La pollution des eaux par les nutriments, pesticides et sédiments est un problème majeur dans les bassins versants agricoles. En Bretagne, l'intensification de l'agriculture, avec à la fois l'augmentation de la consommation d'intrants et la disparition des haies et des zones humides entre les parcelles et les cours d'eau, est considérée comme la principale cause de la dégradation de la qualité des eaux. Les travaux menés depuis les années 1970 sur le bocage montrent que localement, le rôle hydrologique et hydrochimique des haies est important.<br />Le premier objectif de cette thèse est d'aborder l'impact du bocage sur les flux d'eau et de nutriments à l'échelle du bassin versant, compatible avec la gestion de la ressource en eau. Le second objectif est d'articuler les connaissances sur les fonctions tampons des haies avec les connaissances sur l'organisation et l'évolution des paysages sous l'effet de dynamiques agricoles. Trois axes ont été développés : un axe conceptuel pour définir le rôle tampon des paysages, un axe empirique de comparaison du rôle tampon à l'exutoire de cinq bassins versants et un axe de modélisation. Ce<br />dernier comprend d'une part l'intégration des résultats locaux sur le fonctionnement hydrique des haies (évapotranspiration) dans un modèle hydrologique spatialisé et d'autre part une démarche de modélisation de paysages à partir de règles de fonctionnement (allocation des usages) et d'évolution des exploitations agricoles (agrandissement, changement de système de production), couplée à deux modèles de description de l'organisation fonctionnelle des réseaux de haies, l'un pour les transferts de surface, l'autre pour les transferts de subsurface.<br />Une analyse bibliographique critique du concept de rôle tampon et de sa mesure à des échelles spatiales larges a été réalisée. Elle a débouché sur une typologie des effets tampons des structures paysagères, basée sur la prise en compte du temps, et sur la définition d'un effet tampon des paysages intégrant l'effet des structures paysagères et du milieu physique. L'étude empirique montre un gradient de rôle tampon qui va dans le sens du gradient de densité de bocage entre les bassins. Elle fait ressortir la co-variation des types de géomorphologie, des types de système de production, des types de parcellaire, et des types de bocages, dans les paysages. La modélisation hydrologique montre spécifiquement le rôle hydrologique des haies à l'échelle annuelle, plus marqué les années sèches.<br />Dans la modélisation de paysages, le rôle de l'exploitation agricole dans l'organisation spatiale des usages et de leur évolution est pris en compte explicitement. Elle montre qu'une même évolution des exploitations se traduit par une évolution variable de l'effet tampon à l'échelle des bassins versants.<br />Le rôle tampon sur les transferts de subsurface apparaît plus stable et plus résilient que le rôle tampon sur les transferts de surface, très dépendant de la continuité du réseau de haies..

Dans les paysages soudaniens, embrasés lors de la saison sèche, les importantes mutations engendrées par l'intensification agricole recomposent les espaces et les modes de gestion associés. Dans ce contexte, le feu, symbole passé de la dégradation des forêts devient un outil d'ingénierie écologique aux services des savanes désormais menacées. Afin d'analyser ces bouleversements complexes des paysages-objets et des représentations associées aux enjeux modernes qui se tissent, une caractérisation spatiale fine du feu a été entreprise. Ce travail, central dans la recherche menée, permet alors d'appréhender l'évolution des modes de gestion et les trajectoires paysagères. Contrairement aux observations reléguant les pratiques du feu comme anecdotiques ou anarchiques en saison sèche, nous montrons que la dynamique complexe des feux de brousse est principalement structurée par la combinaison locale d'une pratique régulière et de facteurs pédoclimatiques. L'interaction locale entre le moment de la mise à feu et la combustibilité de la végétation est le critère déterminant des régimes de feux observés à l'échelle régionale. Les dernières pluies correspondent ainsi à l'éclosion des premiers feux sur les sols squelettiques, puis petit à petit, les feux parcourent des milieux aux sols plus profonds où la végétation reste humide plus longtemps. Le recours à l'analyse et à la simulation spatiale a permis de faciliter les échanges entre observations de terrain et cartes régionales, pour ainsi explorer les interactions locales entre mise à feu et dynamique saisonnière des espaces. Cependant si cette dynamique saisonnière est confirmée, elle dévoile au-delà-des variables biophysiques, la place nouvelle des territoires dédiés à la protection de la nature et l'hétérogénéité des regards portés sur la gestion des espaces ruraux.

La connaissance du microclimat et de l'évapotranspiration ou flux de chaleur latente qui représente la consommation réelle en eau de la culture à l'échelle des parcelles agricoles est une donnée importante pour comprendre le développement des cultures. La plupart des modèles permettant d'estimer l'évapotranspiration sont utilisés sur des surfaces homogènes sans tenir compte des interactions surface - atmosphère et de la variabilité spatiale du domaine agricole. Nous avons utilisé un modèle de couche limite atmosphérique afin de prendre en compte ces interactions. Une approche dite " patchée " permet d'introduire la variabilité spatiale des surfaces dans le modèle à partir des diverses proportions et des caractéristiques des principaux couverts végétaux qui composent le paysage. Une méthode d'assimilation variationnelle a été implémentée afin d'estimer certains paramètres du modèle difficile à connaître précisément. La méthode est basée sur le calcul de l'adjoint du modèle et utilise une température de surface observée par télédétection. L'approche développée est comparée à des approches plus simples considérant chaque type de surface indépendamment, mettant en évidence le rôle de la prise en compte de la variabilité spatiale de la surface sur la simulation du microclimat et des flux de surface

Un modèle original d'érosion du paysage est proposé afin d'estimer l'évolution des vallées en fonction de la surrection tectonique, la largeur de la vallée, la lithologie, le climat et l'eustatisme. Il repose sur le couplage d'une équation relative à l'évolution du fond de la vallée incluant la largeur d'action (paramètre peu introduit jusqu'à présent dans les modèles d'érosion), avec une équation d'évolution de la pente des versants. L'évolution des paramètres hydrauliques (débit du cours d'eau et largeur du chenal) et sédimentaires (taux de dénudation et apport sédimentaire des versants à la rivière) au cours du dernier million d'années, a été reconstruite en fonction du climat en utilisant le système de prédiction bioclimatique BIOCLIM. Appliqué aux vallées de la Seine et de la Marne au Quaternaire, ce modèle permet une évaluation satisfaisante des processus d'érosion et dépôts (estimation au mètre près de l'amplitude des incisions et de l'épaisseur des dépôts fluviaux) et une meilleur compréhension de l'influence de chacun des mécanismes. Dans la zone amont du cours d'eau, l'érosion des rivières est commandée principalement par le climat tandis que dans la partie aval la formation des replats d'érosion est due à l'action conjuguée du climat, des variations du niveau marin, de la topographie sous marine et de la surrection tectonique. La comparaison des résultats obtenus suivants différents scénarios tectoniques avec les données de terrain conduit à la construction une carte des valeurs prises par la tectonique dans ces vallées. Enfin, l'étude des résultats du modèle sur le Quaternaire a permis de caler les coefficients en vue de calculs prospectifs.

Les paysages agricoles d'ouest de l'Europe sont caractérisés par la présence de haies qui entourent les parcelles. La multifonctionnalité de ces haies sur les plans économique, environnemental et social est depuis longtemps reconnue. Pendant les dernières décennies, les transformations de l'agriculture ont eu des impacts forts sur ce paysage, : agrandissement des parcelles cultivées, arasement des haies et modification de leur gestion. L'évolution du mode de vie des agriculteurs a également accéléré l'évolution des paysages agricoles. Dans ce contexte, se pose la question de la durabilité écologique de ce paysage. Nous avons abordé cette question par l'analyse de la durabilité de la production de bois, qui est une fonction économique et écologique importante des haies. Trois aspects ont été développés : 1-Quelle est la variabilité de biomasse ligneuse ? 2-Comment peut-on évaluer cette biomasse ? 3-Quelles est l'importance socio-économique de cette biomasse dans les paysages agricoles ? L'étude a été réalisée sur un bocage au nord de l'Ille-et-Vilaine, à la fois, par une approche pluri-échelles (brin, arbre, haie, paysage) pour estimer la biomasse ligneuse et une approche socio-économique pour comprendre comment les ménages agricoles utilisent la biomasse ligneuse . Au niveau du brin une équation allométrique a été construite pour estimer la biomasse des branches à partir de leur circonférence. Au niveau de l'arbre, la biomasse des branches a été estimée en utilisant l'équation du niveau précédant. La variabilité de la biomasse des branches a été étudiée via des paramètres des arbres et des facteurs environnementaux. Au niveau de la haie la variabilité de la production du bois a été évaluée en fonction de la structure de la haie et des facteurs environnementaux. Au niveau du paysage, la dynamique spatiale et temporelle d'émondage et ses relations avec la structure du paysage et les caractéristiques socio-économiques des exploitations agricoles ont été étudiées en interprétant des photographies aériennes de la zone atelier de Pleine-Fougères. Les résultats nous ont confirmé l'intérêt de la méthode pluri échelle pour aborder la question de biomasse. Au niveau du brin, la circonférence est un bon facteur pour estimer la biomasse d'une branche. La biomasse des branches des arbres est liée aux caractéristiques des arbres. La compétition et la présence de prairie sont des facteurs importants. La structure de la haie et le type du traitement de la haie sont des facteurs importants au niveau de la haie. Au niveau du paysage, la diminution du rythme d'émondage et l'arasement continu des haies apparaissent clairement de 1996 à 2006. A ce niveau on a constaté que la gestion des haies est liée à l'occupation des parcelles adjacentes aux haies. L'enquête socio-économique auprès des exploitations agricoles nous a indiqué l'importance du bois dans la prévision énergétique des exploitations agricoles. La plantation des haies et leur entretien sont liés à la structure économique de ces exploitations. Ces résultats nous ont permis de montrer le rôle de l'occupation du sol, et donc des systèmes de production agricole sur la ressource en bois. L'intégration de prairies dans les successions culturales est un atout pour la production de bois. Nous avons pu souligner aussi l'importance économique des haies dans l'économie rurale, surtout pour les exploitations de grande taille, à côté des autres fonctionnalités des haies.

Partout dans le monde, les terroirs de terrasses sont investis par des dynamiques combinées de conservation des paysages et de développement d'activités économiques alternatives, comme la valorisation de produits agricoles locaux. Ces dynamiques engendrent des enjeux sociaux et territoriaux importants à l'échelle locale. Les paysages de terrasses et les produits locaux sont notamment devenus le support de revendications politiques et identitaires pour les populations locales. Cette thèse propose une approche comparative entre deux régions contrastées de terroirs de terrasses, les Cévennes gardoises et la Province Ifugao (Philippines) en décryptant les agencements sociaux, territoriaux et techniques. Il s'agit plus particulièrement d'analyser les déterminants, les enjeux sous-tendus, les trajectoires et les impacts sociaux et territoriaux des projets de conservation du paysage de terrasses et de développement des produits locaux au niveau local. Malgré la similarité des formes que prennent ces projets dans les deux régions, les Cévenols gardois et les Ifugaos s'en saisissent pour servir des intérêts individuels et collectifs différents. Pour les premiers, la valorisation patrimoniale et économique de l'oignon doux des Cévennes et du paysage de terrasses constitue un moyen d'unifier le territoire et de redéfinir leur identité particulière. Par contraste, les actions de promotion du paysage de rizières et du riz tinawon, exporté aux États-Unis, apparaissent comme de nouveaux outils que s'approprient les différents groupes ifugaos afin de se différencier et de renforcer leurs singularités sociales et territoriales actuelles. Cette thèse analyse alors, du point de vue de l'anthropologie, la diversité des stratégies prenant place dans ces deux régions, en passant par l'étude de l'histoire, de l'organisation sociale et spatiale, des logiques d'appartenance, des valeurs, des représentations et des pratiques locales sur l'espace, les terrasses et les produits locaux.

Cette étude s'inscrit dans cette analyse des mécanismes naturels et sociaux dans la Basse Vallée du Ferlo ; qui ont été qualifiés souvent par beaucoup de chercheurs et d'experts du fléau naturel ou de crise écologique profonde. Certes des mutations ont été observées dans le paysage rural du Bas-Ferlo. D'une part, celles-ci s'expliquent essentiellement par l'ampleur de la dégradation des terres agricoles due à des pratiques culturales intenses favorisées par l'arrivée de colons mourides et de nouveaux paysans grâce à la remise en eau d'une partie du Bas-Ferlo. Et d'autre part, elles sont la résultante d'une concentration excessive du bétail dans un espace de plus en plus réduit autour des forages et de certaines mares, entraînant ainsi des auréoles de dégradation tout autour et des conflits exacerbés entre les différents usagers. L'ambiguïté des règles de tenure foncière demeure sans nul doute la véritable cause des conflits dans la Basse Vallée du Ferlo. Les difficultés d'accès à l'eau par le manque de couloirs de passage et la viabilité des parcours obligent à une plus grande mobilité pastorale pour minimiser les risques. Mais en définitive, malgré les discours alarmistes sur le Ferlo, l'analyse des paysages agraires nous révèle des zones agricoles se reproduisant quasiment à l'identique, en terme de superficie, de 1954 à nous jours : la Basse Vallée du Ferlo reste un espace essentiellement pastoral. Donc, le caractère apparemment alarmant du milieu, n'est qu'une forme d'adaptation des paysages ruraux à un espace fragile.

A l’image du bassin du Congo, la République Démocratique du Congo (République Démocratique du Congo) fait face à une réduction de la qualité et de la superficie de son couvert forestier. La présente étude avait pour objectif d’étudier l’effet de l’anthropisation, à travers la présence et les activités humaines sur la dynamique des paysages forestiers en République Démocratique du Congo. L’écologie du paysage, en tant que science pluridisciplinaire offre une très bonne approche à travers les indices et une méthodologie alliant la structure et la composition du paysage pour mettre en évidence les causes et les conséquences des processus écologiques. Ces approches sont basées sur le fait que en analysant la structure du paysage, des déductions utiles au sujet des processus écologiques fondamentaux peuvent être faites et vice versa. Les résultats ont montré, en quantifiant la dynamique spatio-temporelle de l’occupation du sol et par l’analyse et la caractérisation de la structure spatiale, que l’anthropisation est le moteur de la dynamique dans ces milieux forestiers. L’impact humain se traduit par une déstabilisation ou un dysfonctionnement des écosystèmes forestiers entraînant la dégradation, la fragmentation et la déforestation. Ainsi il a été montré que la proximité des villes est fortement corrélée à la dégradation et la perte d’habitats forestiers. Cela est fonction de l’importance socio-économique de ces villes car plus la ville est importante, plus elle attire la population ; que la densité de la population influence la fragmentation et l’incursion dans la forêt se fait en suivant les pistes et les routes mises en place généralement par les sociétés d’exploitation forestière. Le tout amplifié par la situation socio-économique difficile des populations et le manque de politiques de gestion appropriées de la part des gestionnaires publiques. Cette dynamique régressive du paysage forestier en République Démocratique du Congo aura une incidence négative sur les cycles climatiques globaux vu que le bassin du Congo est le plus grand bloc forestier après le bloc de l’Amazonie. La présente étude est donc un argument supplémentaire qui milite en faveur de la nécessité de prendre en compte les caractéristiques des populations locales dans les programmes de gestion de la forêt du bassin du Congo pour un meilleur équilibre écologique de la planète. / Like Congo basin, Democratic Republic of Congo’s forest covers are facing their reduction in quality and size. This study aimed to investigate the effect of human impact on forest landscape dynamics in DR Congo, through the human presence and its activities. Landscape ecology as a multidisciplinary science offers a very good approach through the index and a methodology combining the structure and the composition of the landscape to highlight the causes and the consequences of ecological processes. These approaches are based on the fact that by analyzing the structure of landscape, useful deductions about the underlying ecological processes can be made and vice versa. By quantifying the spatio-temporal dynamics of land use and by analysis and characterization of spatial structure, our results showed that anthropization is the driver of the dynamics in these forest environments. Human impact results in a destabilization or a dysfunction of the forest ecosystems involving degradation, fragmentation and deforestation. Thus it was shown that proximity to cities is strongly correlated to the degradation and loss of forest habitats. This depends on the socioeconomic importance of these cities because more the city is important, more it attracts people. Population density influences the fragmentation and the incursion into the forest is done by following the tracks and roads generally implemented by the logging companies. All amplified by socio-economic problems of population and lack of appropriate management policies on the part of public managers.This regressive dynamic forest landscape in République Démocratique du Congo will have a negative impact on global climate cycles because the Congo Basin is the largest forest block after Amazonia block. This study is another argument which advocates the need to take into account the characteristics of local population in forest management programs in the Congo Basin for a better ecological balance of planet.

L'influence des fossés dans les phénomènes de crue, d'érosion hydrique des sols ou de transferts de polluants agricoles est bien connue à l'échelle locale. Cependant, on ne dispose que de peu de connaissances sur la variabilité spatio-temporelle des réseaux de fossés et de l'effet de cette variabilité sur les processus hydrologiques. L'objectif de ce travail de thèse vise donc à quantifier la relation entre l'organisation spatiale et temporelle des réseaux de fossés, éléments de la structure du paysage, et le fonctionnement hydrologique des paysages viticoles méditerranéens. Dans un premier temps, on propose d'analyser comment la densité des réseaux de fossés varie dans les paysages et à quel point elle est conditionnée par le milieu physique. Ensuite, un algorithme de simulation de réseaux est chaîné à un modèle hydrologique afin de quantifier le rôle de la densité des réseaux dans la régulation des écoulements de surface. En lien avec son rôle d'interception du ruissellement, l'effet anti-érosif des réseaux de fossés est alors analysé grâce à l'utilisation d'indicateurs géomorphologiques. Dans un second temps, on s'intéresse à la dynamique spatio-temporelle de la végétation des fossés et à son impact sur les transferts de pesticides. Pour cela, on caractérise puis simule les pratiques d'entretien des fossés et leurs impacts sur la végétation. On montre alors en mobilisant différents indicateurs que les pratiques actuelles ne sont pas optimales d'un point de vue de la rétention des pesticides. Cette thèse, qui s'appuie sur des méthodes de simulation du paysage, montre l'intérêt du chaînage entre modèles de structure et de fonctionnement du paysage. Ce chaînage a permis de quantifier le rôle des réseaux de fossés dans la modulation des processus hydrologiques.

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