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Les recherches sur l’eau, tant dans leurs dimensions matérielles qu’idéelles, font l’objet d’un renouvellement dans le champ des sciences humaines et sociales. Ceci est à mettre en relation avec les défis majeurs actuels et futurs et les enjeux inédits que pose la gestion de l’eau. Dans un contexte de changements globaux qui accentue certains enjeux et en suggère de nouvelles hiérarchies à toutes les échelles spatio-temporelles, les questionnements évoluent, les valeurs sont bousculées, la gouvernance et l’action se réinventent. Ce numéro propose d’interroger comment se construisent aujourd’hui les connaissances et savoirs pour penser la gestion territorialisée de l'eau et des milieux aquatiques ? Research on water, both in its material and ideal dimensions, is the subject of a renewal in the field of human and social sciences. This is to be seen in relation to the major current and future challenges and the unprecedented challenges posed by water management. In a context of global changes which accentuates certain issues and suggests new hierarchies at all spatio-temporal scales, questions evolve, values are upset, governance and action are reinvented. This issue proposes to question how knowledge and skills are being built today to think about the territorialized management of water and aquatic environments?

The thesis aims to analyze the emergence of anticipatory governance in order to understand how adaptation to global change - defined as all anthropogenic environmental disturbances - transforms the governance of estuarine metropolises (based on the case of the Bordeaux metropolis). The politico-ecological footprint of these metropolises on the estuarine peri-urban and rural areas is exacerbated by the growing socio-ecological interdependencies to govern the risks of flooding, loss of biodiversity and drinking water supply. The rise in importance of these major issues, which constrains the sustained attractiveness of estuarine metropolises, promotes dedicated public policies that go beyond the metropolitan institutional scale, extending to its adjacent functional territories. These policies, which involve highlighting the socio ecological interdependencies between metropolitan areas and their estuarine hinterlands, compel local authorities and stakeholders to renew their approaches in terms of urban and territorial planning. The emerging paradigm shift in urban/rural relations is reinforced on the one hand by recent territorial reforms (MAPTPAM, GEMAPI, NOTRe), which confirm the influence of cities beyond their administrative territory, and on the other hand by the socio-ecological functions of hinterlands within a metapolitan territorial system. The sociological analysis of these issues is based upon an original theoretical framework of socio-ecological interdependencies able to link the territorial conditions associated with the emergence of anticipatory governance facing global change. Through various ways of exposure, these socio-ecological interdependencies reveal themselves as public problems and as strategies of actors in public and private decision-making arenas. Three case studies serve as an empirical basis for this thesis: flood-submersion risk management, metropolitan water drinking supply and, governance of urban biodiversity., Cette thèse vise à analyser l’émergence de la gouvernance anticipative pour saisir en quoi l'adaptation aux changements globaux – définie comme l’ensemble des perturbations environnementales d’origine anthropique – transforme la gouvernance des métropoles estuariennes (sur la base du cas de la métropole bordelaise). L'empreinte politico écologique de ces métropoles sur les zones périurbaines et rurales estuariennes est exacerbée par les interdépendances socioécologiques croissantes pour gouverner les risques d’inondation, de perte de biodiversité et d’approvisionnement en eau potable. La montée en puissance de ces enjeux majeurs qui contraint l’attractivité soutenue des métropoles estuariennes, promeut des politiques publiques dédiées qui dépassent l’échelle institutionnelle métropolitaine pour s’étendre vers ses territoires fonctionnels adjacents. Ces politiques, qui passent par une mise en visibilité des interdépendances socioécologiques entre aires métropolitaines et les hinterlands estuariens, obligent les collectivités et les acteurs à un renouvellement des approches en termes de planification urbaine et territoriale. Le changement de paradigme émergeant dans les relations urbain/rural est renforcé d’une part par les réformes territoriales récentes (MAPTPAM, GEMAPI, NOTRe), qui entérinent l'influence des villes au-delà de leur territoire administratif, et d’autre part par les fonctions socioécologiques des hinterlands au sein d’un système territorial métapolitain. L’analyse sociologique de ces enjeux fait appel à un cadre théorique original des interdépendances socioécologiques qui permet de retracer les conditions territoriales associées à l’émergence de modes de gouvernance anticipative des changements globaux. Les diverses formes de « mise en visibilité » de ces interdépendances socioécologiques les révèlent comme des problèmes publics et comme des stratégies d'acteurs dans les arènes de décision publiques et privées. 3 cas d’étude servent de base empirique à cette thèse : la gestion des risques d’inondation-submersion, l’approvisionnement métropolitain en eau potable et la gouvernance de la biodiversité urbaine.

Environmental changes affect species but also the interaction connecting them within a community. Their ecological and evolutionary responses partly depend on biological traits affecting the type and strength of these interactions. In this thesis we use models to explore the impact of different environments on resource-consumer communities, either antagonistic (e.g. food webs) or mutualistic (e.g. plant-pollinator webs). We follow the impact of environmental parameters like temperature, abundance, and temporal distribution of interactors on their partner species. We study potential eco-evolutionary feedbacks, following the evolution of traits affecting the interaction like body size, investment in mutualism, or foraging time. Antagonistic interactions seem more stable than mutualistic ones via negative eco-evolutionary feedbacks. The more specialist species are also more fragile, often declining or being less able to evolve with environmental changes. Under specific modelling conditions we observe evolutionary responses previously reported in the literature e.g. decreased body size with warming, disinvestment in the mutualistic interaction when the partner population declines). Explicit modelling of the length and amplitude of the considered environmental perturbations could help explore the stability of the studied communities., Les changements environnementaux actuels affectent les espèces, mais aussi leurs interactions au sein des communautés. Leur réponse écologique et évolutive dépend en partie de traits phénotypiques qui affectent le type et l’intensité des interactions. Dans cette thèse, nous explorons l’impact de différents environnements sur les communautés antagonistes (e.g. réseaux trophiques) ou mutualistes (e.g. réseaux plantes-pollinisateurs). Nous suivons l’effet de paramètres environnementaux comme la température, l’abondance et la distribution temporelle d’un ou plusieurs interacteurs sur la réponse de ses partenaires. Nous étudions ainsi les boucles de rétroaction éco-évolutives concernant la taille corporelle, l’investissement dans l’interaction mutualiste ou encore la phénologie de recherche de nourriture. Les interactions antagonistes semblent plus stables que les interactions mutualistes grâce à des boucles de rétroaction éco-évolutives négatives. Les espèces les plus spécialistes sont aussi plus fragiles, souffrant souvent d’un déclin démographique et d’une réponse évolutive réduite aux changements environnementaux. Sous certaines conditions, nous observons des réponses évolutives en accord avec certains patrons empiriques (e.g., déclin des tailles corporelles avec l’augmentation des températures, désinvestissement dans les interactions mutualistes quand l’un des partenaires décline). Modéliser explicitement la durée et l’amplitude des perturbations environnementales pourrait apporter des précisions sur les capacités de résistance et résilience des différentes communautés étudiées.

Un programme d'échange sous la forme de regards croisés entre les classes de deux écoles, l'une Inuit au nord du Canada à Qamanituaq et l'autre Sami en Suède à Jokkmokk a été lancé en 2010. Ce programme s'est développé dans le cadre d'un projet plus vaste financé par l'IPEV (Institut de Recherche Polaire Français) intitulé TUKTU (caribou) du côté canadien et BOAZU (renne) du côté suédois. Dès la première année, à la demande des Ainés, nous nous sommes rapprochés des écoles pour travailler la relation Jeunes/Ainés et le fossé générationnel qui se creuse en lien avec la perte de l'Inuktitut et du Sami. Nous avons organisé des ateliers en mode de Recherche action Participative qui visaient à porter un regard critique sur l'impact des changements globaux sur les styles de vie traditionnels et l'avenir des jeunes.Avec la complicité des directeurs d'école et des enseignants, nous avons passé entre 10 et 20 jours par an sous forme de visites répétées. Avec l'aide des moyens habiles de la RAP (www.sas2.net) les élèves ont généré eux-mêmes les critères d'une roue « caribou lifestyle » et « sami well being » et se sont scorés, filmés et ont rédigés des textes en Inuktitut, Sami, Suédois et Anglais qui accompagnent des dessins illustrant les activités traditionnelles d'élevage de rennes ou de chasse au caribou. Un livre est en cours de finition réunissant dessins, textes et résultats des ateliers articulés en chapitres autour des différents critères de la roue (reindeer/caribou, food, helpers, nature, langage). Les élèves se sont complètement ré-appropriés les Moyens Habiles de la RAP et ont demandé à développer d'autres projets de recherche qui leur permettraient d'échanger sur leur quotidien et les défis auxquels les cultures Inuit et Sami sont confrontés (impact minier, changement climatique, prédateurs, pollutions, disparition de la langue...).Dans la communauté Inuit la roue caribou est devenue une icône du projet TUKTU et a permis à une cinquantaine d'élèves des écoles primaires et secondaires d'évaluer la place que prenait la ressource caribou dans leur quotidien. Grace aux scores que les élèves donnent aux critères (Food, Skin, Bone and Well Being), trois grandes familles ou typologie d'élèves ont été identifiées : caribou lover, nature as a play ground, computor fanatic,Du côté Sami, les jeunes ont souhaité développer eux-mêmes un questionnaire en ligne pour dialoguer avec leurs Ainés sur les impacts environnementaux du changement climatique. Les rennes sont affectés de plein fouet par les hivers et printemps tardifs et les éleveurs sont amenés à les nourrir artificiellement. Un des enseignant nous a demandé de développer un support RAP pour intégrer les écoles Sami dans son programme CLEO (Circumpolar Local Observation network).Les regards croisés, les interpellations réciproques par l'intermédiaire des visites des chercheurs via des dessins, des textes et des vidéos, la co construction de roues et de dispositifs réflexifs (retour sur soi et sa culture et partage avec l'autre) ont permis des deux côtés de l'océan de développer une conscience et une fierté sur leur culture et une prise de conscience des enjeux sur l'avenir. Les enseignants ont noté une grande maturité dans ces deux classes et des propositions de gestion des restes alimentaires et de déchets papiers. Les jeunes ont non seulement une excellente connaissance des enjeux mais ils sont force de proposition et en capacité de nourrir des projets de recherche conçus et gérés par eux-mêmes.

Mountains are reservoirs of biodiversity whose strong altitudinal gradients over short distances are associated with strong spatial heterogeneity of local environmental conditions. While biodiversity has so far been rather well preserved in mountains due to poor accessibility, predictions of ongoing climate change suggest even more rapid and marked effects in mountains than in plains. My main objective is to understand how global change are impacting the population dynamics of mountain galliformes. My work has shown (1) a strong heterogeneity of demographic strategies between populations of rock ptarmigan (Lagopus muta) (2) that black grouse populations (Tetrao tetrix) show spatially very heterogeneous trends, influenced by local conditions (3) that for such species that are difficult to count and show strong spatial and interannual variability it is necessary to rely on long-term monitoring to reach a satifactory statistical power to detect a decline., Les montagnes sont des réservoirs de biodiversité dont les forts gradients altitudinaux sur de faibles distances sont associés à une forte hétérogénéité spatiale des conditions environnementales locales. Si la biodiversité y a été jusqu’ici plutôt bien préservée du fait de la faible accessibilité, les prédictions concernant les changements climatiques en cours suggèrent des effets encore plus rapides et marqués en montagne qu’en plaine. Mon objectif général est de comprendre comment les changements globaux impactent la dynamique des populations de galliformes de montagne. Mes travaux ont montré (1) une forte hétérogénéité des stratégies démographiques entre populations de Lagopède alpin (Lagopus muta) (2) que les populations de tétras lyre (Tetrao tetrix) présentent des tendances spatialement très hétérogènes, influencées par les conditions locales (3) que pour ces espèces difficiles à compter et qui présentent de fortes variabilité spatiales et interannuelles il est nécessaire de miser sur des suivis à long terme pour atteindre une puissance statistique permettant de conclure à un déclin.

Natal dispersal is a process by which individuals move from their natal to reproductive ranges which is fundamental for population dynamics and persistence. Through for example the limitation of inbreeding or the capacity it provides to reach and colonize new habitats containing resources or mates, it can be highly beneficial to dispersing individuals. However, dispersal can also be costly for the individuals, through increased mortality or attrition, energy expenditure, or lost habitat opportunities and time. Its expression at the population level thus depends on the balance between costs and benefits, and theory states that dispersal may become counter-selected if costs outweigh benefits. In the current context of global change, we may expect (1) dispersal costs to increase with the degradation of environments and (2) increased dispersal costs to decrease dispersal success and geographical reach through evolutionary mechanisms. Moreover, because dispersal costs may vary with actual dispersal movement, we may wonder what are the discrete alternative tactics roe deer may use in contrasting environments (3). In this PhD, I aimed to address these three perspectives using two roe deer datasets from two geographically distinct populations (GPS data in Haute-Garonne and Capture-Mark-Recapture data in Deux-Sèvres, France), as well as a modelling approach. First, I show that, despite having a good body condition, dispersers incur costs in terms of mortality, reproduction and growth, and that climate change may increase mortality costs. Concomitant to these variations in costs, I also found that realised dispersal has diminished over the past 30 years by more than 30% in both sexes. Second, I identified at least six alternative dispersal tactics in roe deer, characterised by different movement timing, amplitude and duration, which may imply different outcomes in terms of costs and population dynamics. Lastly, my analyses suggest that dispersal might evolve towards tortuous and short distance movements when mortality costs increase, limiting the geographical reach of dispersal. Overall, these results highlight the concerning effects global changes may have on dispersal costs and dispersal evolution. Because dispersal is a species and context dependent process, more studies addressing the impacts of global changes on dispersal costs, ideally incorporating alternative dispersal tactics, will provide valuable information to better predict how species may cope with environmental changes., La dispersion natale est un processus durant lequel les individus se déplacent de leur domaine natal vers leur domaine de reproduction. Ce processus fondamental pour la dynamique et la persistance des populations passe par l'évitement de la consanguinité ou la capacité des individus à atteindre et coloniser de nouveaux habitats contenant des ressources ou des partenaires sexuels. La dispersion peut donc comporter de nombreux bénéfices pour les individus disperseurs. Cependant, elle peut également être coûteuse pour les individus, en raison d'une augmentation de la mortalité ou des blessures, une dépense énergétique élevée, ou enfin la perte d'un habitat natal favorable ou de temps à allouer à une autre activité. L'expression du phénotype de dispersion au niveau populationnel dépend donc de la balance entre coûts et bénéfices, et la théorie prévoit que les disperseurs devraient être contre-sélectionnés si les coûts deviennent supérieurs aux bénéfices engendrés par la dispersion. Dans le contexte actuel de changements globaux, on peut s'attendre à ce que (1) les coûts de la dispersion augmentent avec la dégradation de l'environnement et (2) à ce que cette augmentation des coûts de la dispersion diminue le succès et la portée géographique de ce processus, au travers de mécanismes évolutifs. De plus, les coûts de la dispersion devraient varier avec le type de déplacement effectué par l'individu disperseur, et par conséquent, on peut se demander (3) quelles tactiques alternatives de dispersion un individu pourrait adopter dans un environnement contrasté. Au cours de ce doctorat, mon objectif était de travailler sur ces trois hypothèses en utilisant deux jeux de données portant sur deux populations de chevreuils distinctes (données GPS en Haute-Garonne et données de Capture-Marquage-Recapture dans les Deux-Sèvres, France), ainsi qu'une approche par modélisation. Tout d'abord, j'ai montré que, malgré leur bonne condition physique, les disperseurs subissent des coûts de mortalité, reproduction et croissance. J'ai également montré que le changement climatique pourrait augmenter les coûts de mortalité chez ces individus. Parallèlement à ces variations de coûts, j'ai aussi mis en évidence que la dispersion avait diminué au cours des 30 dernières années de plus de 30% chez les deux sexes. Ensuite, j'ai identifié l'existence d'au moins six tactiques alternatives de dispersion chez le chevreuil, caractérisées par des phénologies, durées et amplitudes différentes, ce qui pourrait induire différentes répercussions en termes de coûts et de dynamique de population. Enfin, mes analyses de modélisation suggèrent que la dispersion pourrait évoluer de sorte à observer davantage de mouvements tortueux ou de courte distance quand les coûts de mortalité augmentent, ce qui limiterait la portée géographique de la dispersion. De façon générale, ces résultats soulignent les effets préoccupants que les changements globaux pourraient avoir sur les coûts et sur l'évolution de la dispersion. Ce processus étant à la fois espèce et condition dépendant, davantage d'études portant sur les impacts des changements globaux sur les coûts de la dispersion, idéalement prenant en considération les tactiques alternatives de dispersion, nous permettront de mieux prédire comment les espèces pourraient faire face aux changements globaux.

International audience; Le versant nord des Pyrénées, et en particulier sa partie orientale, a constitué un véritable creuset pour l'histoire environnementale et forestière française. De nombreuses recherches, souvent avant-gardistes, y ont été menées pour caractériser les interactions complexes entre le climat, la végétation et l'humain durant les 11000 dernières années (1, 2, 3, 4, 5). Elles ont largement contribué au renouvellement des connaissances, mais aussi au développement méthodologique de l'écologie historique et de l'étude de végétaux fossiles (pollens, graines, charbons) archivés dans les lacs et les tourbières et même dans les sites archéologiques. Ces montagnes sont encore aujourd'hui le laboratoire de nouvelles expérimentations méthodologiques pour affiner la résolution spatiale et temporelle des données paléo-écologiques et ainsi restituer une image plus fidèle des paysages et de leurs évolutions (6, 7). Ces travaux démontrent l'anthropoconstruction, c'est-à-dire la construction humaine, de forêts actuelles. En effet, comme ailleurs, les hommes ont façonné les forêts et les zones incultes boisées pour répondre à leurs besoins en combustible domestique, artisanal (terre cuite, verre, forges) et industriel (sidérurgie), en bois d'oeuvre (bâtiment), et en une multitude de matières premières végétales et animales (feuilles, écorces, matières dures animales, peaux, fourrures, denrées alimentaires, etc.) pour les artisanats (tannerie, teinturerie, etc.). Ce façonnage s'est traduit par la valorisation ou bien l'élimination de certaines essences et par la mise en place de modes de gestion complexes dans une perspective plus économique qu'écologique au sens moderne du terme. Malgré une emprise et une pression humaine croissante sur les forêts pour produire des ressources, un paradoxe interpelle : des forêts anciennes et matures existent aujourd'hui en divers secteurs du versant nord des Pyrénées. Leur récent inventaire a mis en évidence un nombre et une superficie supérieure à la moyenne française (8). Ces vieilles forêts qui sont le coeur vert des Pyrénées, offrent de nombreux services écosystémiques (ceux rendus par les écosystèmes aux sociétés) et représentent un patrimoine naturel et historique exceptionnel aujourd'hui menacé par les changements globaux (dérèglement climatique, pollutions, industries).

Au tournant des années 1980, dans un contexte de triomphe du néolibéralisme et de démonétisation des modèles classiques de développement, un nouveau référentiel s’est progressivement imposé dans la Caraïbe. Il renvoie à la notion de développement durable. Le périmètre de cette dernière s’est étendu à des problématiques connexes telles que l’érosion et la préservation de la biodiversité et plus récemment les changements globaux. De sorte que la mise en politique du développement durable, qui s’apparente désormais à un ensemble d’enjeux en interaction et évolutifs, s’avère de plus en plus complexe, en raison de la très grande fragmentation de l’action publique et des difficultés d’appropriation de cet ensemble d’enjeux par les acteurs et les populations. At the turn of the 1980’s, in the context of triumphant neoliberalism and demonetization of classical models of development, a new cognitive framework has progressively emerged in the Caribbean. It refers to the notion of sustainable development. The scope of the latter has been continuously expanded to related issues such as the loss and the preservation of biodiversity and, more recently, global changes. As a result, the political use of sustainable development, which is a set of interacting and evolving issues, is proving more and more complex, due to the very fragmented nature of public action and the difficult appropriation of this set of issues by actors and people.

Climate change, urbanization, biological invasions and interspecific hybridization are major current threats to biodiversity. The objective of this thesis was to assess their interactive effects in Tetramorium ant species from the Rhône-Saône valley in France. Using a broad array of tools from several fields of biology, I worked on almost two thousand colonies from five Tetramorium species including T. immigrans and T. caespitum. Both climate and urbanization limited the ranges of these species, and urbanization impacted their distributions simultaneously at several spatial scales. The occurrence probabilities of T. immigrans depended on the interaction between climatic and urban factors. Several introductions from external sources seemed to have given rise to four genetically distinct populations of T. immigrans, making it likely that it is not native to the northernmost urban areas. Hybridization and introgression between T. immigrans and T. caespitum was frequent in zones of sympatry, and the detection of nuclear DNA backcrosses and mitochondrial-nuclear DNA discordance between the two species suggested that hybridization lead to fertile offspring (i.e. introgression). Cuticular hydrocarbon profiles were clearly differentiated between the two species and were correlated to heightened interspecific aggression against heterospecifics. Both species presented a monogyne polyandrous mating system, in which hybrid queens but no hybrid fathers contributed to hybrid offspring. Few studies on interspecific hybridization have addressed global change or biological invasions. These concepts are infrequently studied together, and their interactive effects are overlooked in the current literature. Taking these interrelationships into account and exploring multiple scales are essential to better understand the processes that generate patterns of genetic exchange, Changement climatique, urbanisation, invasions biologiques et hybridation interspécifique constituent des menaces majeures pour la biodiversité. L'objectif de cette thèse a été d'évaluer leurs effets interactifs sur les fourmis du genre Tetramorium de la vallée du Rhône, France. Près de 2000 colonies de 5 espèces de Tetramorium ont été étudiées. Les résultats démontrent que le climat et l'urbanisation limitent leurs aires de répartition et que l'urbanisation impacte leurs distributions simultanément à plusieurs échelles spatiales. Les probabilités d'occurrence de T. immigrans dépendent de l'interaction entre facteurs climatiques et urbains. Quatre populations génétiques de T. immigrans résultent de plusieurs introductions de sources externes, ce qui signifie que cette espèce n’est pas indigène dans les zones urbaines du nord. T. immigrans et T. caespitum produisent des hybrides dans les zones de sympatrie. La détection de rétrocroisements et de discordances entre ADN mitochondrial et nucléaire suggère que cette hybridation conduit à une descendance fertile, donc de l’introgression. Les profils d'hydrocarbures cuticulaires sont bien différenciés entre les deux espèces et sont corrélés à une agression forte contre les hétérospécifiques. Ces espèces présentent un système d'accouplement monogyne polyandre, dans lequel les reines hybrides mais pas les pères hybrides contribuent à la descendance hybride. Les études sur l'hybridation interspécifique n'ont qu'occasionnellement concerné les changements globaux ou invasions biologiques. Ces concepts eux-mêmes sont peu étudiés ensemble et leurs effets interactifs sont négligés dans la littérature actuelle. La prise en compte de ces interrelations et l'exploration de plusieurs échelles sont essentielles pour mieux comprendre les processus qui génèrent des modèles d'échange génétique

In order to better figure out the ongoing transition of the boreal forest in northern Quebec and to identify the responsible factors, this thesis studied the dynamics, stability and resilience of the two forest ecosystems at stake, over time. These ecosystems, the closed-canopy dense moss forest and the open lichen woodland, share the same dominant tree species (black spruce, Picea mariana). The thesis focused on the development of innovative geochemical tools in palaeoecological studies that could track present and past terrestrial ecosystem structure and composition, and then focused on the reconstruction of past fire regimes through lacustrine charcoal analyses. A first step demonstrated that the soils of both ecosystems displayed distinct physical and chemical properties and are maintained by the feedback interactions in the soil-vegetation-climate system. The second step showed that modern sediments of study lakes recorded variations in their chemical composition depending on whether they were surrounded by moss forest or lichen woodland. Using the so calibrated geochemical proxies, the third chapter reconstructed the vegetation and fire histories during the Holocene. A major disruption in ecosystem structure was evidenced 4500-4000 years calibrated before present and led to the conclusion of a boreal forest opening at that time due to an increase in fire frequency. The precariousness of the present states stability is discussed in light with the current context of fire increase in the study region and suggests that forest management should be adapted consequently., Afin de mieux appréhender l’ouverture actuelle de la forêt boréale au nord du Québec et d’identifier les facteurs qui en sont responsables, cette thèse a étudié la dynamique, la stabilité et la résilience des deux types d’écosystèmes forestiers en jeu dans la zone de transition, au cours du temps. Ces écosystèmes, les pessières à mousses, denses, et les pessières à lichens, beaucoup moins denses (dites « ouvertes »), partagent la même espèce ligneuse dominante (Picea mariana). La thèse s’est concentrée sur le développement d’outils géochimiques innovants en paléoécologie permettant de retracer la structure et la composition présentes et passées des écosystèmes terrestres, puis sur la reconstruction du régime des feux par analyses de charbons. Elle démontre dans un premier temps que les deux écosystèmes ont des sols aux propriétés physico-chimiques distinctes, et sont entretenus par les interactions sol-végétation-climat. Le deuxième volet montre que les enregistrements chimiques sont également différents dans les sédiments récents de lacs d’étude, selon s’ils sont entourés de pessières à mousses ou à lichens. Grâce aux proxys géochimiques calibrés, le troisième chapitre reconstruit l’histoire de la végétation et des feux au cours de l’Holocène. Il met en évidence une rupture majeure dans la structure des écosystèmes, observée vers 4500-4000 ans calibrés avant présent, et permet de conclure à une ouverture de la forêt boréale à cette période en raison d’une augmentation de la fréquence de feux. La stabilité précaire des états actuels est mise en perspective avec le contexte présent d’augmentation des feux dans la région et les mesures d’aménagement à adapter en conséquence.

This thesis aims to understand the degree of genericity of a biogeochemical process related to carbon dynamics, the "Priming Effect" (PE). This process was initially studied in soils before being identified in the aquatic environment. It can be defined in both types of environments as the modification (increase or decrease) of the mineralization rate of the organic matter stabilized by the addition of labile organic matter. The objective of this work was to test the PE response in the context of global changes as well as in the context of agricultural practices. A first experiment in agricultural soil tested the energy hypothesis by playing on the quality of the organic matter brought. The results confirmed the central role of the energetic aspect of organic matter input in soils by demonstrating that fresh plant residues induce over-mineralization (PE) of soil organic matter eight times higher than its pre-decomposed equivalent. In this same experiment, the responses of the PE to a temperature increase, an increase in nutrient availability and a change in soil cover (agricultural cover vs. forest cover) were tested. This shows a strong effect of temperature on basal soils mineralization, but no effect on PE. The latter seems to react more to the availability of energy and the type of vegetation cover. In parallel with this terrestrial part, two aquatic experiments were conducted, testing the impact of changes in stoichiometry, temperature and availability of labile organic matter on the interactions between the decomposers compartment and that of the primary producers. Few results are available to date, and no definitive conclusion on the PE response is currently available. However, it has been possible to highlight the relative importance of carbon fluxes from the different biotic compartments of our systems. A significant algal mixotrophy has thus been demonstrated, leading us to reconsider the role of primary producers in the aquatic part of the carbon cycle dynamics, and therefore their potential role in the PE in the context of global warming and continental surfaces erosion. Complementary analyzes of the stored samples and a modeling approach under development will make it possible to identify the possible singularities of PE in the aquatic environment with respect to the terrestrial environment. On its terrestrial side, this thesis has suggested an agroecological approach of management of carbon stocks in soils, as well as to highlight the major role of the state of decomposition of plant residues on the intensity of the PE., Cette thèse a pour but de comprendre le degré de généricité d’un processus biogéochimique lié à la dynamique du carbone, le « Priming Effect » (PE). Ce processus fut initialement étudié dans les sols avant d’être identifié en milieu aquatique. Il peut être défini dans les deux types de milieux comme la modification (augmentation ou diminution) du taux de minéralisation de la matière organique stabilisée par l’adition de matière organique labile. L’objectif du présent travail a été de tester la réponse du PE dans le contexte des changements globaux ainsi que dans celui des pratiques agricoles. Une première expérimentation en sol agricole a testé l’hypothèse énergétique en jouant sur la qualité de la matière organique apportée. Les résultats ont permis de confirmer le rôle central de l’aspect énergétique de l’apport de matière organique dans les sols en démontrant que les résidus végétaux frais induisaient une surminéralisation (PE) du carbone de la matière organique du sol huit fois supérieure à son équivalent pré-décomposé. Dans cette même expérimentation, la réponse du PE à une augmentation de température, une augmentation de la disponibilité en nutriments ainsi qu’à un changement de couverture des sols (couvert agricole vs. couvert forestier) a été testée. Il en ressort un fort effet de la température sur la minéralisation basale des sols, mais pas d’effet sur le PE. Ce dernier semble réagir d’avantage à la disponibilité en énergie ainsi qu’au type de couvert végétal. En parallèle de cette partie terrestre, deux expérimentations aquatiques ont été menées, testant l’impact des changements de stoechiométrie, de température et de disponibilité en matière organique labile sur les interactions entre le compartiment des décomposeurs et celui des producteurs primaires. Peu de résultats sont disponibles à ce jour et aucune conclusion définitive sur la réponse du PE n’est établie pour le moment. Cependant, on a pu mettre en évidence l’importance relative des flux de carbone en provenance des différents compartiments biotiques de nos systèmes. Une importante mixotrophie algale a ainsi été démontrée, nous amenant à reconsidérer le rôle des producteurs primaires dans la partie aquatique de la dynamique du cycle du carbone, et donc leur rôle potentiel dans le PE dans un contexte de réchauffement climatique et d’érosion des surfaces continentales. Des analyses complémentaires sur les échantillons stockés et une approche de modélisation en cours de développement permettront d’identifier les éventuelles singularités du PE en milieu aquatique par rapport au milieu terrestre. Sur son versant terrestre, cette thèse a permis de suggérer une démarche agroécologique de gestion des stocks de carbone dans les sols, ainsi que de mettre en évidence le rôle majeur de l’état de décomposition des résidus végétaux sur l’intensité du PE.

For at least the past two centuries, human activities have caused strong environmental changes in the biosphere. Many studies have shown responses of vegetation to global changes. However, many unknowns remain. First, most explicitly temporal studies have been conducted at a single site with a common intensity of environmental changes and historical land-use legacies. Results are highly variable among studies, and we have a very limited understanding of mechanisms underlying this variation. Second, despite the major contribution of bryophytes to ecosystem functioning, very few temporal studies have focused on bryophytes.This Ph.D. contributes to filling these two knowledge gaps. The overarching question for the three research projects presented here is: what is the impact of environmental change on biodiversity? We built a set of hypotheses around two main questions: (i) What is the effect of environmental changes on forest vegetation? (ii) Which taxon, bryophytes or vascular plants, is most sensitive to global changes? Chapter 2 tests the hypothesis that bryophytes are more sensitive than vascular plants to the combination of atmospheric deposition and warming in an industrial region in north-eastern France. Chapter 3 tests the hypothesis that forest vegetation changes have been greatest in regions with the strongest warming trends along a continental gradient in eastern Canada. The last chapter combines the two first approaches, quantifying temporal changes in bryophyte and vascular plant communities in sites with different warming intensities along elevational gradients in eastern Canada. To answer to these questions, I used an historical ecological approach by resurveying botanical plots initially surveyed in the 1970s. Plot selection followed a reproducible and detailed procedure to minimize confounding factors. Our results show a direct effect of global changes on forest vegetation. First, bryophytes appear more sensitive to atmospheric deposition than vascular plants (Chapter 2). Second, temporal changes in vascular plant communities were stronger in areas where warming has been greatest (Chapter 3). Third, in response to warming, changes in bryophyte and vascular plant communities show idiosyncratic differences, depending on the community property under study (Chapter 4). Results of the three chapters clearly show systematic changes in community composition, that are not necessarily accompanied by changes in local diversity. In sum, we provide empirical evidence that historical ecology is a powerful method to disentangling mechanisms of vegetation response to global changes. Only a holistic approach based on different biodiversity components, different spatial scales and wide variety of community properties permit an understanding of the complexity of temporal dynamics of vegetation., Depuis environ deux siècles les activités humaines modernes ont profondément modifié les conditions environnementales sur la surface de la Terre. De nombreuses études ont mis en évidence une réponse de la végétation face à ces changements. Cependant, il persiste plusieurs incompréhensions. Premièrement, les réponses des communautés varient fortement entre les études, et les mécanismes responsables de cette variation sont encore mal connus. Deuxièmement, malgré leur importance écologique, les bryophytes restent largement sous étudiées dans les études temporelles, limitant notre compréhension de leur dynamique temporelle. Ce doctorat a pour objectif d’apporter des éléments de réponses à ces deux points. Les trois projets de recherche gravitent autour de la grande question : quels sont les effets des changements environnementaux sur la biodiversité? Les hypothèses que j’ai développées se construisent autour de ces deux grandes questions (i) Quels sont les effets des dépositions et du réchauffement de la température sur la végétation forestière? (ii) Il y a-t-il une différence de sensibilité entre bryophytes et trachéophytes face aux changements environnementaux? Le chapitre 2 teste l’hypothèse que les bryophytes sont plus sensibles que les plantes vasculaires face aux dépositions atmosphériques et au réchauffement de la température dans une région industrielle du nord-ouest de la France. Le chapitre 3 teste les mécanismes de réponse de la végétation forestière le long d’un gradient de réchauffement climatique dans l’est du Canada. Enfin, le chapitre 4 est une approche mixe entre les deux premiers chapitres, il teste la réponse des plantes vasculaires et des bryophytes face à différentes intensités de réchauffement de la température sur des gradients altitudinaux dans l’est de la province de Québec. Dans les trois chapitres, j’ai utilisé les méthodes de l’écologie historique. Après un long travail d’archive, j’ai rééchantillonné des relevés botaniques faits dans les années 1970. La sélection des sites à rééchantillonner suit un protocole finement détaillé afin de minimiser tous effets confondants. Les résultats des trois chapitres mettent en évidence le lien direct entre réponse de végétation et changements environnementaux. Premièrement, les bryophytes sont plus sensibles aux dépositions atmosphériques que les plantes vasculaires (chapitre 2). Secondement, les changements temporels de la végétation vasculaire sont plus grands dans les zones ou le réchauffement climatique fut le plus fort (chapitre 3). Dernièrement, face au réchauffement climatique, les réponses des bryophytes et plantes vasculaires diffèrent selon la propriété de la communauté qui est étudiée (chapitre 4). Les trois chapitres, montrent un changement systématique de la composition des communautés, sans pour autant de changement de la richesse spécifique. Ce doctorat fournit trois exemples de la force des méthodes historiques dans la compréhension des mécanismes de réponse de la végétation face aux changements globaux. Mes travaux supportent l’importance d’analyser la dynamique de la végétation avec une vision holistique. La compréhension des mécanismes liés à la dynamique temporelle de la végétation doit passer par l’étude de plusieurs groupes taxonomiques, avec différentes propriétés des communautés sur plusieurs échelles spatiales.

Water availability governs terrestrial nutrient cycles by impacting the functioning of both plants and of soil microorganisms. The predicted changes in precipitation patterns (i.e. the magnitude and frequency of precipitation events) associated with climate change, will thus likely have important consequences on ecosystem functioning. Dry and seasonally dry ecosystems are particularly vulnerable to changes in precipitation patterns, as they are already constrained to a large extent by water availability. However, more mesic systems may also experience dry periods that may impact plant-soil functions. In this thesis, experiments in soil-only systems and plant-soil systems were used to gain insight into how the legacy effects of several weeks of exposure to contrasted precipitation patterns set the scene for the rewetting response of the system. First, in an experiment using soil-only mesocosms, we evaluated the effects of contrasting precipitation regimes on the actively growing as well as the inactive bacterial and fungal communities 2 and 5 days after rewetting, using an 18O-SIP (stable isotope probing) approach by applying H218O followed by metagenomics targeting soil bacteria and fungi. Second, we performed two separate and complementary experiments using plant-soil mesocosms with wheat plant cover. The first plant-soil experiment focused on soil depth. It determined the effects of contrasting precipitation patterns on the flux of C from plants to microbes and the microbial response to rewetting at different soil depths, using a heavy isotope tracer approach (13C-CO2) and 18O-SIP with metagenomics respectively. The second plant-soil experiment evaluated the effects of a history of contrasting precipitation patterns on the dynamics of the rewetting response of the plant-soil system over time (over 29 hours post-rewetting). In addition, two levels of N inputs allowed to determine how N availability modulated plant-soil responses. The response of the potentially active soil bacterial and fungal communities to rewetting was assessed using targeted metagenomics. The responses of biogeochemical cycles were evaluated using heavy isotope tracers (13C-CO2 and 15N-NO3-) to quantify C flux from plants to soil microorganisms and plant-microbial competition for N over time post-rewetting.We found that precipitation patterns shaped plant morphology and physiology, microbial community composition as well as soil N cycling in our systems, which set contrasting scenes for the rewetting responses in our systems. In particular, infrequent precipitation patterns (cycles of longer dry periods followed by larger magnitude rain events) resulted in increased microbial N transformation potentials and smaller inorganic N pools. The rewetting responses were determined by evaluating C dynamics (plant-microbial coupling and soil CO2 efflux rate), N dynamics (plant-microbial competition for N and soil N2O efflux rate) and microbial dynamics (composition of active and potentially active bacterial and fungal communities after rewetting). First, we found that plant-microbial coupling (i.e the microbial assimilation of C from fresh photosynthate) may be reduced under more infrequent precipitation patterns, especially near the soil surface, and under conditions of low N availability. Our findings also suggest that whilst in soil-only systems, dead microbial cells appear to be a major source fuelling soil CO2 efflux pulse upon rewetting, in plant-soil systems root respiration plays an important role in the magnitude of the CO2 efflux upon rewetting. Second, concerning soil N dynamics, we found, in concurrence with previous studies, that soil microorganisms were the stronger competitor for N over short time scales, likely due to their overall fast response rates and high affinity for substrate, whilst plants outcompeted soil microbes for soil N assimilation, over longer time scales likely taking advantage of the fast microbial turnover (...)., La disponibilité en eau exerce un contrôle majeur sur les cycles des nutriments terrestres, à travers ses impacts sur le fonctionnement des plantes et des microorganismes du sol. Les changements de magnitude et de fréquence des épisodes de pluie (c’est-à-dire les régimes de précipitations) prédits par les modèles et associés au changement climatique vont ainsi avoir des conséquences importantes sur le fonctionnement des écosystèmes. Les écosystèmes arides et semi-arides sont particulièrement vulnérables à des changements de régime de précipitations, car ils sont déjà contraints par la disponibilité en eau. Cependant, des systèmes plus tempérés peuvent aussi être soumis à des périodes sèches qui peuvent affecter le fonctionnement plante-sol. Dans la présente thèse, les effets d’un historique de régimes de précipitations contrastés ont été étudiés dans des systèmes sol seul et plante-sol, afin de déterminer dans quelle mesure plusieurs semaines de régime hydrique peuvent moduler la réponse des écosystèmes à une réhumectation lors d’un événement pluvieux important. Premièrement, nous avons évalué les effets de régimes de précipitations contrastés dans des mésocosmes de sol seul, sur les communautés bactériennes et fongiques actives et inactives dans le sol, 2 et 5 jours après réhumectation. Nous avons employé une approche de 18O-SIP (stable isotope probing), en réhumectant le sol avec H218O puis en utilisant la métagénomique ciblée sur les bactéries et champignons du sol. Deuxièmement, nous avons mis en place deux expériences séparées en mésocosmes plante-sol avec couvert de blé. La première expérience sol-plante s’est intéressée à la profondeur de sol. Nous avons évalué les effets de régimes de précipitations contrastés sur le flux de C depuis les plantes vers les microorganismes du sol ainsi que la la réponse des microorganismes à différentes profondeurs de sol (de 0 à 35 cm) en utilisant des approches de traceur isotopiques stables (13C-CO2) et 18O-SIP, respectivement. La deuxième expérience plante-sol a évalué les effets de régimes de précipitations contrastés sur la dynamique temporelle (durant 29h) de la réponse du système plante-sol à la réhumectation. En outre, deux niveaux de fertilisation azotée ont permis de déterminer l’éventuelle modulation de la réponse par la disponibilité en N dans le sol. La réponse des communautés bactériennes et fongiques potentiellement actives dans le sol a été évaluée par métagénomique ciblée. La réponse de cycles biogéochimiques a été évaluée à l’aide de traceurs isotopiques stables (13C-CO2 et 15N- NO3-) pour quantifier le flux de C des plantes vers les microorganismes du sol et déterminer la compétition plantes-microorganismes du sol au cours du temps après réhumectation.Nos résultats ont montré un contrôle du régime de précipitation sur la morphologie et physiologie des plantes, les communautés microbiennes du sol ainsi que sur le cycle de l’azote du sol dans nos systèmes. En particulier, des régimes de précipitations peu fréquentes (cycles de périodes sèches longues suivies de périodes de pluie plus importantes) se sont traduits par une augmentation des potentiels de transformation de l’azote dans le sol et une réduction des stocks d’azote minéral dans le sol. Ceci a façonné l’environnement de la réponse de nos systèmes à la réhumectation, que nous avons évaluée en déterminant les dynamiques du C (couplage plantes-microbes et émissions de CO2 du sol), de l’azote du sol (compétition plantes-microorganismes du sol pour le N et émissions de N2O) et de la composition des communautés microbiennes du sol (bactéries et champignons actifs et potentiellement actifs) après réhumectation (...).

International audience

International audience; L’agriculture est au cœur des changements globaux, tant pour avoir participé à leur survenue que comme solution potentielle à ces problèmes. Aussi n’est-il pas étonnant qu’elle tienne une place particulière dans les prospectives globales destinées à faire réfléchir les décideurs sur les scénarios souhaitables pour relever les défis poser par les changements globaux. Deux scénarios, considérés comme des scénarios de rupture, retiennent particulièrement l’attention des analystes : le scénario dit de Technogarden, destiné à utiliser les technologies pour résoudre les problèmes posés par le mode de développement moderne, et le scénario dit Mosaïque adaptative qui prône l’autonomie des territoires, voire une certaine décroissance. Après avoir analysé dans la première partie de l’ouvrage les fondements scientifiques de ces analyses, les enjeux des prospectives et les différentes options qu’elles posent, la deuxième partie est consacrée à l’analyse de trois situations concrètes : la protection de la forêt tropicale en Afrique centrale, la colonisation de l’Amazonie et la production au travers de semences transgéniques dans les Pampas argentines. La confrontation entre les scénarios et les analyses globales permet de comprendre quelles sont les potentialités et les limites des scénarios dits de rupture, mettant l’accent sur les verrous à lever pour permettre leur généralisation. Ecrit par un géographe mais faisant largement appel aux apports des sciences sociales, cet ouvrage montre l’importance des verrouillages spatiaux, c’est-à-dire des rapports à l’espace hérités des cinquante dernières années et limitant fortement les possibilités d’innovations.

Many parasites with complex life cycle have developed the ability to alter the phenotype of their hosts. It is recognized that such changes in appearance and behavior are responsible for an increase in the probability of predation of their intermediate hosts by their definitive hosts. This phenomenon of parasite manipulation can have numerous consequences at the scale of the ecosystem, modifying the interactions between host populations and altering their ecological role. However, manipulative parasites received little attention from an ecological point of view. Thus, the effect of the environment on the interaction between these parasites and their hosts, in particular in terms of manipulation, is largely unknown. In this thesis, I studied the effect of the environment on the interaction between gammarids – ecologically important crustacean amphipods in rivers – and their acanthocephalan parasites. My experiments showed that the conditions of food resources and temperature experienced by gammarids during the development of their parasites influenced several infection parameters, but did not affect behavioral manipulation in terms of use of refuges. Nevertheless, while the geotaxis was not either effected by temperature, the impact of parasites on gammarids phototaxis was stronger at high temperature. Moreover, my studies showed that the cumulative effect of temperature and parasitism could alter the shredder role of gammarids. In a context of global changes, this work provides a better understanding of the importance of the impact of parasites on their hosts, allowing to make previsions on their subsequent ecological consequences., Beaucoup de parasites à cycle complexe ont développé la capacité d’altérer le phénotype de leurs hôtes. Il est reconnu que ces modifications d’apparence ou de comportement sont responsables d’une augmentation de la probabilité de prédation de l’hôte intermédiaire par l’hôte définitif. Ce phénomène de manipulation parasitaire peut avoir de nombreuses conséquences à l’échelle de l’écosystème, modifiant les interactions entre les populations d’hôtes et bouleversant leur rôle écologique. Cependant, les parasites manipulateurs sont peu étudiés sur le plan écologique, et l’effet de l’environnement sur l’interaction entre ces parasites et leurs hôtes, notamment en termes de manipulation, est encore largement inconnu. Au cours de cette thèse, j’ai étudié l’effet de l’environnement sur l’interaction entre les gammares, des crustacés amphipodes de grande importance écologique dans les rivières, et leurs parasites acanthocéphales. Mes travaux ont montré que les conditions de ressources alimentaires et de température subies par les hôtes durant le développement des parasites influençaient plusieurs paramètres de l’infection mais n’affectaient pas la manipulation en termes d’utilisation de refuges. Toutefois, tandis que la géotaxie ne dépendait pas non plus de la température, l’impact des parasites sur la phototaxie des gammares était plus fort à haute température. De plus, mes travaux ont montré que l’impact conjoint de la température et des parasites pouvait modifier le rôle détritivore des gammares. Dans un contexte de changements globaux, ces travaux permettent de mieux comprendre l’importance de l’impact des parasites sur leurs hôtes et en prévoir les conséquences écologiques.

The ecology of the Pyrenean desman (Galemys pyrenaicus), a small semi-aquatic mammal endemic to the Iberian Peninsula and the Pyrenees, remains still largely unknown. The aim of this PhD thesis conducted within the framework of a National Action Plan was to identify the environmental variables influencing the Desman distribution at various spatial scales, by accounting for its imperfect detection (i.e. false absences and false presences). A high, but spatially heterogeneous at the French Pyrenees extent, probability of detection was highlighted. The distribution of the Pyrenean Desman was also emphasized to be spatially structured and mainly influenced by aquatic factors, but severely contracting for the last 25 years. These results enabled to suggest conservation measures for this endangered species.; L’écologie du Desman des Pyrénées (Galemys pyrenaicus), mammifère semi-aquatique endémique de la péninsule ibérique et des Pyrénées, demeure encore très peu connue. Les objectifs de cette thèse, dans le cadre d’un Plan National d’Actions, ont été d’identifier les variables environnementales agissant sur la répartition de l’espèce à différentes échelles spatiales, en considérant sa détectabilité imparfaite (i.e. fausses absences et fausses présences). Une probabilité de détection élevée, mais spatialement hétérogène à l’échelle des Pyrénées françaises, a été mise en évidence. La distribution du Desman des Pyrénées s’est également révélée spatialement structurée et majoritairement influencée par des facteurs propres aux milieux aquatiques, mais en forte régression depuis les années 80. Ces résultats ont permis de proposer des mesures de conservation pour cette espèce menacée.

The global loss of biodiversity affects freshwater ecosystems, making it crucial to identify the priority management actions in order to protect freshwater biodiversity in an effective and sustainable way. Based on an innovative multi-faceted framework of diversity, the spatial priorities for the conservation of stream fish assemblages have been identified at the scale of France. Their robustness to several drivers of global changes has then been assessed to identify the areas that are likely to efficiently protect the present-day biodiversity in the future. The methodological framework proposed herein has finally been applied to the river network of the Pas-de-Calais department located in northern France to accurately identify the local conservation and restoration priorities. These management tools can be used to support the establishment of management actions in accordance with the needs of the local environmental decision-makers.; Face à l’érosion globale de la biodiversité des écosystèmes aquatiques continentaux, l’identification des mesures de gestion les plus urgentes à mettre en place est cruciale. En s’appuyant sur une approche innovante et multi-facettes de la diversité, les priorités de conservation pour les assemblages de poissons de rivière ont pu être déterminées à l’échelle de la France. La durabilité de ces priorités de conservation face aux principales composantes des changements globaux a ensuite été évaluée afin d’identifier les zones qui protégeront efficacement la biodiversité actuelle dans le futur. La méthodologie développée a finalement été appliquée au réseau hydrographique du département du Pas-de-Calais dans le but d’identifier précisément les priorités locales de conservation et de restauration. Ces outils pourront par la suite être utilisés comme support d’aide à la décision et adaptés selon les besoins des gestionnaires des milieux aquatiques.

Communication en libre accès, disponible en ligne : http://agritrop.cirad.fr/573861/; National audience

The scientific community, in collaboration with forestry managers, developed decision support tools since thirty years. However, current modelling approaches do not allow simultaneous estimations of global changes impact management policies on forests. The design of a new generation of models dedicated to soil-plant coupling is necessary to help forest managers to adapt forestry practices to face global changes. Phenomenological models arising from dendrometry estimate forest growth \& yield and take into account of silvicultural practices. Their use is limited by their dependence to a fertility index, which combines implicitly the influence of climate and biogeochemical cycles. A re-examination of fertility index concept is necessary to take advantage of concepts developed in ecophysiological and biogeochemical models. Modelling the monthly dynamics of foliar renewal with the Stand Leaf Canopy Dynamics model permited: i) to estimate leaf area index dynamics, ii) to model foliar litter production. This probabilistic model takes into account climate influence, ecosystem water availability and lies on strong ecological hypothesis on mechanisms involved in leaf longevity. This model, associated with an ecophysiological model, permits to integrate water cycle to dendrometric models. The soil organic matter decomposition along a vertical soil profile model introduced by Bosatta et Ågren (1996) was analyzed to study the future of litterfall in forest soil. We proposed: i) a proof of existence and uniqueness of solutions to the integro-differential transport equation of the model, ii) convergent implicit-explicit finite differences schemes estimating model solutions and iii) a discussion on hypothesis underlying a model truncation introduced by Bosatta et Ågren. These two modelling steps are essential to consider biogeochemical cycle with a dendrometric approach. Climate and phenology influence on water cycle, litterfall decomposition and soil chemistry are the elements of a future modelling phase., La communauté scientifique, en relation avec les gestionnaires forestiers, travaille depuis trente ans à l'élaboration d'outils d'aide à la décision. Cependant, aucune approche de modélisation ne permet une évaluation simultanée de l'impact sur la forêt des changements globaux et de la gestion des services écosystémiques. L'élaboration d'une nouvelle génération de modèles dédiés au couplage sol-plante est indispensable pour aider les gestionnaires forestiers à adapter leurs pratiques sylvicoles face aux changements globaux. Les modèles phénoménologiques issus de la dendrométrie proposent des estimations de croissance et de production tenant compte des pratiques sylvicoles. Leur utilisation est limitée par leur dépendance à un indice de fertilité combinant de manière indifférenciée l'influence du climat et des cycles biogéochimiques. La remise en jeu de la notion d'indice de fertilité nécessite de tirer avantage des concepts issus des modèles à base écophysiologiques et biogéochimiques. La modélisation de la dynamique mensuelle du renouvellement foliaire par le modèle Stand Leaf Canopy Dynamics a permis d'estimer: i) la dynamique de l'indice foliaire, ii) la production de litière foliaire. Ce modèle probabiliste tient compte de l'influence du climat, de la disponibilité en eau de l'écosystème et repose sur des hypothèses écologiques fortes sur les mécanismes impliqués dans la longévité des feuilles. Ce modèle pose les bases de l'intégration du cycle de l'eau aux modèles dendrométriques par couplage avec un modèle écophysiologique. Le modèle de décomposition de la matière organique le long d'un profil de sol vertical proposé par Bosatta et Ågren (1996) a été analysé mathématiquement afin d'étudier le devenir des chutes de litières dans le sol forestier. Nous avons proposé: i) une preuve d'existence et l'unicité de solutions à l'équation de transport intégro-différentielle du modèle, ii) des schémas de différences finies implicites-explicites convergents estimant les solutions du modèle et iii) une discussion autour des hypothèses sous-jacentes à une troncature du modèle proposée par Bosatta et Ågren. Ces deux étapes sont des leviers indispensables à l'étude des cycles biogéochimiques dans une approche à base dendrométrique. L'influence du climat et de la phénologie sur le cycle de l'eau, la décomposition des litières foliaires et la chimie du sol constituera une prochaine étape de modélisation.

Les aires de répartition des arbres pourraient être grandement affectées par le changement climatique. Les résultats d’analyses paléogéographiques ont montré que ces dernières se sont déjà déplacées avec les variations passées du climat. Ces études ont permis de déterminer la direction et la vitesse de migration des espèces, données utilisées actuellement pour générer des prédictions sur l’évolution de l’aire de répartition des espèces forestières en réponse au réchauffement du climat. Cependant, le contexte écologique dans lequel les arbres font face à ces changements est très différent par rapport aux changements climatiques passés : l'augmentation actuelle des températures est plus rapide, les surfaces susceptibles d’être colonisées sont occupées par des écosystèmes très différents et variés (forêts, surfaces agricoles, zones urbaines). Par conséquent, les arbres pourront-ils faire face à la rapidité des changements globaux actuels ? Auront-ils la capacité de migrer pour trouver des conditions plus favorables ou pourront-ils s’adapter et survivre à de nouvelles conditions environnementales ? Dans un premier temps, l’analyse de données historiques (plans d’aménagements de l’Office Nationale des Forêts et Inventaires Forestiers Espagnols) a permis de mettre en évidence des évènements de colonisation et d’extirpation et de quantifier la vitesse de migration de populations situées au cœur ou aux marges de leur aire de répartition. Une colonisation massive de Quercus ilex dans les dunes boisées atlantiques (limite Nord d’aire de répartition) a été mise en évidence au cours des 130 dernières années, confirmant les tendances prédites par les modèles. Cependant, les vitesses de colonisation de cette espèce restent bien inférieures aux déplacements de son bioclimat estimés à partir de modèles de niche. Les espèces localisées en limite Sud d’aire de répartition présentent des remontées altitudinales plus importantes que pour celles situées au cœur de leur aire. En conclusion, nos résultats montrent que les changements globaux ont déjà impactés la répartition des arbres malgré l’existence d’un décalage temporel entre les réponses migratoires des espèces forestières et le déplacement de leur bioclimat. Le stress hydrique est le facteur prépondérant pouvant expliquer le dépérissement des arbres dans un milieu dont la disponibilité en eau est limitée, notamment en marge chaude d’aire de répartition. Nous avons, par conséquent, étudié la résistance à la sécheresse et ses mécanismes chez les plusieurs espèces d’Angiospermes. Nos résultats montrent qu’un seuil de 90% d’embolie mène à des dommages physiologiques irréversibles de la plante et à la mort par déshydratation. Ce seuil est considérablement plus élevé que celui précédemment observé chez les conifères. L’étude du fonctionnement hydraulique d’espèces de chênes co-occurrentes nous a permis de montrer que la survie de Q. robur pourrait être menacée dans les forêts atlantiques dans un contexte de sécheresses de plus en plus intenses car il y subit des taux d’embolie native élevés. Au contraire, Q. ilex présente des taux d’embolie négligeables sur ce même site d’étude.Les vitesses réelles de migrations constituent des données empiriques essentielles qui nous renseignent sur les capacités migratoires effectives des arbres. Elles pourront être intégrées dans les modèles de répartition, tout comme les seuils d’embolie induisant la mort des arbres., Tree distribution could be highly affected by climate change. Results of paleogeographic studies showed that tree distribution ranges have already shifted with past climate changes. These data are currently used to model the evolution of species distribution in response to global warming. However, the ecological context in which species have to cope with climate change is very different than the past one: the current increase of temperature occurs faster than the past global warming, the areas being likely colonized are covered by various ecosystems (forests, agricultural surfaces, urban areas). So will tree species be able to cope with the current global change? Will they be able to migrate to find more favourable conditions or to survive to drier environmental conditions? Firstly, the analysis of historical data (French National Forest Office and Spanish National Forest Inventories) allowed determining colonization and extirpation events, and quantifying migration rates of tree species populations situated at the edges or the core of their distribution range. We evidenced that Q. ilex has substantially colonized new areas at its northern margin during the last 130 years, confirming the model trends. However, the colonization rates of Q. ilex are much lower than the shift of its bioclimate predicted by bioclimatic models. Species located at their rear edge showed higher upward shifts than other species located at the core of their range. To conclude, our results showed that global change have already impacted tree distribution although a time-lag between forest species migration responses and their bioclimate shift. Water stress is the main factor explaining tree dieback when water is limited and so particularly at the warm limit of tree species distribution range. Therefore, we studied drought resistance and its mechanisms in angiosperm tree species. Our results showed that embolism threshold of 90% leads to irreversible damages and tree death by dehydration. This threshold is considerably higher than the observed in Conifers. The study of hydraulic functioning of co-occurring oaks showed that the survival of Q. robur could be threatened in the context of increasing drought in the Atlantic forests because of its functioning at high levels of embolism. On the contrary, Q. ilex presented negligible levels of embolism in the same study area. The migration rates form primordial empirical data that give us information about tree effective migration abilities. They could be integrated within vegetation distribution models as well as embolism thresholds leading to tree mortality.

Human activities have, over the last century, strongly influenced the cycles controlling the levels of acidity and nitrogen availability in nature. Acidifying and eutrophying deposition lead to a change in environmental conditions and particularly to sensitive changes in plant communities' composition.The objective of this Ph.D work is to reconstruct the spatiotemporal evolution of the acidity and nitrogen availability in French forest soils over the 20th century using the bioindicator character of plants, into local and global scales. The use of plants as bioindicator seeks to mitigate the lack of direct measurements of soil conditions and atmospheric deposition, over a wide spatiotemporal extent. First, changes in bioindicated soil pH (indicator of acidity conditions) and C:N (indicator of nitrogen availability status) were computed from approximately 100 000 temporary floristic plots carried out throughout France from 1910 to 2010. They were analyzed using an innovative method of spatiotemporal comparison, where acidic and nonacidic forest areas and coniferous and broadleaved forests were differentiated. Secondly, and always from the bioindicator character of plants, changes in soil conditions between 1972 and 2011 across Villey forest as well as floristic changes they induce related with other environmental changes were analyzed.At the global level, we observed acidification in acidic forest areas (-0.34 pH units on average) and in nonacidic areas (-0.19 pH units on average), respectively, until 1984 and 1997. We demonstrated for the first time (to our knowledge) a cessation of acidification of forest soils and even a decrease in acidity in nonacidic forest areas, as wella as a time lag for acidification between acidic and nonacidic areas. This trend is consistent with the trend of acidifying deposition in France since the early 20th century. Spatially, our results confirm the temporal trends, show a regional geographic pattern of acidification (mainly observed in nonacidic areas), and highlight the high spatial variability of soil pH changes. Concerning the evolution of nitrogen availability conditions, we observed an unexpected decrease in available nitrogen until 1984 and 1997, respectively, in coniferous (+0.79 C:N units on average) and broadleaved forests (+0.74 C:N units on average). A trend to eutrophisation of forest soils was then observed in coniferous and broadleaved forests since 1997 (-0.10 and -0.16 C:N units on average, respectively). This trend is not consistent with the trend of nitrogen atmospheric deposition in France. ”Last and final summary in the thesis.”, Les activités humaines ont, depuis plus d'une centaine d'années, influencé de plus en plus fortement les cycles géochimiques contrôlant les niveaux d'acidité et de disponibilité en azote dans la nature. Les dépôts acides et azotés conduisent à une modification des conditions du milieu et notamment à des changements sensibles de la composition des communautés d'espèces végétales. L'objectif de cette thèse est de retracer l'évolution spatio-temporelle de l'acidité et de la disponibilité en azote des sols forestiers français au cours du 20ème siècle à partir du caractère bio-indicateur de la flore, à l'échelle locale ainsi globale. L'utilisation de la flore comme bio-indicateur vise à pallier l'absence de données de mesures directes des conditions édaphiques et des dépôts atmosphériques acides et azotés couvrant une large emprise spatio-temporelle. Premièrement, les variations de pH (indicateur d'acidité) et C:N (indicateur de disponibilité en azote) bio-indiquées ont été calculées à partir d'environ 100 000 relevés floristiques temporaires réalisés dans toute la France de 1910 à 2010. Elles ont été analysées par une méthode novatrice de comparaison spatio-temporelle, en différenciant les zones forestières sur substrat acide et non-acide ainsi que les forêts de conifères et de feuillus. Dans un second temps, nous avons analysé les changements des conditions édaphiques entre 1972 et 2011 à l'échelle de la forêt de Villey-Le-Sec, et ceux de la flore qu'ils induisent en lien avec d'autres évolutions environnementales, toujours à partir du caractère bio-indicateur de la flore.À l'échelle globale, nous avons observé une acidification des forêts françaises en milieu acide (-0.34 unités du pH en moyenne) et milieu non-acide (-0.19 unités du pH en moyenne), respectivement, jusqu'en 1984 et 1997. Nous avons ensuite mis en évidence, pour la première fois à notre connaissance, un arrêt dans l'acidification des sols forestiers et même une diminution de l'acidité sur substrat non-acide ainsi que un décalage temporel entre l'acidification des zones acides et non-acides. Cette évolution apparaît tout à fait cohérente avec celle connue des dépôts atmosphériques acidifiants en France depuis le début du 20ème siècle. Spatialement, nous confirmons la tendance temporelle, montrons une évolution régionalisée de l'acidification principalement sur substrat non-acide et soulignons la grande variabilité spatiale des changements de pH des sols forestiers. Concernant l'évolution de la disponibilité en azote, nous observons une diminution non attendue de celle-ci jusqu'en 1984 et 1997, respectivement, dans les forêts de conifères (+0.79 unités de C:N en moyenne) et de feuillus (+0.74 unités de C:N en moyenne). Une tendance à l'eutrophisation des sols forestiers a ensuite été observée dans les forêts de conifères et de feuillus à partir de 1997 (-0.10 et -0.16 unités de C:N en moyenne, respectivement). Cette évolution apparaît décalée par rapport à celle des dépôts azotés en France. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.

Climate change is known to cause a spatial redistribution of climatic conditions which is driving poleward and upward range shifts. Such shifts imply a reorganization of plant communities which is still poorly understood. Here we aimed to assess the changes in plant communities' composition induced by climate warming at a global scale and over a long time period, as well as to analyze the effects of ecological and geographical factors that contribute to these changes at the species and community levels. The response of the forest flora to the raising temperature has been studied across the French metropolitan territory (~546,000 km²) from large floristic databases, measured and modeled environmental data, and a modeling approach based on the concept of ecological niche and the bioindicator properties of plant species. First, we showed that the reshuffling of plant communities allowed to recover 0.54°C of the temperature increase between the periods 1965-1986 and 1987-2008 in highland forests (i.e. +1.07°C), while it recovered only 0.02°C in lowland forest (warming = 1.11 °C). This partial compensation demonstrates the current occurrence of a climatic debt in forest vegetation caused by climate warming. The high climatic debt observed in lowland forest compared to the highland one is likely due to extinction and migration debts caused by a wider temperature tolerance of plants in lowland communities and a plant migration capacity (i) limited by the high spatial fragmentation of the lowland forest habitat and (ii) shorter than the shift of thermal conditions in lowland areas, respectively. The ecological and geographical specificity of lowland and highland forests led us to consider two different threats induced by climate change: (i) biotic attrition in lowland areas, and (ii) loss of a specific and an historic biodiversity in highland forest (mountaintop extinction of alpine species due the surface decrease of their potential habitat) likely replaced by more common species assemblage (increase of generalist plants). Second, the effects of abiotic, biotic and geographical factors which can amplify or reduce the magnitude of both the species range shifts and the reshuffling of plant communities induced by global warming were characterized. Last and final summary in the thesis., Le changement climatique est connu pour entraîner une redistribution spatiale des conditions climatiques et avec elle une migration des espèces vers les pôles et les sommets. De tels changements impliquent une réorganisation des communautés végétales dont la nature, l'intensité et le déterminisme sont encore peu connus. L'objectif de cette thèse est d'évaluer, à large échelle spatiale et sur de longs pas de temps, les changements de composition des communautés végétales forestières induits par le réchauffement climatique, ainsi qu'analyser les facteurs écologiques et géographiques contribuant à ces changements à l'échelle de l'espèce et des communautés. La réponse de la flore forestière vis-à-vis du réchauffement climatique a été étudiée à l'échelle du territoire français (~546000 km²) à partir de larges bases de données d'observations floristiques, de données environnementales mesurées et modélisées, et d'une approche modélisatrice basée sur le concept de niche écologique et sur le caractère bio-indicateur des espèces. Dans un premier temps, nous avons montré que le remaniement des communautés végétales a permis la compensation de 0.54°C du réchauffement climatique ayant touché les forêts de montagne entre les périodes 1965-1986 et 1987-2008 (i.e. +1.07°C) contre seulement 0.02°C pour les forêts de plaine (réchauffement = 1.11°C). Cette compensation partielle démontre l'existence d'une dette climatique de la flore induite par le réchauffement climatique. L'importance de cette dette en plaine par rapport aux montagnes provient probablement de l'effet combiné d'un déficit d'extinction et de migration des espèces en plaine conduit respectivement par une plus large tolérance thermique des plantes forestières sur cette zone et par une migration des plantes a priori (i) limitée par l'importante fragmentation des forêts de plaine et (ii) inférieure au déplacement des conditions thermiques en plaine. Les particularités écologiques et géographiques des forêts de plaine et de montagne nous ont amené à considérer deux types de menaces induites par le changement climatique : (i) l'attrition biotique en plaine, et (ii) la perte d'une biodiversité historique et spécifique en montagne (réduction de l'habitat des espèces alpines aboutissant à leur disparition) remplacée probablement par des espèces plus communes. Dans un second temps, les effets de facteurs abiotiques, biotiques et géographiques pouvant amplifier ou réduire les changements de distribution des espèces et de composition des communautés induits par le réchauffement climatique ont été caractérisés. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.

Les changements globaux seront sans conteste l’un des événements les plus marquants du XXIème siècle invitant à des transformations substantielles du monde agricole. Celles-ci concernent aussi bienles modes de produire que les choix des cultures à privilégier. Cet article entend apporter sa contribution au débat sur l’agriculture dans la Caraïbe, petites économies insulaires fortement exposéesaux changements globaux. Une conception renouvelée de l’agriculture interroge ses potentialités de mitigation et d’adaptation. Elle repose sur un jeu d’acteurs « compétents », capables d’organisation collective locale et de futurité. Prenant pour exemple les départements français d’Amérique, il s’agit alors d’analyser dans quelle mesure l’agriculture peut être considérée non plus comme un facteur de vulnérabilité mais de résilience dans ces territoires spécifiques., Global changes will undoubtedly be one of the most significant events of the 21st century that calls for substantial transformations in the agricultural world. These mutations impact production methods and crop choices. This article intends to renew the debate on agriculture in the Caribbean small island economies that are highly exposed to global changes. A renewed conceptualization of the agricultural sector underlines its potentiality of mitigation and adaptation. It highlights the role of “competent” actors that are able to be collectively organized and turned to the future. Taking the French overseas departments as an instance, we analyzed to what extent agriculture can be regarded as a resilience factor rather than a vulnerability one.

L’une des principales conséquences attendues du changement climatique est une augmentation du nombre d’invasions biologiques, appelées à bénéficier de niches écologiques libérées par l’affaiblissement des effectifs de population d’espèces indigènes. Dans les petites îles, l’on peut s’attendre à ce que cet effet soit exacerbé par (i) la forte pression d’introduction qui y prévaut généralement, et qui sera probablement renforcée avec la recherche de productions mieux adaptées, (ii) la pauvreté des cortèges floristiques en espèces indigènes, (iii) le risque élevé d’exclusion de ces dernières dans le cas de gradients thermiques et pluviométriques trop faibles. L’objet de cet article est de fournir un cadre de représentation, illustré d’exemples, qui précise dans quelle mesure les petites îles sont appelées, dans un contexte de réchauffement climatique, à connaître un changement écologique, principalement dans ses composantes biogéographiques et fonctionnelles. Cette modification du contour des niches écologiques accessibles aux espèces en présence est en effet appelée à s’accompagner de modifications dans (i) la composition des communautés d’espèces, (ii) le fonctionnement des habitats, (iii) mais également la production de biens et services écosystémiques. Pour autant, l’évaluation ex ante des répercussions du changement climatique sur les invasions biologiques dans les petites îles montre qu’il est nécessaire de considérer l’ensemble des conséquences attendues, négatives, mais aussi positives. Une telle analyse montre notamment que dans certains cas, les espèces invasives peuvent suppléer à la perte de certaines fonctions écologiques liées à la disparition d’espèces indigènes, et qu’elles peuvent même renforcer la fourniture de services écosystémiques., One of the main consequences expected from climate change is an increasing amount of biological invasions, which can benefit from ecological niches released by native species. Within small islands, such an effect might be enforced by (i) a strong introduction pressure which will be probably strengthened by the research of well-adapted living products, (ii) the low species richness within native communities, (iii) the risk of extinction resulting from tiny ecological gradients. The aim of the paper is too provide an illustrated framework, detailing the ecological changes which are expected within small islands, in a prevailing context of climate change. The change in ecological niches will result in modifications observed at the respective levels of (i) the composition of species communities, (ii) the functioning of biotopes, (iii) but also the production of goods and ecosystemic services. Yet, the ex ante evaluation of the consequences of climate change on biological invasions argues for considering both negative and positive impacts. Such an analysis reveals that in some cases, invasive species can provide functional compensations resulting from the extinction of native species, and that they can even increase the production of goods and ecological services.

Les changements globaux ont des conséquences délétères sur les conditions de vie, dans les pays sahéliens d’Afrique. L’expérience du village de Koumbili (Burkina Faso), recueillie à partir d’une évaluation rurale participative (ERP) conduite en 2005, apporte une compréhension de la façon dont les changements climatiques et politiques actuels peuvent enclencher des comportements susceptibles de menacer l’intégrité des écosystèmes déjà fragilisés. Elle permet aussi une mise en perspective des mécanismes qui opèrent en vue de renforcer les capacités de gestion durable et d’organisation locales dans la région considérée.L’ERP a révélé que l’exploitation du terroir de Koumbili a connu une intensification marquée suite à l’augmentation de l’effectif villageois résultant en grande partie des migrations liées à l’assèchement de régions voisines et de la crise ivoirienne. La conservation du potentiel productif du terroir et l’accès à l’eau, sont donc devenus source de tensions et de conflits.Cet enjeu peut être relevé en misant sur un rôle moteur des associations villageoises et sur un maillage organisationnel qui permette d’intégrer les différents types de compétences. La collaboration des universités de Moncton et Ouagadougou a joué un rôle central dans ce processus, et plus précisément dans le développement local durable et l’innovation sociale communautaire. Cette étude de cas vise à démontrer la pertinence de l’impact communautaire de la formation universitaire. S’appuyant sur l’interdisciplinarité, elle veut « rapprocher » l’université des communautés rurales pour développer des apprentissages mutuels et des interactions renforçant les capacités d’organisation et d’action des organisations villageoises., Global changes have detrimental consequences on the conditions of life in Sahelian countries. The experience of the village of Koumbili (Burkina Faso), documented through a participatory rural appraisal (PAR) conducted in 2005, brings a concrete understanding of how actual climatic and political changes can bring about human behaviours that jeopardize the integrity of fragile ecosystem. The case of Koumbili also allows an outlook on various mechanisms which aim at strengthening local sustainable management and local organization capacities in the region considered.PAR revealed that the exploitation of the village’s natural resources has intensified markedly, due to the rising of the population. A large part of the latter resulted from migrations related to the drying out of neighbouring regions and from displacements related to the Ivory Coast’s crisis. Conservation of land production potential and access to water, have thus become the cause of tensions and conflicts in the village populations. This issue can be addressed by enhancing village associations with educational institutions.Universities have an important role to play in this process, and more precisely in sustainable development and in community-based social innovation. This is the rational behind the institutional reinforcement partnership between Université de Moncton and Université de Ouagadougou. The present case study derives from this partnership. Its aim is to reinforce the pertinence and the impact of university teaching and research on local communities. It is based on interdisciplinarity and wishes to bring the university “closer” to rural communities in order to develop mutual learning and long-lasting interactions, in order to build the capacities of organisation and action at the local level.

One of the main challenges in ecology is to understand how global changes affect biodiversity and what are the consequences on ecosystem functioning. In this perspective, the functional diversity of communities is a cornerstone since it allows linking environment, community structure and ecosystem properties. The aim of this thesis is thus to improve the understanding of functional diversity dynamic (i) in relation to natural variability of environmental conditions and (ii) under anthropogenic disturbances. As a first step we have developed a new methodological framework allowing to (1) describe fish functional niches based on functional traits, and (2) to quantify functional diversity within (α) and among (β) sites thanks to new indices. In a second step we have studied the spatiotemporal dynamic of the functional structure of fish and nektonic communities from the Terminos lagoon (Mexico). This tropical estuarine ecosystem is an appropriate ecological model for our problematic as it is characterized by a strong environmental variability, a high biological diversity and is under a strong human pressure. We have put in light the stability of the functional and trophic structures of communities along environmental gradients, despite a very strong species turnover. This stability is determined by the dominance of a couple of functional groups inside which species are replacing each others according to their environmental preferences. However, at a long-term scale, we have demonstrated a functional diversity loss in a part of the lagoon despite an increase of species richness. This paradox has to be related to the decrease of species associated to seagrass and the increase of more estuarine species., Un des enjeux majeurs de l'écologie est de comprendre comment les changements globaux affectent la biodiversité et quelles en sont les conséquences sur le fonctionnement des écosystèmes. Dans cette perspective, la diversité fonctionnelle des communautés est un outil clé permettant de lier l'environnement, la structure des communautés et les propriétés écosystémiques. L'objectif de cette thèse est donc d'améliorer la compréhension de la dynamique de la diversité fonctionnelle (i) face à des conditions environnementales naturellement variables et (ii) face à des perturbations d'origine anthropique. Dans un premier temps nous avons mis en place un socle méthodologie nous permettant de (1) définir la niche fonctionnelle des poissons à partir de traits fonctionnels et (2) de quantifier les diversités fonctionnelles intra (α) et inter (β) échantillons avec de nouveaux indices. Dans un second temps nous avons étudié la dynamique spatio-temporelle de la structure fonctionnelle des communautés ichtyologiques et nectoniques peuplant la lagune de Terminos (Mexique). Cet écosystème estuarien tropical est un modèle d'étude adapté à notre problématique car il présente une forte variabilité environnementale, une forte diversité biologique et est sous forte pression anthropique. Nous avons mis en évidence une stabilité de la structure fonctionnelle et trophique des communautés face aux gradients environnementaux très marqués, et donc malgré un fort taux de remplacement des espèces entre les communautés. Cette stabilité est due à la dominance de quelques groupes fonctionnels à l'intérieur desquels les espèces se remplacent suivant leurs preferendums environnementaux. Néanmoins, à plus long terme, nous avons démontré qu'une portion de la lagune avait subi une perte de diversité fonctionnelle et ce malgré une augmentation de la richesse spécifique. Ce paradoxe est à relier au remplacement des espèces inféodées aux herbiers de phanérogames par des espèces plus estuariennes.

La zone atelier de Pleine-Fougères réunit et fait se confronter sur un même territoire des chercheurs de différentes disciplines qui trouvent une entrée commune au niveau du paysage, produit d'interactions entre nature et société. Cette notion de paysage peut être appréhendée de manières très diverses selon des disciplines. Afin de fournir un cadre commun à la recherche interdisciplinaire, nous présentons à travers quatre travaux de thèses en écologie du paysage et en géographie : 1. une conceptualisation commune du paysage comme un « espace multi-couches » ; 2. la zone atelier, ses recherches, son paysage et ses ressources ; 3. une réponse à des questions de recherche interdisciplinaire, en s'appuyant sur l'exemple des éléments linéaires ; 4. la complémentarité de différents travaux menés sur la zone atelier et ce qui en fait un véritable outil de recherche interdisciplinaire, The « zone Atelier de Pleine-Fougères » meets and confront on one territory researchers from different diciplines who find a common entrance at the landscape level, the product of interactions between nature and society. This concept of landscape can be understood in very different ways of disciplines. To provide a common framework for interdisciplinarity research, we present through phD works of landscape ecology and geography: 1. a common conceptualization of landscape as a «multi-layer»; 2. area worshop, its research, its landscape and its resources; 3. through the example of linear elements, how to respond to issues of interdisciplinary research; 4. the complementarities of different work of the zone atelier and what make it a real interdisciplinary research tool

Through concrete examples of endangered plants chosen in the flora of the French Alps, this work presents the application of three main aspects classically used in conservation biology: the study of genetic variation, the study of reproductive performance and reproductive system and the study of population dynamics.First, we show that molecular markers are a useful tool to resolve taxonomic ambiguities and verify the status of conservation unit in the case of Potentilla delphinensis Gren. and Godron. They also allowed us to establish a strategy for population reinforcement of Dracocephalum austriacum L.Then, we show that the reproductive performances and the reproductive system are good indicators of population viability (Androsace septentrionalis L. and Cypripedium calceolus L.). We also demonstrate the relevance of population matrix models and population viability analyses to understand better the biology and the ecology of an endangered species and to estimate its vulnerability (Cypripedium calceolus L. and Astragalus alopecurus Pallas).The combination of the different approaches on Dracocephalum austriacum indicate that genetic and demographic aspects interact and should be considered together to predict the viability of the populations.Finally, we propose theoretical and methodological recommendations, especially on the application of demographic approaches to endangered plants. Pragmatic applied management guidelines are proposed to enhance the protection of the flora., Au travers d'exemples concrets de plantes menacées choisies dans la flore des Alpes françaises, ce travail présente l'application de trois approches classiquement utilisées en biologie de la conservation : l'étude de la diversité génétique, l'étude des performances reproductives et du système de reproduction et l'étude de la dynamique de populations.Dans un premier temps, nous avons mis en évidence l'utilité des marqueurs moléculaires pour résoudre les ambiguïtés taxonomiques et vérifier le statut d'unité de conservation de Potentilla delphinensis Gren. & Godron. Cette approche a aussi permis d'établir une stratégie de renforcement des populations de Dracocephalum austriacum L.Dans un deuxième temps, nous avons montré que les performances reproductives et le système reproducteur sont de bons indicateurs de la viabilité des populations (Androsace septentrionalis L. et Cypripedium calceolus L.).Dans un troisième temps, nous avons montré la pertinence des modèles matriciels et des analyses de viabilité de populations pour comprendre le fonctionnement d'une espèce et évaluer sa vulnérabilité (Cypripedium calceolus L. et Astragalus alopecurus Pallas).La combinaison des différentes approches sur Dracocephalum austriacum L. indique que les aspects génétiques et démographiques sont indissociables pour prédire la viabilité des populations. L'ensemble de ces résultats a permis de dégager des recommandations théoriques et méthodologiques sur l'application des approches démographiques aux plantes menacées. Des conseils pragmatiques sont proposés aux organismes oeuvrant à la protection de la flore.

Diplôme : Dr. d'Universite

Diplôme : Master of Science; On the basis of a phytoecological database currently being investigated at the French Institute of Forestry, Agricultural and Environmental Engineering (ENGREF, Nancy, France), the main ecological factors that explain vegetation distribution in Northeast France were derived through principal components and correspondence analyses. More than 1,000 relevés were available with complete floristic, climatic and pedologic descriptions. Data such as concentrations of exchangeable cations (Ca, Mg, K, Al, H), hydromorphy, mean yearly temperature and C/N ratio were integrated in the computations. Distribution models and ecological indicator values (optima) were derived for 234 forest vegetal species, using a Kernel estimation method (non-parametric regression) and logistic regression. Multiple logistic regression was performed using the S-Plus statistical software package and four- and five-variable models are presented for each species. Finally, the potential effects of Global Change on the 100-year time scale were investigated for each of the 234 vegetal species. Different scenarios of Global Change (soil acidification and eutrophication, global warming) were run to see the influence of change in ecological conditions on the expected number of occurrences of each main species in Northeast France. Geographical Information Systems (GIS) were used for the determination of climatic variables and the spatial representation of the distribution of Lamium maculatum and Oxalis acetosella with regard to Global Change.

Face aux changements climatiques, les gestionnaires forestiers se posent de nombreuses questions. Quel avenir pour les espèces actuelles ? Que prédisent les modèles ? Quelles successions envisager ? Que conserver et comment ?...Vincent Badeau fait ici le point sur les différents travaux entrepris pour identifier les relations entre la distribution des espèces et le climat, afin d'estimer comment ces distributions pourraient être modifiées en réponse aux différents scénarios climatiques. Il montre aussi qu'il est nécessaire de coupler différentes approches de modélisation pour espérer encadrer de façon satisfaisante les projections pour le futur.

Aux latitudes moyennes, les grandes algues sont une composante essentielle des écosystèmes côtiers comme source de nourriture et d’habitat pour les communautés benthiques. Les assemblages de macroalgues dans l’écosystème marin du Saint-Laurent (ÉMSL) sont largement dominés par les fucales (Fucus, Ascophyllum) dans l’étage médiolittoral et par les laminaires (Alaria, Saccharina, Agarum) et les algues calcaires dans l’étage infralittoral. Peu d’efforts ont été consacrés à l’étude de leur écologie alors même que les activités de récolte sont en croissance. En dépit des similitudes entre l’ÉMSL et les écosystèmes comparables de l’est du Canada et d’Europe, il y a des différences fonctionnelles frappantes associées à 2 sources de perturbations : le broutage intense des algues par les oursins dans l’étage infralittoral et l’abrasion des communautés de l’étage médiolittoral par les glaces. Dans plusieurs régions de l’ÉMSL, ces perturbations réduisent l’extension des assemblages d’algues, ce qui génère des incertitudes sur le potentiel d’exploitation de cette ressource. Il en ressort qu’il faut approfondir les connaissances sur la répartition et l’abondance des espèces mais aussi développer l’algoculture, cela autant pour conserver les ressources naturelles et leurs services écologiques que pour assurer un approvisionnement stable des marchés émergents avec des ressources de qualité. À terme, ces informations seront indispensables pour anticiper les changements causés par le réchauffement climatique et par l’augmentation des invasions biologiques., Seaweeds are a conspicuous and important part of coastal ecosystems at temperate latitudes, providing food and habitat to benthic communities. Algal assemblages in the St. Lawrence marine ecosystem (Canada) are largely dominated by rockweeds (e.g., Fucus and Ascophyllum) in intertidal zones, and kelp (e.g., Alaria, Saccharina and Agarum) and coralline algae in subtidal zones. Despite the fact that harvesting and cultivation are slowly expanding, there has been relatively little work done to study their ecology. Moreover, in spite of parallels with the similar Atlantic coastal ecosystems in eastern Canada and Europe, there are striking functional differences, primarily related to 2 mechanisms of disturbance: uncontrolled herbivory by sea urchins in subtidal communities and ice scouring in intertidal communities. In many regions of the St. Lawrence marine ecosystem, these disturbance agents greatly reduce the extent of seaweed assemblages, raising concerns about the potential exploitation of seaweed stocks. Therefore, more information on the current distribution and abundance of these stocks is needed. In addition, further development of seaweed aquaculture is required to conserve stocks for their ecological services, and to provide higher quality and more dependable resources for emerging markets. This knowledge will be essential in the context of the changes caused by global warming and invasions by an increasing number of exotic species.