Les mammifères sont présents sur la surface terrestre depuis au moins le crétacé et ont colonisé l’ensemble des continents et des océans. Mon travail s’attache à comprendre la nature et l’importance relative des processus qui ont pu conduire à la répartition géographique actuelle des mammifères et notamment aux similarités faunistiques entre régions du globe. En décrivant les facettes phylogénétiques et fonctionnelles de la biodiversité des mammifères, j’adopte une approche résolument intégrative, à l’interface entre la biogéographie historique et la biogéographie fonctionnelle.À partir d’un travail de revue et de synthèse, la première partie de la thèse me permet de dégager un nombre limité de grandes lignes structurelles décrivant les facettes phylogénétiques et fonctionnelles de la biodiversité. En particulier, je mets en évidence comment la variation de l’échelle phylogénétique de travail peut permettre de mettre en lumière différents processus.La seconde partie de ma thèse s’attache à utiliser cette approche pour expliquer la répartition des mammifères sur le globe. Nous montrons ainsi que les compositions faunistiques à large échelle phylogénétique (p. ex. pour les familles) semblent expliquées par l’isolement géographique des masses continentales au cours du cénozoïque alors que les compositions à fine échelle phylogénétique (p. ex. pour les espèces) sont davantage conditionnées par les affinités climatiques. Nous montrons ensuite que les régions ayant développées des faunes mammaliennes indépendantes présentent en fait des similarités fonctionnelles exceptionnelles, résultat d’une évolution convergente.Comprendre les déterminants historiques et écologiques d’une telle répartition ne représente pourtant qu’un premier pas vers leur sauvegarde face aux multiples menaces anthropiques. La dernière partie de ma thèse entreprend de montrer l’importance d’une vision intégrative combinant les facettes phylogénétiques, fonctionnelles et taxonomiques pour la conservation de l’ensemble des dimensions de la diversité mammalienne. / Mammals inhabit the Earth since at least the Cretaceous and have colonised all continents and oceans. My work aims at understanding the nature and importance of the different processes leading to current geographical distributions of mammals and in particular faunal similarities between regions of the globe. By describing the phylogenetic and functional facets of mammalian diversity, I adopt an integrative approach, at the interface between historical and functional biogeography.First, I review and synthesize most of the published multifaceted diversity metrics to propose a limited number of structural dimensions that parsimoniously describe the phylogenetic and functional structure of species assemblages. In particular, I point out how a multi-phylogenetic scale approach might improve our understanding of the mechanisms shaping diversity patterns.Second, I use this approach to understand the geographical distribution of mammals worldwide. I show that at large phylogenetic scales (e.g. families) distributions seem to be driven by geographic isolation of the regions over the course of the Cenozoic Era, while at small phylogenetic scales (e.g. species), distributions are related to climatic affinities. In addition, I show that those regions having developed independent mammalian faunas show exceptional functional similarities due to evolutionary convergences.Understanding the historical and ecological drivers of mammal biodiversity only represents the first step toward their conservation in the face of anthropic threats. The last part of my thesis shows the importance of an integrative approach using phylogenetic, functional and taxonomic facets to protect all dimensions of mammal diversity.

Depuis les années 1980, de nombreuses études ont montré l’importance des peuplements forestiers très matures et de leurs attributs constitutifs (arbres de gros diamètre, bois morts…) pour la conservation de la biodiversité forestière. Ces travaux ont permis d’initier un processus en faveur d’une meilleure reconnaissance de la fonction écologique des forêts. La plupart de ces études ne tiennent cependant pas compte de la notion d’ancienneté des forêts, i.e. de la continuité temporelle de l’état boisé. Cette notion apparaît pourtant pertinente pour expliquer la répartition de certaines espèces. Ainsi, une forêt ancienne, même rajeunie par une perturbation, pourrait jouer un rôle pour la conservation de la biodiversité tout aussi important qu’une forêt récente constituée de peuplements très matures. Cette relation a priori contrastée entre biodiversité et maturité d’une part et biodiversité et ancienneté d’autre part, soulève de nombreuses questions quant aux choix stratégiques à mettre en place pour une conservation et une gestion optimale de la biodiversité en forêts. Plus généralement, ces notions permettent de questionner l’influence relative des activités humaines passées et actuelles sur la biodiversité forestière. Afin de préciser les effets relatifs de l’ancienneté et de la maturité sur la biodiversité, une approche combinant géohistoire et sciences de l’environnement a été mise en place. Un dispositif d’étude de 70 sites, croisant des forêts anciennes ou récentes avec des peuplements peu matures ou très matures, a été développé dans les Préalpes francçaises (Vercors, Chartreuse et Bauges). Pour chacun des sites, l’ancienneté et la maturité ont été caractérisées et quatre groupes taxinomiques ont été inventoriés : flore vasculaire, coléoptères saproxyliques, collemboles et macrolichens épiphytes. Nos résultats indiquent une absence flagrante d’effet d’héritage dû aux usages passés, à la fois dans les sols et sur la biodiversité. Les espèces étaient avant tout influencées par la maturité des peuplements, notamment la diversité des bois morts pour les coléoptères saproxyliques et l’ouverture de la canopée pour la flore vasculaire. Le sol, à travers le pH et les formes d’humus, avait également un rôle structurant fort sur la flore vasculaire et les collemboles, et le climat, à travers les températures, sur les coléoptères saproxyliques. Cet effet limité de l’ancienneté, comparativement aux études antérieures, est à mettre en relation avec le contexte écologique, paysager et historique des forêts de montagne : fort taux de boisement, forte proportion de forêts anciennes, surfaces boisées peu fragmentées, usage ancien peu impactant et gestion forestière actuelle assez extensive. Nos résultats montrent ainsi que l’effet des usages anciens sur la biodiversité dépend fortement du contexte. Ils soulignent l’importance de la prise en compte des conditions environnementales locales, attributs de maturité mais aussi conditions climatiques et édaphiques, pour une compréhension plus fine des patrons de biodiversité en forêts de montagne / Since the 1980s, numerous studies had shown the importance of stand maturity, especially old-growth habitat features (very large trees, deadwood…) for forest biodiversity conservation. This work led to a better recognition of the ecological function of forests. However, most of these studies do not take account of forest continuity, i.e. the temporal continuity in forested condition. Forest continuity has been used to explain some species distribution. Therefore, ancient forests, even rejuvenated by disturbances, may be of greater conservation interest for biodiversity than recent forests composed of overmature stands. This a priori contrasting relationship between biodiversity and stand maturity on the one hand and biodiversity and forest continuity on the other hand, raises many questions about the most appropriate policy choices to conserve and manage adequately forest biodiversity. More generally, these concepts allow the questioning of the relative influence of past and present human-induced environmental changes on forest biodiversity. To clarify the relative effects of forest continuity and stand maturity on biodiversity, we developed an approach in which we combined historical ecology and environmental sciences. We established 70 sites in the French Prealps (Vercors, Chartreuse and Bauges) in which we crossed ancient or recent forests with mature or overmature stands. For each site we characterized forest continuity and stand maturity and assessed the response of four taxonomic groups: vascular plants, saproxylic beetles, springtails and epiphytic macrolichens. Results showed an obvious lack of legacy effect on both soil conditions and biodiversity. Species were above all influenced by stand maturity, especially deadwood diversity for saproxylic beetles and canopy openness for vascular plants. Soil conditions, through pH and humus forms, had also a great structuring role on vascular plants and springtails, and climatic conditions, through temperature, on saproxylic beetles. Comparatively to previous studies, this quite limited effect of forest continuity can be linked with the ecological, landscape and historical context of mountain forests: high percentage of forest cover, high proportion of ancient forests, low-fragmented wooded areas, past land use being low impacting and current extensive forest management. Overall, our results show that the effect of forest continuity on biodiversity is context dependent and underline the necessity to better account for local environmental conditions, stand maturity attributes but also climatic and edaphic conditions, to improve our understanding of biodiversity patterns in mountain forests

La biodiversité est de plus en plus modifiée par les activités humaines, ce qui a conduit à des recherches considérables sur l'effet de la biodiversité sur le fonctionnement des écosystèmes. Ces recherches ont cependant rarement inclu le stress anthropogénique qui cause la perte de biodiversité. Cette thèse analyse l'impact du stress (pesticides et métaux lourds) sur la relation entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes à la base de la chaîne alimentaire marine, avec des producteurs marins primaires (diatomées) et leurs principaux consommateurs (copépodes). Le premier résultat est que la pollution chimique altère la régularité plutôt que la richesse des espèces, avec un effet disproportionné sur le fonctionnement si un stress sélectif provoque la domination par des espèces tolérantes avec une faible contribution fonctionnelle. L'effet du stress sur le fonctionnement est prévisible sur la base d'une corrélation des traits biologiques prédisant l'abondance des espèces et des traits prédisant leur effet sur le fonctionnement. L'effet de la biodiversité sur le fonctionnement augmente sous l'effet du stress dû à une augmentation d'interactions facilitatrices entre les espèces (effet de complémentarité). L'effet du stress sur la qualité alimentaire des producteurs primaires réduit le transfert d'énergie au niveau des consommateurs, soulignant la pertinence du changement de biodiversité dans un contexte trophique. La thèse se termine par un cadre synthétique présentant les trois principaux effets (stress sélectif, stress physiologique, complémentarité) déterminant l'effet du stress sur la relation entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. / Biodiversity is increasingly altered by human activities, which has led to considerable research on the consequences of biodiversity loss for ecosystem functioning. The anthropogenic stressors driving the ongoing biodiversity loss are however rarely included into biodiversity-ecosystem functioning experiments. The present thesis analyses the impact of anthropogenic stressors (pesticides, heavy metals) on the biodiversity-ecosystem functioning relation in marine primary producers (diatoms) and consumers (copepods). It was shown that chemical stress alters species evenness rather richness, with a disproportionate effect on functioning if stress causes dominance by tolerant species with a low functional contribution. Stress tolerance and the functional contribution were predictable based on the species’ biological traits, and the effects of stress on ecosystem functioning depended on the correlation of traits predicting species abundance and traits predicting the species’ effect on ecosystem functioning. The biodiversity effect on primary producer biomass production increased under stress due to facilitative interactions (complementarity effect). Stressor-induced biodiversity loss reduced the food quality of primary producers and impaired the energy transfer to the consumer level, highlighting the relevance of stressor-induced biodiversity changers in a trophic context. The thesis ends with a synthetic framework which puts forward the three main effects (selective stress, physiological stress, complementarity) through which anthropogenic stress affects biodiversity-ecosystem functioning relations at the basis of marine food webs.

L'état et l'évolution des écosystèmes côtiers font partie des principales préoccupations des institutions européennes. Leur fonctionnement global et leur structure sont fortement conditionnés par le comportement des premiers échelons de la chaîne alimentaire, et en particulier par les micro-algues qui se développent dans la colonne d’eau (phytoplancton) et au niveau du sédiment (microphytobenthos).Ces microalgues constituent les plus importants producteurs primaires des zones côtières (Pannard et al., 2008 ; Woelfel et al., 2010). Ils sont à la base de la chaine trophique et composent l’essentiel de la nourriture de la faune, en particulier des espèces économiquement importantes (praires, huîtres,….). Cependant, bien que le phytoplancton ait été largement étudié, le microphytobenthos est beaucoup moins connu, en particulier dans les zones subtidales. Il colonise tous les milieux (roche, vase…) dès lors qu’il y a suffisamment de lumière pour la photosynthèse (MacIntyre et al. 1996) et sa production peut égaler, voire même dépasser, la production du phytoplancton de la colonne d’eau qui le surplombe (Underwood and kromkamp, 1999). Dans cette étude, nous avons effectué un suivi hebdomadaire en Rade de Brest (55 sorties en mer en 2011), pour étudier simultanément la dynamique saisonnière du phytoplancton et du microphyto-benthos en relation avec les paramètres environnementaux.Nos résultats montrent que la dynamique du phytoplancton et du microphytobenthos dans la zone subtidale sont tout à fait différentes l’une de l'autre. Le microphytobenthos est le premier à se développer dans la saison. Il constitue un apport important d'énergie dans l'écosystème dès le début du printemps (avec 60% de la biomasse totale jusqu'en avril) et joue donc un rôle primordial dans le démarrage de l’activité biologique benthique. Le système se déplace ensuite d'un système dominé par la biomasse benthique au début du printemps, vers un système où la biomasse pélagique prend le dessus.Ces résultats mettent en évidence l’adaptation particulière du microphytobenthos aux faibles éclairements, puisqu’il est capable de produire la même biomasse que le phytoplancton de la colonne d’eau, mais avec 10 fois moins de lumière disponible. Le broutage par les hétérotrophes peut sans doute expliquer le déclin des biomasses microalgales et la différence de dynamique saisonnière après les premières floraisons. Le manque de nutriments, et en particulier les phosphates dissous dans l’eau pourrait aussi être avancé pour expliquer la chute de la biomasse microphytobenthique début d’avril, alors que le déclin du phytoplancton dans la première semaine du mois de mai coïncide à une carence en acide silicique. L’azote inorganique dissous devient ensuite potentiellement limitant dans la colonne d'eau avec des concentrations en dessous du seuil de détection, jusqu'à la fin d'octobre. D’un point de vue taxonomique, la communauté benthique est très spécifique et totalement différente de la communauté pélagique. Nous avons pu identifier 54 espèces, exclusivement des diatomées, toutes pennées, dominées par le genre Navicula. Dans la colonne d’eau, nous avons identifié 74 espèces, parmi lesquelles 51 étaient des diatomées (essentiellement centriques), dominées par Chaetoceros sp.. Le reste était partagé entre les dinoflagellés (dominé par Gymnodium sp.) et d’autres groupes fonctionnels comme les euglena, les cryptophycées, les prasinophycées, quelques rares coccolithophoridés et des petits flagellés non identifiés.Ces résultats très novateurs ouvrent de nouvelles perspectives de recherches. Il serait par exemple très intéressant de mieux comprendre les processus d’adaptation qu’ont développés les microalgues benthiques, pour être capables à des niveaux de lumière beaucoup plus faibles, d’être aussi efficace vis-à-vis de la photosynthèse que leurs homologues pélagiques. Différentes pistes sont à l’étude comme le contenu pigmentaire ou la structure de leur enveloppe siliceuse. / The most important primary producer groups of the coastal zones are suspended phytoplankton cells (Pannard et al, 2008) and microphytobenthos (MPB) (Woelfel et al., 2010). In these regions, phytoplankton and benthic microalgae are both recognized as being principal components of the diet for economically important suspension-feeding fauna (Gillespie et al., 2000). However, although phytoplankton has been vastly documented, MPB is often understudied.In sufficient light for photosynthesis they can inhabit the top few centimeters of the substrate layers (mud or sand) of marine sediment (Charpy and Charpy-Roubaud 1990, MacIntyre et al. 1996, MacIntyre and Cullen 1996) and play an important role as a food source for higher trophic levels (Revsbech et al. 1981, Sorokin 1991, Charpy and Charpy-Roubaud 1990 ). Benthic microalgal biomass mostly follows a similar distribution to the total organic matter content of surficial sediments indicating that sediment geochemical processes such as nutrient release from the breakdown of organic matter may be important in determining the distribution of MPB (Light, 1998). However, on the other hand, though not proportional with the MPB biomass, benthic production can even surpass the pelagic contribution (Underwood and kromkamp, 1999). With their ability of high primary production benthic microalgal communities can profoundly influence the flux, transformation and turnover of carbon and nutrients in coastal areas. Benthic primary producers contribute to the availability of energy and matter for benthic and pelagic food webs and define benthic and pelagic energy budgets, which affect the chemistry at the sediment-water interface, and regulate sediment stability. The shallow waters, where MPB thrives, allow a more direct interaction between pelagic and benthic processes keeping the benthos much less susceptible to physical and biochemical disturbances such as evaporation, eutrophication, and wind-forcing (Molen, 2011). Because attached microalgae can avoid advective processes and adapt to changes in light availability at short time scales, their importance is particularly enhanced (Phinney, 2004). As a result of the impact that MPB carries in a coastal ecosystem, along with the study of the functional role of MPB, investigations on their diversity have also gained some importance in the last two decades (Sundbaeck & Joensson, 1988; Blanchard, 1990; Montagna et al., 1995). Like phytoplankton, MPB communities can also act as sensitive indicators of water quality as the taxonomic composition of MPB assemblages can vary as per different nutrient levels (Lange-Bertalot, 1979; Kann, 1986). However, although the importance of MPB has been emphasized on intertidal zones (Pinckney & Zingmark, 1993; Colijn & De Jonge, 1984; Herman et al., 2000), the subtidal zones have generally been ignored till yet on this regard and as a result of which not much is known about the MPB dynamics in the subtidal zones. The subtidal zone of Bay of Brest was chosen for this study because there had been comprehensive input of nitrates to the zone in the past century .This zone has being amazingly resistant to eutrophication for quite some time, although silicate and nitrate ratio got down during the past 20 years. Research has been done previously on the spatial distribution of MPB in the zone in terms of primary productivity and biomass, but in order to achieve a more holistic view of these important photoautotrophs, a temporal study is necessary as well. The objectives of this work have been to characterize the temporal distribution of MPB in terms of biomass, productivity and biodiversity in the subtidal zone of Bay of Brest on a monthly scale, assess a comparative reasoning between MPB and the phytoplankton of the overlying water column complying on the same factors and draw an understanding on the significance of seasonal fluctuations of MPB in the overall seasonal distribution of photoautotrophs. […]

A l’interface entre les milieux marins et continentaux, les lagunes côtières sont des écosystèmes très diversifiés et figurent parmi les milieux les plus productifs. Leur confinement les rend particulièrement vulnérables aux apports nutritifs qu’elles tendent à concentrer. En Languedoc-Roussillon, les lagunes ont été profondément dégradées par les pressions anthropiques, en particulier le complexe des étangs palavasiens qui a souffert d’un enrichissement nutritif intensif provenant des effluents de la station de traitement des eaux de l’agglomération montpelliéraine. Cet enrichissement a engendré un gradient d’eutrophisation dans ces huit lagunes, de la méso- à l’hypertrophie, altérant profondément la structure des producteurs primaires vers une dominance du compartiment phytoplanctonique.Le phytoplancton témoigne d’une réponse rapide à la variabilité environnementale, et son importante diversité spécifique et fonctionnelle reflète une grande diversité de processus écologiques et de fonctionnement écosystémiques. Grâce à ces caractéristiques, ce compartiment a été largement utilisé comme un indicateur du fonctionnement des écosystèmes aquatiques.Depuis décembre 2005, les effluents responsables de l’eutrophisation des lagunes palavasiennes ont été déviés en mer Méditerranée. Cette mesure a réduit de 70 à 83 % les apports en phosphore et azote inorganiques aux lagunes, initiant un processus de restauration écologique. Cette thèse vise à mieux comprendre les processus de restauration des lagunes méditerranéennes au travers de l’étude des trajectoires d’évolution des communautés phytoplanctoniques.L’analyse de 14 ans de données de 2000 à 2013 a permis de montrer que la restauration des lagunes a entrainé une amélioration de la qualité de l’eau principalement liée à la réduction drastique de la biomasse phytoplanctonique. Cette réduction a illustré la chute des abondances de Diatomées (3-5 µm), qui étaient particulièrement favorisées par les apports nutritifs diffus provenant des effluents. L’analyse des trajectoires des communautés phytoplanctoniques depuis la réduction des apports a mis en évidence une modification de leur composition exprimée par une hausse des abondances des Algues vertes et des Dinophytes. Cette modification reflète le changement de l’origine et de la forme des nutriments disponibles induit par la re-oligotrophisation. Elle traduit l’importance des flux d’ammonium et de phosphates sédimentaires dans les lagunes en voie de restauration, pour lesquels les Algues vertes sont très compétitives, et l’importance des stocks de matière organique favorisant les espèces mixotrophes. Le picophytoplancton qui dominait exclusivement les communautés est aujourd’hui transitoirement remplacé par le nano- et le microphytoplancton au cours des efflorescences saisonnières. La variabilité saisonnière de la diversité taxonomique et fonctionnelle (taille cellulaire, régime trophique, croissance) des communautés phytoplanctoniques de deux lagunes du complexe des étangs palavasiens aux niveaux trophiques contrastés a été approfondie, et comparée à celle d’une lagune oligotrophe. Cette analyse a mis en évidence des particularités des communautés, témoignant de fonctionnements écologiques distincts principalement liés à la dégradation des lagunes par l’eutrophisation. Les résultats de cette thèse indiquent que les processus de restauration restent inachevés. La biomasse phytoplanctonique tend à ré-augmenter depuis 2012 en réponse à des conditions climatiques favorables. Le phytoplancton des lagunes palavasiennes réponds toujours fortement à un pulse nutritif, illustrant la vulnérabilité de ces lagunes vis-à-vis de l’enrichissement d’origine anthropique. / Located at the interface between marine and continental systems, coastal lagoons are among the most diverse and productive ecosystems. These semi-enclosed ecosystems are very vulnerable to nutrient enrichment. In the Languedoc-Roussillon region, anthropogenic pressures have profoundly damaged the coastal lagoons, especially those belonging to the Palavasian complex close to Montpellier. The latter lagoons have been affected by high nutrient loadings from the sewage treatment plant of the Montpellier agglomeration. This resulted in a trophic gradient among the eight lagoons in the complex, from mesotrophy to hypertrophy, with altered primary producer communities by favoring the predominance of the phytoplankton compartment.The phytoplankton responds very fast to environmental variability. The high specific and functional diversity of the phytoplankton carries information regarding the different ecological processes and ecosystem functioning. Hence, phytoplankton has been widely used as an efficient indicator of aquatic ecosystems functioning.In December 2005, the effluents responsible of the eutrophication of the Palavasian lagoons were diverted into the Mediterranean Sea. This measure resulted in a reduction of the inorganic phosphorous and nitrogen loadings to the lagoons from 70 to 83 %, respectively, and initiated a process of ecological restoration. This thesis aimed to improve the understanding of the restoration process of Mediterranean coastal lagoons by studying phytoplankton communities’ trajectories.The analysis of a database comprising fourteen years of observations from 2000 to 2013 established that the restoration of coastal lagoons gave rise to an improvement of the water quality, linked to a drastic reduction of phytoplankton biomass. The time series showed a sharp drop of the Diatoms (3-5 µm), which before the diversion had been particularly enhanced by the nutrient inputs from the effluents. The analysis of phytoplankton trajectories since the nutrient inputs reduction showed a modification of phytoplankton community composition characterized by an increase of the abundances of Green algae and Dinophytes. This modification reflects the change of the origin and the form of available nutrients caused by the re-oligotrophication. It especially emphasizes the importance of benthic fluxes of phosphate and ammonium, for which Green algae are the most competitive. In addition, the benthic stocks of organic matter may represent a resource for mixotrophic species. Picophytoplankton, which was exclusively dominant in the Palavasian lagoons before the diversion, is now temporarily replaced by nano- and microphytoplankton during seasonal blooms. This is related to their specific strategies to acquire and use nutrients. The seasonal variability of taxonomic and functional phytoplankton diversity (cell size, trophic regime, growth) of two lagoons from the Palavasian complex with contrasted trophic status was studied in more detail, and compared to that of an oligotrophic lagoon. This study showed some particularities of the phytoplankton communities to fit to distinct ecosystem functioning, which can be linked to the degradation caused by eutrophication. The restoration is still unfinished today. The phytoplankton biomass increases since 2012 in response to suitable climatic conditions. The phytoplankton of the Palavasian lagoons still quickly responds to a nutrient pulse, highlighting the lagoon vulnerability to an anthropogenic nutrient input.

L’activité érosive des badlands marneux des Alpes du Sud présente des conséquences négatives pour l’homme qui a ainsi cherché à restaurer ces terrains dès le XIXème siècle. Depuis une dizaine d’années, une stratégie d’ingénierie écologique y est développée et se concentre sur les lits de ravines, pierres angulaires de leur restauration. La question appliquée à la base de ce travail de thèse est d’identifier comment l’implantation d’ouvrages de génie écologique dans lelit de ravines marneuses érodées favorise leur restauration écologique sur le long terme.L’objectif de recherche associé à cette question est de mieux comprendre comment des communautés végétales interagissent avec la restauration des sols de lits de ravines érodées sur le long terme. Nous avons fait l’hypothèse que les traits végétaux des plantes à l’échelle de communautés constituent un point d’entrée pertinent pour étudier ces interactions. Dans la première partie, nous avons utilisé les traits comme un outil de compréhension de l’effet mécanique des plantes sur les dynamiques géomorphologiques des lits de ravines en cours de restauration. Nous avons notamment montré que les traits permettent d’expliquer la capacité de communautés végétales implantées à favoriser la formation d’amas sédimentaires dans le lit des ravines durant la première décennie post-travaux. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l’évolution potentielle sur le long terme (centaine d’années) des propriétés de ces amas, constituant des sols en devenir. Nous avons montré que la diversité ainsi que les valeurs dominantes des traits végétaux influencent les propriétés de ces sols, notamment la stabilité des agrégats et la fertilité des sols. En plus d’être un outil de compréhension, nous montrons que cette utilisation des traits constitue un outil pour guider les actions de restauration de badlands via l’implantation d’ouvrages de génie écologique, en apportant des éléments sur le devenir géomorphologique et écologique post-travaux des systèmes sol-plante de lits de ravines. / In the French Southern Alps, severe erosion in marly badlands shows negative consequencesfor human populations, who worked to restore these terrains since the XIXth century. For adecade, an ecological engineering strategy is developed and focuses on gully beds, cornerstonesof their restoration. The operational question at the root of this PhD project is to identify towhat extent ecological engineering structures implanted in marly gully beds can foster theirlong-term ecological restoration. The scientific objective related to this question is to betterunderstand how plant communities interact in the long-term with the restoration of soils ingully beds. We hypothesized that plant traits at the community scale is a relevant entry point tostudy these interactions. In the first part, we used traits as a tool to study the mechanical effectof plants on geomorphological dynamics in gully beds under restoration. In particular, weshowed that traits enable us to explain the capacity of plant communities to favor theaccumulation of sediment mounds in gully beds during the first decade after ecologicalengineering works. In the second part, we concentrated on the potential long-term (century)evolution of the properties of these sediment mounds, in the process of becoming real soils. Weshowed that both trait diversity and dominant values of traits interacted with the properties ofthese soils, such as soil aggregate stability and soil fertility. With a strong multidisciplinaryapproach, this work provides results and insights on the interactions between plant traits andecosystem functioning in the specific case of highly eroded semi-natural ecosystems. It alsocontribute to set tools to restore badlands via ecological engineering works, by providinginformation about the long-term geomorphological and ecological evolution of soil-plantsystems in restored gully beds.

La faune sauvage terrestre est actuellement confrontée a une sixième extinction de masse dont l’origine, contrairement aux extinctions des ères passées, est principalement anthropogénique. Suite à la prise de conscience de la communauté internationale dans les années 70, un nombre sans cesse croissant d’instruments juridiques ont été élaborés en vue de la protection de la faune sauvage terrestre sans pour autant parvenir à endiguer la disparition des espèces. A travers ce constat, c’est l’efficacité du régime juridique relatif à la protection de la faune sauvage terrestre qui est en cause. Le cœur du problème réside dans le fait que la faune sauvage terrestre est considérée comme une ressource naturelle. En ce sens, chaque État a compétence pour gérer, exploiter voire détruire les ressources en faune situées sur son territoire en vertu du principe de souveraineté permanente sur les ressources naturelles. Or, ce principe est en contradiction avec les réalités écologiques et biologiques dans la mesure où la faune sauvage terrestre, outre le fait qu’elle puisse être amenée a se déplacer sur le territoire de plusieurs États, participe à l’entretien d’écosystèmes ou à des processus biologiques qui dépassent bien souvent le cadre des frontières étatiques. L’exploitation des ressources en faune dans un État donné peut donc avoir des effets sur l’environnement des États tiers. En conséquence, la souveraineté des États sur leurs ressources en faune ne peut être absolue, ce que traduit imparfaitement le principe de non-utilisation dommageable du territoire dont l’application concrète et pratique à la faune sauvage terrestre reste incertaine eu égard à la difficile appréhension par le droit de la complexité des processus écologiques transfrontières. La faune sauvage terrestre ne devrait donc pas être soumise au même régime juridique que les ressources naturelles extractives qui sont invariablement situées sur le territoire d’un État donné et qui ne participent à l’entretien d’aucun écosystème ou processus biologique. Il serait sans doute plus pertinent d’envisager pour la faune sauvage terrestre un régime juridique comparable à celui qui s’applique à certains cours d’eau et bassins internationaux basé sur la Coopération. En effet, même s'il n’existe pas de régime juridique général applicable aux cours d’eau, ces derniers sont la plupart du temps considérés comme des ressources partagées de facto impliquant une gestion commune par les États riverains sans que la souveraineté de ces derniers soit remise en cause. Cette solution n’est pas celle qui prévaut actuellement en droit international. En effet, le régime actuel, entièrement construit autour du principe de souveraineté permanente sur les ressources naturelles se caractérise par sa fragmentation. Les obligations étatiques en matière de protection de la faune sauvage terrestre sont majoritairement d’origine conventionnelle. [...] / Terrestrial wildlife is actually facing a sixth mass extinction which is mostly anthropogenic contrary to past mass extinctions. After the international community took notice of the problem in the 70s, an increasing number of legal instruments were adopted in order to protect terrestrial wildlife worldwide. Yet, wildlife populations continued to decline. Through this terrible assessment, it is the efficiency of the international legal regime of wildlife protection which needs to be questioned and scrutinized.The crux of the problem lies in the fact that terrestrial wildlife is considered as a natural resource. As such, each State has jurisdiction to manage, exploit, deplete, or even destroy wildlife resources located on their territory pursuant to the principle of permanent sovereignty over natural resources. However, this principle is in contradiction with ecological and biological realities Indeed, terrestrial fauna, apart from the fact that it may move from one State to the other, is involved in the maintenance of ecosystems and other complex biological processes which effects are felt way outside the borders of a single State. As a result, the exploitation of wildlife resources in one State can have dire consequences on the environment of other States. As such, sovereignty over wildlife resources cannot be absolute which the principle of good neighbourliness imperfectly captures. Yet, it appears that the application of this principle in the context of the conservation of wildlife resources raises a certain number of uncertainties due to the difficulty to translate in legal terms the complexities of the ecological processes involved. Consequently, terrestrial wildlife should not be regulated by the same legal regime as the one applicable to extractive resources which are invariably located within the borders of a single State and are not part of any transnational ecological process. Maybe would it be more relevant to apply a legal regime similar to the one applicable to international waterways, most of them are considered as de facto shared resources implying a regime of common management between Riverine States without their respective sovereignty being challenged in any way. Yet this solution is not the one that prevails under international law as far as wildlife resources are concerned. The actual regime is entirely built around the principle of terrestrial sovereignty over natural resources where each State is responsible for implementing its international obligations in its own territory. [...]

L’objectif de la thèse est d’analyser, selon une perspective socio-historique, les pratiques d’une coordination d’acteurs spécialisée dans la pédagogie environnementale pour appliquer localement des dispositifs publics éco-orientés. Cette coordination d’acteurs est étudiée comme un réseau à partir duquel des actions de sensibilisation sont opérées afin de rendre la mobilisation autour de ces dispositifs plus efficace. La réflexion s’appuie sur des enquêtes de terrain effectuées dans le Finistère autour, plus particulièrement, de l’action du Centre Permanent d’Initiatives pour l’Environnement (CPIE) de Morlaix. L’hypothèse de ce travail est qu’il existe un lien entre l’héritage professionnel de ce réseau d’acteurs et ses pratiques actuelles. Le premier niveau d’analyse explore le processus par lequel ce réseau, fondé sur l’éveil socioculturel des jeunes ruraux, se transforme, jusqu’à élaborer des actions de gestion sur les milieux naturels. Le deuxième niveau d’analyse concerne la traduction dans le territoire local d’un dispositif public de gestion de la biodiversité, la « Trame Verte et Bleue ». L’étude de cette traduction met en évidence que ce sont moins les dimensions écologiques contenues dans le dispositif que le dialogue et le lien social qui sont recherchés dans la redéfinition environnementale de l’aménagement local. La thèse montre que si, en quarante années d’existence, le CPIE se transforme significativement autour de l’objet de son action, ses pratiques de médiation continuent d’intégrer le territoire local et ses habitants dans des configurations sociopolitiques plus globales, comme c’était le cas auparavant. Plus largement, cette recherche contribue à mieux comprendre, à la fois, la façon dont un réseau d’acteurs parvient à continuellement se reconfigurer en fonction d’une succession de contextes et le rôle qu’il joue dans la territorialisation de l’action publique environnementale. / This thesis aims, from a social and historical perspective, at analyzing a coordination of stakeholders dedicated to environmental education, to the local implementation of ecological-oriented public measures. This coordination of stakeholders is studied as a network from which awareness actions are carried out, in order to make the social mobilisation around these measures more efficient. The reflection is based on a field survey conducted in Finistère (France) around, in particular, the action of the Permanent Center for Environmental Initiatives (CPIE) of Morlaix. The hypothesis of this work is based on the existence of a link between the professional legacy of this network and its current practices. The first level of analysis explores the process through which this network, grounded in sociocultural awakening of rural youth, transforms itself to the point of developing environmental management actions. The second level of analysis concerns the translation, in the local area, of a public device for managing biodiversity, named “Trame Verte et Bleue”. The study of this translation highlights that it is not so much the ecological dimensions contained in the device that dialogue and social link that are pursued in redefining environmental patterns of local planning. The thesis shows that if, throughout more than forty years of existence, the CPIE changes significantly around the subject of its action, its practices of mediation continue to include the local territory and its inhabitants in broader socio-political configurations, as was formerly the case. More generally, this research contributes to better understand, at the same time, the way of a network stakeholders continuously reconfigures itself from a succession of contexts and the role it plays in the territorialisation of environmental public action

L'objectif est de comprendre comment la synergie entre la transformation du territoire et le changement climatique pourra affecter la biodiversité des Alpes-Maritimes à l'horizon 2100. Cette thèse comprend quatre chapitres. Dans le premier chapitre sont présentées les notions, les bases théoriques et conceptuelles ainsi que la problématique générale de recherche. Le deuxième chapitre est consacré à l'étude des processus d'artificialisation et de transformation territoriale. Dans cette partie sont évalués le processus de dispersion ainsi que les facteurs qui interviennent dans les phénomènes d'artificialisation du territoire et les tendances futures de changement sur les Alpes-Maritimes. Les règles de transition spatiale ont été extraites à partir de l'étude de la transformation territoriale des 40 dernières années pour comprendre les trajectoires de changement, mais aussi dans le but d'avoir une base de connaissances solide permettant de faire la simulation par automate cellulaire. A partir de ces connaissances et de l'interprétation des règles de transition sont élaborés les scénarios de transformation future du paysage aux horizons 2050 et 2100. Les résultats montrent la possible expansion de l'artificialisation selon le comportement et les tendances historiques observés sur le territoire. Les résultats de ce chapitre montrent que les surfaces artificielles pourraient doubler pour 2050, et tripler pour 2100 par rapport à leur occupation actuelle. Le troisième chapitre concerne l'évaluation de la perte de biodiversité selon les pressions anthropiques et climatiques. La première partie du chapitre trois est dédiée à la définition de la diversité écosystémique à partir des unités du paysage. Pour cette définition ont été considérés les différents facteurs écologiques qui ont une influence sur la répartition des écosystèmes tels que la géomorphologie, le sol, le climat et la végétation. Avec les informations obtenues dans la partie précédente, est étudié l'impact potentiel de la transformation territoriale sur la biodiversité. La deuxième partie de ce chapitre consiste en la réalisation d'un étalonnage bioclimatique des unités du paysage, afin de comprendre les limites écologiques de tolérance des expressions écosystémique aux conditions climatiques et géomorphologiques. Au total sont définies 236 unités du paysage sur lesquelles sont estimés les impacts synergiques de la transformation territoriale et du changement climatique afin d'évaluer les risques de perte de biodiversité vers la fin du siècle. Les résultats montrent que 68 unités du paysage (soit presque 30% de la diversité́ des Alpes-Maritimes) seront affectées par ces deux phénomènes d'ici la fin du XXIème siècle et 5 d'entre elles devraient disparaître, que ce soit en raison du changement climatique ou de la dynamique de l'artificialisation du sol. Le dernier chapitre propose une méthode permettant l'intégration des impacts du changement climatique et des impacts de la transformation territoriale dans les processus de conception et définition de politiques de conservation dynamique de la biodiversité. De plus, ce chapitre propose la possibilité d'intégrer les deux phénomènes dans la conception de réseaux écologiques de conservation, notamment dans le cadre de la Trame verte et bleue. / The work aims at understanding how the land transformation and climatic change synergy could affect the Alpes-Maritimes biodiversity. This thesis contains four chapters. In the first chapter, the purpose is to provide the conceptual basis and the framework that support the scientific foundations of this thesis and the main conceptual definitions of the studied problematic. In the second chapter, the purpose is to study the artificialization process in the French Riviera area, its probable potential dispersion, the conditions and the factors involved in the phenomenon in order to give an intuitively understanding of the landscape transformation and their principal trend. The landscape transformation of the last 40 years has been studied with the aim of identifying the spatial transition rules that have been introduced in the cellular automata model. We present a synthesis of landscape transformation in the French Riviera up to 2050 and 2100. The resulting scenarios provide information about future urban expansion according to historic behavior and the evolutionary patterns. The results of this part show that urban surfaces could double by 2050 and triplicated by 2100 compared with 2011. In the third chapter we assess the biodiversity loss according to land use dynamic and climate change. We first defined the ecosystem diversity by the landscape units. The landscape units are composed by the different ecological factors that have had an influence on ecosystems repartition like geomorphology, soil, climate, and vegetation. Then, we studied how landscape transformation could affect the biodiversity in the future by the spatial superposition of the first and second chapter results. Next, we realized a bioclimatic calibration for the landscape units with the aim of understanding the limits of ecological tolerance to the climatic conditions and the different ecological conditions like geomorphology, soil, and aspect. The bioclimatic calibration of the landscape units has allowed the definition of climatic change impact on ecosystem biodiversity for 2050 and 2100.The synergy between climatic change impact and landscape transformation shows that almost 30% (68 ecosystem expressions) of Alpes-Maritimes biodiversity could be affected at the end of the XXIst century, and at least five ecosystems expressions could disappear for 2100 due to both forces or some of these driving forces.In the fourth chapter we propose a method that allows the integration of climatic change impacts and landscape transformation on conservation process and politic assessment. Moreover, this chapter proposes the possibility to integrate both phenomena into the ecological networks structuration, especially into “Trame verte et bleue” in France.

Depuis des décennies, les dépôts atmosphériques azotés sont connus pour agir de manière sévère sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Ils influent en effet la biogéochimie du sol, l’équilibre des éléments nutritifs et, en conséquence, la croissance des espèces végétales, la biodiversité végétale de sous-étage et plus globalement la santé des forêts. Dans le cadre de la convention internationale de Genève visant à limiter la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance, le concept de « Charges Critiques », défini à la fin des années 1980, a été retenu comme outil permettant d’évaluer la sensibilité d’un écosystème aux contaminants. Il permet d’estimer la quantité maximale de polluants atmosphériques acceptable par l’écosystème avant apparition de conséquences néfastes à son fonctionnement. De plus, en raison de l’impact des changements globaux sur les processus biogéochimiques régissant le fonctionnement des écosystèmes, l’influence des dépôts atmosphériques et du changement climatique doit être considéré de manière simultanée pour évaluer l’évolution de l’état des écosystèmes au cours du temps. Dès lors l’enjeu majeur est de pouvoir prédire l’effet combiné de ces facteurs sur les écosystèmes forestiers français. C’est l’objectif de ce travail de thèse. Des modèles dynamiques couplés biogéochimiques – écologiques, tels que les modèles ForSAFE-VEG ou PROPS, ou écologiques (basés sur la base de données EcoPlant) ont été développés ou adaptés à ces fins, et appliqués à différentes échelles locale, régionale et nationale, selon différents scénarios de dépôts et climatiques. L’application et la calibration du modèle couplé ForSAFE-VEG sur des placettes forestières permanentes du réseau RENECOFOR ont permis de prédire l’évolution de la composition biogéochimique de la solution du sol et en cascade de la composition floristique de trois sites, sous différents scénarios de dépôts atmosphériques et de changement climatique. Les principales évolutions des sites sont liées à leurs caractéristiques stationnelles. Si le changement climatique joue un rôle prédominant sur la réponse des espèces, les écosystèmes oligotrophes restent sensibles aux dépôts de N. A court terme, l’effet combiné des dépôts et du changement climatique sur le long terme est modulé par les effets de la gestion forestière. L’extrapolation du modèle couplé à plus large échelle nécessite une continuité dans la disponibilité des données d’entrée et de calibration de la réponse des espèces. Les données et scénarios de changement climatiques ont été complétés et actualisés à l’aide du modèle SAFRAN et des nouveaux scénarios RCP régionalisés. La calibration de la réponse des espèces végétales à l’échelle de la France a été réalisée à partir des mesures de la base de données phytoécologiques EcoPlant, par le développement de modèles de distribution d’espèces (SDM), en intégrant simultanément des variables climatiques, édaphiques, d’énergie et de nutrition. Le couplage entre le modèle ForSAFE et les SDM assure une modélisation robuste à l’échelle du territoire de la réponse des écosystèmes forestiers dans le temps, calibrée pour les conditions pédoclimatiques françaises. La modélisation des charges critiques d’acidité, d’eutrophisation et de biodiversité sur l’ensemble des sites RENECOFOR et la totalité des écosystèmes forestiers français montre des sensibilités variées aux dépôts de soufre et d’azote en fonction des écosystèmes, avec parmi les plus sensibles les Landes, la Sologne et le Massif Central. Des indices de qualité des habitats (HSi) ont été calculés à l’échelle de tous les écosystèmes par le modèle PROPS et les SDM. La sélection des espèces représentatives reste primordiale car elle conditionne la valeur finale de HSi. Ce paramètre est l’un des plus sensibles à prendre en compte dans la modélisation. Il est à mettre en relation avec les objectifs de protection des écosystèmes voulus par les gestionnaires.