurs consomment une part non négligeable de fruits et sont, de plus, des disséminateurs de graines efficaces. En effet, ils disséminent par endozoochorie la quasi-totalité des espèces végétales dont ils consomment les fruits sans affecter le pouvoir de germination des graines. Mais surtout, les hurleurs défèquent régulièrement au niveau de leurs dortoirs. Cette concentration de graines d'espèces exploitées par les singes hurleurs sur des sites particuliers modifie le potentiel de regénération de la forêt de façon très localisée, contribuant ainsi à l'hétérogénéité spatiale de la forêt.

En Afrique Centrale, l'exploitation de la forêt tropicale humide représente un secteur économique important pour les pays de la région, autant par les devises qu'elle rapporte que par les emplois qu'elle génère. Ces forêts sont également pour les populations locales une réserve essentielle de ressources (produits forestiers non ligneux, protéines par l'intermédiaire de la chasse). La gestion durable de ces forêts repose souvent sur des modèles de dynamique de population structurée en taille appelés aussi modèles matriciels, qui décrivent la dynamique forestière et permettent de prédire l'évolution temporelle du stock de bois. La précision des prédictions du modèle est directement liée à la précision des estimations des paramètres du modèle. Ces paramètres, appelés aussi taux vitaux, incluent les taux de croissance, de recrutement et de mortalité. Il existe deux principales sources de variabilité dans l'estimation des paramètres : la variabilité d'échantillonnage, et la variabilité environnementale. La variabilité d'échantillonnage dépend de la quantité de données disponibles pour estimer les paramètres. Comme les forêts tropicales humides ont une richesse spécifique élevée avec beaucoup d'espèces rares, la plupart des paramètres estimés pour chaque espèce ont une erreur forte. Une manière de résoudre ce problème est de regrouper les espèces ayant un comportement démographique similaire afin d'augmenter le nombre d'observations disponibles. La variabilité due à l'environnement est liée aux variations spatiales et temporelles des paramètres de transition en raison des fluctuations de l'environnement (comme le climat ou le sol). Ce type de variabilité n'est pas encore pris en compte dans les modèles utilisés par les gestionnaires forestiers. L'objectif de l'étude est d'intégrer la variabilité liée au climat (pluviosité) dans les prédictions de la dynamique forestière et de regrouper les espèces en fonction de leur réponse à la pluviosité. Dans un premier temps, nous regroupons les espèces et déterminons simultanément la relation entre les taux de croissance, de mortalité et de recrutement, et les variables climatiques, pour chacun des groupes d'espèces à l'aide d'un modèle de mélange de régressions. Les données sur lesquelles le modèle est ajusté proviennent de placettes permanentes (40 ha, 25 ans de suivi) situées à M'Baïki, en République Centrafricaine. Les placettes sont installées dans une forêt mixte semi-décidue, où le climat présente une saison sèche marquée et où la pluviosité annuelle moyenne est de 1739mm. Les variables climatiques utilisées sont la longueur de la saison sèche, la pluviosité moyenne pendant la saison sèche et la réserve en eau du sol annuelle moyenne. La réponse de la croissance, de la mortalité et du recrutement aux variables climatiques varie selon les espèces. Neuf groupes de réponse ont été déterminés pour la croissance, trois pour la mortalité et cinq pour le recrutement. Les groupes de réponse basés sur la croissance montrent une corrélation entre la réponse à la sécheresse et la tolérance à l'ombre des espèces. Dans un second temps, nous prédisons la dynamique du peuplement forestier qui intègre la variabilité des précipitations, et la variabilité de la réponse des espèces à la pluviosité. La dynamique du peuplement est prédite pour 3 scénarios climatiques : une augmentation de la sécheresse, une augmentation de la pluviosité, ou aucun changement des précipitations. La réponse du peuplement est analysée en termes d'évolution de la structure du peuplement (surface terrière et densité), et de composition relative des groupes d'espèces définis auparavant. Les analyses révèlent un gradient de réponse à la sécheresse opposant 9 espèces majoritairement pionnières, qui répondent négativement à la sécheresse, à 60 espèces majoritairement tolérantes à l'ombre qui répondent positivement. Le peuplement forestier de M'Baïki semble donc résistant à la sécheresse. De plus, la réponse à la sécheresse semble pilotée par la réponse de la mortalité aux variables climatiques, les espèces tolérantes à l'ombre ayant une mortalité plus faible pendant la sécheresse, probablement grâce à l'augmentation de la luminosité dans le sous-bois résultant d'une période de défoliation des arbres décidus de la canopée plus longue pendant la sécheresse. Dans ce travail, nous avons également montré que l'exploitation augmente la proportion des espèces pionnières dans le peuplement. Par conséquent, une intensification de l'exploitation rendrait le peuplement plus sensible à la sécheresse.

La majorité des plantes d’ombre d’intérêt médicinal sont récoltées en milieu naturel, menaçant ainsi les populations naturelles. Cette étude visait à évaluer l'impact des trouées et des caractéristiques chimiques du sol sur l’émergence, la croissance et la production de composés actifs de quatre plantes médicinales : Actaea racemosa, Sanguinaria canadensis, Caulophyllum thalictroides et Asarum canadense. Les boutures de rhizome ont été récoltées deux années après leur plantation en érablière. Les régressions multiples ont indiqué que la croissance de trois des espèces augmente avec l’irradiance et que toutes ont davantage répondu aux éléments reliés à l’acidité plutôt qu’à la richesse du sol. Les concentrations en composés actifs des rhizomes et des racines varient peu ce qui fait que leur contenu total augmente avec la biomasse. La création de trouées et le chaulage semble donc des interventions souhaitées pour augmenter le rendement en biomasse et en composés actifs chez ces espèces.

Dans le contexte du changement global et de la perte de la biodiversité, la prise en compte de cette dernière dans la gestion forestière reste encore très générale. Les démarches ne sont pas encore opérationnelles alors que les gestionnaires ont besoin d'outils destinés directement à la planification. Ainsi, il est devenu urgent d'améliorer les approches d'évaluation et de suivi de la biodiversité et de développer un cadre conceptuel à partir des indicateurs biologiques qui puisse servir dans la prise des décisions. Ce travail se repose sur une approche associant l'enjeu de conservation d'une espèce sauvage patrimoniale dans un paysage de montagne à la maîtrise d'une gestion forestière qui détermine la qualité de son habitat. Dans le cadre concret de la gestion forestière d'un Parc Naturel Régional où les enjeux sont multiples (écologiques, économiques, touristiques), les acteurs concernés s'interrogent moins sur le " comment gérer " que sur le " où gérer " ; en d'autres termes, définir les périmètres de bonne qualité d'habitat afin d'optimiser la gestion et à l'échelle optimale. Notre travail est moins de procurer des outils aux gestionnaires que de poser les jalons scientifiques d'une approche holistique inspirée de l'écologie du paysage. Nous partons ainsi de l'hypothèse selon laquelle les variables environnementales ainsi que la structure du paysage influencent la présence d'une espèce indicatrice de la diversité biologique d'un milieu. Dans ce travail nous nous appuyons sur cette hypothèse pour développer une démarche spatialement explicite qui permettrait d'atteindre l'objectif de conservation dans le cadre d'un processus de gestion forestière adaptative, en étudiant le cas de la gélinotte des bois dans le Parc Naturel Régional de Grande Chartreuse. Ce modèle prédictif de l'occurrence de la gélinotte des bois en Chartreuse s'appuie sur des indicateurs environnementaux et paysagers aisément mesurables et spatialisables. Ceci permettra d'établir un diagnostic de la qualité de l'habitat, d'approfondir les connaissances sur les relations entre la structure du paysage et l'espèce à différentes échelles et de déterminer les secteurs d'habitat qui sont les plus appropriés à la gélinotte des bois en zone de montagne. La représentation spatiale de l'hétérogénéité à différentes échelles permet d'envisager de nombreuses applications dans les domaines de la conservation et de la gestion forestière multifonctionnelle. Nos résultats, relevant d'une approche spatialement explicite, valident l'hypothèse selon laquelle la qualité de l'habitat de la gélinotte peut être modélisée avec une précision acceptable uniquement à partir d'indices paysagers, s'ils sont calculés sur la bonne étendue. Ils constituent donc une avancée pour une aide à la gestion, puisqu'ils préfigurent d'un outil permettant la localisation de zones prioritaires sur lesquelles la conservation de la gélinotte peut être optimisée.

La régénération naturelle en forêt tropicale est le résultat de plusieurs phases successives qui peuvent jouer chacune un rôle crucial dans la coexistence des espèces. Nous avons étudié plusieurs de ces phases à la Station des Nouragues, en Guyane. La pluie de graines a été échantillonnée pendant une durée de 5 ans. La communauté de plantules a été suivie pendant 28 mois. Nous avons développé une nouvelle méthode pour identifier les différentes stratégies de reproduction chez 48 espèces d'arbres et de lianes. Nos résultats ont montré que la communauté de plantes présente une forte variabilité temporelle dans la production de graines. Bien que la plupart des espèces étudiées aient montré une fructification annuelle, un quart d'entre elles a présenté une fructification massive supra-annuelle. Les différentes stratégies de reproduction peuvent résulter en une fluctuation temporelle importante dans le recrutement des plantules. Nous avons donc examiné le rôle de la variabilité spatiotemporelle dans l'arrivée des graines et de l'hétérogénéité spatiale de l'environnement, dans la dynamique de la communauté de plantules. La fluctuation temporelle dans l'arrivée des graines et la variabilité environnementale ont eu un effet considérable sur la densité et la diversité de plantules. Finalement, nous avons montré, pour 15 espèces de plantules, que leurs patrons d'abondance pendant le stade plantule sont déterminés principalement par l'arrivé de graines. Les facteurs environnementaux ont présenté un effet mineur dans la distribution spatiale des plantules. Ces résultats suggèrent que la structuration de la communauté de plantules dépend principalement des processus de dispersion
Natural regeneration in tropical forests is a multistage process including seed production, dispersal, germination and subsequent seedling establishment. All these stages may have critical consequences in population dynamics and on species coexistence. We assessed many aspects of seedling regeneration at the Nouragues Station in French Guiana. We monitored seed arrival over a 5-years period. We monitored seedling community dynamics over 28 months. We developed a new approach in order to identify reproductive strategies among 48 tree and liana species. We found that the plant community showed an important variability in seed production. Most species fruited yearly, but as many as a quarter of the studied species showed a masting pattern, a phenomenon very poorly studied in tropical latitudes. The vast array of reproductive and germination strategies displayed by plants results in important temporal pulses in seedling recruitment. We thus assessed the importance of these sources of temporal variability and of spatial environmental heterogeneity in seedling community dynamics. Annual variation in seedfall and environmental filtering both contributed to explaining spatiotemporal variation in local seedling density and diversity. Finally, we showed for 15 seedling taxa that abundance patterns are mainly controlled by seed arrival. .

La Forêt Tropicale Humide (FTH) est l'un des écosystèmes les plus riches et les plus complexes de la planète, que la disparition accélérée sous l'effet des activités humaines met au premier plan des préoccupations environnementales internationales. Dans le même temps, la relative méconnaissance de son fonctionnement en fait un enjeu prioritaire de la recherche fondamentale en écologie. Ce travail s'intéresse aux peuplements d'arbres des FTH et plus particulièrement à leur diversité spécifique et structurale, c'est-à-dire à la fois : à l'hétérogénéité de son mélange d'espèces qui renvoie à l'interaction entre processus évolutifs et écologiques présidant à l'apparition et la coexistence des espèces ; et à la variabilité de l'organisation tridimensionnelle des attributs physiques des arbres résultant des effets conjoints des processus biophysiques et de la dynamique forestière. Ces deux aspects sont étudiés de manière complémentaire par des méthodes d'analyse quantitatives adaptées aux spécificités des FTH. Les résultats obtenus conduisent à définir un cadre d'appréhension des phénomènes à une échelle intermédiaire dans le but d'évaluer la part relative des processus de colonisation-dispersion, de filtrage environnemental et d'interactions locales dans le maintien de la diversité des FTH.

Au cours des dernières décennies, la détérioration de la santé des forêts a entraîné des épidémies fréquentes des ravageurs et pathogènes. Ces phénomènes menacent la capacité des forêts à fournir des biens et services écosystémiques à la société. Il est donc nécessaire de maintenir la santé des arbres et de réduire les effets des parasites et des agents pathogènes. Cette thèse considère trois problèmes de gestion du point de vue économique : l'invasion actuelle, l'invasion attendue d'un agent pathogène, et les attaques d'un parasite endémique. À partir de ces trois problèmes de gestion, la thèse vise à évaluer les impacts des ravageurs et des pathogènes forestiers et à informer sur la manière dont les ressources peuvent être réparties de façon optimale pour assurer la fourniture de biens et de services par la forêt à long terme.Les invasions biotiques ont un impact sur les prix des produits du bois du fait des chocs d'approvisionnement qui, à leur tour, influencent les choix de gestion forestière. Ceci permet d'introduire des effets de réaction entre les dynamiques écologiques et de marché. Le premier article vise à évaluer ces impacts en combinant un modèle d’équilibre partiel avec des modèles de diffusion spatiale et de mortalité, calibrés pour représenter le dépérissement du Frêne en France (causé par le pathogène Hymenoscyphus fraxineus). Les résultats montrent que les impacts dépendent généralement de la distribution des ressources, de la propagation du pathogène et de la structure du marché. On observe que les choix d’adaptation des gestionnaires forestiers (c'est-à-dire les choix de régénération et de récolte) sont une composante non négligeable de la perte de volume totale.Le deuxième article est axé sur la surveillance et le contrôle d’une invasion attendue. La surveillance et la détection précoce des espèces envahissantes sont importantes pour atténuer les dommages et réduire les coûts de contrôle. Dans le cas où plusieurs propriétaires sont concernés, l’effort de surveillance des propriétaires plus proches du point d'introduction n’est pas optimal, car il ne prend pas en compte les effets négatifs de l'invasion dans les propriétés voisines. Grâce à un jeu différentiel, combiné à un modèle épidémiologique, nous avons calculé la solution non coopérative et coopérative. Nous avons conçu un paiement monétaire pour soutenir la coopération en fonction d'une décomposition intertemporelle du système de négociation de Nash. Les résultats nous montrent que ce paiement garantit que l’accord entre les deux propriétaires est crédible et incitatif. Le modèle est calibré pour l’éventuelle invasion du nématode du pin (Bursaphelenchus xylophilus) dans le Massif Landais.L'objectif principal du troisième article est d'adapter la gestion forestière aux perturbations biotiques et abiotiques. On combine le modèle classique de Faustmann avec un modèle dynamique de population de ravageurs et un modèle de tempête pour calculer l'âge de coupe optimale et le bénéfice actualisé en séquence infinie (BASI) pour différents scénarios de perturbations. Le modèle est appliqué aux dégâts de la chenille processionnaire du pin (Thaumetopoea pityocampa) dans les Landes. Nos résultats ont montré que les tempêtes ont tendance à réduire l'âge optimal de la récolte, alors que le parasite tend à l'augmenter. Les éclaircies augmentent la rentabilité et constituent une stratégie de couverture efficace contre les deux risques. Dans le troisième article, nous avons introduit une règle de décision cut-or-keep pour modéliser le problème du propriétaire forestier après une tempête. Ces implications en termes de gestion sont étudiées plus en détail dans le quatrième article. Notre règle de décision conduit à des gains plus élevés (dans environ 75% des cas) qu’en suivant la règle, généralement utilisée en économie, qui consiste à couper et à replanter les arbres survivants indépendamment du niveau de dégâts
In recent decades, the deterioration of forest health resulted in frequent pests’ outbreaks and the diffuse pathogens’ presence. These phenomena threaten forests’ ability to supply ecosystem goods and services to the society. It is therefore necessary to maintain tree health and reduce pest’s and pathogen’s impacts. This thesis approaches three management problems from an economic perspective such as the current invasion and the incumbent invasion of a forest pathogen as well as the outbreaks of a native pest. Starting from these three pest and pathogen management problems, the thesis aims at assessing the impacts of forest pests and pathogens and, secondly, informing how resources can be optimally allocated for assuring the long-term provision of good and services.Pest and pathogens invasions have an impact on the prices of wood products via supply shocks, which, in turn, influence forest management choices, thus introducing feedback effects between market and ecological dynamics at a large scale. The first paper aims at evaluating these impacts by combining a recursive partial equilibrium model with spatial-explicit pathogen-spread and pathogen-induced mortality models calibrated to represent the ash dieback in France (caused by the pathogen Hymenoscyphus fraxineus). Results showed that impacts are not homogeneous across regions and generally depend on the resource distribution, pathogen spread and market structure. We observed that the behavioural adaptation of forest managers (i.e., regeneration and harvesting choices) is a non-negligible component of the total standing volume loss.The second paper focusses on monitoring and control of an incumbent invasion. Monitoring and early detection of invasive species is important to mitigate the damages and reduce the control costs. However, when multiple decision-makers are involved, the monitoring effort of frontier landowners (landowners closer to the introduction point) is suboptimal because it does not consider the negative impacts of the invasion spreading to neighbouring properties. Through a two-player differential game combined with an epidemiological compartmental model, we computed the non-cooperative and the cooperative solution. We designed a monetary payment to sustain cooperation based on an intertemporal decomposition of the Nash bargaining scheme. We showed that this payment assured time-consistent outcomes, meaning that the ex-ante agreement between the two landowners was credible and self-enforcing. The model was calibrated for the possible invasion of the pine wilt nematode (Bursaphelenchus xylophilus) in south-western France.In the last two papers, the analysis is downscaled from the landscape level to the stand level and concentrates on a native defoliator pest. The main objective of the third paper is to adapt forest management to biotic and abiotic disturbances. The classic Faustmann model was combined with a pest population model and a windstorm model to compute the optimal rotation age and the land expectation value (LEV) for different disturbances scenarios. The model was calibrated for maritime pine (Pinus pinaster) plantations in south-western France and Pine Processionary Moth (PPM, Thaumetopoea pityocampa) cyclical outbreaks. Our results showed that storms tend to reduce the optimal harvest age, whereas PPM tends to increase it. Overall, the impact of PPM on the rotation length prevails and, here, risks increase rather than decrease the optimal rotation length. Thinnings increased profitability and constitute an effective hedging strategy against both risks. In the third paper, we introduced a cut-or-keep decision rule to model the forest owner problem after a storm event. Its economic and management implications are further investigated in the fourth paper. Unlike previous economic studies which assumed clearing and replanting regardless of the level of damages, the cut-or-keep condition led to higher payoffs in roughly 75% of the cases

Les forêts tropicales abritent la plus grande diversité d'espèces au monde, un fait qui reste en partie inexpliqué et dont l'origine est sujette à débat. Même à l'échelle de l'hectare, les forêts tropicales abritent des genres riches en espèces, avec des espèces d’arbres étroitement apparentées qui coexistent en sympatrie. En raison de contraintes phylogénétiques, on s'attend à ce que les espèces étroitement apparentées possèdent des niches et des stratégies fonctionnelles similaires, ce qui questionne les mécanismes de leur coexistence locale. Les espèces étroitement apparentées peuvent former un complexe d'espèces, composé d’espèces morphologiquement similaires ou qui partagent une importante proportion de leur variabilité génétique en raison d'une ascendance commune récente ou d'hybridation, et qui peut résulter d'une radiation écologique adaptative des espèces selon des gradients environnementaux. Malgré le rôle clé des complexes d'espèces dans l'écologie, la diversification et l'évolution des forêts néotropicales, les forces éco-évolutives qui créent et maintiennent la diversité au sein des complexes d'espèces néotropicales restent peu connues. Nous avons exploré la variabilité génétique intraspécifique comme un continuum au sein de populations structurées d'espèces étroitement apparentées, et mesuré son rôle sur la performance individuelle des arbres à travers la croissance dans le temps, tout en tenant compte des effets d'un environnement finement caractérisé au niveau abiotique et biotique. En combinant des inventaires forestiers, des données topographiques, des traits fonctionnels foliaires et des données de capture de gènes dans la station de recherche de Paracou, en Guyane Française, nous avons utilisé la génomique des populations, les analyses d'associations environnementales et génomiques, et la modélisation Bayésienne sur les complexes d'espèces Symphonia et Eschweilera clade Parvifolia. Nous avons montré que les complexes d'espèces d'arbres couvrent l’ensemble des gradients locaux de topographie et de compétition présents dans le site d'étude alors que la plupart des espèces qui les composent présentent une différenciation de niche marquée le long de ces mêmes gradients. Plus précisément, dans les complexes d'espèces étudiés, la diminution de la disponibilité en eau, par exemple depuis les bas-fonds jusqu’aux plateaux, a entraîné une modification des traits fonctionnels foliaires, depuis des stratégies d'acquisition à des stratégies conservatrices, tant entre les espèces qu'au sein de celles-ci. Les espèces de Symphonia sont génétiquement adaptées à la distribution de l'eau et des nutriments, elles coexistent donc localement en exploitant un large gradient d'habitats locaux. Inversement, les espèces d'Eschweilera sont différentiellement adaptées à la chimie du sol et évitent les habitats les plus humides et hydromorphes. Enfin, les génotypes individuels des espèces de Symphonia sont différentiellement adaptés pour se régénérer et croître en réponse à la fine dynamique spatio-temporelle des trouées forestières, avec des stratégies adaptatives de croissance divergentes le long des niches de succession. Par conséquent, la topographie et la dynamique des trouées forestières entraînent des adaptations spatio-temporelles à fine échelle des individus au sein et entre les espèces des complexes d'espèces Symphonia et Eschweilera. Je suggère que les adaptations à la topographie et à la dynamique des trouées forestières favorisent la coexistence des individus au sein et entre les espèces des complexes d'espèces, et peut-être plus généralement entre les espèces d'arbres de forêts matures. Dans l'ensemble, je soutiens le rôle primordial des individus au sein des espèces dans la diversité des forêts tropicales, et suggère que nous devrions élaborer une théorie de l'écologie des communautés en commençant par les individus, car les interactions avec les environnements se produisent après tout au niveau de l’individu
Tropical forests shelter the highest species diversity worldwide, a fact that remains partly unexplained and the origin of which is subject to debate. Even at the hectare-scale, tropical forests shelter species-rich genera with closely-related tree species coexisting in sympatry. Due to phylogenetic constraints, closely related species are expected to have similar niches and functional strategies, which raises questions on the mechanisms of their local coexistence. Closely related species may form a species complex, defined as morphologically similar species that share large amounts of genetic variation due to recent common ancestry and hybridization, and that can result from ecological adaptive radiation of species segregating along environmental gradients. Despite the key role of species complexes in Neotropical forest ecology, diversification, and evolution, little is known of the eco-evolutionary forces creating and maintaining diversity within Neotropical species complexes. We explored the intraspecific genomic variability as a continuum within structured populations of closely related species, and measured its role on individual tree performance through growth over time, while accounting for effects of a finely-characterized environment at the abiotic and biotic level. Combining tree inventories, LiDAR-derived topographic data, leaf functional traits, and gene capture data in the research station of Paracou, French Guiana, we used population genomics, environmental association analyses, genome-wide association studies and Bayesian modelling on the tree species complexes Symphonia and Eschweilera clade Parvifolia. We showed that the species complexes of Neotropical trees cover all local gradients of topography and competition and are therefore widespread in the study site whereas most of the species within them exhibit pervasive niche differentiation along these same gradients. Specifically, in the species complexes Symphonia and Eschweilera clade Parvifolia, the decrease in water availability due to higher topographic position, e.g., from bottomlands to plateaus, has led to a change in leaf functional traits from acquisitive strategies to conservative strategies, both among and within species. Symphonia species are genetically adapted to the distribution of water and nutrients, hence they coexist locally through exploiting a broad gradient of local habitats. Conversely, Eschweilera species are differentially adapted to soil chemistry and avoid the wettest, hydromorphic habitats. Last but not least, individual tree genotypes of Symphonia species are differentially adapted to regenerate and thrive in response to the fine spatio-temporal dynamics of forest gaps with divergent adaptive growth strategies along successional niches. Consequently, topography and the dynamics of forest gaps drive fine-scale spatio-temporal adaptations of individuals within and among distinct but genetically connected species within the species complexes Symphonia and Eschweilera clade Parvifolia. Fine-scale topography drives genetic divergence and niche differentiation with genetic adaptations among species, while forest gap dynamics maintains genetic diversity with divergent adaptive strategies within species. I suggest that adaptations of tree species and individuals to topography and dynamics of forest gaps promote coexistence within and among species within species complexes, and perhaps among mature forest tree species outside species complexes. Overall, I defend the primordial role of individuals within species in tropical forest diversity, suggesting that we should develop a theory of community ecology starting with individuals, because interactions with environments happen after all at the individual level

Qui du phénomène de résistance (RA) ou de susceptibilité (SA) par association est prépondérant en milieu forestier ? En d’autres termes, la défoliation par les insectes herbivores est-elle moins (RA) ou plus (SA) importante sur des arbres hôtes situés en mélange comparés à des monocultures ? A cause des contraintes méthodologiques, les connaissances sur la relation diversité - résistance en forêts matures restent faibles. Pour répondre à cette question, nous avons utilisé le dispositif exploratoire du projet FunDivEUROPE. Sur un réseau de 209 parcelles forestières sélectionnées le long de deux gradients orthogonaux de richesse spécifique (d’une à cinq essences en mélange) et de latitude (de la forêt méditerranéenne à la boréale), nous avons évalué la défoliation des houppiers des arbres. A l’aide d’un échantillon constitué de onze essences différentes, nous avons démontré pour la première fois un patron global de diminution de l’herbivorie (RA) en forêts matures à travers l’Europe. Nous avons également comparé l’herbivorie des insectes dans des placettes constituées de chênes purs ou mélangés à d’autres espèces, placées en lisière ou à l’intérieur de petits bois présents dans les vallées et coteaux de Gascogne. Nous avons observé moins de dégâts foliaires sur les chênes entourés par des voisins hétérospécifiques, et nous avons montré que la magnitude de cette résistance (RA) était plus importante en lisière qu’à l’intérieur des bois. Enfin, nous avons testé cette hypothèse de RA sur une espèce d’herbivore invasif en Italie, le cynips du châtaignier. Basée sur la même approche méthodologique, notre étude a montré de plus faibles dégâts de galles sur les châtaigniers lorsque la richesse spécifique de la parcelle était élevée. Notre travail fournit donc de nouvelles preuves supportant l’hypothèse de RA à travers trois contributions originales : i) la RA existe en forêt mature, ii) quelle que soit l’espèce d’herbivore, iii) y compris sur des espèces exotiques. Ces résultats devraient avoir d’importantes implications pour la gestion des insectes herbivores en forêt puisque le maintien et l’amélioration de la diversité des essences représentent un outil prometteur pour prévenir les dégâts d’insectes.

I. An original methodological discussion is proposed on the problem of the typology of tropical rain forest’s plant communities, based on the study of forest types across gradients of continentality and elevation, within Atlantic central Africa. These investigations were based on the statement that the main problems in forest typology are related to the non-zonal or zonal character of the different vegetation types and to non considering the relations and differences between forest strata.

II. Field data consisted in phytosociological homogeneous sample plots localized within different recognized phytogeographical entities, in a region of tropical Africa where these entities are known to be well conserved. A total of 37 such plots were inventoried in the region extending from the littoral forests of Ndoté, Equatorial Guinea, which are wet evergreen forests, to the continental forests of the Dja, Cameroon, known as evergreen seasonal forests. The studied region also included the oriental Atlantic forests of Equatorial Guinea, known as moist evergreen forests or caesalp forests. In various parts of this continentality gradient, some plots were localized within climax non-zonal formations, namely the submontane rain forests. The emphasis was put on the vegetation of the Monte Alén National Park.

The sampling methodology was willing to be as "complete ", including all strata, "quantitative ", enumerating all individuals, and "representative ", within each stratum, as possible. These multi-layers plots were realised using nested sub-plots, with a sampling size of 100 individuals for every ligneous stratum recognized (dominant trees, dominated trees and shrubs) and a sampling size of 200m² for the herbaceous and suffrutex stratum.

Forest types were defined independently for each stratum and the differences were analysed. A method was proposed for the simultaneous analysis of all floristic data, converting and standardizing the values from ligneous strata, on the one hand, and from understorey strata, on the other hand.

III. Ten forest types were described using IndVal and discussed in the general context of the guineo-congolian region, from a syntaxonomic view point (agglomerative classification) and from a phytogeographical view point (divisive classification). Homologies between these two approaches are described. The proposed phytogeographical system is based on an "open " conception of hierarchical classifications, combining advantages of agglomerative and divisive classifications. In concrete terms, the non-zonal criteria, for example the submontane variants, are categorised separately and in analogy with the zonal criteria, related to the usual phytochoria.

Analysis of ecological relationships for the 10 communities showed that the main variables related to the floristic variability in our mainland rain forests are elevation, rainfall, hygrometry (estimated using bryophytes cover levels) and distance to the ocean. The two extremes on the vertical microclimatic gradient, dominant trees stratum and herbaceous stratum, give similar typologies, however canonical analysis showed that for the herbaceous layer, non-zonal variables (hygrometry and elevation) were gaining more importance when the influence of the two zonal variables was attenuated. In every case, spatial autocorrelation was less important than the environment in explaining floristic variability but its role increased in the spatial arrangement of understorey species, whose dispersal capacity is generally lower than canopy trees. The phytosociological, phytogeographical and ecological description of forest types is accompanied by a physiognomical description using biological types spectrum, as well as architectural models, leaf sizes, etc.

With regard to diversity, we have demonstrated that species richness was higher from upper to lower strata because of the accumulation in lower strata of species from various strata. On the other hand, the proper stratum diversity, i.e. the structural set, decreased from dominant trees to shrubs. The proper diversity of the herb layer showed relatively high figures mainly due to the higher individual density in relation to the existence of microstrata. Within the 37 sample plots, 1,050 taxa have been identified to species or morpho-species levels, for a total of 25,750 individuals. These taxa represent 442 genus among 104 families. The richest forest type is found on the foothills of the Niefang range, on the windward side. This forest type is also characterised by a high number of oligotypic genus and by species belonging to functional types indicators of glacial refuges. These functional types are defined on the basis of the dispersal capacity and on kind of stand needed for effective germination. We formulated the hypothesis that this kind of "foothills refuge ", characterised by his zonal nature, could have been one of the rare refuges for species from mainland rain forests, while montane and fluvial refuges would mainly have preserved species from non-zonal forest types: (sub)montane and riverine.

Based on indicator species of submontane forests, a potential distribution map of this forest type has been realised at the Atlantic central African scale. More than 400 submontane forest localities have been mapped. These forests begin at 400m of altitude near the ocean, and progressively at higher altitude for increasing distance to the ocean. Many lowland localities also comprised submontane species, which could indicate the existence of ecological transgressions. These transgressions would allow migratory tracks for submontane species between isolated mountain ranges, not only during glacial periods, through heights at the northern and southern borders of the congo basin, but also contemporarily through the lowland riverine forest network, in the centre of this basin. Finally, a special attention has been attributed to littoral forests and to some cases of choroecological transgressions, coupled to the ecological equalization phenomenon.

Doctorat en sciences agronomiques et ingénierie biologique
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Les cervidés, animaux mobiles et herbivores, peuvent influencer les distributions, assemblages et dynamiques d'espèces végétales. L'objectif de cette thèse est d'évaluer le rôle joué par les cervidés sur la composition, stratification et dynamique de la végétation forestière. Le ré-échantillonnage de relevés couplant composition et abroutissement de la flore, implantés en 1976 en Forêt d'Arc-en-Barrois (52) a permis d'identifier (i) des espèces ligneuses préférées (Cornus sp., Rosa arvensis ) ou au contraire évitées par les cervidés qui sélectionnent les espèces arbustives et à bois dense et (ii) le niveau trophique et la pression d'abroutissement comme gradients structurant la végétation et déterminant les dynamiques des espèces et des communautés. Nous analysons plus précisément le rôle des cervidés dans la progression spectaculaire de Cynoglossum germanicum, espèce rare, épizoochore et toxique.A partir d'un réseau national d'enclos/exclos suivis sur 10 ans, nous montrons que les cervidés limitent la croissance des arbustes et des espèces compétitrices, ce qui profite à la richesse spécifique de la strate herbacée. La valeur écologique et patrimoniale des espèces en progression est discutée. A l'aide de données de chasse, nous tentons d'isoler les rôles des différentes espèces d'ongulés dans ces dynamiques.Ces résultats exposent la complexité et la diversité des effets des cervidés sur la végétation forestière. Enfin, ce travail met l'accent sur la nécessité des suivis temporels intégrant toutes les composantes de l'écosystème forestier pour mieux appréhender les changements en cours.

Dans les milieux riches de la sapinière à bouleau jaune, les dernières décennies d'exploitation forestière ont créé une mosaïque forestière comprenant une forte proportion de jeunes forêts en régénération naturelle. Ces forêts sont caractérisées par une densité élevée de gaules et d'arbustes. Cependant, dû à un manque de connaissance des interactions entre ces espèces, les prédictions de rendement et de composition de ces forêts à partir d'inventaires effectués en bas âge sont souvent imprécises ou incorrectes. Afin de pallier à ces difficultés et de mieux comprendre les principaux facteurs influençant la croissance des gaules dans ces milieux, nous avons cartographié 25 jeunes peuplements forestiers en régénération naturelle après coupe dans la région du Haut St-Maurice. Nous y avons récolté des échantillons de sol afin de déterminer les conditions édaphiques et mesuré la croissance radiale d'individus des quatre espèces les plus abondantes soit; le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides), le cerisier de Pennsylvanie (Prunus pensylvanica), le bouleau blanc (Betula papyrifera) et le sapin baumier (Abies balsamea). Nous avons comparé la capacité de modèles de compétition à prédire la croissance des gaules. Ces modèles mesuraient la compétition directement à partir du voisinage de l'arbre (NCI, de l'anglais « Neighbourhood Competition Index ») ou à partir de mesures faites à l'échelle du peuplement, et permettaient ou non à chaque espèce voisine de varier dans son effet compétitif. Les modèles incluaient également l'effet du site et de la taille des gaules. Nos résultats montrent que le meilleur modèle pour chacune des espèces étudiées (basé sur la théorie de l'information) est celui accordant un effet compétitif différent à chacune des espèces voisines. En général, les voisins de la même espèce sont les compétiteurs les plus forts. Contrairement à ce qui est généralement admis dans les critères de compétition utilisés présentement au Québec et ailleurs au Canada (Indices « libre de croître »), les peupliers semblent être de faibles compétiteurs comparés aux conifères. Les indices de compétition spatialement explicites (basés sur le voisinage) sont plus efficaces que ceux basés sur le peuplement, mais le gain en précision est faible. Ceci est probablement dû à la forte densité des peuplements échantillonnés (21 000 individus/hectares en moyenne). L'effet des voisins ne variait pas en fonction de leur orientation relative au nord. Également, la taille de la zone d'influence, la distance maximale à laquelle les voisins influence la croissance, variait en fonction de l'espèce étudiée et semblait diminuer avec l'augmentation de la tolérance à l'ombre. Le fait d'ajouter l'effet de l'environnement produit de meilleurs modèles mais l'effet est faible, probablement parce que seuls des sites riches ont été échantillonnés. À la lumière de cette étude, il appert que les indices « libre de croître » actuels nécessitent d'être révisés. Également, dans une perspective d'aménagement à grande échelle, la complexité et le coût supérieur des indices de compétition basé sur le voisinage comparé à ceux basés sur le peuplement ne semble pas justifiable dans les jeunes peuplements. En effet, dans cette optique les ressources seraient mieux affectées à la couverture de plus de types forestiers et à la modélisation de la croissance de plus d'espèces. Cependant, l'avantage des modèles spatialement explicites réside dans leur capacité à représenter localement les conditions de croissance des gaules. Cette plus grande précision permet de simuler des peuplements aux structures complexes tels ceux créés par des coupes partielles mises de l'avant dans la tendance actuelle vers l'aménagement écosystémique. Afin d'y parvenir, les recherches futures devraient viser à déterminer l'effet de l'exclusion compétitive et de la mortalité différentielle entre les espèces et à simuler la croissance des arbres matures. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Forêt boréale mixte, Compétition, Modèle de voisinage, Effet de la taille sur la croissance, Indice de compétition.

L'étude de la formation intra-annuelle de bois, du développement des pousses annuelles et des feuilles pourrait fournir des informations quant à la dynamique de la croissance des arbres au cours de la saison de croissance. La formation intra-annuelle de bois et le développement des pousses annuelles et des feuilles sont des processus complexes contrôlés à la fois par des facteurs physiologiques et environnementaux. Les objectifs de cette étude étaient (i) d'étudier le patron annuel et la dynamique de formation du bois de même que le développement des pousses annuelles et des feuilles chez trois espèces majeures de la forêt boréale (i.e., Pinus banksiana Lamb., Populus tremuloides Michx., et Betula papyrifera Marsh.) au cours de la saison de croissance 2007 dans le Nord-Ouest du Québec, Canada et (ii) d'identifier les relations entre d'une part la formation intra-annuelle de bois, le développement des pousses annuelles et des feuilles et d'autre part les facteurs climatiques; on s'intéressera en même temps aux facteurs météorologiques limitant leur croissance durant la saison de croissance. Des micro-carottes de bois ont été prélevées une fois par semaine au niveau des tiges de ces trois espèces pendant la saison de croissance 2007. Des coupes transversales ont ensuite été effectuées au niveau des micro-carottes puis colorées avec du violet de crésyl et de la safranine afin d'identifier les stades de formations des cellules du bois et le nombre de cellules produit. La phénologie (débourrement du bourgeon), l'élongation des pousses annuelles et l'accroissement des feuilles/aiguilles ont aussi été mesurés trois fois par semaine. La production hebdomadaire de cellules, l'élongation des pousses annuelles et l'accroissement des feuilles ont été ajustés grâce à la fonction de Gompertz et les indices de croissance hebdomadaires ont été calculés afin d'éliminer des changements de croissance d'origine endogène. Une analyse de corrélation simple a été utilisée pour déterminer les facteurs météorologiques majeurs qui influencent la production des cellules du xylème, de l'élongation des pousses annuelles et de l'accroissement des feuilles durant la saison de croissance. Il ressort des résultats obtenus que les dates de début d'élongation des pousses annuelles et d'accroissement des feuilles sont plus précoces que la date reprise de croissance de la tige chez B. papyrifera. Contrairement à ce qui a été observé chez B. papyrifera, les dates de début d'élongation des pousses annuelles et de croissance des feuilles ont été plus tardives que la date de reprise de croissance de la tige chez P. banksiana et P. tremuloides. L'arrêt de la formation de nouveau xylème intervient aux alentours de la mi-août pour les trois espèces. La fin de la maturation des cellules a été noté le 15 septembre chez P. banksiana et P. tremuloides et le 6 septembre chez B. papyrifera. Concernant les trois espèces, la durée de formation du bois au niveau de la tige a été plus longue chez P banksiana et plus courte chez B. papyrifera. Durant la période de production des cellules, la corrélation entre d'une part les températures du sol et de l'air et d'autre part la production des cellules du xylème a été positive chez P. banksiana et négative chez P. tremuloides et B. papyrifera. La corrélation entre les précipitations et la production des cellules du xylème a été positive chez P. tremuloides et B. papyrifera, toutefois aucune corrélation n'a été notée chez P. banksiana. De plus, il a été noté chez les trois espèces une corrélation positive entre la température de l'air et l'élongation des pousses annuelles. Toutefois chez les trois espèces, aucune corrélation n'a été notée entre la croissance des feuilles et les variables météorologiques. Cette étude a montré que la formation intra-annuelle du bois, le développement des pousses annuelles et des feuilles de même que la phénologie est non seulement déterminés par l'espèce, mais de plus les facteurs limitants clés sont différents. Ces résultats relatifs aux patrons de croissance temporels des différents organes des arbres (tige, pousse annuelle et feuille) pourraient être utiles dans la compréhension des relations entre la croissance des arbres et les changements climatiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : La formation intra-annuelle du bois, La phénologie des arbres, L'élongation de la tige, La dynamique de la croissance.

Cette thèse se compose de trois chapitres ayant trait à l'économie des ressources naturelles et de l'environnement. Elle porte sur l'application de l'approche des options réelles à la gestion et l'exploitation des ressources naturelles. Son principal objectif est d'étudier les décisions d'investissements indéfiniment répétés sous l'incertitude. Dans les deux premiers chapitres, on utilise l'approche des options réelles pour déterminer comment extraire optimalement le bois d'une forêt qui constitue un habitat stochastique pour une espèce menacée d'extinction. Dans le premier chapitre qui s'intitule "A Real options Approach to Forest-Management Decision Making to Protect Caribou under the Threat of Extinction", la politique optimale visant la protection de l'espèce menacée d'extinction consiste à banir définitivement à un moment optimal la coupe forestière sans aucun coût. Le modèle, comportant des aspects économiques, écologiques et sociaux, est calibré afin de déterminer une politique optimale arbitrant entre les revenus économiques de l'exploitation forestière et le risque d'extinction du caribou Rangifer tarandus, une espèce menacée au centre du Labrador, Canada. Le deuxième chapitre fait suite au premier et s'intitule "A Real Options Approach to the Protection of a Habitat Dependent Endangered Species". Dans ce deuxième chapitre, nous utilisons la méthode des options réelles pour déterminer quand un planificateur social doit interrompre ou reprendre l'exploitation d'une telle forêt. Le processus d'interruption et reprise peut cette fois se reproduire indéfiniment. Pour des paramètres correspondant au cas du caribou Rangifer tarandus du Labrador, la politique optimale d'interruption et de reprise de l'exploitation forestière s'avère attractive; elle n'exige pas de longs arrêts de l'exploitation alors qu'elle réduit significativement le risque d'extinction tout en augmentant la valeur de la forêt Le troisième chapitre s'intitule "Alternative and Indefinitely Repeated Investments : Species Choice and Harvest Age in Forestry". Dans ce chapitre, on considère le problème de choisir la date optimale pour couper un arbre comme un problème archétypique d'investissement; en effet, ce problème évoque le temps, l'incertitude et l'irréversibilité de décisions ayant des conséquences dans le futur. L'exercice de l'option de couper donne naissance à l'option de planter un autre arbre ou bien d'utiliser la terre à d'autres fins. On enrichit ce problème en mettant l'accent sur la décision de planter et en supposant l'existence de deux essences alternatives d'arbres. Pour chaque essence, on suppose que la fonction de croissance est déterministe alors que le prix unitaire de la récolte est stochastique. Dans le cas d'une seule rotation (le problème de Wicksel), le manager forestier doit planter immédiatement l'essence dont le prix (actuel) est suffisament élevé par rapport au prix de l'autre essence. Cependant, si les prix des deux essences sont relativement proches, il doit attendre jusqu'à ce que ces prix se distinguent suffisamment pour éviter de choisir la mauvaise essence. En revanche, quand le nombre de rotations est arbitrairement grand (le problème de Faustman), on montre qu'il est toujours optimal de planter l'une des deux essences immédiatement. L'age optimal à la coupe dépend du prix relatif des deux essences d'une façon non monotone; en effet, il varie autour de l'age de faustman correspondant à l'essence plantée et ce tant que le prix relatif est inférieur à un certain niveau seuil indiquant la nécessité de planter l'essence alternative. La valeur du terrain est une fonction croissante du prix relatif de l'essence plantée et croît avec l'incertitude liée aux prix des deux essences. La pente de la fonction est continue même au voisinage du seuil signalant la nécessité de changer l'essence à planter. Par contre, en absence d'incertitude, la pente est généralement discontinue au voisinage de ce seuil. La valeur du terrain est similaire à la valeur d'une option américaine avec une frontière libre, une date d'expiration infinie et une valeur endogène à l'exercice. La détermination de la valeur du terrain est basée sur la méthode de pénalité appliquée simultanément aux valeurs de la forêt constituée par chacune des deux essences d'une part, et d'autre part, par un processus newtonien itératif appliqué à la valeur du terrain.