Search

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; Tropical forests have the greatest biodiversity in macroorganisms on the planet, and they are also the richest in myriads of microorganisms for which so little is known today. Over the last 50 years, many of these microbial forms, that are naturally embedded into wildlife or the environment, e.g. soil, water, have revealed to be more or less dangerous pathogens for people exposed to these new natural threats, i.e. emerging infectious diseases. Here, we discuss about the extraordinary diversity of microorganisms that are present in tropical rainforests. We first present the main global distribution patterns for microbial forms at the interface between tropical wildlife and human, and second we provide an epidemiological picture on how microbial transmission from wild animals or the environment to people operates in tropical areas through four case-studies. We examine the animal hosts or environment, and transmission mechanisms involved in spillover of zoonotic or environmentally-persistent microbes, and identify land-use changes through deforestation for the development of agriculture, and contacts with wildlife notably through bush meat hunting as major drivers that facilitate mixing of diverse animal hosts and their microbial communities with human during practices. With an increase of deforestation in the tropics and more contacts between wildlife and people, new emerging disease events with high epidemic and pandemic potential will happen, that should guide new health policies and strategies at the global scale.; Les forêts intertropicales constituent une source exceptionnelle de diversité biologique spécifique en macroorganismes, mais elles se révèlent être aussi de véritables pépinières en microorganismes. Ces 50 dernières années, certains de ces microorganismes, à l’origine présents chez des animaux forestiers ou hébergés dans l’environnement comme le sol ou l’eau, se sont dévoilés être des agents pathogènes plus ou moins sévères pour les populations humaines exposées. Dans cet article, nous discutons des interactions hôtes-microorganismes rencontrées dans les forêts primaires en les abordant tant d’un angle macroécologique que d’un point de vue plus fonctionnel, en l’illustrant de quatre exemples d’agents microbiens émergents. Plus que tout autre déterminant, les modifications d’usages des sols, notamment au travers de la déforestation pour le développement d’une agriculture, et les contacts avec les micro-organismes via la biodiversité, particulièrement lors de la pratique de chasse, exposent des individus susceptibles à ces nouveaux dangers microbiens. Avec la déforestation et des expositions croissantes avec la faune sauvage, le risque de nouvelles infections humaines devient une réalité internationale exigeant de la part des autorités publiques de mieux prendre en considération ces éléments pour la sécurité sanitaire mondiale.

International audience; The recent emergence or re-emergence of vector-borne diseases (VBD) and, more specifically, VBD associated with arboviruses such as dengue, chikungunya, Zika or yellow fever are not new events. The globalization of trade and travels as well as the unplanned urbanization of many tropical and subtropical cities have created the conditions suitable for the establishment of vector mosquitoes offering opportunities for arbovirus introduction. This review describes the major arboviruses important for human health and their epidemic vectors, and the conditions leading to their emergence.; L’émergence ou la ré-émergence récente des maladies à transmission vectorielle et plus précisément, celle associée aux arbovirus tels que la dengue, le chikungunya, le Zika ou encore la fièvre jaune ne sont pas des phénomènes nouveaux. Aujourd’hui, la mondialisation des échanges commerciaux, des déplacements des voyageurs ainsi que l’urbanisation anarchique de nombreuses villes tropicales et subtropicales créent les conditions propices à l’installation durable des moustiques vecteurs et par conséquent, à l’introduction des arbovirus. Cette revue décrit les principaux arbovirus importants en santé humaine et leurs vecteurs épidémiques, ainsi que les conditions facilitant leur émergence.

The description of spatial patterns as well as temporal dynamics of diversity has been a major cornerstone in modern ecology, especially in the contemporary context of global changes for which a growing concern is notable during last decades. Ecological communities are now acknowledged as the result of species that are sorted by selection from the regional pool. This selection of species is determined by several processes, namely the assembly rules. The two main assembly rules are the habitat filtering, selecting species that are able to inhabit in a given set of abiotic conditions, and the limiting similarity, selecting species for which ecological features are dissimilar in order to avoid a too strong competition and to coexist. The goals of my thesis were to (i) understand spatial patterns of freshwater fish community diversity at large scale, (ii) understand temporal dynamic of this diversity and (iii) describe temporal dynamics of the processes underlying the structuration of communities. In order to do this, data of freshwater fish communities has been analyzed first at continental scale (i.e. European) and then at national scale (i.e. France) for which temporal dimension of the data was also available (time series from 1966 to 2012). Based on the European freshwater diversity, we highlighted that phylogenetic, morphological and ecological facets were complementary. Moreover, climatic conditions, and especially their seasonality, seem to be a major driver of the spatial distribution of diversity. At finer scale and by taking into account the temporality of communities, we found that French freshwater communities experienced taxonomic reorganization due to population declines that ultimately leads to taxonomic homogenization of freshwater diversity in France. Although functional homogenization has been observed due to demographic fluctuations of warm water-dweller and low trophic level species, consequences at large scale remained to be explored. Moreover, since the 90s, habitat filtering increased as structuring force for freshwater fish communities. Finally, this thesis allowed us to validate hypothesis usually associated to spatial patterns of diversity, as mechanisms related to temporal variations of diversity. The stress dominance hypothesis (through temporal trends in temperature seasonality) and preadaption hypothesis (related to non-native species) have been used to understand temporal dynamics of diversity as well as of the assembly rules underlying structuration of communities.; La description des gradients spatiaux ainsi que la documentation des dynamiques temporelles de la biodiversité sont des piliers centraux de l'écologie moderne, en particulier dans le contexte actuel des changements globaux auquel l'intérêt porté est croissant depuis les dernières décennies. Les communautés écologiques sont désormais reconnues comme des entités issues de la sélection d'espèces à partir d'un pool régional, sélection déterminée par différents processus appelés règles d'assemblage. Les deux règles d'assemblage principalement reconnues sont les filtres environnementaux, sélectionnant des espèces similaires adaptées à un milieu, et la limite à la ressemblance, sélectionnant des espèces dont les caractéristiques n'induisent pas de compétition trop forte et permettent la coexistence. Les objectifs de ma thèse ont été de (i) comprendre les patrons spatiaux de la diversité des communautés piscicoles à large échelle, (ii) comprendre la dynamique temporelle de cette diversité et (iii) d'appréhender la dynamique temporelle des processus sous-jacents à la structuration des communautés. Pour ce faire, des données de communautés piscicoles ont été analysées, d'une part à l'échelle continentale (i.e. européenne), et d'autre part à l'échelle nationale (i.e. France) pour laquelle la dimension temporelle est également disponible (i.e. séries temporelles depuis 1966 jusqu'à 2012). La description de la diversité piscicole européenne a permis de mettre en évidence la complémentarité des facettes phylogénétique, morphologique et écologique de la diversité. De plus, le climat, et en particulier la saisonnalité des conditions climatiques, est apparu comme un déterminant majeur de la distribution spatiale de la diversité. A une échelle plus locale et en tenant compte de la temporalité des communautés, il a été mis en évidence que les communautés piscicoles françaises connaissaient actuellement une réorganisation taxonomique due aux déclins de populations et menant à une homogénéisation taxonomique globale. Bien qu'une réorganisation fonctionnelle de ces mêmes communautés ait été observée, résultant des variations démographiques des espèces d'eau chaude et de bas niveau trophique, les conséquences à large échelle restent à explorer. De plus, depuis les années 90, les filtres environnementaux se sont renforcés dans leur rôle structurant des communautés. Finalement, les travaux de cette thèse ont permis de valider des hypothèses usuellement associées aux patrons spatiaux de la diversité, comme mécanismes en lien avec les variations temporelles de la diversité. L'hypothèse de prédominance du stress (au travers des changements de saisonnalités des températures) et de préadaptation des espèces non-natives ont notamment permis de comprendre les dynamiques temporelles de diversité ainsi que des règles d'assemblage sous-jacentes à la structuration des communautés.

A new methodology based on geochemistry and biology interfacing to study the sustainability of an irrigated agriculture system in the face of global changes (climate and urban sprawl). It requires construction of a spatio-temporal view of the ”irrigation - meadow (plant) - soil - groundwater” system evolution. Thereby two approaches are used : the field study and the modeling. The field study includes temporal and spatial survey of waters quality, plant quality and used fertilizers. The modeling consists of a biogeochemical model taking into account all the factors reaction of the system. The main theme is the mechanisms of acquiring the chemical composition of water during its transfer the soil horizon from irrigation water to groundwater. These mechanisms are studied from the double point of view of their geochemical balances and soil / solution reactions. The data acquisition thus relates to : (1) the chemical composition of irrigation water and groundwater ; (2) the soil mineralogy ; (3) the nature of the provided fertilizer ; (4) quantity of chemical elements uptaken by plants. The biogeochemical model consists in interfacing the crop model (STICS) and the geochemical model (PHREEQC). This model is able to perform the chemical evolution of waters during their pathway in the soil and to highlight the major processes that determine the water quality ; in output, it makes it possible to establish geochemical indicators relevant to the system management. The Crau is chosen as a demo area, South France, its grassland production is based on surface irrigation via channels withdrawn from the Durance River. Irrigation water is rich in minerals and trace elements thanks to alluvium brought, on which produce high quality hay that is regulated under appellation control since 1997. Additionally, this irrigation recharge the aquifer by 70% But it is threatened by global changes, which ultimately risks to compromising the sustainability of the irrigated grassland system. Data analysis over a long term (1960-2013), the acquisition of recent data and modeling show the originality and durability of this irrigated agrosystem and Its resilience to an increase in temperature by about 2°C, both in terms of yields and hay quality. However, according to future scenarios, declining of irrigation water is forecasted, and changes in land use by 10% of the total area, with a reduction in irrigated grassland areas. This may jeopardize the sustainability of the the irrigated agrosystem and thus the water supply for local use (300 000 inhabitants, the heavy industries of the Fos-sur-Mer site).; Une nouvelle méthodologie fondée sur l’interfaçage de la géochimie et de la biologie a été utilisée pour étudier la durabilité d’un système d’agriculture irriguée face aux changements globaux (climat et urbanisation). L’étude de sa durabilité nécessite une vision dynamique spatio-temporelle de l’évolution d’un agrosystème irrigué, ici le système « irrigation – prairie (plante) – sol – nappe ». Pour cela, deux démarches sont utilisées : l’étude de terrain et la modélisation. L’étude de terrain comprend des suivis temporels et spatiaux de la qualité des eaux de surface, de la nappe phréatique et de la qualité du foin des prairies. La modélisation consiste en un modèle biogéochimique prenant en compte l’ensemble des compartiments réactionnels du système. Le fil directeur est constitué par les mécanismes d’acquisition de la composition chimique de l’eau lors de son transfert dans le sol depuis eau d’irrigation jusqu’à l’eau de nappe. Ces mécanismes sont étudiés du double point de vue de leurs bilans géochimiques et des réactions sol / solution. L’acquisition de données porte ainsi sur : (1) la composition chimique des eaux d’irrigation et des eaux souterraines de la nappe ; (2) la minéralogie des sols ; (3) la nature des engrais apporté ; (4) la quantité des éléments chimiques prélevés et exportés par les plantes. Le modèle biogéochimique consiste à interfacer le modèle de culture STICS et le modèle de géochimie PHREEQC. Ce modèle est capable de rendre compte de l’évolution des eaux lors de leur parcours dans le sol et de mettre en évidence les processus majeurs qui déterminent la qualité de l’eau ; en sortie, il permet d’établir des indicateurs géochimiques pertinents pour la gestion du système. Cette méthode est appliquée aux prairies irriguées en la Crau, au Sud de France. Le système d’irrigation gravitaire par les eaux de la Durance depuis le 16e siècle sur la Crau a construit un système agricole durable en amenant des alluvions sur les terres irriguées, sur lequel poussent les prairies (le foin de Crau (AOP)). De plus cette irrigation participe à plus de 70% au renouvellement des eaux de la nappe phréatique. L’analyse des données sur une longue durée (1960-2013), l’acquisition de données récentes et la modélisation montrent l’originalité et la durabilité de cet agrosystème irrigué et sa résilience face à une augmentation de température de 2°C, tant en ce qui concerne les rendements que la qualité du foin. Cependant dans la perspective des changements globaux, les prévisions tablent sur une disponibilité en eau pour l’irrigation en diminution, de plus des changements d’occupation du sol (10% de la surface totale), avec une réduction des prairies irriguées. Ceci risque de remettre en cause la durabilité de l’agrosystème irrigué et partant l’approvisionnement en eau à partir de la nappe de toute l’économie locale (300 000 habitants, les industries lourdes du site de Fos-sur-Mer).

François Jullien est un philosophe helléniste et sinologue, normalien, ayant vécu à Pékin, Shanghaï, Hong-Kong, Tokyo. Il a commencé par étudier les philosophes grecques avant de faire détour par la Chine. Il y conçoit son projet philosophique qui doit mettre à jour les impensées de la pensée européenne. C’est un des philosophes les plus traduit dans le monde. Professeur à Paris Diderot, il est titulaire de la chaire d’altérité à la Maison des sciences de l’homme. Ses concepts et sa pensée sont particulièrement mobilisés par la psychanalyse, l’art et le management. Il intervenait à Passages pour discuter des reconfigurations spatiales et les changements globaux qui constituent le cœur du projet scientifique de ce laboratoire.Il y a des choses qui échappent à la prise ontologique, à l’assignation. Comment interroger, comment parler de ce qui n’a pas de statut d’essence, de détermination, de substance, d’assignation ? Qu’est-ce qui est de notre expérience et qui ne se laisse pas saisir par l’ontologie, tel que l‘atmosphère, l’ambiance, l’air, l’allusif, l’évasif, la prégnance… ? François Jullien propose une pensée de « l’entre », de « l’écart », « l’entre » étant ce qu’on n’a pas pensé dans la pensée occidentale, ce qui échappe à la prise ontologique. Et pourtant, dit-il, c’est là où ça se passe, où ça opère. Contrairement à la différence, qui est aussi une séparation, l’écart n’évacue pas l’autre qui reste impliqué, il le garde en regard. Dans son ouvrage L’écart et l’entre (2012), sur la 4e de couverture, on lit : « l’écart est fécond en ce qu’il est exploratoire, aventureux, et met en tension ce qu’il a séparé ». François Jullien a conclu en se demandant comment faire rentrer l’insaisissable dans le domaine du savoir, par quelle approche, quelle modalité, avec quels outils, qui ne relèveraient pas du scientifique, du savoir classique, mais qui tiendraient compte de l’émotionnel, du processuel etc. Comment sortir de la pensée de l’être dans les termes de l’être ?"

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.

Global changes affect biodiversity at all spatial, temporal and biological scales. In order to mitigate the human impact on nature, we must balance our activitis with biodiversity dynamics. To this end, scientific ecology must provide the scientific knowledge necessary for the understanding and prediction of biodiversity responses facing environmental changes. However, understanding the processes by which human activities affect the ecological diversity is still limited by the separation of ecology in different geographical, temporal, and biological levels.My work investigated birds’ communities responses to climate change by adopting an integrative view of global changes ecology. I precisely sought to show how considering interactions between different scales can unveil the processes involved in over large scales community responses previously described. By analyzing data from long-term monitoring of common breeding birds in Europe (France, Sweden) and North-America, I proposed proposed a multi-scale consideratin of space, time and levels of organizations. By confronting different scales, my work has shown that:(i) thermal recomposition of communities is a non-linear response to temperature variations locally determined, probably via demographic processes influenced by temperature anomalies.(ii) the amount of protected areas, habitat diversity and landscape topography promotes the response of common birds to local temperature variations.(iii) community level responses are shaped by the interaction between the species dynamics and their their thermal niche: both abundant species and rare species with cold thermal niches are responsible for the observed community dynamics.(iv) climate change drives a part of the biotic homogenization process. Local temperature changes lead to a relative loss of habitat-specialist and functionally original species, probably via the relaxation of environmental filters on the assembly of communities.I discussed the implications of these results on our understanding of the processes underlying the impact of climate change on the functional composition of communities, as well as adaptation of our land-management strategies. In conclusion, I suggest to move towards a more unified ecology by taking more explicitly and systematically into account the interactions between scales. I argue that such a change is necessary for the development of a more mature and predictive ecology able to took on the challenge imposed by the ongoing biodiversity crisis.; Les changements globaux affectent la biodiversité à tous les niveaux de l’espace, du temps et d’organisation biologique. Afin de limiter notre impact sur le monde naturel, il est nécessaire de concilier nos activités avec les dynamiques de la biodiversité. Dans ce but, l’écologie scientifique a pour rôle d’apporter les connaissances scientifiques nécessaires à la compréhension et à la prédiction des réponses de la biodiversité lorsqu’elle est confrontée à de tels changements environnementaux. Or, la compréhension des processus par lesquels les activités humaines influent sur la diversité écologique est limité par la compartimentation de la discipline dans les échelles spatiales, temporelles, et entre les niveaux d’organisations.Partant de ce constat, ce travail de thèse s’est intéressé aux réponses des communautés d’oiseaux communs au changement climatique, en proposant une vision intégrative de l’écologie des changements globaux. J’ai notamment cherché à montrer comment la prise en compte des interactions entre les différentes échelles nous permettaient de lever le voile sur les processus mis en jeu dans les réponses des communautés précédemment décrites sur de larges échelles. En analysant des données issus de suivis à long-terme des oiseaux nicheurs communs en Europe (France, Suède) et en Amérique du Nord, j’ai proposé une navigation dans les dimensions spatiales, temporelles et les niveaux d’organisations. En confrontant les différentes échelles, mes travaux ont notamment montré que :(i) la recomposition thermique des communautés est une réponse non-linéaire aux variations de température déterminée à l’échelle locale, probablement via des processus démographiques influencés par les anomalies de températures.(ii) la présence d’aires protégées, la diversité en habitat et la topographie du paysage facilite la réponse des oiseaux communs aux variations de températures locales.(iii) la réponse à l’échelle des communautés est le fruit d’une interaction entre les dynamiques des espèces et les caractéristiques de leur niche thermique : les espèces abondantes ainsi que les espèces plus rares aux niches thermiques froides sont responsables des dynamiques de communautés observées.(v) le changement climatique joue un rôle notable dans le processus d’homogénéisation biotique. Les variations de température locales amènent une perte des espèces spécialistes et fonctionnellement originales, probablement via le relâchement des filtres écologiques sur l’assemblage des communautés.J’explore les conséquences de ces résultats sur notre compréhension des processus qui sous-tendent l’impact du changement climatique sur la composition fonctionnelle des communautés, ainsi que sur l’adaptation de nos stratégies d’aménagement du territoire. Je propose en conclusion de dépasser les clivages de l’écologie pour prendre plus explicitement et plus systématiquement en compte les interactions entre échelles. Je défends l’idée selon laquelle cette évolution de paradigme est nécessaire au développement d’une (macro) écologie plus mature et prédictive à même de répondre au défi imposé par la crise de la biodiversité.

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.

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.

Global socioeconomic and climatic changes will increase the pressure on water resources in the Mediterranean region in the next decades. This thesis contemplates the question of how heterogeneously distributed water constraints might foster inter-basin interactions. To do so, it is necessary to assess localised water scarcity in terms of both water quantities and economic values, in a framework combining a river basin level modelling with an extended geographic coverage. The methodological approach used is generic hydroeconomic modelling.The first part of the thesis is dedicated to the projection and valuation of water demands. For the domestic sector, the approach is to build threepart inverse demand functions, calibrated at the country scale, taking into account structural change. For the agricultural sector, the economic benefits of irrigation water are calculated based on a yield comparison approach between rainfed and irrigated crops.The second part concentrates on the supply-side of the hydroeconomic model. Operating rules of the reservoirs and water allocation between demands are determined based on the maximisation of water benefits over time and space. A parameterisation-simulation-optimisation approach is used, with hedging parameters and branch allocation parameters optimisation. The model is applied to Algeria, at the 2050 horizon.The last part explores how this hydroeconomic model could be used to investigate inter-basin issues. In a context of heterogeneous water availability between basins, water dependent activities could relocate from water scarce areas to less constrained locations. The last chapter of the thesis suggests looking at the impacts of water scarcity on economic activities location and population migration in an economic geography framework.; Les changements globaux, socio-économiques et climatiques, vont très probablement accroître les tensions sur les ressources en eau dans la région méditerranéenne dans les prochaines décennies. Dans un contexte de contraintes en eau inégalement distribuées géographiquement, des interactions entre bassins pourraient se développer. Par exemple, les activités dépendantes de l’eau pourraient quitter les zones où l’eau est rare pour rejoindre des endroits où elle est plus abondante. Pour étudier cette question, il est intéressant d’évaluer les contraintes en eau localisées, en termes de quantité d’eau et de valeur économique, en combinant une modélisation à l’échelle du bassin à une couverture géographique étendue. Cette thèse mobilise comme cadre méthodologique celui de la modélisation hydroéconomique générique.La première partie de la thèse est consacrée à la projection et à la valorisation des demandes en eau. Pour le secteur domestique, des fonctions de demande inverse en trois parties sont construites, en tenant compte des changements structurels, et sont calibrées à l’échelle des pays. Pour le secteur agricole, le calcul de la valeur économique de l’eau d’irrigation repose sur une méthode de comparaison de rendements entre les cultures pluviales et irriguées.La deuxième partie se concentre sur l’aspect approvisionnement en eau du modèle hydroéconomique. Pour modéliser la gestion des réservoirs, une approche économique est utilisée, fondée sur la maximisation inter-usages et inter-temporelle des bénéfices liés à l’eau. Afin de déterminer les règles d’allocation, une approche “paramétrage-simulation-optimisation” est utilisée, avec des paramètres prudentiels et des paramètres de répartition entre les branches. Le modèle est appliqué à l’Algérie, à l’horizon 2050.La dernière partie de la thèse suggère de s’intéresser aux impacts du manque d’eau sur la localisation des activités économiques et les migrations de population qui s’ensuivent, en se plaçant dans le cadre théorique de l’économie géographique et en utilisant le modèle hydroéconomique développé dans la thèse.

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.

In this thesis we assessed the impact of two drivers of global change on the taxonomic and functional diversity of soil fungi. The impact of changes in land use on symbiotic Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) was evaluated comparing AMF communities from European sites with different levels of land use intensification. AMF taxonomic diversity was assessed by metabarcoding using soil-extracted DNA. The effect of land use intensification was found to be context-dependent. Adaptation to local environmental conditions and stochastic processes may play important roles in shaping these communities. The effect of climate change in the Mediterranean area was assessed in soils collected from an experimental forest where a rainfall reduction experiment had been established. A parallel high-throughput metabarcoding on soil-extracted RNA was performed on four transcribed fungal genes, 3 of them encodind enzymes involved in plant biomass degradation. Analyses indicated that sampling time had a strong impact on beta-diversity indices, while rainfall reduction had not. We hypothesized that microbial communities present in environments which naturally experience strong and recurrent climatic variations have developed adaptive strategies to cope with these variations and may be to some extent resistant to further climate changes. Finally, an original PCR-independent technique (“solution hybrid selection capture”) was adapted to study the functional diversity of eukaryotic microbial communities using soil RNA. The approach, tested on an endoxylanase gene family, allowed the efficient recovery of full-length cDNA which could be expressed as functional proteins in yeast; La thèse porte sur l'impact de changements globaux sur la diversité taxonomique et fonctionnelle des champignons du sol. L'impact de l'intensification agricole sur les champignons mycorhiziens à arbuscules a été évalué par comparaison des communautés fongiques présentes sur des sites Européens soumis à différents niveaux d'intensification dans l'usage des terres. La diversité taxonomique a été appréciée par « métabarcoding » sur l'ADN de sol. L'effet de l'intensification apparait lié au contexte local. L'adaptation aux conditions environnementales locales ainsi que des processus stochastiques semblent jouer un rôle important dans le modelage des communautés fongiques. L'effet des changements climatiques en zone Méditerranéenne a été évalué sur les sols d'un site expérimental où une réduction de la pluviométrie a été établie. Nous avons réalisé une approche de séquençage haut débit de 4 familles géniques, 3 d'entre elles codant des enzymes actives sur la biomasse végétale. La date d'échantillonnage, et non la réduction de pluviométrie, a un fort impact sur la diversité béta. Nous formulons l'hypothèse que les communautés fongiques présentes sur des sites soumis à de fortes et récurrentes variations climatiques ont développé des stratégies adaptatives leur conférant une résistance à des variations d'une plus forte intensité. Enfin, une technique indépendante de la PCR (« solution hybrid selection capture ») a été adaptée pour étudier la diversité fonctionnelle des communautés eucaryotes à partir d'ARN de sol. Cette approche, testée sur une famille génique codant des endoxylamases a permis l'isolement d'ADNc complets produisant des enzymes fonctionnelles dans la levure

Editions de l'EHESS, Paris (France) 978-2-7132-2487-4; Faire pâturer, faire société, durablement. Eleveurs et élevage, entre inscription territoriale et chantonnements globaux

Ecological niche models (ENM) are widely used to predict the current and future distribution of species. They could be used as complementary tools to assess the niche suitability of potential release areas, a key parameter for improving success in conservation translocation. Yet, ENM are still rarely applied and general evidence about the benefit of these models in translocation is still lacking. We focused our research on reinforcement programs of two species of Houbara Bustard, the sedentary North African species (Chlamydotis undulata undulata) and the migratory Asian species (C. macqueenii). Through the extensive monitoring of remnant wild populations and captive-born released individuals over a large proportion of their distribution range, these programs provide an ideal study framework to address complex questions regarding the relevancy of ENM in translocation conservation. First, we linked individual survival, a crucial component of population dynamics, to niche suitability. Then, we performed an experimental release and monitoring of 180 individuals along a gradient of habitat suitability as predicted by ENM to test the effect of release site suitability on survival of captive-born individuals. We then tested if released houbaras use the same ecological niche than wild houbaras, as a validation step to support the subsequent use of niche modelling. Finally, we discussed the implications of global change for ongoing translocation programs of Houbara Bustard. Empirical approaches linking habitat suitability with demographic processes provide a step towards a better understanding of the relevance of ENM for conservation translocations in changing environments.; Les modèles de niche écologique (ENM) sont largement utilisés pour prédire la distribution actuelle et future des espèces. Ils peuvent être des outils complémentaires pour évaluer la qualité de niche des potentielles aires de lâchers, un facteur clé pour le succès des translocations. Pourtant, les ENM sont encore rarement appliqués dans les translocations et on a encore peu de preuves de leur intérêt pour les translocations. Nous avons centré nos recherches sur des programmes bien établis de renforcement des populations de deux espèces d'Outarde houbara, l'espèce nord-africaine (Chlamydotis undulata) et l'espèce migratrice asiatique (C. macqueenii). Grâce à un suivi intensif de populations sauvages relictuelles et d'individus élevés en captivité et lâchés sur une large partie de leur aire de répartition, ces programmes fournissent un cadre d'étude idéal pour envisager des questions complexes sur la pertinence des ENM dans la translocation. Nous avons relié la survie individuelle, une composante essentielle de la dynamique des populations, à la qualité de niche, en réalisant notamment un lâcher expérimental de 180 individus le long du gradient de qualité de la niche. Nous avons ensuite testé si les outardes lâchées utilisent la même niche écologique que les sauvages pour valider l'utilisation ultérieure des projections des modèles. Enfin, nous discutons de l'implication des changements globaux pour les translocations d'Outarde houbara. Ces approches empiriques reliant la qualité de niche aux processus démographiques constituent un pas en avant pour une meilleure compréhension de la pertinence des ENM pour les translocations d'espèces dans un environnement changeant.

Ecological niche models (ENM) are widely used to predict the current and future distribution of species. They could be used as complementary tools to assess the niche suitability of potential release areas, a key parameter for improving success in conservation translocation. Yet, ENM are still rarely applied and general evidence about the benefit of these models in translocation is still lacking. We focused our research on reinforcement programs of two species of Houbara Bustard, the sedentary North African species (Chlamydotis undulata undulata) and the migratory Asian species (C. macqueenii). Through the extensive monitoring of remnant wild populations and captive-born released individuals over a large proportion of their distribution range, these programs provide an ideal study framework to address complex questions regarding the relevancy of ENM in translocation conservation. First, we linked individual survival, a crucial component of population dynamics, to niche suitability. Then, we performed an experimental release and monitoring of 180 individuals along a gradient of habitat suitability as predicted by ENM to test the effect of release site suitability on survival of captive-born individuals. We then tested if released houbaras use the same ecological niche than wild houbaras, as a validation step to support the subsequent use of niche modelling. Finally, we discussed the implications of global change for ongoing translocation programs of Houbara Bustard. Empirical approaches linking habitat suitability with demographic processes provide a step towards a better understanding of the relevance of ENM for conservation translocations in changing environments.; Les modèles de niche écologique (ENM) sont largement utilisés pour prédire la distribution actuelle et future des espèces. Ils peuvent être des outils complémentaires pour évaluer la qualité de niche des potentielles aires de lâchers, un facteur clé pour le succès des translocations. Pourtant, les ENM sont encore rarement appliqués dans les translocations et on a encore peu de preuves de leur intérêt pour les translocations. Nous avons centré nos recherches sur des programmes bien établis de renforcement des populations de deux espèces d'Outarde houbara, l'espèce nord-africaine (Chlamydotis undulata) et l'espèce migratrice asiatique (C. macqueenii). Grâce à un suivi intensif de populations sauvages relictuelles et d'individus élevés en captivité et lâchés sur une large partie de leur aire de répartition, ces programmes fournissent un cadre d'étude idéal pour envisager des questions complexes sur la pertinence des ENM dans la translocation. Nous avons relié la survie individuelle, une composante essentielle de la dynamique des populations, à la qualité de niche, en réalisant notamment un lâcher expérimental de 180 individus le long du gradient de qualité de la niche. Nous avons ensuite testé si les outardes lâchées utilisent la même niche écologique que les sauvages pour valider l'utilisation ultérieure des projections des modèles. Enfin, nous discutons de l'implication des changements globaux pour les translocations d'Outarde houbara. Ces approches empiriques reliant la qualité de niche aux processus démographiques constituent un pas en avant pour une meilleure compréhension de la pertinence des ENM pour les translocations d'espèces dans un environnement changeant.

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.

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.

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.

Natural systems responses to global change are of major concern for human societies to maintain high species diversity. Mountains, and particularly alpine climate, offer the opportunity to work with small mammalian herbivore communities, with a strong patrimonial, hunting or emblematic value. Since the last decades, mountains are indeed facing major changes, due to the loss of agricultural lands and the recent development of ecotourism and human recreational activities. Those changes have modified natural habitats and their management planning a lot. Additionally, alpine climate is strongly seasonal and seem particularly sensitive to the actual global change. However, the recent impact of climate change on species and natural habitats is still under-evaluated. The increase in the average global temperature of the last 30 years could modify resources dynamics for a wide variety of species. The availability of resources, but also the chronology of access to these resources, for example through the decrease of snow cover in winter and its accelerated thaw in spring, is of crucial importance for herbivore populations. The aim of this thesis is therefore to evaluate the potential role of local and global climatic factors on life history traits of mountain herbivores, mostly through the example of the alpine marmot (Marmota marmota), a social and hibernating mammal. This work allowed us to better understand the mechanisms underlying the effect of climate change on mountain mammal population dynamics and demography; but also to highlight the continuous decline of an alpine marmot population in the French Alps since the 90s. Conservation strategies and practices could thus arise from this work, in order to maintain biodiversity in mountainous ecosystems; Comprendre l'impact des changements globaux sur la dynamique des populations animales représente un enjeu sociétal majeur pour favoriser le maintien de la biodiversité. Le milieu de montagne permet de travailler sur de petites communautés d'herbivores à forte valeur patrimoniale, cynégétique ou emblématique. Il s'agit en effet d'un milieu en pleine mutation depuis plusieurs décennies à cause de la déprise agricole et du développement récent de l'écotourisme et des activités humaines récréatives. Ces changements ont conduit à l'aménagement et à la modification de nombreux habitats. Par ailleurs, le milieu montagnard est fortement saisonnier et semble particulièrement sensible au changement global actuel. L'effet des changements climatiques récents reste pourtant encore mal évalué. L'augmentation de la température moyenne des 30 dernières années est susceptible de modifier la dynamique des ressources disponibles pour les herbivores, mais aussi la chronologie d'accès à ces ressources, notamment à travers la diminution du couvert neigeux en hiver et sa fonte accélérée au printemps. L'objectif de cette thèse est donc d'évaluer l'effet des variables climatiques locales et globales sur les traits d'histoire de vie des herbivores de montagne, principalement à travers l'exemple de la marmotte alpine (Marmota marmota), un mammifère social et hibernant. Ce travail a permis de mieux appréhender les mécanismes d'action du climat sur la démographie des espèces de montagne, mais aussi de mettre en évidence le déclin continu d'une population de marmottes Alpines, dans les Alpes françaises, depuis les années 1990. Il pourrait ainsi servir de base pour établir les règles de gestion de cette espèce emblématique, et maintenir une forte biodiversité dans les écosystèmes de montagne

Natural systems responses to global change are of major concern for human societies to maintain high species diversity. Mountains, and particularly alpine climate, offer the opportunity to work with small mammalian herbivore communities, with a strong patrimonial, hunting or emblematic value. Since the last decades, mountains are indeed facing major changes, due to the loss of agricultural lands and the recent development of ecotourism and human recreational activities. Those changes have modified natural habitats and their management planning a lot. Additionally, alpine climate is strongly seasonal and seem particularly sensitive to the actual global change. However, the recent impact of climate change on species and natural habitats is still under-evaluated. The increase in the average global temperature of the last 30 years could modify resources dynamics for a wide variety of species. The availability of resources, but also the chronology of access to these resources, for example through the decrease of snow cover in winter and its accelerated thaw in spring, is of crucial importance for herbivore populations. The aim of this thesis is therefore to evaluate the potential role of local and global climatic factors on life history traits of mountain herbivores, mostly through the example of the alpine marmot (Marmota marmota), a social and hibernating mammal. This work allowed us to better understand the mechanisms underlying the effect of climate change on mountain mammal population dynamics and demography; but also to highlight the continuous decline of an alpine marmot population in the French Alps since the 90s. Conservation strategies and practices could thus arise from this work, in order to maintain biodiversity in mountainous ecosystems; Comprendre l'impact des changements globaux sur la dynamique des populations animales représente un enjeu sociétal majeur pour favoriser le maintien de la biodiversité. Le milieu de montagne permet de travailler sur de petites communautés d'herbivores à forte valeur patrimoniale, cynégétique ou emblématique. Il s'agit en effet d'un milieu en pleine mutation depuis plusieurs décennies à cause de la déprise agricole et du développement récent de l'écotourisme et des activités humaines récréatives. Ces changements ont conduit à l'aménagement et à la modification de nombreux habitats. Par ailleurs, le milieu montagnard est fortement saisonnier et semble particulièrement sensible au changement global actuel. L'effet des changements climatiques récents reste pourtant encore mal évalué. L'augmentation de la température moyenne des 30 dernières années est susceptible de modifier la dynamique des ressources disponibles pour les herbivores, mais aussi la chronologie d'accès à ces ressources, notamment à travers la diminution du couvert neigeux en hiver et sa fonte accélérée au printemps. L'objectif de cette thèse est donc d'évaluer l'effet des variables climatiques locales et globales sur les traits d'histoire de vie des herbivores de montagne, principalement à travers l'exemple de la marmotte alpine (Marmota marmota), un mammifère social et hibernant. Ce travail a permis de mieux appréhender les mécanismes d'action du climat sur la démographie des espèces de montagne, mais aussi de mettre en évidence le déclin continu d'une population de marmottes Alpines, dans les Alpes françaises, depuis les années 1990. Il pourrait ainsi servir de base pour établir les règles de gestion de cette espèce emblématique, et maintenir une forte biodiversité dans les écosystèmes de montagne

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.

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.; 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.

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.

International audience

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.

Whith environmental global changes awareness, territorialization processes have changed at a local scale. The construction of discourses and regulation mechanisms by epistemic communities at a global scale can lead to the creation of territories of conservation and development. These territories creation is most often imposed to local population without a particular consideration for existing territorialities and action spaces. These territories lead to change in practices and strategies of resource management, that leads to concern about their environmental and social relevance.A research framework combining French ‘tropicalist’ geography and Anglophone political ecology is proposed to analyze the consequences of the creation of territories of conservation and development, according to 4 areas: (1) their impacts on the livelihoods of local populations that rely for all or part of these territories resources; (2) the unexpected territorialities emerging from the imposition of these territories in areas already territorialized and most often in many forms; (3) the gaps between these territories and the ecological processes in one hand and the spaces of activities in the other hand; (4) the contribution of these territories to Nature commodification and cutting in pieces placed on the market.; Avec la prise de conscience des changements environnementaux globaux, les processus de territorialisation au niveau local ont changé. La construction de discours et de mécanismes de régulation par des communautés épistémiques à l’échelle globale peut aboutir, aux échelles nationale ou locale, à la création de territoires de conservation et de développement. La mise en place de ces territoires s’impose le plus souvent aux populations sans grande considération pour les territorialités et les espaces d’activités déjà en place. Ils induisent des modifications dans les pratiques et stratégies de gestion des ressources, qui amènent à s’interroger sur leur pertinence tant environnementale que sociale.Un cadre de recherche, à la croisée de la géographie tropicaliste française et de la Political Ecology anglo-saxonne, est proposé pour analyser les conséquences de la mise en place de ces territoires de conservation et de développement, selon quatre axes : (1) leurs impacts sur les conditions d’existence des populations qui dépendent pour tout ou partie de l’exploitation des ressources de ces territoires ; (2) les spatialités inattendues générées par l’imposition de ces territoires dans des espaces déjà territorialisés, parfois sous plusieurs formes ; (3) les décalages entre ces territoires et les processus écologiques d’une part et les espaces d’activités d’autre part ; (4) la contribution de ces territoires à la marchandisation de la Nature et à son tronçonnage en morceaux mis en marché.

Whith environmental global changes awareness, territorialization processes have changed at a local scale. The construction of discourses and regulation mechanisms by epistemic communities at a global scale can lead to the creation of territories of conservation and development. These territories creation is most often imposed to local population without a particular consideration for existing territorialities and action spaces. These territories lead to change in practices and strategies of resource management, that leads to concern about their environmental and social relevance.A research framework combining French ‘tropicalist’ geography and Anglophone political ecology is proposed to analyze the consequences of the creation of territories of conservation and development, according to 4 areas: (1) their impacts on the livelihoods of local populations that rely for all or part of these territories resources; (2) the unexpected territorialities emerging from the imposition of these territories in areas already territorialized and most often in many forms; (3) the gaps between these territories and the ecological processes in one hand and the spaces of activities in the other hand; (4) the contribution of these territories to Nature commodification and cutting in pieces placed on the market.; Avec la prise de conscience des changements environnementaux globaux, les processus de territorialisation au niveau local ont changé. La construction de discours et de mécanismes de régulation par des communautés épistémiques à l’échelle globale peut aboutir, aux échelles nationale ou locale, à la création de territoires de conservation et de développement. La mise en place de ces territoires s’impose le plus souvent aux populations sans grande considération pour les territorialités et les espaces d’activités déjà en place. Ils induisent des modifications dans les pratiques et stratégies de gestion des ressources, qui amènent à s’interroger sur leur pertinence tant environnementale que sociale.Un cadre de recherche, à la croisée de la géographie tropicaliste française et de la Political Ecology anglo-saxonne, est proposé pour analyser les conséquences de la mise en place de ces territoires de conservation et de développement, selon quatre axes : (1) leurs impacts sur les conditions d’existence des populations qui dépendent pour tout ou partie de l’exploitation des ressources de ces territoires ; (2) les spatialités inattendues générées par l’imposition de ces territoires dans des espaces déjà territorialisés, parfois sous plusieurs formes ; (3) les décalages entre ces territoires et les processus écologiques d’une part et les espaces d’activités d’autre part ; (4) la contribution de ces territoires à la marchandisation de la Nature et à son tronçonnage en morceaux mis en marché.

Deciphering the processes by which human activities influence the diversity of ecological systems, at various temporal and spatial scales, is at the foreground of research in conservation biology. The ecological niche appears in that respect as a relevant conceptual interface. My work addresses the implications of the structure and variations of this interface for our interpretation of the consequences of changes in landscapes, habitats and climatic conditions on biotic communities. I examine this issue through the model of European common birds, for which large-scale data bases allow quantifying the niche in a multivariate and multiscale way. My reasoning holds with three main results. First, beyond the multiplicity of niche axes, exploring their relations and structures allow inferences on the processes that drive the segregation of species along environmental gradients. Second, crossing habitat and climatic niches reveal interactions between sources of vulnerability which seem at a first glance to operate at distinct scales. Last, the breadth of the habitat niche is not only a cause, but also a consequence of species' responses to environmental variations. I explore the consequences of these three major results on our understanding of processes that sustain the taxonomic and functional diversity of biotic communities. I suggest that, beyond the traditional view of the niche as a network of nested filters, accounting explicitly for interactions between these filters and their variations would sensibly improve our ability to explain and predict the ecological effects of global changes.; Comprendre les processus par lesquels les activités humaines influent sur la diversité écologique, à des échelles spatiales et temporelles diverses, est une priorité en biologie de la conservation. La niche écologique constitue à cette fin une interface conceptuelle pertinente. Ma thèse traite de l'influence de la structure et des variations de cette interface, et de leur propension à affecter notre interprétation des conséquences des modifications des paysages, des habitats et du climat sur les communautés biotiques. A partir du modèle de l'avifaune commune, pour lequel de vastes bases de données permettent une quantification de la niche multivariée et multi-échelle, je développe un argumentaire en trois volets. Le premier propose qu'au-delà de la multiplicité des axes de la niche, leurs relations et leurs structures permettent d'inférer des processus qui conduisent à la ségrégation des espèces communes le long de gradients d'habitats. Deuxièmement, croiser la niche climatique et la niche d'habitat révèle des interactions entre des sources de vulnérabilité qui semblent de prime abord opérer à des échelles différentes. Enfin, la largeur de la niche d'habitat est non seulement une cause, mais aussi une conséquence de la réponse des espèces aux variations de leur environnement. J'explore les conséquences de ces trois résultats principaux sur notre compréhension des processus qui sous-tendent la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés. Je propose en conclusion de dépasser la vision classique de la niche comme un ensemble de filtres aux effets spatialement et temporellement hiérarchisés, pour prendre explicitement en compte les interactions entre ces filtres et leurs variations dans l'explication et la prédiction des effets écologiques des changements globaux.

Deciphering the processes by which human activities influence the diversity of ecological systems, at various temporal and spatial scales, is at the foreground of research in conservation biology. The ecological niche appears in that respect as a relevant conceptual interface. My work addresses the implications of the structure and variations of this interface for our interpretation of the consequences of changes in landscapes, habitats and climatic conditions on biotic communities. I examine this issue through the model of European common birds, for which large-scale data bases allow quantifying the niche in a multivariate and multiscale way. My reasoning holds with three main results. First, beyond the multiplicity of niche axes, exploring their relations and structures allow inferences on the processes that drive the segregation of species along environmental gradients. Second, crossing habitat and climatic niches reveal interactions between sources of vulnerability which seem at a first glance to operate at distinct scales. Last, the breadth of the habitat niche is not only a cause, but also a consequence of species' responses to environmental variations. I explore the consequences of these three major results on our understanding of processes that sustain the taxonomic and functional diversity of biotic communities. I suggest that, beyond the traditional view of the niche as a network of nested filters, accounting explicitly for interactions between these filters and their variations would sensibly improve our ability to explain and predict the ecological effects of global changes.; Comprendre les processus par lesquels les activités humaines influent sur la diversité écologique, à des échelles spatiales et temporelles diverses, est une priorité en biologie de la conservation. La niche écologique constitue à cette fin une interface conceptuelle pertinente. Ma thèse traite de l'influence de la structure et des variations de cette interface, et de leur propension à affecter notre interprétation des conséquences des modifications des paysages, des habitats et du climat sur les communautés biotiques. A partir du modèle de l'avifaune commune, pour lequel de vastes bases de données permettent une quantification de la niche multivariée et multi-échelle, je développe un argumentaire en trois volets. Le premier propose qu'au-delà de la multiplicité des axes de la niche, leurs relations et leurs structures permettent d'inférer des processus qui conduisent à la ségrégation des espèces communes le long de gradients d'habitats. Deuxièmement, croiser la niche climatique et la niche d'habitat révèle des interactions entre des sources de vulnérabilité qui semblent de prime abord opérer à des échelles différentes. Enfin, la largeur de la niche d'habitat est non seulement une cause, mais aussi une conséquence de la réponse des espèces aux variations de leur environnement. J'explore les conséquences de ces trois résultats principaux sur notre compréhension des processus qui sous-tendent la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés. Je propose en conclusion de dépasser la vision classique de la niche comme un ensemble de filtres aux effets spatialement et temporellement hiérarchisés, pour prendre explicitement en compte les interactions entre ces filtres et leurs variations dans l'explication et la prédiction des effets écologiques des changements globaux.

Cursus ingénieur agronome d'AgroParisTech, Diplôme d'agronomie approfondie; This report presents a study of the impact of climatic and socio-economic driving forces on water resources in the catchment basin of the river Tech, in the Pyrénées Orientales (France). This study was carried out within the framework of the VULCAIN project, set up with the collaboration of BRGM, Meteo France and BRLi. The approach consisted in setting up hydrological models to simulate the flow in the Tech basin at mean (2020-2040) and longer term (2040-2060), and to assess the vulnerability of this basin to both of the climatic and socioeconomic driving forces. To carry out this study, some data on present and future climate (according to 5 scenarios), and an assessment of present and future water withdrawal were used. First, the set up of the model on present data lead us to highlight the particular operating of the downstream sub-basin, because of the presence of a water table in alluvial deposits in this area. This part of the study also revealed that the water withdrawals that were assessed were underestimated, probably because of additional agricultural water withdrawal, that had not been taken into account at first. This study also revealed that, according to our future hydrological simulations, based on 5 climate scenarios established by Meteo France, climate change may have an impact on future flows in the river Tech from the short term (significant during the summer), and that this impact may be reinforced in the longer term, becoming significant for a wider period of time. According to our results, the presence of a water table in the downstream basin may limit the impact of climate change in this area. Besides, the study of the vulnerability carried out showed that the part of the impact ascribed to climate change is dominant, compared to the one ascribed to socioeconomic evolution. The approach highlighted the fact that the threshold that is chosen as a flow value that should not be overstepped during low water periods (DOE) is highly strategic, and depends on political issues. Indeed, the measures that have to be set in order to reduce water deficit can be really different, depending on the threshold chosen.; Le présent rapport expose un travail d'étude de l'impact des changements globaux sur la ressource en eau à l'échelle du bassin versant du Tech, situé dans les Pyrénées Orientales. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet VULCAIN, né de la collaboration entre le BRGM, Météo France et BRLi. La démarche a consisté à mettre en place des modèles permettant de simuler l'évolution des débits dans le bassin versant du Tech à court terme (2020-2040) et à moyen terme (2040-2060). Cette première phase de modélisation hydrologique aux temps présent et futur permet ensuite d'estimer l'impact lié à chacune des deux composantes climatique et socio-économique, puis à étudier la vulnérabilité du territoire face à ces deux grands facteurs de changements. Cette démarche s'est appuyée sur l'utilisation de données concernant le climat actuel et de cinq scénarios de son évolution future (établis par Météo France), ainsi que des données d'estimations des prélèvements présents et futurs selon différents scénarios (établies par BRLi). Dans un premier temps, la mise en place de la modélisation sur le temps présent nous a permis de mettre en évidence un comportement différent dans la partie aval du bassin versant, lié à la présence d'une nappe alluviale à ce niveau. Cette étape a également révélé une sous-estimation des volumes d'eau prélevés dans cette nappe, dont l'origine est probablement agricole. Par ailleurs, les résultats des simulations hydrologiques sur les temps futurs, basées sur les 5 scénarios climatiques, ont montré que le changement climatique devrait avoir un impact sur les débits futurs du Tech dès le court terme (significatif en période estivale), qui devrait se renforcer à plus long terme, devenant significatif sur une plus large période de l'année. Selon nos résultats, la présence d'une nappe alluviale dans le sous bassin versant aval permettrait de limiter l'impact du changement climatique en surface sur cette zone, en jouant un rôle tampon. Par ailleurs, selon les études de vulnérabilité du territoire élaborées, l'impact lié à l'évolution climatique serait prépondérant par rapport à celui en lien avec l'évolution socioéconomique, et ce même à court terme. Notre démarche a illustré le fait que le choix du seuil fixé comme Débit d'Objectif d'Etiage est hautement stratégique. En effet, selon le choix opéré, les mesures à mettre en oeuvre pour combler les déficits en eau mis en évidence peuvent être de natures très différentes.

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.

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