L'océan est un milieu fortement turbulent caractérisé notamment par de nombreuses structures tourbillonnaires très énergétiques interagissant entre elles. Dans les couches de surface, les observations ainsi que les modèles montrent que cette dynamique mésoéchelle et submésoéchelle combinée à la dynamique de la couche mélangée, contraint fortement la distribution des espèces phytoplanctoniques. L'objet de cette thèse est de réaliser une étude de processus en modélisation numérique afin de rationaliser l'effet de la turbulence méso- et subméso-échelle d'une part et du mélange vertical d'autre part, sur la diversité phytoplanctonique. L'étude analytique de la dynamique intrinsèque d'un modèle d'écosystème simple avec deux espèces de phytoplancton à l'aide de la théorie des systèmes dynamiques a tout d'abord permis de déterminer les équilibres non-linéaires ainsi que leur stabilité en fonction des paramètres. Nous avons montré ensuite que la diffusion verticale turbulente est un moteur de la coexistence des espèces phytoplanctoniques. La sensibilité de ces résultats a été testée à la fois vis à vis de la profondeur de la couche mélangée, de l'intensité du mélange et du nombre d'espèces phytoplanctoniques. Enfin, nous avons montré que la turbulence quasi-géostrophique de surface permet également la coexistence de deux espèces phytoplanctoniques sur une ressource limitante à l'équilibre statistique. De plus, ce type de turbulence organise différemment les espèces selon les structures : les structures filamentaires sont favorables au grand phytoplancton alors que les tourbillons apparaissent comme des niches écologiques pour le petit phytoplancton. Cette étude révèle que dans tous les cas, les injections verticales de nutriments sont un facteur important induisant cette différence de distribution entre les espèces.

L'écosystème pélagique Est Antarctique est dominé par le poisson Pleuragramma antarcticum qui représente jusqu'à 90% de la biomasse des poissons dans la colonne d'eau. P. antarcticum est la seule espèce de la famille des Nototheniidae dont la totalité du cycle de vie se déroule dans la colonne d'eau. Cette espèce se caractérise par un état larvaire particulièrement long qui dure un an et une distribution verticale avec les larves en surface et les individus les plus âgés en profondeur. P. antarcticum est planctonophage à tous ses stades de développement et est la proie principale d'un grand nombre de prédateurs supérieurs. Ainsi, P. antarcticum apparait comme une espèce clé de l'écosystème qui fait le lien entre le phytoplancton / zooplancton et les niveaux trophiques supérieurs. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié l'écologie trophique de cette espèce. Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié les variations d'abondance larvaire et la distribution verticale des différents stades de développement. Nous avons poursuivi l'étude de l'état larvaire afin de déterminer les paramètres qui influencent la condition des individus et si P. antarcticum peut être considéré comme un bon indicateur des changements de l'environnement polaire. La seconde partie de cette thèse a comme objectif de clarifier les relations trophiques de P. antarcticum et son rôle dans l'écosystème. Nous avons couplé différentes méthodes qui nous ont permis d'aborder le régime alimentaire instantané (contenus digestifs), sur quelques semaines (acides gras) et sur le mois (isotopes stables). P. antarcticum apparait comme une espèce clé dans un écosystème supposé en " taille de guêpe ". De ce fait, des changements d'abondance de cette espèce pourraient avoir un fort impact sur les niveaux trophiques inférieurs et supérieurs.

Notre thèse a pour point de départ une situation de management empirique représentée par un Cercle de réflexions prospectives, que nous appelons PSP (Prospective Stratégique Participative), menée par BASF Agro sur une période de plus de dix ans avec l'ensemble des acteurs de la filière agro-alimentaire. Les acteurs du Cercle ont une relation marchande et décident d'explorer des opportunités de collaboration sur un mode communautaire. Ils expandent ensemble un espace de conception où interagissent les savoirs et les relations dans un processus d'innovation. Nous aboutissons à l'hypothèse que la PSP joue le rôle d'une plateforme ouverte de fabrique de la stratégie (open strategizing platform) et de fonctionnement des affaires entre les acteurs qui sert à réfléchir et concevoir ensemble des stratégies nouvelles. La PSP est un dispositif de gestion dont la vision simplifiée de l'organisation (la configuration de référence implicite) est un écosystème d'affaires, et pas seulement une organisation classique. Notre analyse est basée sur une étude de cas longitudinale de dix-sept ans

Le méthylmercure (MeHg) est connu pour être neurotoxique pour l'humain. La voie principale d'exposition est la consommation de poisson, plus particulièrement des espèces au sommet de la chaîne alimentaire, suivant le principe de bioaccumulation et de bioamplification. La région de l'Abitibi-Témiscamingue regorge de lacs (environ 20 000). On peut diviser les pêcheurs en trois groupes distincts ayant un rapport différent face à la pêche et à la consommation de poisson, et donc à l'exposition au MeHg (pêcheurs sportifs, pêcheurs urbains et pêcheurs autochtones). Certaines espèces parmi les plus prisées comme les dorés et les brochets sont également parmi les espèces affichant les plus hauts niveaux de MeHg dans leurs chairs. Encore à ce jour, nous ne sommes pas en mesure de dresser le portrait régional de la contamination de la ressource halieutique à l'échelle de la région à l'étude ni les risques à la santé des populations consommatrices de poissons qui en découlent. Nous avons donc tenté de modéliser la présence de MeHg dans les brochets et les dorés pour les lacs potentiellement fréquentés par les populations pour y pratiquer leurs activités de pêche. Ne sélectionnant que les lacs accessibles à chacun des trois groupes d'utilisateurs, nous avons réduit de 20 000 à 189 le nombre de lacs à étudier. Nous avons analysé, à l'aide d'outils des systèmes d'information géographique et de traitements statistiques, les variables spatiales étants connues pour jouer un rôle dans le cycle biogéochimique du Hg en milieu boréal. Parmi les quelques 50 variables analysées, nous avons construit un modèle pour chacune des deux espèces de poissons. Les brochets répondent à 75% à un modèle à trois variables: l'ordre des lacs, le pourcentage de la surface du bassin versant arborant des pentes faibles (entre 2 et 6 pourcents) et le pourcentage du bassin versant constitué de forêt mature. Pour les dorés, nous avons dû diviser les lacs en trois catégories répondant différement à l'accumulation du Hg dans la chair des poissons soit: les lacs ayant des mines ou des sites de résidus miniers à moins de 1 km du plan d'eau, les lacs étants situés sur la plaine argileuse (plus de 50% du bassin versant constitué de dépôts de surface argileux) et les lacs situés en-dehors de la plaine argileuse (moins de 50% du bassin versant constitué de dépôts de surface argileux). Pour chacun de ces groupes de lacs, nous avons ensuite pu modéliser la présence de Hg dans les dorés en n'utilisant qu'une seule variable (expliquant environ 60% du Hg) soit le pourcentage du bassin versant recouvert par des tourbières. Avec ces résultats, nous avons produit une série de cartes renseignant sur l'état régional de la contamination répondant aux besoins de chacun des trois groupes de pêcheurs pour chacune des deux espèces de poissons.

L'objectif principal de la présente recherche est de traiter de la gestion de l'innovation ouverte au sein de l'écosystème d'affaires d'une firme. Le but de cette étude est de concevoir un cadre d'analyse permettant d'aider les dirigeants d'entreprises technologiques à tracer la meilleure trajectoire d'innovation dans un environnement en constante évolution. Afin de mieux cerner les enjeux ainsi que les caractéristiques associées à cette dimension, ce mémoire offre un cadre théorique particulièrement riche et surtout synthétique intégrant les résultats de plusieurs recherches distinctes (Porter, M. 1998 ; 2000 ; Moore, 1993 ; Iansiti et Levien, 2004 ; Chesbrough, 2007). Nous avons tenté de mettre en application notre cadre conceptuel en nous basant sur la méthodologie de l'étude de cas, étant donné la grande flexibilité dans l'analyse des données de cette dernière. Dans le cas qui nous préoccupe, l'entreprise ciblée est l'équipementier canadien de téléphonie sans-fil Research In Motion (RIM). Concrètement, par le biais d'analyse des données primaires (entrevues avec quelques cadres de RIM) et secondaires (rapports annuels, revues de presse, études de cas, etc.), nous avons constaté que la présence d'un contexte local fortement propice à l'innovation constituait un facteur décisif grâce auquel une entreprise était susceptible d'exceller, et ce, en mettant à profit la contribution de plusieurs acteurs appartenant à diverses industries. Nous avons également observé qu'il existe un lien remarquable entre les dynamiques concurrentielles existant au sein de l'écosystème et le niveau d'application du paradigme d'innovation ouverte par une firme. En effet, l'accroissement de l'intensité des dynamiques concurrentielles s'accompagne inévitablement d'une multiplication des opérations d'innovation ouverte entretenues par une entreprise. En outre, nous avons découvert le rôle structurant joué par les plateformes électroniques, dans la mesure où celles-ci contribuent à accroître la valeur générée au sein de l'écosystème, et ce, en encourageant la contribution de divers acteurs. Finalement, à la lumière de cette étude, nous soulignons les limites, les contributions personnelles et les avenues futures de recherches de ce mémoire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Écosystème d'affaires, Innovation ouverte, Grappes industrielles, Plateforme électronique.

Ce mémoire se propose de qualifier la tolérance à l'ombre, la tolérance au pH et la plasticité de la végétation herbacée du sous-bois dans le Nord-Est de l'Amérique du Nord: plus particulièrement au Québec. La caractérisation de la végétation herbacée, ainsi que des semis d'arbres, s'est longtemps limitée à une brève description de celle-ci sur le terrain. Peu d'études se sont intéressées à finement établir leurs caractéristiques selon les grands gradients environnementaux. Pour ce qui est de la tolérance à l'ombre, la plupart des études classifient les espèces en trois classes: sciaphiles, photophiles et héliophiles. Ces trois classes regroupent respectivement les espèces liées aux couverts très fermés, les espèces de demi-ombre se retrouvant dans les lisières et les taillis et finalement les espèces de milieux ouverts. Dans ce mémoire, nous avons essayé d'étendre cette classification à neuf classes de tolérance à l'ombre à la manière d'Eilenberg et al. (1992). A l'aide de données d'experts et issues de la bibliographie, nous avons caractérisé la tolérance à l'ombre de 347 espèces, dont 71 espèces ligneuses au stade de semis, 185 espèces herbacées et 91 espèces de bryophytes et lichens. Ce qui ressort également est la forte concordance des valeurs obtenues par rapport aux données européennes existantes. Cette similarité est très forte pour les plantes invasculaires (bryophytes et lichens). Les données européennes sont donc utilisables, d'autant plus que la simplicité de ces organismes les rend peu enclins à la différentiation génétique. Pour les conditions édaphiques, particulièrement le pH, les données de la littérature sont encore plus restreintes. Classiquement, pour le pH, on décrit les espèces comme étant calcicoles, neutrophiles et acidiphiles. Les données d'experts étant très difficiles à obtenir pour le pH, nous avons appliqué des régressions logistiques suivant le modèle de Laplace-Gauss sur des relevés issus d'études phytosociologiques faites à l'université Laval sous la direction du Professeur Miroslav Grantner. L'équation résultante de cette régression nous a permis de calculer la largeur de la distribution des espèces le long de ce gradient de pH. Cette dernière valeur, le kurtosis, permet d'avoir une idée de la plasticité des espèces vis-à-vis de ce gradient. Le même type d'analyse a été appliqué au gradient de lumière à l'aide du calcul de l'indice lumineux moyen obtenu suivant la valeur de tolérance à l'ombre des espèces présentes dans les relevés phytosociologiques. Quelque 96 espèces furent analysées de cette manière, et la régression nous a permis de dégager un indice de pH significatif pour 56 espèces et 51 espèces pour la lumière. L'analyse des résultats pour la plasticité nous a permis de dégager les patrons généraux de cette plasticité. La plasticité pour le pH varie selon une hyperbole négative en fonction de l'optimum écologique des espèces pour le pH. En d'autres termes, les espèces de milieu plus acide sont moins plastiques pour le pH, c'est-à-dire qu'elles se retrouvent sur des sols ayant une gamme de pH plus restreinte que les espèces de sol plus neutre. Ce résultat va dans le sens de l'hypothèse de spécialisation énoncée par Lortie and Aarssen (1996), à savoir que les espèces tendent à se spécialiser et cela au dépend de leur plasticité. Ce patron général ne se retrouve pas pour la lumière. Au contraire, il y a une très forte orthogonalité de la plasticité par rapport à son optimum. Cette orthogonalité indique que ces deux caractéristiques pour la lumière ne sont pas en interaction et il se peut qu'il n'y ait pas de spécialisation pour la lumière. Les espèces dites tolérantes à l'ombre ne deviendraient donc pas plus tolérantes à l'ombre avec le temps, mais seraient plutôt confinées à de faibles conditions de lumière à cause de leur faible compétitivité dans les milieux adjacents plus lumineux. En conclusion, ce mémoire a permis de mieux caractériser les conditions écologiques générales d'un très grand nombre d'espèces par rapport à leur réaction au pH et à la lumière, deux conditions écologiques très importantes pour les plantes. De plus, la tolérance à l'ombre, qui indique classiquement le niveau de lumière où une plante subsiste, pourrait aussi être définie comme l'habileté compétitrice de cette espèce.

La réduction des impacts environnementaux par une coopération entre les acteurs d'un système industriel est au cœur de la mise en œuvre de l'écologie industrielle (EI). En comparant les systèmes industriels aux systèmes biologiques, l'EI cherche une circulation en boucle fermée des sous-produits industriels, par une réutilisation en cascade de matières et d'énergie entre diverses entreprises, tout comme il se fait, par exemple, dans le cycle de nutriments des systèmes biologiques. Cette recherche a analysé la coopération des acteurs d'un système régional d'EI à travers le cas du corridor d'échanges de sous-produits de Sorel-Tracy-Contrecœur. La principale contribution de cette étude concerne l'introduction des aspects sociaux dans l'étude des systèmes d'EI. De manière pratique, elle explique les mécanismes de coopération entre les acteurs, autant au niveau des échanges « techniques » de matières et d'énergie, que des échanges « sociaux » d'information, de connaissances et de ressources financières et humaines. Ces mécanismes permettent l'établissement de confiance et l'adoption d'une vision commune entre les acteurs ainsi que de la recherche de moyens efficaces de coordination de ces échanges. Les données pour cette recherche ont été recueillies à la fois par de l'observation participante, des entretiens semi-directifs et de l'analyse documentaire pour ensuite être analysées selon la démarche inductive. Accompagnée d'une description des événements ayant menés au développement de l'EI à Sorel-Tracy-Contrecœur, l'analyse des données a permis de répondre à la question suivante. Comment le technique et le social en EI se rejoignent-ils? Ainsi, une attention particulière a été apportée autant au point de vue des échanges de matières et d'énergie que des échanges d'informations, de connaissances et de ressources financières et humaines, etc., ce qui contribue à distinguer cette recherche. Cette recherche a permis non seulement de démontrer que les aspects techniques de l'EI étaient aussi importants que les aspects sociaux lors de l'analyse d'écosystèmes industriels, mais aussi, que la diversité des acteurs permet l'application de la vision systémique et multidisciplinaire de l'EI en plus de contribuer à la longévité et l'évolution du système industriel. Cette diversité, autant dans les acteurs « sociaux » que dans les acteurs « techniques », permet aussi de relever plusieurs défis associés à la mise en œuvre de l'EI, malgré le fait qu'elle peut avoir tendance à compliquer les efforts de coopération entre les acteurs. Cependant, avec de bons mécanismes de coopération, les difficultés associées à une plus grande diversité sont surmontables. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : écologie industrielle, systèmes sociaux, systèmes techniques, ecosystems industriels, symbiose industrielle, confiance, vision, diversité, coopération inter-organisationnelle, éco-parcs industriels.

Les communautés bactériennes aquatiques sont extrêmement sensibles et réactives aux gradients environnementaux. Il a été proposé que leur réponse résultent de changements dans leur structure, tels que la composition, la fonction ct la structure physiologique. L'objectif de cette thèse est de décrire les processus qui déterminent la réponse métabolique des communautés bactériennes face à des gradients dans les principales ressources, avec un intérêt particulier pour le rôle de la composition dans cette réponse. Les chapitres de cette thèse explorent dans un contexte de métacommunauté: Dans quelle mesure les ressources déterminent le métabolisme bactérien et leur structure, comment les composantes de la structure sont liées les unes aux autres, avec les ressources et la performance de la communauté, comment la composition des communautés est liée à la fonction, comment la plasticité métabolique et la redondance fonctionnelle influencent le rôle de la composition dans la réponse de la communauté. Ces différents aspects ont été explorés in situ dans divers écotones dans un bassin versant et par des expériences de transplantations en laboratoire. Spécifiquement, les objectifs sont (1) d'examiner si les patrons en termes du métabolisme et des composantes de la structure de la communauté présentent une certaine spécificité écosystémique (2) d'étudier le lien entre la composition et la fonction des communautés, (3) de décrire la séquence des relations entre les composantes de la structure des communautés qui médient la réponse de la communauté aux changements des ressources, (4) d'évaluer l'influence de la plasticité métabolique et redondance fonctionnelle sur le métabolisme en réponse aux changements environnementaux. Les résultats indiquent que la régulation du métabolisme bactérien par les ressources est médiée par des changements dans les composantes de la structure qui peuvent être soit directionnels, spécifiques aux écosystèmes, ou aléatoire. En fait, les résultats montrent que la réponse peut être médiée d'une part, par des ajustements physiologiques des phylotypes dominants ou par le remplacement même des phylotypes dominants. Le type de réponse n'apparaît pas être déterminé par le type, ni l'intensité des gradients, mais par la plasticité métabolique de la communauté, qui à son tour semble être déterminée par des facteurs indépendants des gradients eux-mêmes. Les résultats montrent que la composition et la fonction des communautés sont liées l'une à l'autre d'une manière très dynamique, tel que leurs patrons absolus ne sont pas corrélés. La force et la forme de la relation varient en fonction du type et de l'intensité des gradients, suggérant un haut niveau de redondance fonctionnelle tant au sein de la communauté, qu'au sein de la métacommunauté, à partir de laquelle les phylotypes sont sélectionnés pour occuper les nouvelles niches créées le long des écotones. Les résultats des expériences de transplantations indiquent: L'existence d'un seuil environnemental qui détermine le niveau de redondance fonctionnelle, et une spécificité écosystémique dans la plasticité métabolique. Collectivement, les résultats de cette thèse montrent que les conditions environnementales locales ont une plus grande influence sur la structure de la communauté que la dispersion, et que la composition des communautés bactériennes joue toujours un rôle dans cette réponse en déterminant le niveau de plasticité de la communauté, mais que ce rôle n'est qu'apparent lorsque la réponse implique un remplacement des phylotypes dans les communautés qui sont intrinsèquement moins plastiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : bactérioplancton, gradients environnementaux, métabolisme du carbone, structure des communautés, métacommunauté.

La forêt boréale, seconde aire biotique terrestre sur Terre, est actuellement considérée comme un réservoir important de carbone pour l'atmosphère. Les modèles basés sur le processus des écosystèmes terrestres jouent un rôle important dans l'écologie terrestre et dans la gestion des ressources naturelles. Cette thèse examine le développement, la validation et l'application aux pratiques de gestion des forêts d'un tel modèle. Tout d'abord, le module récemment développé d'échange du carbone TRIPLEX-Flux (avec des intervalles de temps d'une demi heure) est utilisé pour simuler les échanges de carbone des écosystèmes d'une forêt au peuplement boréal et mixte de 75 ans dans le nord est de l'Ontario, d'une forêt avec un peuplement d'épinette noire de 110 ans localisée dans le sud de Saskatchewan, et d'une forêt avec un peuplement d'épinette noire de 160 ans située au nord du Manitoba au Canada. Les résultats des échanges nets de l'écosystème (ENE) simulés par TRIPLEX-Flux sur l'année 2004 sont comparés à ceux mesurés par les "tours de mesures de covariance des turbulences" et montrent une bonne correspondance générale entre les simulations du modèle et les observations de terrain. Le coefficient de détermination moyen (R2) est approximativement de 0.77 pour le peuplement mixte boréal, et de 0.62 et 0.65 pour les deux forêts d'épinette noire situées au centre du Canada. Le modèle est capable d'intégrer les variations diurnes de l'échange net de l'écosystème (ENE) de la période de pousse (de mai à août) de 2004 sur les trois sites. Le peuplement boréal mixte ainsi que les peuplements d'épinette noire agissaient tous deux comme des réservoirs de carbone pour l'atmosphère durant la période de pousse de 2004. Cependant le peuplement boréal mixte montre une plus grande productivité de l'écosystème, un plus grand piégeage du carbone ainsi qu'un meilleur taux de carbone utilisé comparé aux peuplements d'épinette noire. L'analyse de la sensibilité a mis en évidence une différence de sensibilité entre le matin et le milieu de journée, ainsi qu'entre une concentration habituelle et une concentration doublée de CO2. De plus, la comparaison de différents algorithmes pour calculer la conductance stomatale a montré que la production nette de l'écosystème (PNE) modélisée, utilisant une itération d'algorithme est conforme avec les résultats utilisant des rapports Ci/Ca constants de 0.74 et de 0.81 respectivement pour les concentrations courantes et doublées de CO2. Une variation des paramètres et des données variables de plus ou moins 10% a entrainé, respectivement pour les concentrations courantes et doublées de CO2, une réponse du modèle inférieure ou égale à 27.6% et à 27.4%. La plupart des paramètres sont plus sensibles en milieu de journée que le matin excepté pour ceux en lien avec la température de l'air, ce qui suggère que la température a des effets considérables sur la sensibilité du modèle pour ces paramètres/variables. L'effet de la température de l'air était plus important dans une atmosphère dont la concentration de CO2 était doublée. En revanche, la sensibilité du modèle au CO2 qui diminuait lorsque la concentration de CO2 était doublée. Sachant que, les incertitudes de prédiction des modèles proviennent majoritairement des hétérogénéités spatio-temporelles au cœur des écosystèmes terrestres, à la suite du développement du modèle et de l'analyse de sa sensibilité, sept sites forestiers à tour de mesures de flux (comportant trois forêts à feuilles caduques, trois forêts tempérées à feuillage persistant et une forêt boréale à feuillage persistant) ont été sélectionnés pour faciliter la compréhension des variations mensuelles des paramètres du modèle. La méthode de Monte Carlo par Markov Chain (MCMC) à été appliquée pour estimer les paramètres clefs de la sensibilité dans le modèle basé sur le processus de l'écosystème, TRIPLEX-Flux. Les quatre paramètres clefs sélectionnés comportent: un taux maximum de carboxylation photosynthétique à 25°C (Vmax), un taux du transport d'un électron (Jmax) saturé en lumière lors du cycle photosynthétique de réduction du carbone, un coefficient de conductance stomatale (m), et un taux de référence de respiration à 10°C (R10). Les mesures de covariance des flux turbulents du CO2 échangé ont été assimilées afin d'optimiser les paramètres pour tous les mois de l'année 2006. Après que l'optimisation et l'ajustement des paramètres ait été réalisée, la prédiction de la production nette de l'écosystème s'est améliorée significativement (d'environ 25%) en comparaison avec les mesures de flux de CO2 réalisés sur les sept sites d'écosystèmes forestiers. Les résultats suggèrent, dans le respect des paramètres sélectionnés, qu'une variabilité plus importante se produit dans les forêts à feuilles larges que dans les forêts d'arbres à aiguilles. De plus, les résultats montrent que l'approche par la fusion des données du modèle incorporant la méthode MCMC peut être utilisée pour estimer les paramètres basés sur les mesures de flux, et que des paramètres saisonniers optimisés peuvent considérablement améliorer la précision d'un modèle d'écosystème lors de la simulation de sa productivité nette et cela pour différents écosystèmes forestiers situés à travers l'Amérique du Nord. Finalement, quelques uns de ces paramètres et algorithmes testés ont été utilisés pour mettre à jour l'ancienne version de TRIPLEX comportant des intervalles de temps mensuels. En outre, le volume d'un peuplement et la quantité de carbone de la biomasse au dessus du sol des forêts d'épinette noire au Québec sont simulés en relation avec un peuplement des âges, cela à des fins de gestion forestière. Ce modèle a été validé en utilisant à la fois une tour de mesure de flux et des données d'un inventaire forestier. Les simulations se sont avérées réussies. Les corrélations entre les données observées et les données simulées (R2) étaient de 0.94, 0.93 et 0.71 respectivement pour le diamètre à l.3 m, la moyenne de la hauteur du peuplement et la productivité nette de l'écosystème. En se basant sur les résultats à long terme de la simulation, il est possible de déterminer l'âge de maturité du carbone du peuplement considéré comme prenant place à l'époque où le peuplement de la forêt prélève le maximum de carbone, avant que la récolte finale ne soit réalisée. Après avoir comparé l'âge de maturité du volume des peuplements considérés (d'environ 65 ans) et l'âge de maturité du carbone des peuplements considérés (d'environ 85 ans), les résultats suggèrent que la récolte d'un même peuplement à son âge de maturité de volume est prématuré. Décaler la récolte d'environ vingt ans et permettre au peuplement considéré d'atteindre l'âge auquel sa maturité du carbone prend place, mènera à la formation d'un réservoir potentiellement important de carbone. Aussi, un nouveau diagramme de la gestion de la densité du carbone du peuplement considéré, basé sur les résultats de la simulation, a été développé pour démontrer quantitativement les relations entre les densités de peuplement, le volume de peuplement et la quantité de carbone de la biomasse au dessus du sol à des stades de développement variés, dans le but d'établir des régimes de gestion de la densité optimaux pour le rendement de volume et le stockage du carbone. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : écosystème forestier, flux de CO2, production nette de l'écosystème, eddy covariance, TRIPLEX-Flux module, validation d'un modèle, Markov Chain Monte Carlo, estimation des paramètres, assimilation des données, maturité du carbone, diagramme de gestion de la densité de peuplement

Le changement de paradigme qui a actuellement lieu en foresterie constitue une formidable opportunité pour l'introduction de nouvelles idées et concepts pour la compréhension et l'aménagement forestier. Notamment, le développement de l'aménagement écosystémique, qui implique la compréhension des systèmes et l'adaptabilité de l'aménagement, entraîne un ensemble de nouveaux questionnements et le développement d'un ensemble d'outils permettant de quantifier leurs différents impacts. Les indicateurs des effets de l'exploitation sur les systèmes forestiers sont généralement basés sur la diversité spécifique et la structure de la population d'arbres. Ces métriques, tout en étant de bons indicateurs de la sévérité des perturbations, sont toutefois insuffisantes pour rendre compte de leur impact sur la structure et le fonctionnement du système dans son ensemble. D'autre part, les travaux touchant à la compréhension des systèmes complexes se développent de plus en plus en écologie. Ces systèmes sont décrits comme des systèmes adaptatifs, caractérisés par des dynamiques non-linéaires, émergeants des interactions entre de multiples agents. Ces systèmes, et l'imprédictibilité de leur dynamique, ont motivé le développement d'une approche intégrative permettant de représenter leurs propriétés et patrons émergents. L'introduction des théories et méthodes issues de la complexité en écologie forestière permettrait d'approcher les systèmes de manière plus intégrative et notamment d'exploiter mieux l'information contenue dans les patrons spatiaux. Le travail de thèse présenté ici a pour objectif général de contribuer à l'introduction de ces méthodes dérivées de l'étude des systèmes complexes. Pour cela, nous avons exploré deux approches bien distinctes mais complémentaires des systèmes complexes. Tout d'abords, nous proposons d'exploiter la théorie des réseaux en écologie de manière à intégrer une compréhension des forêts au travers des interactions qui les structurent (chapitre 1). Cette approche pourrait de surcroît être utilisable pour l'aménagement forestier puisqu'elle permet d'identifier les éléments et processus les plus important pour l'ensemble du système et donc de développer des méthodes adaptées à leur conservation. D'autre part, l'étude de ce type de réseau d'interactions se base sur la compréhension des déterminants des patrons de distributions des structures forestières. Cette approche se situe directement dans la lignée des méthodes en écologie du paysage, tout en intégrant encore plus les nouveaux outils de mesure de patrons (photographie numérique, LIDAR, satellite) et donc l'étude des patrons formés par les systèmes forestiers mais détachés de l’inventaire des individus. D'autre part, mais toujours dans l'objectif de développer l'exploitation de l'information contenue dans les patrons spatiaux, nous avons mis en pratique une méthode de mesure directe de la complexité des patrons dans les photographies numériques (chapitres 2 et 3). Cette méthode permet de quantifier la complexité des patrons émergents des communautés forestières, sans avoir besoin d'en inventorier tous les individus. Nous avons particulièrement vérifié si le lien entre complexité et hétérogénéité structurelle ou diversité spécifique qui est communément fait dans la littérature est réellement valide, et donc si l'inventaire de l'hétérogénéité et de la diversité des structures pouvait réellement servir d'indicateur de complexité (chapitre 2). Nos conclusions indiquent que l'hétérogénéité et la complexité sont en fait négativement reliées. En réalité, les systèmes les plus hétérogènes tendent à former des patrons réguliers puisque la végétation remplie tout l'espace disponible. Nous avons également noté grâce à ce travail que la mesure directe des patrons dans les photographies numériques intègre également les patrons formés par lumière. Cet aspect de notre mesure de complexité nous parait extrêmement intéressant dans le cadre du développement de méthodes pour le suivi de l'aménagement écosystémique. Justement, notre cadre de travail au sein du projet TRIADE nous a également permis de tester notre méthode dans un contexte opérationnel de coupes écosystémiques (chapitre 3). Différentes intensités de coupes partielles sont ainsi comparées à des forêts secondaires et matures pour vérifier si ces méthodes de coupe sont propres à maintenir ou promouvoir la complexité des systèmes perturbés. D'après nos résultats, il apparaît que les coupes partielles sont finalement plus complexes que les forêts fermées. En fait, la relation entre l'ouverture de la canopée (utilisée comme indicateur de perturbation) et la complexité des patrons démontre que «l'hypothèse des perturbations intermédiaires» (Intermediate Disturbance Hypothesis) serait applicable pour la prédiction des patrons de complexité : les systèmes les moins perturbés et les systèmes les plus perturbés sont plus réguliers que ceux soumis à des perturbations modérées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Complexité, Patrons spatiaux, Réseaux, Forêt boréale mixte, Mean Information Gain, Aménagement écosystémique, Structure, Diversité, Hétérogénéité.