Une alternative prometteuse à la lutte chimique pour la régulation des ravageurs de culture consiste à favoriser les populations de leurs prédateurs en jouant sur la structure du paysage agricole. L'identification de structures spatio-temporelles favorables aux ennemis naturels peut se faire par l'exploration de scénarios paysagers via une modélisation couplée de paysages et de dynamiques de population. Dans cette approche, les dynamiques de populations sont simulées sur des paysages virtuels aux propriétés structurales contrôlées, et l'observation des motifs de populations associés permet l'identification de structures favorables. La modélisation des dynamiques de populations repose cependant sur une connaissance fine des processus écologiques et de leur variabilité entre les différentes unités du paysage. L'état actuel des connaissances sur les mécanismes écologiques régissant les dynamiques des ennemis naturels de la famille des carabidés demeure l'obstacle majeur à la recherche in silico de scénarios paysagers favorables. La littérature sur les liens entre motifs de population de carabes et variables paysagères permet de formuler un ensemble d'hypothèses en compétition sur ces mécanismes. Réduire le nombre de ces hypothèses en analysant les convergences entre les motifs de population qui leur sont associés, et étudier la stabilité de ces convergences le long d'un gradient paysager apparaît comme une première étape nécessaire vers l'amélioration de la connaissance sur les processus écologiques. Dans une première partie, nous proposons une heuristique méthodologique basée sur la simulation de modèles de réaction-diffusion porteurs de ces hypothèses en compétition. L'étude des motifs de population a permis d'effectuer une typologie des modèles en fonction de leur réponse à une variable paysagère, via un algorithme de classification, réduisant ainsi le nombre d’hypothèses en compétition. La sélection de l'hypothèse la plus plausible parmi cet ensemble irréductible doit s'effectuer sur la base d'une observation des motifs de population sur le terrain. Cela implique que ces derniers soient caractérisés à des résolutions spatiales et temporelles suffisantes pour sélectionner une unique hypothèse parmi celles en compétition. Dans la deuxième partie, nous proposons une heuristique méthodologique permettant de déterminer a priori des stratégies d'échantillonnage maximisant la robustesse de la sélection d'hypothèses écologiques. Dans un premier temps, la simulation de modèles de réaction-diffusion représentatifs des hypothèses écologiques en compétition permet de générer des données biologiques virtuelles en tout point de l'espace et du temps. Ces données biologiques sont ensuite échantillonnées suivant des protocoles différant dans l'effort total d'échantillonnage, le nombre de dates, le nombre de points par unité d'espace et le nombre de réplicats de paysages. Les motifs des populations sont caractérisés à partir de ces échantillons. Le potentiel des stratégies d'échantillonnage est évalué via un algorithme de classification qui classe les modèles biologiques selon les motifs de population associés. L'analyse des performances de classification, i.e. la capacité de l'algorithme à discriminer les processus écologiques, permet de sélectionner un protocole d'échantillonnage optimal. Nous montrons également que la manière de distribuer l'effort d'échantillonnage entre ses composantes spatiales et temporelles est un levier majeur sur l'inférence des processus écologiques. La réduction du nombre d'hypothèses en compétition et l'aide à l'échantillonnage pour la sélection de modèles répondent à un besoin fort dans le processus d'acquisition de connaissances écologiques pour l'exploration in silico de scénarios paysagers favorisant des services écosystémiques. Nous discutons dans une dernière partie des implications de nos travaux et de leurs perspectives d'amélioration. / A promising alternative to the chemical control of pests consists in favoring their natural enemies populations by managing the agricultural landscape structure. Identifying favorable spatio-temporal structures can be performed through the exploration of landscape scenarios using coupled models of landscapes and population dynamics. In this approach, population dynamics are simulated on virtual landscapes with controlled properties, and the observation of population patterns allows for the identification of favorable structures. Population modeling however relies on a good knowledge about the ecological processes and their variability within the landscape elements. Current state of knowledge about the ecological mechanisms underlying natural enemies’ of the carabid family population dynamics remains a major obstacle to in silico investigation of favorable landscape scenarios. Literature about the relationship between carabid population and landscape properties allows the formulation of competing hypotheses about these processes. Reducing the number of these hypotheses by analyzing the convergence between their associated population patterns and investigating the stability of their convergence along a landscape gradient appears to be a necessary tep towards a better knowledge about ecological processes. In a first step, we propose a heuristic method based on the simulation of reaction-diffusion models carrying these competing hypotheses. Comparing the population patterns allowed to set a model typology according to their response to the landscape variable, through a classification algorithm, thus reducing the initial number of competing hypotheses. The selection of the most likely hypothesis from this irreducible set must rely on the observation of population patterns on the field. This implies that population patterns are described with spatial and temporal resolutions that are fine enough to select a unique hypothesis among the ones in competition. In the second part, we propose a heuristic method that allows determining a priori sampling strategies that maximize the robustness of ecological hypotheses selection. The simulation of reaction-diffusion models carrying the ecological hypotheses allows to generate virtual population data in space and time. These data are then sampled using strategies differing in the total effort, number of sampling locations, dates and landscape replicates. Population patterns are described from these samples. The sampling strategies are assessed through a classification algorithm that classifies the models according to the associated patterns. The analysis of classification performances, i.e. the ability of the algorithm to discriminate the ecological processes, allows the selection of optimal sampling designs. We also show that the way the sampling effort is distributed between its spatial and temporal components is strongly impacting the ecological processes inference. Reducing the number of competing ecological hypotheses, along with the selection of sampling strategies for optimal model inference both meet a strong need in the process of knowledge improvement about the ecological processes for the exploration of landscape scenarios favoring ecosystem services. In the last chapter, we discuss the implications and future prospects of our work.

Since human beings began to use and shape the land, their influence on their<p>environment has kept on growing so that little or no ecosystem in the world is now<p>considered as untouched. This induces pressures on ecosystem health and land scarcity.<p>Africa is of particular concern because it still presents broad undisturbed zones and<p>key ecosystem services, despite being submitted to increasing anthropogenic pressures.<p>Landscape ecology appears suitable for the study of such phenomena, thanks to its spacebased<p>integrative nature and geographical level of focus. It studies the impact of spatial<p>pattern transformation — especially heterogeneity and its components — on ecological<p>processes and provides powerful analytical tools of landscape anthropisation.<p>The main objective of this thesis is to organise the concepts and methods, from<p>landscape ecology and related disciplines, into a consistent logic, to pinpoint missing<p>analytical frameworks for response-oriented anthropisation assessment, and to apply them<p>to African cases to explore the spatial patterns of anthropisation. In order to address<p>landscape anthropisation, we assemble diverse disciplines into a logical network (DPSIR).<p>The new theoretical framework is tested on Lubumbashi (DRC). In order to address<p>spatial patterns, we first evaluate the thermodynamic connection of the term entropy in<p>landscape ecology: spatial heterogeneity, unpredictability and scale influence. Then, based<p>on 20 landscapes, we highlight the complex relationship between spatial heterogeneity<p>and landscape anthropisation. We finally use the modelled relationships to test the<p>anthropogenic origin of the spatial pattern of a land cover class in Lubumbashi.<p>The main results of this research show that several concepts are used to describe different<p>aspects of anthropisation and that its quantification strongly depends on the reference states.<p>Data formats can be combined into a new assessment method ensuring more precision<p>and comparability, but a good field knowledge is required. As for heterogeneity, the<p>existing definitions of landscape entropy follow the logic of thermodynamics or information<p>theory, that are not compatible. Only unpredictability could be properly interpreted in<p>thermodynamic terms if energy transfer measurements were performed at the appropriate<p>level. The anthropogenic effects on heterogeneity completely diverge depending on the<p>amount of already anthropised surface, on the land cover type (natural or anthropogenic),<p>and on the heterogeneity components.<p>The aforementioned findings could be adapted to include functional aspects and<p>better address the relationship between spatial pattern and ecological processes. Such<p>integration would help designing response actions that can recommend human activities<p>and spatial patterns that could optimise the use of land to ensure ecological functioning<p>while supporting human development. / <p>L’influence croissante de l’homme sur son environnement affecte désormais le monde<p>entier, ce qui induit des pressions sur la santé des écosystèmes et raréfie les ressources<p>en terres. L’Afrique présente un intérêt particulier à cet égard car elle contient de vastes<p>zones quasi vierges et fournit des services écosystémiques importants mais est soumise<p>à des pressions anthropiques croissantes. L’écologie du paysage étudie ces phénomènes<p>de façon intégrative au moyen de sa composante spatiale et de son échelle d’intérêt. Elle<p>étudie l’impact des transformations de la structure spatiale — en particulier l’hétérogénéité<p>et ses différentes composantes—sur les processus écologiques et fournit de puissants outils<p>analytiques de l’anthropisation.<p>L’objectif de cette thèse est d’organiser les concepts et méthodes de différentes disciplines<p>de façon à mettre en évidence leurs forces et faiblesses pour proposer une nouvelle<p>quantification de l’anthropisation, orientée vers la gestion, et de la tester sur des paysages<p>africains pour examiner la structure spatiale de l’anthropisation. Le DPSIR est utilisé pour<p>assembler les différents concepts. La nouvelle méthodologie est testée sur Lubumbashi<p>(RDC). Ensuite, le lien entre la thermodynamique et l’utilisation du terme entropie en<p>écologie du paysage est examiné. Vingt paysages servent alors à mettre en évidence la<p>complexité de l’impact de l’anthropisation sur l’hétérogénéité du paysage. Enfin, cette<p>modélisation sert à mettre en évidence l’origine anthropique de la structure spatiale d’une<p>classe d’occupation du sol à Lubumbashi.<p>Les résultats principaux de cette recherche sont que pléthore de termes sont utilisés<p>pour représenter différents aspects de l’anthropisation et que sa quantification dépend de<p>la définition d’états de référence. Cependant, la combinaison de différents formats de<p>données peut aboutir à une nouvelle méthodologie plus précise et adaptable, mais cela<p>nécessite une bonne connaissance de terrain. Les définitions de l’entropie dépendent soit de<p>la thermodynamique soit de la théorie de l’information, qui ne sont pas compatibles. Seule<p>l’imprévisibilité pourrait être interprétée thermodynamiquement, si les mesures de transfert<p>d’énergie étaient effectuées à l’échelle appropriée. L’impact humain sur l’hétérogénéité<p>diverge selon la quantité de surface déjà anthropisée, le type de couverture du sol pris en<p>compte ainsi que les composantes de l’hétérogénéité mesurées.<p>Ces découvertes peuvent être adaptées pour intégrer des aspects fonctionnels de la<p>structure spatiale et mieux cerner le lien entre celle-ci et le fonctionnement écologique, ce qui<p>permettrait de proposer des activités humaines et des structures spatiales qui optimiseraient<p>l’utilisation des ressources en sol pour assurer tant le fonctionnement écologique que le<p>développement humain. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Résumé<p>Afin de mieux comprendre l’anthropisation des paysages au Bénin, la dynamique de l’occupation du<p>sol a été évaluée en zone soudanienne (Nord-Bénin), soudano-guinéenne (Centre-Bénin) et guinéenne (Sud-Bénin) à partir de trois images satellitaires de type Landsat MSS 1972, TM 1986 et ETM+ 2006.<p>Ces trois zones reflètent assez bien le contexte environnemental et humain de la zone intertropicale.<p>L’objectif principal de la présente thèse est de quantifier la dynamique paysagère due à l’anthropisation des paysages de forêts-savanes à partir de la télédétection, du système d’information géographique et de l’écologie du paysage.<p>Nos résultats ont montré que l’équilibre écologique des paysages de forêts-savanes a subi<p>d’importantes perturbations. L’agriculture itinérante sur brûlis, l’exploitation forestière, la carbonisation, l’urbanisation, les feux de végétation et les plantations ont été identifiés comme les principales forces motrices de ces dynamiques. Les matrices paysagères, qui étaient historiquement constituées de forêts-savanes ont été remplacées par une mosaïque de savanes, de champs-jachères, de sols nus-agglomérations, des plantations forestières et fruitières. L’exploitation des données de télédétection a permis de distinguer 4 grands processus de transformation spatiale des classes d’occupation du sol.<p>Ainsi, entre 1972 et 2006, les processus dominants dans le paysage ont été la déforestation, la savanisation, le développement agricole marqué par la création suivie de l’agrandissement des taches de champs-jachères.<p>La quantification des perturbations anthropiques, des indices de la structure spatiale calculés pour<p>chaque classe d’occupation du sol sur la base de la densité, de l’aire moyenne, de la dominance, de<p>l’indice de forme et la dimension fractale des taches des classes a permis de détecter un processus global de fragmentation et d’anthropisation des paysages.<p>Les dynamiques temporelles de la structure et de la composition des paysages de forêts-savanes dans<p>les 3 zones climatiques du Bénin ont montré une anthropisation illustrée surtout par la fragmentation des forêts-savanes. La simulation des dynamiques à l’horizon 2025 à partir de la chaine de Markov de premier degré a montré que pendant que les champs-jachères, plantations et les sols nus-agglomération s’étendront, les forêts-savanes connaîtrons une forte diminution. En définitive, notre étude a mis en évidence que toutes les trois zones étaient fortement dynamiques. Ces transformations anthropiques vont compromettre dangereusement l’avenir de ces paysages dont dépend la survie des populations locales. Notre approche permet de poser les bases d’une politique rationnelle de conservation et d’aménagement des paysages naturelles en établissant des seuils structuraux minimaux des fragments nécessaires à la préservation de la biodiversité.<p><p>Abstract<p>To understand better the landscape anthropization in Benin, the dynamics of the land use was<p>estimated in soudanian zone (North-Benin), soudano-Guinean (Centre-Benin) and guinean (south-<p>Benin) from 3 Landscape satellite images (MSS 1972, TM 1986, and ETM+ 2006), supported by field<p>visits. These 3 zones reflect well enough the environmental and human context of the intertropical zone. The main objective of the present dissertation was to quantify the landscape dynamics due to the landscapes anthropization of forests-savannahs from the Remote Sensing, Geographic Information System and from Landscape Ecology.<p>Our results showed that the ecological balance of the forests-savannahs underwent important<p>disturbances. Slash-and-burn agriculture, logging for timber, carbonization, urbanization, vegetation fire and tree plantations have been identified as the main driving strengths of these dynamics.<p>The landscape matrix’s, which were historically constituted by forests-savannah, has been substituted by a mosaic of savannah, fields-fallows, grounds nudes-urban area and plantations. The use of Remote Sensing data allowed distinguishing four big spatial transformation processes of the land cover classes.<p>So, between 1972 and 2006, the dominant processes in the landscape were the deforestation, the<p>savanization, the agricultural development marked by the creation followed by the enlargement of the<p>spots of field-fallows. The anthropogical disturbances quantification of the spatial structure indications calculated for every land cover classes on the basis of the density, average area, dominance, shape index and the fractal dimension index of the patches classes allowed detecting a global fragmentation<p>process and the anthropization of the landscapes.<p>The temporal dynamics of the structure and composition of the forests-savannahs landscape in the 3 climatic zones area of Benin showed an anthropization illustrated especially by the forest-savannahs fragmentation. The dynamics simulation by 2025 referring to Markov chains of the first degree tendency showed that while fields-fallows, tree plantations and nudes-urban area will extend, forestssavannahs shall know a strong decrease.<p>After all, our study highlighted that every 3 zones were highly disturbed. These anthropogenic<p>transformations are dangerously going to compromise the future of these landscapes on which depends the local populations survival.<p>Our approach allows putting the bases of a rational preservation policy and management natural landscapes by the thresholds establishment of fragments necessary for the biodiversity conservation.<p><p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans cette étude, les relations entre la structure forestière à l’échelle du paysage d’une part, la composition et le fonctionnement des forêts d’autre part, ont été analysées dans un écosystème de transition forêt-savane (Département de Tanda, Est Côte d’Ivoire). L’objectif principal de cette thèse était de tester l’hypothèse centrale de l’écologie du paysage, connue sous le vocable pattern-process paradigm, selon laquelle les trois composantes du système écologiques à savoir la structure, la composition et le fonctionnement, sont interdépendantes, et qu’en analysant l’une d’elle, des déductions utiles peuvent être faites sur les autres. <p>Nos résultats ont montré que l’équilibre écologique des forêts de la zone d’étude était fortement perturbé. L’agriculture itinérante sur brûlis, l’exploitation forestière et les feux de végétation ont été identifiés comme étant les principaux agents de ces dynamiques. La matrice du paysage, qui était initialement constituée d’une couverture continue de forêt dense, a été substituée par une mosaïque de savanes, de champs et de forêts exploitées, présentant des niveaux variables de dégradations anthropiques. L’utilisation de données multi-spectrales a permis de quantifier ces dégradations. Premièrement, sur base de l’information spectrale, nous avons distingué deux sous-types de forêts, différents entre eux en termes de densité, de composition, de stratégie dominante et de niveau de dégradation. Deuxièmement, une corrélation significative a été obtenue entre la dégradation et le degré de fragmentation des forêts, quantifiable à partir d’indices structuraux basés sur le nombre de taches, la proportion de forêts et le périmètre des taches forestières dans le paysage. La fragmentation semble avoir produit deux effets distincts sur la composition forestière ;elle détermine la taille et l’isolation des fragments aussi bien que les lisières forestières. Les dynamiques temporelles de la structure et de la composition du paysage forestier dans notre région d’étude a montré que la déforestation était plus sensible dans la partie Sud de la zone d’étude, en dépit du climat favorable, alors que dans la partie Nord, proche des savanes Guinéennes, la simulation des dynamiques à partir de la chaine de Markov a montré une tendance à la reprise forestière.<p>En définitive, notre étude a mis en évidence que la zone de transition forêt-savane étudiée était fortement dynamique. Dans une région où aucune réserve forestière n’existe réellement et où le front forestier régresse ou se dégrade rapidement, notre approche permet de poser les bases d’une politique rationnelle de protection des forêts, en établissant des seuils structuraux minimaux des fragments nécessaires à la préservation du biotope originel.<p>/<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse porte sur l’analyse des dimensions spatiale et temporelle du fonctionnement et de la diversité taxonomique et fonctionnelle d’une guilde. Au sein d’une guilde, les espèces exploitent un même type de ressources; pour cette raison, les niches écologiques fondamentales des membres d’une guilde sont similaires et une relation de compétition interspécifique se met en place si la ressource partagée est limitante. Quatre questions principales sur le fonctionnement d’une guilde ont été abordées : (1) à quelles échelles spatio-temporelles se structurent la guilde et les ressources exploitées, (2) quelles sont les influences respectives des filtres environnementaux et des interactions interspécifiques sur les traits fonctionnels des membres de la guilde, (3) quelle est la stratégie d’exploitation de ressources d’un membre de la guilde face à une faible disponibilité de ressources et (4) quel est l’impact du contexte climatique sur la structure d’une guilde et de son réseau trophique, et sur le degré de spécialisation écologique des espèces de la guilde sur la ressource. Le modèle biologique de cette étude a été une guilde de parasitoïdes de pucerons de céréales (Hymenoptera : Braconidae : Aphidiinae). Ces parasitoïdes s’attaquent aux pucerons (Homoptera : Aphididae) inféodés aux céréales dans les agroécosystèmes. Les variations d’abondance relative des parasitoïdes et de leurs hôtes ont été importantes aux échelles interrégionale et interannuelle, mais très faibles à l’échelle intra-régionale. La divergence des traits fonctionnels des parasitoïdes s’est maintenue sur trois régions et deux années, et le contexte local a influencé les traits de la guilde dans son ensemble. Pendant la saison hivernale, une période marquée par une faible densité de pucerons, le parasitoïde Aphidius rhopalosiphi a présenté des stratégies contrastées pour maximiser sa fitness en exploitant les hôtes Sitobion avenae et Rhopalosiphum padi, mais une forte spécialisation écologique sur le terrain a été observée en présence d’une espèce compétitrice : Aphidius avenae. Cette présence a pu être corrélée à une hausse des températures hivernales. / This thesis is an analysis of the spatial and temporal dimensions of the functioning and taxonomic and functional diversity of a guild. In a guild, species exploit the same type of resources; consequently, fundamental ecological niches of guild members are similar and an interspecific competitive relationship is established if shared resources are limiting. Four main questions on the functioning of a guild are addressed: (1) the spatiotemporal scales to which guilds the guild and its exploited resources are structures, (2) the respective weight of environmental filtering and interspecific interactions on the configuration of realized niches of guild members, (3) the strategy of resource exploitation in a guild member facing low resource availability and (4) the impact of climatic context on the structure of a guild and its food web, and the degree of specialisation on resources. The biological model chosen in this study was a cereal aphid parasitoid guild (Hymenoptera: Braconidae: Aphidiinae). Those parasitoids attack aphids (Homoptera: Aphididae) in agroecosystems, which are anthropised environments marked by high disturbance rates and in which host resources are variable in density and in quality. Relative abundance variations in parasitoids and in their hosts were considerable at interregional and interannual scales, but weak at the intra-regional scale. Functional trait divergence in parasitoids was maintained across three regions and two years, and regional and annual environmental contexts influenced guild traits as a whole. In winter, a period marked by low aphid density, the parasitoid Aphidius rhopalosiphi presented contrasted strategies to maximise fitness whilst exploiting Sitobion avenae and Rhopalosiphum padi hosts, but a high degree of ecological specialisation in the field was observed in the presence of a competitive species, Aphidius avenae. This presence was correlated to an increase in winter temperatures.

Les forêts sont une ressource naturelle importante sur le plan écologique, culturel et économique, et sont confrontées à des défis croissants en raison des changements climatiques. Ces défis sont difficiles à prédire en raison de la nature complexe des interactions entre le climat et la végétation, dont une le feu. Compte tenu de l’importance des écosystèmes forestiers, des dangers potentiels des feux de forêt et de la complexité de leurs interactions, il est primordial d'acquérir une compréhension de ces systèmes à travers le prisme de la science des systèmes complexes. La science des systèmes complexes et ses techniques de modélisation associées peuvent fournir des informations sur de tels systèmes que les techniques de modélisation traditionnelles ne peuvent pas. Là où les techniques statistiques et basées sur équations cherchent à contourner la dynamique non-linéaire, auto-organisée et émergente des systèmes complexes, les approches de modélisation telles que les automates cellulaires et les modèles à base d'agents (MBA) embrassent cette complexité en cherchant à reproduire les interactions clés de ces systèmes. Bien qu'il existe de nombreux modèles de comportement du feu qui tiennent compte de la complexité, les MBA offrent un terrain d'entente entre les modèles de simulation empiriques et physiques qui peut fournir de nouvelles informations sur le comportement et la simulation du feu. Cette étude vise à améliorer notre compréhension du feu dans le contexte de la science des systèmes complexes en développant un tel MBA de propagation du feu. Le modèle utilise des données de type de carburant, de terrain et de météo pour créer l'environnement des agents. Le modèle est évalué à l'aide d’une étude de cas d'un incendie naturel qui s'est produit en 2001 dans le sud-ouest de l'Alberta, au Canada. Les résultats de cette étude confirment la valeur de la prise en compte de la complexité lors de la simulation d'incendies de forêt et démontrent l'utilité de la modélisation à base d'agents pour une telle tâche. / Forests are an ecologically, culturally, and economically important natural resource that face growing challenges due to climate change. These challenges are difficult to predict due to the complex nature of the interactions between climate and vegetation. Furthermore, fire is intrinsically linked to both climate and vegetation and is, itself, complex. Given the importance of forest ecosystems, the potential dangers of forest fires, and the complexity of their interactions, it is paramount to gain an understanding of these systems through the lens of complex systems science. Complex systems science and its attendant modeling techniques can provide insights on such systems that traditional modelling techniques cannot. Where statistical and equation-based techniques seek to work around the non-linear, self-organized, and emergent dynamics of complex systems, modelling approaches such as Cellular Automata and Agent-Based Models (ABM) embrace this complexity by seeking to reproduce the key interactions of these systems. While there exist numerous models of fire behaviour that account for complexity, ABM offers a middle ground between empirical and physical simulation models that may provide new insights into fire behaviour and simulation. This study seeks to add to our understanding of fire within the context of complex systems science by developing such an ABM of fire spread. The model uses fuel-type, terrain, and weather data to create the agent environment. The model is evaluated with a case study of a natural fire that occurred in 2001 in southwestern Alberta, Canada. Results of this study support the value of considering complexity when simulating forest fires and demonstrate the utility of ABM for such a task.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Du fait de changements environnementaux multifactoriels (pression anthropique, climat...), la répartition des vecteurs et des maladies qu'ils transmettent se modifie. La fièvre catarrhale ovine (FCO), arbovirose des ruminants s'étant récemment propagée dans le bassin méditerranéen, constitue un modèle pertinent pour étudier les conditions d'installation d'un vecteur exotique dans un nouvel environnement. Nous proposons ici d'utiliser la télédétection et l'analyse paysagère pour caractériser l'environnement favorable à la FCO et à son principal vecteur, Culicoides imicola, à une échelle locale, en Corse. Pour cela, l'environnement en lien avec les traits de vie du vecteur a été caractérisé au voisinage d'élevages sains ou infectés (approche maladie) et de sites de piégeages où le vecteur est présent ou absent (approche vecteur), en testant trois tailles de voisinage, à partir d'un modèle numérique de terrain, du réseau hydrographique et d'une image à haute résolution spatiale issue du satellite SPOT. La classification de l'image a permis de produire une carte d'occupation du sol à partir de laquelle des indicateurs paysagers reflétant la structure spatiale et la composition de la végétation ont été extraits. Les modèles liant environnement et présence/absence de la maladie ou du vecteur ont été validés en interne et en externe. Les résultats ont confirmé que les milieux favorables au vecteur et à la maladie pouvaient être caractérisés par des facteurs environnementaux autres que climatiques et ont mis en évidence l'importance des indicateurs paysagers aux trois échelles de voisinage. Ils ont montré que les milieux favorables présentaient une diversité et une fragmentation importante. La latitude, pouvant refléter la proximité à la Sardaigne, est également identifiée comme étant une variable liée au risque de présence du vecteur et de la maladie. La plupart des modèles ont présenté une capacité de discrimination élevée rendant possible leur utilisation à des fins de prédictions en Corse et sur d'autres territoires. Ils pourraient notamment servir à cibler les actions de surveillance sur le littoral continental français. Parmi les perspectives de travail, peuvent être envisagées l'application d'une démarche similaire sur les autres espèces de Culicoides impliqués dans la transmission de la FCO, l'intégration de paramètres climatiques, la recherche de nouveaux paramètres issus de données de télédétection et la conception de modèles dynamiques de capacité vectorielle.