L’intégration culture – élevage à l’échelle territoire représente une voie pour améliorer le fonctionnement métabolique et les services écosystémiques fournis par les systèmes agricoles, malgré les contraintes de spécialisation des exploitations. Cette thèse propose une méthodologie de conception de systèmes culture – élevage au niveau du territoire, dans une démarche participative structurée en trois grandes étapes : diagnostic des enjeux, conception d’options techniques et organisationnelles, évaluation multicritère. Chaque étape est outillée par un cadre conceptuel et une grille d’évaluation multicritère adaptée aux dispositifs de terrain menés sur le bassin versant de l’Aveyron. Les scénarios construits présentent deux modèles de l’intégration culture – élevage : une « filière territorialisée » pour la production de luzerne dans les systèmes de culture de l’aval du bassin à destination des élevages de l’amont, un « collectif d’agriculteurs bio » échangeant directement de la luzerne, des méteils et du fumier dans des groupes locaux. Chaque scénario présente des performances de durabilité améliorées et pourraient être complémentaires pour le changement de pratiques sur le territoire. La méthodologie développée permet la conception multi-niveaux et multi-domaines de scénarios d’intégration, et pourrait être renforcée par une évaluation quantitative des bénéfices attendus et des coûts de coordination entre acteurs. / Crop-livestock integration at territory level may be a pathway to impove metabolic functions and delivery of ecosystem services in agricultural systems, overcoming the constraints of farm specialization. This thesis builds on a methodology of participatory design of integrated crop-livestock systems at territory level in three steps: diagnosis of issues, design of technical and organizational options for change, multicriteria assessment. Each step is supported with a conceptual framework and a multicriteria grid adapted to the case study in Aveyron river basin. The designed scenarios show two approaches of crop –livestock integration: the introduction of alfalfa in downstream cropping systems sold to upstream livestock systems through a local supply chain and the direct exchanges of alfalfa, cereal-legume mixtures and animal manure in local groups of organic farmers. Both scenario present improved sustainability performances and could be complementary to initiate more sustainable practices in local farming systems. The methodology allows designing multi-level and multi-domain scenarios of crop-livestock integration. It could be improved with models for quantitative assessment of benefits and coordination costs among stakeholders.

En réponse aux réglementations environnementales récentes incitant à une gestion préventive de la qualité de l'eau, l'agriculture biologique (AB) constitue une des solutions globales préconisée pour cette gestion préventive. L'objectif de cette thèse est d'étudier les transitions des exploitations agricoles vers l'AB dans les territoires, en prenant les aires d'alimentation de captages (AAC) en Île-de-France comme cas d'étude. En nous inscrivant en agronomie des territoires, nous développons une interface disciplinaire avec la géographie et analysons ces transitions sous l'angle des interactions entre systèmes techniques et de commercialisation à différentes échelles territoriales. Des enquêtes ont été réalisées auprès d'agriculteurs franciliens en systèmes de grandes cultures et de maraîchage et auprès d'opérateurs des filières agricoles. Des « études AAC » en cours ont également été étudiées. Nous avons abordé dans un premier temps les potentialités et les modalités de transition des exploitations vers l'AB en développant des méthodes pour évaluer leur proximité technique à l'AB et l'ampleur des sauts techniques et commerciaux qu'elles auraient à réaliser dans une situation de conversion. Parallèlement, l'analyse des stratégies techniques et commerciales des exploitations biologiques a permis d'aboutir à différents modèles biologiques. Nous avons ensuite montré que les opportunités territoriales de commercialisation jouent sur les possibilités d'évolution des exploitations vers l'AB. Enfin, la pertinence de l'échelle AAC pour engager un développement territorialisé de l'AB a été remise en cause. La complexité de mise en oeuvre de cet objectif a été montrée en lien avec la superposition de territoires de différentes natures. Ce travail contribue à la compréhension des obstacles à l'insertion effective de l'AB dans les territoires à enjeu eau potable. / Organic farming is one of the global solutions recommended in response to recent environmental regulations for preventive management of water quality. The aim of this thesis is to study the transition of farms towards organic farming in specific territories, based on the case of water catchment areas in Ile-de-France. From an agronomy of territories perspective, I develop a disciplinary interface with geography, and analyze these transitions from the viewpoint of interactions between technical and commercialization systems on various territorial scales. My research has included surveys on large-scale farmers and market gardeners in the Ile-de-France region, and on operators of agricultural supply chains. I have also examined "water catchment areas studies" under way. I first consider the potentialities and modalities of farms' transition to organic farming, by developing methods to evaluate their technical proximity to organic farming and the size of the technical and commercial leaps that they would have to make in a situation of conversion. In parallel, an analysis of the technical and commercial strategies of organic farms enables me to produce various biological models. I then show that the territorial opportunities of commercialization impact on organic farms' possibilities to evolve. Finally, the relevance of the water catchment area scale for engaging in territorialized development of organic farming is called into question. The complexity of the implementation of this objective is shown in relation to the superposition of territories of different natures. This work contributes to the understanding of obstacles to the effective introduction of organic farming in territories where drinking water is an issue.

La modélisation de la croissance des plantes a vu le jour à la fin du XXème siècle, à l'intersection de trois disciplines : l'agronomie, la botanique et l'informatique. Après un premier élan qui a donné naissance à un grand nombre de modèles, un deuxième courant a vu le jour au cours de la dernière décennie pour donner à ces modèles un formalisme mathématique et statistique. Les travaux développés dans cette thèse s'inscrivent dans cette démarche et proposent deux axes de développement, l'un autour de l'évaluation et de la comparaison de modèles, et l'autre autour de l'étude de la variabilité inter-plantes. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la capacité prédictive des modèles de croissance de plantes, en appliquant une méthodologie permettant de construire et d'évaluer des modèles qui seront utilisés comme outils prédictifs. Une première étape d'analyse de sensibilité permet d'identifier les paramètres les plus influents afin d'élaborer une version plus robuste de chaque modèle, puis les capacités prédictives des modèles sont comparées à l'aide de critères appropriés. %Cette étude a été appliquée au cas de la betterave sucrière. La deuxième partie de la thèse concerne la prise en compte de la variabilité inter-individuelle dans les populations de plantes. %Il existe en effet une forte variabilité entre plantes, d'origine génétique ou environnementale, dont il est nécessaire de tenir compte. Nous proposons dans cette thèse une approche basée sur l'utilisation de modèles (non linéaires) à effets mixtes pour caractériser cette variabilité. L'estimation paramétrique par maximum de vraisemblance nécessite l'utilisation de versions stochastiques de l'algorithme d'Espérance Maximisation basées sur des simulations de type Monte Carlo par Chaîne de Markov. Après une première application au cas de l'organogenèse chez la betterave sucrière, nous proposons une extension du modèle structure-fonction Greenlab à l'échelle de la population.%, appliqué aux cas de la betterave sucrière et du colza.

La zone tropicale connaît à l’heure actuelle une réduction catastrophique de la superficie des écosystèmes forestiers qui jouent pourtant un rôle essentiel dans la régulation climatique et qui constituent un réservoir inestimable de la biodiversité. Les causes de cette déforestation sont multiples et complexes. Même si l’agriculture constitue l’une des causes majeures de la déforestation dans la plupart des régions tropicales, l’Afrique sub-saharienne a connu des influences exceptionnelles liées aux conflits sociaux qui ont entrainé un afflux massif de réfugiés ou de déplacés internes. Au Burundi, l’instabilité sociopolitique survenue en 1993 a entrainé un déplacement massif de la population constituée essentiellement d’agriculteurs. Une partie de cette population déplacée s’est réfugiée à l’extérieur du pays tandis qu’une autre s’est retrouvée dans des camps de déplacés à l’intérieur du pays. L’objectif de cette étude est de caractériser la dynamique spatio-temporelle de l’occupation du sol au sud et sud-est du Burundi en mettant un accent particulier sur l’influence de cette migration forcée de la population. La dynamique et la biodiversité végétale de la forêt de Bururi qui est située dans ce paysage anthropisé ont également été analysées. Sur la base de 6 images satellitaires et des observations sur le terrain, cette étude montre que le sud et sud-est du Burundi est caractérisé par une augmentation de l’anthropisation au fil du temps. L’impact négatif de l’instabilité sociopolitique sur la végétation naturelle a été mis en évidence par la diminution du degré d’anthropisation au fur et à mesure que la distance aux camps de déplacés augmente. Il est également confirmé par le fait que l’anthropisation de la zone située autour des camps est plus importante pour les années qui ont suivi le déclenchement de l’instabilité sociopolitique par rapport aux années antérieures. Ainsi, les résultats de cette étude ont permis de confirmer que les camps de déplacés ont significativement contribué à la dynamique de l’occupation du sol dans cette région. La création de nouvelles parcelles agricoles ainsi que la recherche du bois de chauffe autour des camps sont à l’origine de cette forte déforestation. Cette étude montre également que la distribution d’abondances des plantes de la forêt de Bururi est conforme à la distribution log série, ce qui constitue également un indicateur de sa perturbation malgré son statut d’aire protégée. L’agrégation de certaines de ses espèces arborescentes pourrait être l’une des conséquences de ces perturbations anthropiques. En outre, la prépondérance de certains arbustes pionniers généralement indicateurs des forêts tropicales africaines secondarisées, serait un indicateur d’une perturbation anthropique récente qui pourrait être attribuée à cette instabilité sociopolitique. La mise en place d’une politique nationale de réhabilitation des anciens emplacements des camps ainsi que la restauration des espèces menacées s’avèrent par conséquent indispensables./Nowadays, tropical zones are characterized by a catastrophic decline of forest ecosystems areas which play however an important role in climate regulation and biodiversity conservation. There are numerous and complex causes of deforestation. Even if agriculture is one of the main causes of deforestation in most tropical regions, sub-saharan Africa is known to have exceptional influences related to social conflicts that led to a massive flow of refugees or internal displaced population. In Burundi, socio-political instability which occurred in 1993 also led to massive waves of displaced people, essentially farmers. A part of them fled to foreign countries whereas others were kept gathered in camps throughout the country. The present study aims to analyze the land cover spatiotemporal dynamics in south and southeast of Burundi and is particularly focused on the influence of this population forced to migrate. Dynamics and plant diversity of Bururi forest located in this anthropogenic landscape were also investigated. The study combines six Landsat multispectral satellite images analysis with fielding observations. The study highlights an increase in natural vegetation disturbance by anthropogenic activities over time. The negative impact of socio-political instability has been demonstrated by an anthropization decrease when the distance from the camps increases. It is also confirmed by a high anthropogenic pressure in the camp’s surrounding zone during the period that followed the outbreak of the socio-political instability than in previous years. This result confirms that displaced population camps have significantly contributed to the land cover dynamic in the south and southeast of Burundi. Agricultural and domestic firewood collecting activities in camp’s surrounding zone are the main causes of deforestation during instability period. The observed plant species abundance distribution in Bururi forest was found similar to the log series model which also suggests the impact of disturbance on the plant abundance distribution despite the status of this ecosystem as protected area. The spatial aggregation of some of its tree species would be considered as a consequence of anthropogenic disturbance. In addition, the observed pioneer shrubs usually characteristics of secondary African tropical forests can be considered as anthropogenic recent disturbance indicators and would be attributed to the socio-political instability impact. This study recommends the establishment of a national rehabilitation policy of those disturbed zones around the camps and restoration of endangered plant species. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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

Les travaux de recherche ont été menés dans la réserve de biosphère de la boucle du Baoulé (RBBB) au Mali. Cette réserve est constituée de 3 aires, Badinko, Kongosambougou et Fina. Cette étude a été faite dans l’aire de Fina, la plus importante pour sa richesse en faune. La péjoration des conditions climatiques et les impacts des pressions anthropiques croissantes ont entraîné une dégradation des écosystèmes en particulier la biodiversité végétale. L’objectif de notre recherche est d’étudier l’influence des gradients anthropique et géomorphologique sur la variation de la biodiversité végétale dans la RBBB. Elle contribuera à la caractérisation et à l’évaluation de l’état actuel de la végétation dans une perspective de conservation durable des ressources végétales en particulier la biodiversité. Nous sommes partis de l’idée que les aires protégées constituent des espaces témoins de conservation des milieux naturels qui, comparés aux milieux perturbés permettraient de caractériser l’état d’évolution de la biodiversité végétale. Deux approches ont été utilisées pour aborder cette étude :l’approche synchronique et l’approche diachronique. Un recensement et une classification des espèces ont été effectués en s’appuyant sur le dispositif de zonage d’une réserve de biosphère basée sur les degrés de pression (régimes de protection) et la situation géomorphologique. Puis une quantification des variations de pressions liées aux activités anthropiques a été faite. <p>Nos résultats ont montré que les facteurs structurants de la végétation varient suivant la géomorphologie et surtout le dispositif de zonage (gradient anthropique). C’est dans les milieux perturbés que la diversité est élevée, mais avec un niveau d’organisation peu homogène comparativement aux milieux non perturbés. L’intensification actuelle des pressions dans les milieux perturbés et la dégradation des formations végétales qui en résulte n’entraînent pas actuellement dans la réserve une baisse de diversité. Aussi, dans les conditions écologiques locales pratiquement semblables dans la réserve, le zonage caractérisant les niveaux d’anthropisation est autant important que les facteurs texture du sol qui sont liés aux conditions géomorphologiques dans la structuration floristique. Les résultats phytosociologiques ont montré l’individualisation de 10 groupements végétaux dont 6 en milieux perturbés avec une tendance à la dégradation de la végétation et sa transformation en savane arbustive et 4 en milieux non perturbés marqués par la disparition des formes de végétation originelles. La plus forte densité en espèces est observée dans les groupements végétaux des unités de plaine et de vallée pour l’ensemble des 3 zones. C’est dans ces unités également que la surface terrière pour les arbres de plus de 8 m et la valeur pastorale sont importantes. La diminution du recouvrement des espèces herbacées de bonne valeur fourragère en particulier les pérennes est corrélée aux perturbations liées aux intenses activités anthropiques (agricole et pastorale par exemple). Ces activités engendrent la dégradation du milieu, une baisse de la valeur pastorale qui est indépendante de la biodiversité. Les dynamiques temporelles de la composition du paysage forestier de la réserve ont montré une ouverture du paysage caractérisée par une extension des superficies cultivables de la zone de transition vers la zone protégée ainsi que la réduction de la superficie des savanes arborées et la transformation progressive du paysage en savane arbustive. L’étude a permis de comprendre que le dispositif législatif classique de protection ne correspond pas à la réalité de terrain. De façon générale, l’influence des gradients géomorphologique et surtout anthropique est perceptible sur la structure de la flore et de sa diversité. <p>Une extension de notre approche d’étude dans les réserves de Badinko et de Kongosambougou permettra d’asseoir un dispositif de suivi de l’évolution spatio-temporelle de la végétation et de poser les bases d’une politique rationnelle de conservation de la réserve de biosphère de la boucle du Baoulé.<p><p>Mots clés :Anthropisation, diversité floristique, dynamique spatiale, géomorphologie, réserve de Fina, Mali.<p><p>ABSTRACT<p>The research was conducted in the Fina, part of biosphere reserve of « boucle du Baoulé » (RBBB) in Mali. This reserve consists of 3 areas, Badinko, Kongosambougou and Fina. Fina area is the most important for its rich fauna, this study was done. The climatic conditions pejoration and the impacts of increasing human pressures have led to ecosystem degradation, particularly plant biodiversity of the Fina reserve. In this study we have updated data on plant diversity and its variation based on the device of biosphere reserve zoning based on the pressure degree (protects systems). The objective of this thesis was to test the main hypothesis that protected areas are witness spaces of natural settings conservation that, compared to the disturbed areas, would characterize plant biodiversity evolution. Two approaches were used to address this study: synchronic and diachronic approach. Our results showed that the vegetation structural factors vary with the environment (zones) and geomorphology. The correlations between vegetation and ecological factors showed that the disturbance gradient is a major factor in the floristic variability. Human pressure intensification in disturbed habitats and resulting vegetation degradation do not currently induce any decrease of diversity in the reserve. In local similar environmental conditions as is the Fina reserve case, zoning characterizing the human impact levels is as important as the soil texture factors that are related to geomorphological conditions in the floristic structure. The phytosociological results showed the individualization of 10 plant groups in disturbed habitats, including 6 with a tendency to shrubby savanna and 4 in undisturbed environments marked by the disappearance of the vegetation original forms. The highest density of species is observed in plant communities of the plain and valley units in all the three zones. It is also in these units that basal area for trees over 8 m and pastoral value are important. The herbaceous species of good fodder value recovery reduction in particular the perennial causes the environmental degradation, and the pastoral value reduction that is independent of biodiversity. Temporal dynamics of the forest landscape composition of the reserve showed an opening of the landscape characterized by an expansion of arable land in the transition zone to the protected area of the reserve, the decrease in savanna area and gradual transformation landscape in shrubby savanna.<p>An extension of our study approach in the Badinko and Kongosambougou reserves could help establishing a monitoring of the spatial and temporal vegetation evolution and putting the rational politics bases of Baoulé biosphere reserve conservation.<p><p>Key words: Anthropisation, geomorphology, floristic diversity, Fina reserve, spatial dynamics, Mali.<p><p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La connaissance de la dynamique des écosystèmes forestiers face à l’anthropisation est plus qu’indispensable à l’établissement de bases satisfaisantes pour leur utilisation durable et rationnelle. Ces perturbations anthropiques sont à la base de la fragmentation des forêts et de l’augmentation des lisières. Ainsi, depuis plus de trois-quarts de siècle la notion de « lisière » préoccupe la communauté scientifique. La grande diversité des espèces qui lui est associée est connue comme le principe de « l’effet de lisière » et est largement considéré comme un concept fondamental de l’écologie. Après l’énonciation de ce principe, les gestionnaires de la faune avaient estimé créer autant de lisières que possible du fait que la plus grande diversité de la faune y était observée. Paradoxalement, en accordant plus l’accent sur la faune au cours des deux dernières décennies, nombreuses caractéristiques des lisières, désormais considérées comme néfastes, ont été mises en évidences. C’est ainsi que des études sur la compréhension des réponses écologiques de la faune face aux lisières se sont multipliées afin de parvenir aux recommandations adéquates pour une meilleure conservation. La présente étude a pour but de tester si les Rongeurs peuvent servir comme bioindicateurs des effets de lisière dans la forêt de Masako. Les captures ont été faites durant 38 mois à l’intérieur de 4 grilles d’échantillonnage (1 ha/grille/habitat) installées dans une forêt à Gilbertiodendron dewevrei, une forêt secondaire vieille, une jachère d’au moins 5 ans et une lisière jachère/forêt secondaire. Les espèces ont été identifiées à l’aide de données morphométriques et d’analyses moléculaires (ADN du Cyt b). La richesse, la diversité, la densité, les abondances, le sex-ratio et la structure d’âges des espèces capturées ont été analysés. Une richesse et une diversité élevées sont observées dans la lisière probablement suite à son hétérogénéité et à la présence d’une diversité de niches sur une surface réduite. Les abondances de différentes espèces y sont en général faibles mais quelques fois intermédiaires ou similaires à celles des milieux adjacents. Quatre groupes d’espèces ont été distingués :(i) les généralistes ;(ii) celles qui évitent la lisière (faibles abondances dans la lisière) ;(iii) celles ayant des abondances distinctes selon les habitats ;(iv) celles ayant des abondances intermédiaires dans la lisière. L’étude a montré que les Rongeurs pourraient bien servir comme bioindicateurs des effets de lisière. Leur diversité et abondance étant des paramètres prioritaires à analyser. / 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

Il a récemment été démontré que la glace de mer antarctique pouvait jouer un rôle significatif dans la dynamique des gaz à effet climatique (dont le dimethylsulfure ou DMS) dans les régions polaires. Ce travail s’est d’abord attaché à la mise au point d’une méthode de mesure fiable du diméthylsulfoxyde (DMSO) dans la glace de mer, supprimant les interférences générées par la production de DMS au sein de l’échantillon en réponse au choc osmotique subi lors de la fonte de l’échantillon de glace. Une procédure de détermination séquentielle du DMS, par broyage à sec, puis du dimethylsulfoniopropionate (DMSP) et du DMSO sur le même échantillon de glace a été développée et utilisée à large échelle dans ce travail. Les données du présent travail ont été acquises dans le cadre de deux programmes d’observation intégrés menés sur la glace de mer antarctique à des saisons différentes mais avec une méthodologie commune :1) choix de sites d’étude homogènes afin de minimiser l’impact de la variabilité spatiale sur l’interprétation des résultats dans une optique d’évolution temporelle et 2) priorité à la caractérisation du cadre physico-chimique (texture, température, salinité, couvert de neige, susceptibilité au drainage des saumures,….) avant toute autre analyse. L’étude menée dans le cadre du programme ISPOL (nov.–dec. 2004) a permis d’observer que la stratification des saumures a un impact positif sur la conversion du DMSP en DMS au sein de la glace mais ralentit les flux de DMS et DMSP vers l’océan. Le couvert de glace est caractérisé à cette période de l’année par une perte nette de DMSP et génère des flux combiné de DMS et DMSP du même ordre de grandeur que les flux de DMS atmosphériques mesurés dans le cadre d’autres études. L’étude menée dans le cadre du programme SIMBA (sept.–oct. 2007) a permis de mettre en évidence l’importance du forçage atmosphérique sur le régime thermique et la dynamique du DMS/P/O dans la glace. Les communautés d’algues de surface produisent de fortes concentrations de DMS/P/O en réponse au stress thermique, osmotique et potentiellement radiatif durant les périodes de refroidissement et la mise en place d’un régime soutenu de drainage des saumures contribue à évacuer périodiquement les hautes concentrations de DMS/P/O produites dans la glace vers l’océan sous-jacent. Le couvert de glace affichant une production nette de DMS/P/O à cette période de l’année génère des flux combinés de DMS et DMSP plus de dix fois supérieurs à ceux observés pour la glace estivale. L’étude menée sur de la glace artificielle a permis de mettre en évidence l’impact des processus physico-chimiques sur la signature en gaz de la glace en croissance constituant un premier pas vers la modélisation des transports de gaz dans la glace de mer et leurs échanges au travers des interfaces glace-océan et glace-atmosphère. <p><p><p>SUMMARY - It has recently been demonstrated that Antarctic sea ice recently demonstrated plays a potentially significant role in the dynamics of climatically significant gases (amongst which dimethylsulphide or DMS) in Polar Regions. This research work has initially focused on the development of a reliable method for the determination of dimethylsulphoxide (DMSO) within sea ice, avoiding interferences generated by DMS production within the sample in response to the osmotic shock caused by melting. A sequential determination procedure of DMS, dimethlsulphoniopropionate (DMSP) and DMSO on the same ice sample has been developed and used on a large amount of samples in the present work. Data presented in this research project have been collected in the framework of two integrated sea ice observation programs focused on Antarctic sea ice at different seasons but following a common approach: 1) choice of homogeneous study sites to minimize the impact of spatial variability on the interpretation of the results in a time series perspective and 2) priority given to the characterization of the physicochemical framework (texture, temperature, salinity, snow cover, susceptibility to brine drainage,…) prior to any other study. The study conducted in the framework of the ISPOL experiment (Nov.–Dec. 2004) demonstrated that stratification of the brine inclusions network positively influenced the conversion of DMSP into DMS but decreased fluxes of DMS and DMSP towards the ocean. The ice cover at that time of the year is characterised by a net DMSP loss and generates combined DMS and DMSP fluxes whose values fall in the range of atmospheric DMS flux from sea ice measured in the frame of other studies. The study conducted in the framework of the SIMBA experiment (sept.–oct. 2007) emphasized the importance of atmospheric thermal forcing on the sea ice thermal regime and DMS/P/O dynamics. The surface community of algae produced elevated levels of DMS/P/O in response to thermal, osmotic and potentially radiative stress during periods of atmospheric cooling while the development of an intense brine drainage regime contributed to periodically release the elevated levels of DMS/P/O produced in the sea ice towards the underlying ocean. The ice cover exhibited at that time of the year a net production of DMS/P/O and produced combined DMS and DMSP fluxes more than ten times higher than those observed for summer sea ice. The study conducted on laboratory prepared growing sea ice emphasised the impact of physicochemical processes on the gas signature of growing sea ice and represents a first step towards modelling gas exchanges within sea ice and across its interfaces with the ocean and the atmosphere.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Même si la réduction des apports de nutriments dans les écosystèmes aquatiques est généralement envisagée avec des approches « effects-based », ce n’est pas le cadre qui a été suivi dans cette thèse. En effet, dans une démarche de développement durable, il semble plus pertinent, de définir des mesures de contrôle de la pollution agissant sur les relations de cause à effet. Selon cette logique, la méthodologie proposée par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) pour protéger les écosystèmes aquatiques présente plusieurs faiblesses. Par le fait qu’elle réfère à certains principes de l’économie standard de l’environnement, l’analyse économique de la DCE pose plusieurs problèmes pour agir sur la causalité de la pollution. Néanmoins, la méthodologie proposée par la DCE est pertinente par le fait qu’elle recommande l’utilisation combinée de mesures techniques et d’instruments pour diminuer les dommages environnementaux. Conformément à cette disposition, l’effet de mesures techniques et d’instruments sur le secteur agricole et sur la chaine alimentaire l’englobant a été évalué puisque cette dernière est responsable de la majorité des émissions diffuses et ponctuelles d’azote et de phosphore dans les eaux de surface. La définition de mesures techniques en fonction de l’efficience de l’utilisation des nutriments (Nutrient Use Efficiency, NUE) dans la production agricole a été complétée par l’étude des instruments économiques utilisés dans la Politique Agricole Commune (PAC) pour développer une agriculture multifonctionnelle. Si la thèse concerne de manière générale l’eutrophisation des écosystèmes aquatiques, elle se penche plus particulièrement sur les pressions au sein du bassin de l’Escaut et sur leurs impacts jusqu’à la zone côtière de la mer du Nord. Des mesures techniques agissant sur les causes des émissions diffuses du secteur agricole et sur les émissions ponctuelles des stations d’épuration ont été proposées pour ce bassin. Ces mesures techniques ont été caractérisées prioritairement par leur efficacité environnementale (grâce aux modèles Sénèque-Riverstrahler et MIRO) et en fonction de leurs coûts directs. <p><p>/<p><p>Although reducing the load of nutrients in aquatic ecosystems is usually looked at through "effects-based" approaches, this is not the context which this paper has chosen to follow. In fact, keeping in line with sustainable development, it seems more relevant to define measures to control pollution which act on cause and effect relations. According to this way of thinking, the methodology proposed by the Water Framework Directive (WFD) to protect aquatic ecosystems presents a number of weaknesses. By the fact that it refers to certain standard economic principles for the environment, the WFD’s economic analysis poses several problems towards acting on the cause of the pollution. Nevertheless, the methodology proposed by the WFD is relevant, as it recommends the combined use of technical measures and of instruments to reduce environmental damage. In accordance with this disposition, an assessment has been made of the effect of technical measures and instruments on the agricultural sector and on the food chain encompassing it, since the food chain is responsible for the majority of diffuse and point emissions of nitrogen and phosphorus in surface waters. The definition of technical measures in terms of efficient use of nutrients (Nutrient Use Efficiency, NUE) in agricultural production has been complemented by a study of economic instruments used in the Common Agricultural Politicy (CAP) to develop a multifunctional type of agriculture. Although the paper deals with the eutrophication of aquatic ecosystems in a general way, it concentrates particularly on the increasing pressures in the Scheldt basin and on their impacts as far as the North Sea coastal zone. Technical measures acting on the causes of diffuse emissions in the agricultural sector and on point emissions in the water treatment plants have been proposed for this basin. These technical measures have been categorised in order of priority according to their environmental effectiveness (thanks to the Sénèque-Riverstrahler et MIRO models) and depending on their direct costs. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished