Le lessivage du lutum (0-2 µm) est un de processus majeurs de la pédogenèse, qui a néanmoins été peu quantifié et modélisé. Ce processus ainsi que la bioturbation ont été quantifiés ici en couplant des différents systèmes isotopiques (137Cs, 210Pb (xs), 10Be atmosphérique, 206/207Pb, δ13C, 14C) à une modélisation numérique par une équation de diffusion-convection à paramètres variables avec la profondeur. Cette méthode originale a été appliquée sur des anthroposéquences de Luvisols développées sur du loess et différantes de par leur utilisation (culture, prairie ou forêt) et leurs pratiques agricoles (travail du sol, apport du fumier). Nos résultats montrent que 91 ± 9 % du 137Cs et 80 ± 9 % du 10Be sont associés au lutum et ainsi peuvent effectivement tracer des transferts verticaux de matière solide dans les sols à pH > 5 et à teneur en carbone organique faible. Le partage du plomb entre les différentes phases solides est plus complexe. En considérant deux compartiments pour les isotopes (macropores ou la matrice de sol), nous avons conçu un modèle multi-isotopique permettant de quantifier la contribution des transferts de matière solide à la distribution verticale de la fraction 0-2 µm actuelle. Le lessivage est responsable de 9 à 66 % de l'accumulation de lutum dans l'horizon Bt. Le coefficient de diffusion permet de quantifier le taux de mélange par la bioturbation. La modélisation multi-isotopique est une méthode de prédilection pour les études modernes de la pédogenèse et des processus de la zone critique. / Clay translocation is one of the major soil forming processes, howeverit is poorly quantified and modeled. We propose to quantify it togetherwith bioturbation by combining different isotopic systems (137Cs , 210Pb (xs),meteoric 10Be, 206/207Pb, δ13C, 14C) with numerical modeling based on a nonlineardiffusion-convection equation with depth dependent parameters. Thisnovel method has been applied on Luvisol anthroposequences developed onloess, differing by their land use (cropping versus grassland or forest) andtheir agricultural practices (reduced tillage, no tillage and manure input).Our results show that as much as 91 ± 9 % and 80 ± 9 % of 137Cs and10Be, respectively, are associated to the clay size fraction (0-2 µm) and canthus effectively trace vertical solid matter transfers in soils with pH > 5 andlow organic carbon. Lead partitioning between different solid phases is morecomplex. Considering two spatial distributions of isotopes (macropores or soilmatrix), we built up a multi-isotopic modelling approach that simulates theexperimental data with the common set of transfer parameters and allowedus to quantify the relative contributions of vertical solid matter transfers topresent-day 0-2 µm vertical distributions. Clay translocation is responsiblefor 9 to 66 % of the clay accumulations in the Bt-horizon. The diffusion coefficientalso quantifies the rate of soil mixing by bioturbation. Modeling of thekinetics of solid matter transfer at multiple spatio-temporal scales should becomea method of predilection in modern pedogenic and critical zone studies.

La fertilisation et les amendements sont des pratiques courantes en agronomie dont l’intérêt a été prospecté dans le domaine forestier. Des dispositifs expérimentaux de fertilisation ont été mis en place et étudiés par le passé. Le but de ces dispositifs était de déterminer si l’apport d’éléments nutritifs dans des milieux forestiers initialement pauvres ou acides pouvait augmenter la croissance voire restaurer l’état des cimes des arbres en situation de dépérissement. Par ailleurs, des études physiologiques ont montré l’implication de l’eau dans l’absorption des éléments nutritifs du sol et leur transport par la sève brute mais aussi via des effets combinés dans divers processus tels que la croissance cellulaire ou la régulation stomatique. Récemment, des épisodes de sécheresse extrême, responsables de vagues de dépérissement sur de nombreuses essences forestières, ont suscité l’inquiétude des gestionnaires. De plus, les modèles climatiques prédisent une augmentation de fréquence et d’intensité de l’aléa sécheresse dans un futur proche et la gestion forestière doit être adaptée pour y faire face. Dans ce contexte et grâce aux connaissances déjà acquises sur les interactions entre nutrition minérale et hydrique, nous cherchons à savoir si l’apport d’éléments nutritionnels pourrait atténuer les effets négatifs des déficits hydriques en agissant à la fois sur les capacités à supporter les sécheresses et à retrouver des niveaux de croissance optimale après l’aléa, c’est-à-dire améliorer la résilience des arbres. A l’inverse, la vulnérabilité des arbres aux déficits hydriques se trouverait-elle augmentée ? Pour répondre à cette problématique, nous avons exploité des dispositifs expérimentaux de fertilisation situés dans trois forêts en France sur deux essences forestières, le chêne sessile et le sapin de Douglas. Sur chacun de ces sites, des arbres sélectionnés ont été carottés à cœur afin de tracer les variations annuelles de croissance radiale à partir de mesures des largeurs de cernes. Ces courbes de croissance ont servi de base au calcul des indices de résistance, récupération et résilience de la croissance à des déficits hydriques du sol, calculés quant à eux à l'aide du modèle de bilan hydrique BILJOU©. Sur le site de Bercé, l’efficience d’utilisation de l’eau a de plus été appréhendée à partir du δ13C contenu dans le bois final des cernes. La croissance radiale des chênes de Bercé et de Tronçais a significativement été augmentée par la fertilisation et les variations interannuelles de croissance ont été modélisées par le climat et le déficit hydrique du sol. La croissance du sapin de Douglas quant à elle n’a que très peu été augmentée par l’apport en nutriments en forêt des Potées. Par ailleurs, cette analyse montre que la stimulation de croissance par la fertilisation est transitoire : moins de 10 ans après l’apport d’éléments nutritifs à Bercé et 20 ans à Tronçais, plus aucun effet sur la croissance ne subsiste. Malgré cet effet positif transitoire sur les croissances radiales du chêne, aucune différence entre les traitements sur les capacités des arbres à résister et récupérer après des épisodes de sécheresse. Les résistance et récupération de la croissance sont dépendantes de l’intensité et de la durée du déficit hydrique, donc de la sévérité de l’aléa et non de l’apport de nutriments. Ces résultats corroborent les analyses du δ13C dans les cernes des chênes qui, là encore, ne sont significativement corrélées qu’avec le climat et sont indépendantes du traitement. L’absence de modification de la résilience entre les traitements, quel que soit le site et l’essence étudiés, est discutée. Plus largement, ces travaux interrogent le concept de résilience et son utilisation en dendroécologie / Fertilization and liming are usual practices in agronomy but uncommon in forestry. Experimental liming or fertilization in forest were tested in the 1970’s. The initial aim of these experimentations was to determine if the addition of nutrients on poor or acidic forest soil could increase tree growth or even restore crown condition in case of decline. Physiological studies have established the implication of water availability in soil nutrients uptake and their transport in the sap and also via combined effects in various processes such as cell growth or stomatal control. Recently, extreme drought events responsible of many forest species diebacks have aroused the concern of forest managers. In addition, climate models predict an increase in the frequency and intensity of drought hazards in the future and forest management must be adapted to face them. In this context, and thanks to the current knowledge on the interactions between mineral and water alimentation, we investigate whether nutrient supply could mitigate the negative effects of water deficits by increasing the capacity 1/ to withstand droughts and 2/ to recover optimum growth after the drought induced crisis, i.e. to improve the resilience of trees. Conversely, would the vulnerability of trees to water deficits be increased? To answer this question, we investigated fertilization experiments located in three forests in France and applied on two species, sessile oak and Douglas fir. On each of these sites, selected trees were cored to the pith to determine the annual variations of radial growth from measurements of the tree-rings widths. These growth variations were used as a basis to the calculation of resistance, recovery and resilience indices to drought events, which were quantified using a soil water deficit index computed by the water balance model BILJOU©. On the site of Bercé, the water-use efficiency was estimated from the δ13C of the latewood. Retrospective analyses shown that the radial growth of oak trees in Bercé and Tronçais was significantly increased after the fertilization. Radial growth was then modelled from climate and soil water deficit. Douglas fir radial growth was slightly impacted by the nutrient supply in the Potées site. This analysis highlights the time-limited effect of this nutrient supply on the growth stimulation: no effect subsists more than 10 years after nutrient supply in Bercé and more than 20 years in Tronçais. Despite this transient effect on oak growth, no differences between treatments on the capacity of trees to resist and to recover after drought events was observed. The main factors influencing resistance and recovery of growth were the soil water deficit intensity and duration. These results corroborate δ13C analyzes in oak rings, which, again, were only significantly correlated with climate and were independent of treatment. The lack of modification of the resilience between the treatments, whatever the site and the species studied, is discussed. More broadly, the concept of resilience and its use in dendroecology are questioned

Le but de cette thèse est d'étudier l'influence des conditions trophiques en milieu océanique profond sur la composition isotopique de foraminifères benthiques vivants, afin d'améliorer leur utilisation en tant que proxies potentiels de paléoproductivité. Nous avons étudié trois zones de l'Atlantique Nord-Est : la Marge du Portugal (milieu oligotrophe), le Golfe de Gascogne (milieu méso-oligotrophe), et la zone à upwelling au large de Cap Blanc (Mauritanie, milieu eutrophe). Nous avons établi le rôle majeur du flux et de la qualité de la matière organique sur la densité, la répartition bathymétrique et le microhabitat des espèces de foraminifères. Les faunes superficielles réagissent aux apports de matière organique labile, alors que les faunes endopéliques profondes dépendent de matière organique plus réfractaire. Par ailleurs, nous avons mis en évidence l'existence d'un seuil critique de flux total de matière organique d'environ 2gC/m²/an en dessous duquel le développement de l'endofaune est impossible. L'étude de la composition isotopique de certaines espèces clés a révélé que l'écart en δ13C entre une espèce au microhabitat endopélique superficiel (e.g. Uvigerina peregrina) et une espèce au microhabitat endopélique profond (e.g. Globulimina spp.) permet de différencier un milieu eutrophe (δ13C<0.5%) d'un milieu oligotrophe (δ13C>0.5%). De plus, dans les zones oligotrophes, nous avons observé une diminution graduelle de ce delta δ13C en fonction du flux croissant de matière organique, témoignant de l'influence directe de ce dernier sur la composition des eaux interstitielles du sédiment.

Les tourbières après exploitation perdent leur capacité de puits de carbone, propriété importante dans le contexte des modifications climatiques attendues au cours des prochaines années avec l'augmentation de la teneur atmosphérique en gaz à effet de serre.<br />Afin d'effectuer le bilan de carbone d'une tourbière anciennement exploitée du massif du Jura, trois stades de régénération ont été choisis : tourbe nue, régénération récente avec principalement Eriophorum angustifolium et régénération avancée avec une majorité de Sphagnum. Les flux de carbone et les facteurs abiotiques et biotiques les influençant ont été suivis très régulièrement pendant deux saisons complètes de végétation afin d'établir un modèle empirique et de simuler les flux de carbone.<br />La station de tourbe nue est une faible source de carbone (entre -19 et -32 g C m-2 an-1). Les deux stations en régénération sont des puits de carbone légèrement plus faibles pour la station récente (entre 67 et 166 g C m-2 an-1) que pour la station avancée (entre 93 et 183 g C m-2 an-1).<br />La mesure du δ13C du CO2 respiré des trois stations étudiées a permis de les distinguer avec une signature isotopique de plus en plus négative depuis la tourbe nue jusqu'à la régénération avancée. <br />L'augmentation de la respiration de la tourbe nue avec la baisse du niveau de la nappe a un impact négatif sur le bilan. Ce dernier dépend aussi de la quantité relative de bryophytes (perdant leur capacité de puits de carbone en cas de sécheresse) et de plantes vasculaires (facilitant le dégagement de méthane). Le retour de la fonction de puits de carbone de ces écosystèmes en régénération est ainsi lié aux choix de gestion instaurés sur ces sites.

This thesis deals with a medieval material from Rounala in Karesuando parish, Norrbotten county, Lapland. The aim is to reconstruct the diet and mobility patterns. It is through carbon, nitrogen and sulphur stable isotopes and radiocarbon that both pastoralist traits and whether which part Christianity played in the burial traditions of these human remains is being studied. Another aim is to discuss the repatriation issue as these remains are subjected to. The results mainly show that all individuals had a mixed diet and no pastoral way of living has been established. Furthermore, individual 3 is suffering from pathological changes. With radiocarbon dates ranging from 1300 to 1720 AD, two groups can be distinguished as to whom had been buried before and after the construction of the church. And repatriation is being discussed as an issue to who have ownership over ancient remains.

The combined methods of stomach content analysis and stable 15N and 13C isotope biochemistry analysis were used to investigate the trophic dynamics and feeding ecology of coastal pelagic fishes in the waters off southeastern Florida, USA. The coastal pelagic fish complex includes blackfin tuna Thunnus atlanticus, dolphinfish Coryphaena hippurus, king mackerel Scomberomorus cavalla, little tunny Euthynnus alletteratus, skipjack tuna Katsuwonus pelamis, and wahoo Acanthocybium solandri. These coastal teleosts, particularly the tunas and wahoo, are primarily targeted by recreational anglers. However, there is a shortage of available trophic and diet composition data concerning these fishes of the coastal pelagic ecosystem. Stomach and muscle tissue samples were collected from the species of various lengths over a three-year period from March 2010 and March 2013. Across all six species, teleost fishes dominated the prey with an average 64.5% by occurrence, 63.7% by number, and 89.9% by weight. There were two dominant prey families: Clupeidae and Carangidae. Dolphinfish showed the lowest diet overlap among the six species, due to the highly diverse diet. The highest diet overlap occurred between king mackerel and little tunny. The mean δ15N ranged from 8.21 ‰ (wahoo) to 13.18 ‰ (king mackerel), and the mean δ13C ranged from -18.41 ‰ (king mackerel) to -16.70 ‰ (dolphinfish). Blackfin tuna exhibited the largest δ15N range (7.22 to 13.21 ‰), as well as the largest δ13C range (-19.13 to -12.99 ‰). The δ15N and δ13C signatures in the muscle tissue showed evidence of shifts to higher trophic levels with an increase in fish size and the formation of distinct trophic groups among the coastal pelagic predators. The δ13C also suggested an inshore-offshore spatial relationship among the coastal pelagic fish. The trophic dynamics and feeding ecology data generated by this study will provide valuable baseline data for the coastal pelagic complex and future ecosystem studies.

Environmental fluctuations in the eastern Pacific Ocean are reflected in the tissues of some of its most vulnerable apex predators, the Peruvian fur seal (PFS) Arctocephalus australis ssp.and the South American sea lion (SASL) Otaria byronia.These large pinnipeds live in sympatry along the Pacific coastline of South America and forage within the neritic waters over the continental shelf. The coastal waters off Peru are a region of great environmental fluctuations due to periodic, oscillating El Niño- La Niña- Southern Oscillation (ENSO) events, which result in ecosystem-wide food web changes. Pinniped vibrissae (whiskers) are continuously growing keratinous tissues and reflect the incorporation of prey from the region. Fine resolution sampling along their length provided trophic information on a weekly to monthly time scale over several years. Vibrissae were obtained from 2010-2016 from female (n=47), male (n=17) and newborn pup (n=6) fur seals and male (n=6) sea lions collected during pinniped rookery health assessments. Stable isotope ratios (δ13C and δ15N) in vibrissae infer temporal primary production and dietary variations in individuals. ENSO conditions were dictated by the sea surface temperature anomaly (SSTA) recordings from the Niño 1+2 Index region over 12 years. Fluctuations in vibrissae δ15N were correlated to varying SSTA readings (p15N (p15N signatures (p13C revealed minor fluctuations ranging from -18.13 to -13.17‰over the 12-year period, δ13C did reveal a significant depletion and enrichment oscillation during specific points in time, such as the 2014-2016 El Niño event, which ranged from -15.09 to -13.83‰(p=0.040). Stable isotope signatures varied between genders, but not by species. Female fur seal stable isotope signatures were significantly more depleted in both δ13C and δ15N than males (p13C and δ15N were inversely correlated to each other from 2014 to 2016; this was during the strongest El Nino-Southern Oscillation event on record (p=0.002). As δ13Csignatures became more enriched, δ15N signatures depleted from 2014 until 2016. This suggests that when ENSO warm phase conditions occur, the environments resources change in historic foraging grounds, possibly forcing pinnipeds to travel farther distances offshoreto forage or altering what they feed on throughout these stressful conditions.This study serves to help understand of the impact of oceanographic influences on these pinnipeds.ENSO conditions influence the trophic dynamics and resultant survival adaptations in both of these vulnerable Peruvian marine mammals.

L'objectif de cette thèse est de définir les conditions expérimentales nécessaires à la culture de foraminifères benthiques profonds dans le but d'affiner la calibration de proxies paléocéanographiques. Jusqu'à présent les études expérimentales sur ces organismes sont rares compte-tenu des difficultés rencontrées pour les maintenir actifs. Notre travail s'est concentré sur l'espèce Bulimina marginata (sensu lato) qui présente l'intérêt de bien s'adapter aux conditions en laboratoire. Dans un premier temps, nous avons déterminé les conditions de vie optimale de cette espèce, à savoir les conditions permettant de produire un maximum de juvéniles et d'obtenir leur croissance dans un délai court. Nous avons donc testé, en laboratoire, l'influence de différentes températures (6- 14°C) et de différents types de nourriture (algues vertes ou diatomées, fraîche ou lyophilisée) sur la reproduction (délai avant reproduction, quantité de juvéniles produits, etc.) et la croissance (taux de croissance du test) de B. marginata. Nous avons ensuite mis au point deux protocoles expérimentaux permettant d'obtenir des foraminifères ayant calcifié la totalité de leur coquille dans des conditions physico-chimiques stables et contrôlées (température, salinité, chimie des carbonates). Finalement, nous avons étudié la composition isotopique des tests de foraminifères calcifiés à différentes températures dans ces systèmes stables. L'analyse de tests de différentes tailles a mis en évidence l'effet ontogénétique sur la composition isotopique de l'oxygène et du carbone des foraminifères benthiques profonds. Par la suite, nous avons établi des équations de paléotempérature en fonction des différentes classes de taille étudiées et déterminé les facteurs de correction à appliquer aux valeurs de δ18O des tests de différentes tailles de B. marginata pour obtenir la valeur de la calcite à l'équilibre.

名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム報告

North American populations of white-winged scoters (<i>Melanitta fusca deglandi</i>) have declined markedly over the past several decades. The causes for decline are uncertain, but likely involve a complexity of events occurring on wintering and breeding areas. To gain insight into potential cross-seasonal effects, I delineated Atlantic and Pacific wintering scoter populations and linked them to a shared breeding area using stable isotope analysis of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) ratios in feathers. By applying this methodology to a marked breeding population at Redberry Lake, Saskatchewan, I assigned females to putative wintering areas and determined: (1) population structure; (2) the extent of winter site philopatry; and, (3) differences in vital rates and other variates in relation to winter origin. Discriminant function analysis of isotopic ratios in feather samples from known wintering locations resulted in classification probabilities of 96% (<i>n</i> = 149) for Pacific and 78% (<i>n</i> = 32) for Atlantic wintering scoters. Using this methodology, I determined that the Redberry Lake breeding population is comprised of approximately 75% Pacific and 25% Atlantic wintering birds, and its members exhibit high degrees of winter region philopatry based on the classification of successive recaptures over three field seasons. Annual variations in population structure, as well as differences in nest initiation dates and blood contaminant loads in relation to winter area suggest seasonal interactions may influence survival and reproductive success of this population. To gain insight into potential seasonal interactions, I examined nest success and female survival in relation to winter area. No significant differences in nest success in relation to winter area were found, but nests that failed before mid-incubation were not sampled. Adult female survival rate for 2000-2004 was estimated as 0.85, with no significant difference detected between wintering areas. This study demonstrated that it is important to link breeding and wintering areas to better understand the factors influencing population dynamics and to effectively address conservation issues.