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

Dans cette étude, la composition taxonomique, la structure spatiale et les ressources végétales naturelles prélevées dans les forêts de Kigwena et de Rumonge ont été analysées. Les deux forêts sont situées au Sud-Ouest du Burundi, dans une région de forte densité de population. L’objectif global de l’étude était d’élucider des éléments de l’écologie de la forêt dense de Kigwena et de la forêt claire de Rumonge en vue de leur conservation optimale. Les résultats montrent que les deux forêts sont floristiquement différentes malgré leur proximité géographique. Les types biologiques sont dominés par les phanérophytes, les chaméphytes et les thérophytes ;ce qui traduit des adaptations des espèces aux conditions du milieu de vie forestier caractérisé par un stress hydrique et par d’importantes perturbations d’origine anthropique. Le spectre phytogéographique est en concordance avec la localisation des forêts étudiées dans le territoire phytogéographique du District du Mosso/Malagarazi, caractérisé par la présence des espèces à distribution soudano-zambézienne et des espèces de liaison soudano-zambézienne et guinéo-congolaise. La forêt dense de Kigwena et la forêt claire de Rumonge sont soumises aux mêmes influences phytogéographiques et n’ont donc pas connu d’isolement géographique. Dans la forêt dense de Kigwena, l’hétérogénéité spatiale de la végétation, reflétée par l’existence de quatre groupements végétaux distincts, obéit aux gradients d’humidité et d’anthropisation. Par contre, dans la forêt claire de Rumonge, l’hétérogénéité spatiale de la végétation se traduit par des variations stationnelles dans un même fond floristique. L’analyse de la distribution spatiale a montré que les arbres sont répartis selon le modèle spatial agrégé. Les ressources végétales prélevées dans les deux forêts par les populations riveraines servent en grande partie à des fins médicinales, matérielles, alimentaires, énergétiques et/ou socio-culturelles. Les prélèvements de ces ressources, l’agriculture intensive, l’exploitation des carrières, l’aménagement des infrastructures, les feux de forêt et les chablis ont été identifiés comme étant des facteurs de perturbation qui amplifiaient la dégradation et le risque de disparition des forêts de Kigwena et de Rumonge. En définitive, cette étude a montré que les forêts étudiées ont une richesse taxonomique et une valeur conservatoire considérables. Mais ces forêts sont menacées sous l’action d’une anthropisation croissante. Pour remédier à cette situation, des mesures et des actions de conservation ont été proposées pour un court terme. /The taxonomic composition, the spatial pattern and the botanical resources used by Man around the Kigwena and Rumonge forests were studied. Both forests are located in the south-western part of Burundi, in a zone characterized by a high population density. The overall objective of this study was to understand the ecology of the Kigwena and Rumonge forests in order to support their conservation. Results show that the flora of the two forests are different although their geographical proximity. The life forms are dominated by phanerophytes, chamaephytes and therophytes; this observation corresponds to an adaptation of the floras to water stress and anthropogenic disturbances. The phytogeographical spectrum is directly related to the presence of the forests in the Mosso/Malagarazi District. It is characterized by the presence of species with a soudano-zambezian distribution and by species of the soudano-zambezian/guineo-congolese connexion. No geographical isolation was evidenced which could have altered the composition of the Kigwena and Rumonge forests. In the Kigwena forest, the spatial floristic heterogeneity is shown by four different plant communities which occur according to anthropogenic disturbance and soil moisture gradients. But, in the Rumonge forest, the spatial floristic heterogeneity occurs with more common species, in the same flora. The analysis of the spatial pattern of the trees revealed a general tendency towards a clumped distribution. Many natural plant resources are removed from the Kigwena and Rumonge forests by neighbouring populations for medicinal use, material use, food use, energy use and cultural use. Removal of natural plant resources, intensive agriculture, quarry exploitation, infrastructure development, forest fires and windfall of trees have been identified as disturbance factors which amplify the degradation and the risk of disappearance of the forests of Kigwena and Rumonge. Ultimately, this study shows that the Kigwena and Rumonge forests are characterized by a high taxonomic richness as well as by their importance for conservation. Nevertheless, these forests are threatened by increasing anthropogenic activities. Consequently, short-term measures and actions for conservation are proposed. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les travaux de recherche effectués dans le cadre de cette thèse ont été guidés par le manque d’information et une compréhension limitée des mécanismes épidémiologiques à l’origine de l’émergence et de la diffusion de la grippe aviaire hautement pathogène, souche H5N1 en Chine du Sud, aussi reconnue comme l’épicentre potentiel de l’émergence des virus influenza aviaires à caractères pandémiques. <p>Dans ce cadre, des données spatio-temporelles relatives aux foyers de la maladie ainsi que des données de surveillance virologiques (isolement du virus effectué dans le cadre du système de surveillance nationale) ont été collectées sur une période de quatre ans et analysées afin d’éxplorer les facteurs de risque relatifs à l’émergence et persistence de la maladie dans certaine zones de production du sud de la Chine. Les analyses ainsi effectuées ont permis d’identifier, à travers l’utilisation de méthodes statistiques robustes ayant fait leur preuve dans le domaine de la santé ou de l’écologie (la régression logistique classique et les arbres de regression logistique), des facteurs de risque liés à certains types de production de volailles (canards élevés en plein air, zones riches en eau et par extension associées à la riziculture) ou des facteurs associés à l’activité humaine. A travers une représentation cartographique des facteurs ainsi identifiés, des cartes de risque ont été produites permettant ainsi de visualiser d’une part les zones à haut risque de persistence de l’infection virale et d’autre part les zones vulnérables à l’apparition de foyers de la maladie, donnant aux autorités nationales la possibilité de mieux cibler leurs politiques de surveillance et de contrôle. <p>Dans un second temps, notre étude s’est portée sur les marchés à volailles traditionnels du sud de la Chine qui représentent un risque permanent de persistence, d’évolution et de diffusion des virus influenza aviaires, ainsi qu’un risque important en matière de santé publique. La dynamique de ces marchés et les liens qui les unissent ont été étudiés à travers des outils d’analyse empruntés à la sociologie tels que l’Analyse des Réseaux Sociaux (Social Network Analysis). Grace à cette approche, l’importance de l’hygiène de ces marchés et notamment du nettoyage et de la désinfection des cages dans la persistence du virus a été mise en évidence. Enfin, des enquêtes effectuées auprès des vendeurs de volailles ont permis d’identifier l’origine et la destination des animaux vendus et de reconstruire des réseaux plus ou moins intriqués de liens commerciaux qui unissent ces marchés entre eux dans trois provinces du sud de la Chine. L’analyse de ces réseaux et de leurs configurations ont permis d’identifier des marchés à plus haut risque de persistence de l’infection du fait de leur position centrale au sein de ces réseaux. De même qu’il est indispensable de cibler la surveillance et le contrôle de la maladie dans des zones écologiquement favorables à la persistence des virus influenza aviaires, cette étude révèle l’importance de certaines pratiques hygiéniques et commerciales dans la persistence de la maladie et la nécessité de cibler la surveillance et le contrôle au niveau de certains de ces marchés situés au centre d’un réseau dense et connecté, pour pouvoir in fine mieux contrôler la maladie au niveau national.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Abstract :Bluetongue (BT) is a vector-borne infectious disease primarily transmitted to even- toed ungulates by the bite of several Culicoides species. The global distribution of BT can be attributed to the ubiquity of its vectors and its rapid spread, likely to the enhancement of human activities (intensification of animal production, trans- port, changing habitat). During the last decades, BT established in Southern Europe and more recently emerged in Northern Europe, causing the death of millions of domestic ruminants. On the same time, a Belgian research project has been set up to develop remote-sensing tools to study the EPidemiology and Space-TIme dynamicS of infectious diseases (EPISTIS). In that general framework, this thesis aimed to study the space-time distribution of the main Culicoides vectors occurring in Italy and Belgium, at two different scales. Firstly, we aimed to clarify the role of several eco-climatic factors on the regional-scale distribution of C. imicola in time, based on weekly samplings achieved throughout Italy from 2001 to 2006 and to develop an easy-to-use and reproducible tool, which could be widely validated on the basis of former vector sampling and freely accessible remote-sensing data. Secondly, we aimed to investigate how Culicoides species were distributed in the fine-scale habitat encountered throughout the agro-ecological landscapes of Belgium, while recent studies have suggested that the landscapes configuration could explain the spatial distribution of BT. In the first part, we showed that an autoregressive model where the observed monthly growth rate is predicted by monthly temperature, allowed predicting >70% of the seasonal variability in C. imicola trap catches. The model predicted the seasonality, the altitudinal gradient, and the low populations’ activity taking place during the winter. Incorporating eco-climatic indices such as the Normalized Difference Vegetation Index into the model did not enhance its predictive power. In the second part, we quantified how Culicoides populations are spatially structured in the neighbourhood of farms, and demonstrated the unexpectedly high level of population found in forest. We also showed how four classes of land use could influence the relative abundances of Culicoides species in the agro-ecological landscapes of Belgium. Although in summer, BT vectors were abundant in each of the four classes investigated, their relative abundances varied strongly as a function of sex, species and environmental conditions, and we quantified these variations. Finally, we also presented a new method to quantify the interference between Onderstepoort light traps, and used it to measure their range of attraction for several of the most common BT vectors species in Northern Europe. The model developed on C. imicola in Italy provided enthusiastic perspectives regarding the regional-scale analyses of its distribution in time, although further improvements are nevertheless required in order to assess the broad scale ecology of BT vectors throughout Europe. Mapping the abundances of C. imicola in Sardinia high- lighted an important lack of reliability attributable to the many land use classes that are currently not sampled in the vector surveillance achieved across Europe. Together with the novelties presented in the second part and the recent findings establishing that BT could circulate among wild hosts in both epidemiological systems (i.e. in Southern and Northern Europe), we call for increasing epidemiological and entomo- logical studies at the interface between farms and the surrounding natural habitats. Last, depicting in time the landscape-scale findings for Northern Europe highlighted how dramatic could be the role played by intensive farming practices to maintain BT within the agro-ecological landscapes studied and to facilitate its circulation between them. Quantifying the amplitude of the risk of disease transmission linked to these practices would require a further complex modeling approach accounting simultaneously for the diel activity of hosts, mainly resulting from the farming activities, the diel activities of different vector species and the landscapes configuration found in contrasted agro-ecological systems.<p>Résumé :La fièvre catarrhale ovine (FCO), encore appelée maladie de la langue bleue, est une maladie infectieuse des ruminants transmise par la piqûre d’un vecteur de type moucheron appartenant au genre Culicoides (Diptera :Ceratopogonidae). L’ubiquité de ses vecteurs peut expliquer son succès d’installation à l’échelle globale. Par ailleurs, sa rapide expansion a été grandement facilitée par l’importante activité anthropique (élevage, transport, modification de l’habitat) et peut-être même par les changements climatiques globaux. La FCO a été récemment qualifiée de maladie infectieuse émergente en Europe du fait de (i) son récent établissement dans la région, bien au delà de son aire de répartition traditionnelle, (ii) de sa forte capacité de dispersion affectant chaque jour un nombre plus important d’hôtes et enfin (iii) de sa forte virulence. Après avoir détaillé les caractéristiques majeures des deux principaux foyers de FCO rencontrés en Europe depuis 1998, la présente thèse s’est plus particulièrement intéressée à l’étude de la distribution spatio-temporelle de ses principaux vecteurs dans le sud (partie 1) puis dans le nord (partie 2) de l’Europe, à différentes échelles. Dans la première partie, un modèle discret, spatialement et temporellement explicite, a été développé afin de mesurer l’influence de différents facteurs éco-climatiques sur la distribution de Culicoides imicola, principal vecteur de la FCO dans le Bassin Méditerranéen. Les profils mensuels de distribution rencontrés en Sardaigne durant 6 années consécutives ont ainsi pu être reconstitués, principalement sur base de la température. Une cartographie de l’abondance de C. imicola sur le territoire a permis de mettre à jour le manque d’information sur sa distribution en dehors des exploitations agricoles. Dans la deuxième partie du travail, nous nous sommes penchés sur la distribution spatiale des Culicoides tels qu’on peut les rencontrer au sein de différents paysages agro-écologiques de Belgique. Nous avons ainsi pu décrire la structure adoptée par les populations de Culicoides au voisinage des fermes ainsi que quantifier l’importante population présente dans les forêts avoisinantes. Nous avons par ailleurs montré l’influence de différentes catégories d’utilisation du sol sur l’abondance et la composition en espèces. Enfin, nous avons présenté une méthode permettant de quantifier l’interférence entre des pièges lumineux utilisés dans un même paysage pour échantillonner les populations, et l’avons utilisé afin de mesurer leur rayon d’attractivité sur les espèces vectrices les plus communément rencontrées dans le nord de l’Europe. En guise de conclusion générale et conjointement aux récentes découvertes de cas de FCO au sein de la faune sauvage européenne, nous appelons à réaliser un plus grand nombre d’études éco-épidémiologiques à l’interface entre exploitations agricoles et zones (semi-) naturelles avoisinantes. En outres, les résultats présentés dans la seconde partie ont été mis en relation avec le mode de fonctionnement journalier de nos exploitations agricoles. Nous avons ainsi pu déduire le rôle dramatique joué par les pratiques agricoles intensives dans le maintien du virus de la FCO au sein de nos paysages agro-écologiques, ainsi que dans sa circulation d’un paysage à l’autre. Un cadre de modélisation complexe permettant une analyse simultanée de l’activité nycthémérale des hôtes de la FCO et de ses vecteurs Culicoides en fonction de la configuration des paysages agro-écologiques est néanmoins requis afin de quantifier l’amplitude du risque de transmission de la FCO lié aux pratiques agricoles intensives. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La connaissance de la distribution spatiale des espèces et leurs déterminants constituent les principaux thèmes de la biogéographie et de l’écologie. Cette thèse a été réalisée sur les Fabaceae de l’Afrique Centrale :Burundi, République Démocratique du Congo et Rwanda. Composées de trois sous-familles (Caesalpinioideae, Faboideae et Mimosoideae), les Fabaceae sont présentes dans tous les biomes terrestres du monde. La présente étude a pour objectif d’évaluer et localiser la diversité spécifique, déterminer les zones de conservation des Fabaceae, identifier leur modèle de distribution spatiale et examiner l’impact potentiel de la déforestation sur les espèces indicatrices de cette famille. Les facteurs environnementaux déterminant la distribution des espèces endémiques de Fabaceae, les zones favorables à leur présence et l’évaluation de leur état de conservation ont également été analysés. L’étude a consisté à vérifier et à digitaliser tous les échantillons d’herbiers des Fabaceae conservés au Jardin Botanique National de Belgique et à l’Université Libre de Bruxelles. Les Systèmes d’Information Géographique ont été largement utilisés. Les analyses spatiales ont montré une distribution non uniforme de la diversité spécifique des Fabaceae. Les zones où la diversité spécifique coïncide avec celle des espèces endémiques ont été suggérées comme prioritaires pour la conservation. L’analyse de groupement appliquée sur le jeu de données des Mimosoideae a mis en évidence trois régions floristiques majeures. Ces trois régions correspondent aux régions phytogéographiques définies par White (1979, 1983). L’étude des Caesalpinioideae a confirmé l’existence d’espèces indicatrices de territoires phytogéographiques de Ndjele (1988). L’étude de cas réalisée au Katanga (R.D. Congo) a montré que la déforestation constitue une menace potentielle pour ces espèces, les plus vulnérables étant inféodées aux habitats forestiers. La distribution potentielle des espèces endémiques de Fabaceae (Caesalpinioideae) a montré une convergence entre les cartes de la distribution actuelle et celles issues de la distribution potentielle. Des sites où les espèces n’ont jamais été signalées ont été identifiés. La distribution potentielle a démontré le rôle des déterminants environnementaux dans la distribution des espèces endémiques. Cette étude a également prouvé que d’importantes proportions des zones de diversité des espèces endémiques ne sont pas couvertes par la conservation actuelle de l’Afrique Centrale. Cette thèse confirme que l’Afrique Centrale est une zone importante de conservation de la biodiversité. L’étude devrait être poursuivie en étendant la distribution potentielle aux Fabaceae non endémiques afin de définir leurs aires de distributions, critère indispensable pour évaluer le degré de vulnérabilité d’une espèce. La création de nouvelles aires protégées renforcerait le système actuel de conservation dans cette région./Knowledge of the spatial distribution of species and its determinants constitutes a principal theme in biogeography and ecology. This dissertation focused on the Fabaceae family of Central Africa: Burundi, the Democratic Republic of the Congo and Rwanda. Composed of three subfamilies (Caesalpinioideae, Faboideae and Mimosoideae), Fabaceae species are present in all terrestrial biomes of the world. The current study aimed to assess and locate Fabaceae species diversity, to determine potential conservation zones, to identify the spatial distribution pattern and to examine the potential impact of deforestation on some indicator species of this family. The environmental factors driving the distribution of endemic Fabaceae have been identified, as well as the potential areas of occurrence; their conservation status in the region has also been studied. The current study has verified and digitized all the herbarium samples kept at the National Botanical Garden of Belgium and the Université Libre de Bruxelles regarding the Fabaceae family. Geographic Information Systems have been used frequently. Spatial analysis showed an uneven distribution of Fabaceae species diversity. The zones where species richness depends on endemic species diversity are suggested to have priority for conservation. A cluster analysis applied to the dataset of Mimosoideae has highlighted three major floristic regions. These three regions correspond to existing phytogeographical regions defined by White (1979, 1983). A study on Caesalpinioideae species of Central Africa has confirmed the existence of indicator species of phytogeographic territories of Ndjele (1988). A case study conducted in Katanga (D.R Congo) showed that deforestation constitutes a potential threat for these species, the most vulnerable being those strictly confined to forest habitats. The potential distribution of endemic Fabaceae (Caesalpinioideae) showed a clear convergence between the current distribution maps and the potential distibutions. Sites where those species had not been reported before have been identified. The potential distribution enabled to identify the importance of the different environmental factors for each endemic species’ distribution. This study also showed that large regions characterized by important endemic species diversity are not covered by current zones of conservation in Central Africa. This dissertation confirms Central Africa as an important zone for biodiversity conservation. The current research should be completed by the potential distribution of non endemic Fabaceae species of Central Africa, an important criterion to evaluate their degree of vulnerability. Creation of new protected areas would reinforce the current status of conservation in the region. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished