Québec Université Laval, Bibliothèque 2012

La biodiversité dans les paysages dépend des caractéristiques de ce paysage mais peut aussi être influencée par son histoire. En effet, certaines espèces ne réagissent pas immédiatement à une perturbation mais peuvent montrer un temps de réponse plus ou moins long. De ce fait, la prise en compte de l'évolution de l'habitat des espèces est devenue un enjeu important en écologie depuis quelques années, pour mieux comprendre la présence ou la diversité biologique actuelle. L'objectif de cette thèse en géomatique s'inscrit dans ce contexte applicatif d'écologie historique. Le sujet que nous traitons porte sur l'extraction automatique d'îlots boisés et la caractérisation de leur évolution spatio-temporelle depuis le milieu du XIXe siècle pour modéliser l'effet de leur trajectoire historique sur la diversité actuelle en syrphes forestiers (Diptera : Syrphidae). Le site d'étude est un paysage agri-forestier des Coteaux de Gascogne. La démarche générale proposée se compose de trois étapes principales : (1) la constitution de la base de données spatiales des îlots boisés intégrant plusieurs sources de données hétérogènes, (2) l'appariement des îlots boisés aux différentes dates avec la caractérisation de leur évolution spatio-temporelle, (3) la modélisation statistique des relations espèces-habitats intégrant l'histoire comme un des facteurs explicatifs de la diversité en syrphes observée. Plusieurs contributions méthodologiques ont été apportées à cette démarche. Nous avons proposé une nouvelle méthode de correction géométrique fondée sur la régression ridge à noyau pour rendre compatible les données spatiales anciennes et actuelles mobilisées. Nous avons également développé une approche et un outil de vectorisation automatique des forêts dans les dessins-minutes de la carte d'Etat-Major du XIXe siècle. Enfin, une première évaluation de l'impact de l'incertitude spatiale sur la réponse des modèles espèces-habitats a également été initiée. D'un point de vue écologique, les résultats ont révélé un effet significatif de la continuité temporelle des habitats sur la diversité en syrphes forestiers. Nous avons montré que les forêts les plus isolées présentaient une dette d'extinction ou un crédit de colonisation selon le type d'évolutions apparues au cours de la dernière période étudiée (1979-2010). Il s'est avéré qu'une durée de 30 ans n'était pas suffisante aux syrphes forestiers pour qu'ils retrouvent un été d'équilibre à la suite d'une évolution spatiale de leur habitat isolé. / Biodiversity in landscapes depends on landscape spatial patterns but can also be influenced by landscape history. Indeed, some species are likely to respond in the longer term to habitat disturbances. Therefore, in recent years, landscape dynamics have become a possible factor to explain current biodiversity. The aim of this thesis in GIS is part of this historical ecology context. We are dealing with automatic extraction of forest patches and characterization of their spatiotemporal evolution. The objective is to evaluate forest dynamics effects on current diversity of forest hoverflies. (Diptera: Syrphidae) in the agri-forestry landscape of Coteaux de Gascogne. The proposed general approach consists of three main steps: (1) the forest spatial database production from heterogeneous sources, (2) forest patches matching and characterization of their spatiotemporal evolution, (3) species-habitat modeling while integrating history as one of the factors likely to explain hoverflies diversity. Several methodological contributions were made. We proposed a new geometric correction approach based on kernel ridge regression to make consistent past and present selected data sources. We also developed an automatic extraction approach of forest from Historical Map of France of the 19th century. Finally, spatial uncertainty effects on ecological models responses have been assessed. From an ecological viewpoint, a significant effect from historical continuity of patches on forest hoverflies diversity was revealed. The most isolated fragments presented an extinction debt or a colonization credit according to area dynamics occurred in the last time-period (1970-2010). As it turns out, 30 years was not sufficient for forest hoverflies to reach new equilibrium after isolated habitat changes.

Ce travail montre l'apport de l'étude archéologique des dynamiques des réseaux de voies, d'habitat et du parcellaire pour l'aménagement du territoire. Dans la première partie, nous montrons que la recherche morphologique en architecture, géographie et archéologie a reposé sur des séparations conceptuelles entre passé/présent, local/global, forme/flux. Dans la deuxième partie, nous tentons de les dépasser par des études à la croisée de l'archéologie et de l'aménagement. En archéologie préventive, les choix techniques ont déplacé le point de vue, de l'évaluation du passé à celle d'un présent enrichi par celui-ci. En aménagement, la résilience des réseaux routiers s'appuie sur une construction spatiale intégrant des temporalités anciennes. Dans la synthèse, nous montrons que les approches traditionnelles sur le passé appauvrissent les potentiels des réseaux. L'utilisation d'un SIG apporte alors des moyens pratiques pour associer des formes aux temporalités complexes.

Titre de l'écran-titre (visionné le 30 octobre 2023) / Les marais salés et polders sont des composants importants du paysage de la Ville de Baie-Saint-Paul. Alors qu'ils sont naturellement et culturellement importants, ils sont mal compris par la plupart des citoyens. La problématique de ce mémoire est de comprendre comment les processus naturels et humains ont influencé l'évolution des marais depuis les débuts de la colonisation européenne. L'hypothèse est que les marais sont un milieu hybride qui est le résultat de processus naturels et culturels. Pour tester l'hypothèse, l'étude a privilégié une méthodologie basée sur l'analyse par ordinateur (HGIS) des cartes anciennes, photographies aériennes et images satellitaires afin de suivre l'évolution des marais à travers le temps. Les résultats montrent qu'au cours des siècles les modifications naturelles des marais ont été limitées, la plus importante étant le rebond isostatique entraînant une hausse de près d'un demi-mètre de l'élévation des marais. Les changements anthropiques ont été de loin le plus grand moteur de changement. Alors que des siècles de chasse, de pêche, de pâturage et de récolte de foin de marais ont eu peu d'impact sur le milieu, l'utilisation croissante du drainage et la création de polders ont diminué la superficie des marais. Étonnamment, les changements les plus importants sont liés à la montée d'une économie postindustrielle où les marinas, les quais et la fréquentation touristique ont eu des impacts importants sur les mouvements de sédiments et la stabilité des dunes et des zones végétales des marais. Le mémoire se termine par un appel à des plans de gestion plus cohérents qui reconnaissent les marais pour leur biodiversité en plus d'être des lieux de culture et d'utilisation durable. / Salt marshes and polders are important components of the landscape of the City of Baie-Saint-Paul. While they are naturally and culturally significant, they are misunderstood by most citizens. The problematic is to consider how natural and cultural processes have influenced the evolution of the marshes since European colonization. The hypothesis is that the marshes are a hybrid environment resulting from natural and cultural processes. To test this hypothesis, the study privileged a methodology based on computer analysis (HGIS) of old maps, aerial photographs, and satellite images to follow the progression of the marshes over time. The results show that over the centuries the natural modifications of the marshes have been limited, the most important being isostatic rebound resulting in a rise of nearly half a meter in the elevation of the marshes. Anthropogenic changes have been by far the biggest driver of change. While centuries of hunting, fishing, pasturing, and marsh hay harvesting had little impact on the environment, the increasing use of drainage and the creation of polders reduced the area of the marshes. Surprisingly, the most significant changes are related to the rise of a post-industrial economy where marinas, wharves and tourist traffic have had significant impacts on sediment movements and the stability of dunes and marsh vegetation zones. The thesis ends with a call for more coherent management plans that recognize marshes for their biodiversity in addition to being places of culture and sustainable use.

Dans l'optique d'une meilleure compréhension du fonctionnement des flèches de galets en Bretagne, la morphodynamique de ces formes d'accumulation a été étudiée à différentes échelles spatiales et temporelles. <br /><br />Sur le long terme, l'évolution des flèches au cours de l'Holocène a été reconstituée à partir d'une analyse stratigraphique des dépôts préservés au sein de trois marais maritimes situés en rade de Brest. En parallèle, les variations holocènes du niveau marin ont été reconstituées afin d'appréhender le rôle des mouvements eustatique dans l'évolution à long terme des flèches de galets. Quatre grandes phases dans les courbes des variations eustatiques peuvent toutefois être identifiées. Ainsi, un stationnement relatif du niveau marin à environ 5 m sous son niveau actuel est enregistré entre 5 500 et 4 800 BP. Cette phase de ralentissement important de la transgression holocène aurait favorisé la mise en place de tourbières au niveau de la ligne de rivage actuelle à la fin de l'Atlantique et au début du Subboréal. Un mouvement transgressif important semble s'opérer entre 4 800 et 3 000 BP, amenant la mer a un niveau proche, quoique légèrement inférieur à l'actuel à la fin du Subboréal. En rade de Brest, cette phase de remontée relativement rapide du niveau marin a vraisemblablement entraîné l'inondation des tourbières littorales ou dulçaquicoles par la mer et leur remplacement par des marais maritimes protégés de l'agitation des vagues par la présence de cordons littoraux. Ces cordons auraient progressivement reculé jusqu'à une position assez voisine de l'actuelle vers 3 000 BP. Ensuite, une petite régression marine se serait traduite par une baisse du niveau marin relatif de 2 à 3 m entre 3 000 et 2 700 BP, entraînant l'abandon temporaire des systèmes littoraux (marais maritimes/cordons littoraux) par la mer. Dans le nord du Finistère, cette régression aurait favorisé l'exondation de vastes surfaces sableuses sur lesquelles la déflation éolienne aurait favorisé la construction des grands massifs dunaires de la région (Guilcher et Hallégouët, 1991). Il convient toutefois de préciser que cet épisode régressif datant de la fin de l'âge du Bronze pose question dans la mesure où il n'est enregistré par aucune courbe construite sur les différentes façades maritimes françaises (Lambeck, 1997, Vella et Provansal, 2000), ni même sur les côtes de Belgique (Denys et Beateman, 1995) ou du sud de l'Angleterre (Long et al., 1999). Cette baisse du niveau marin, ne reposant que sur deux points, pourrait simplement être attribuée à un manque de précision des données (mauvaises datations, erreur de positionnement altitudinal). De toute évidence, il apparaît nécessaire de multiplier les études de cas afin de proposer une courbe beaucoup plus fiable des variations eustatiques holocènes dans le nord-ouest de la Bretagne. A partir de 2 700 BP, le mouvement transgressif reprend à un rythme décroissant jusqu'à nos jours. La mer réinvestit peu à peu les milieux littoraux et édifie, en rade de Brest, les principaux cordons et flèches de galets actuels, qui apparaissent comme de véritables héritages morpho-sédimentaires.<br /><br />Sur le moyen terme, la mobilité des flèches de galets de Bretagne a été retracée à partir d'un traitement numérique de cartes anciennes et de photographies aériennes. Une tendance au recul des flèches se dessine à l'échelle régionale au cours des trois derniers siècles. Près de 80% des flèches étudiées montrent des signes de cannibalisation, de recul relativement rapide par rollover, d'ouverture de brèches et de démantèlement. Ces évolutions traduisent un contexte d'érosion liée à une sous-alimentation sédimentaire résultant d'apports insuffisants en matériaux grossiers provenant du recul des falaises meubles quaternaires. Les flèches de galets constituent donc actuellement des héritages en cours de dilapidation. Par ailleurs, l'analyse des forçages météo-marins sur la période récente fait apparaître une différence de fonctionnement morphodynamique opposant les flèches de type SAB (swash-aligned barriers) orientées perpendiculairement aux houles incidentes et dont l'évolution récente est fortement contrôlée par les épisodes de submersion marine, et les flèches de type DAB (drift-aligned barrier) alignées dans le sens des vagues incidentes, peu influencées par les événements météo-marins. <br /><br />Sur le court terme, la mobilité des flèches de galets a été retracée à partir d'un suivi topo-morphologique réalisé entre 2002 et 2008, couplé à une analyse des conditions météo-marines. La mobilité des flèches présente un caractère spasmodique, marquée par des phases de stabilité permettant la consolidation des cordons et de brusques épisodes érosifs liés à l'intervention d'épisodes de submersion marine très morphogènes. Les méthodes d'analyse prévisionnelle utilisées (méthode historique, cartographie de la submersion, modèle de Sallenger (2000)) permettent de prévoir une poursuite du recul de ces édifices sédimentaires et, par endroits, l'exagération des phénomènes d'érosion. Dans ce contexte, se pose la question d'une éventuelle gestion de ces formes d'accumulation puisque ces flèches participent à la protection de marais maritimes à forte valeur écologique. En outre, ces flèches constituent des objets géomorphologiques à forte valeur patrimoniale, comme en témoigne le classement récent du Sillon de Talbert en Espace Remarquable de Bretagne.

Les relations existant entre la dynamique alluviale et les facteurs déterminants majeurs comme le climat demeurent assez bien maîtrisés et connues aux échelles de temps plurimillénaires et pluriannuelles. En revanche, il n'en est pas de même pour ces mêmes relations aux échelles pluricentennale et pluridécennale correspondant à l'échelle de l'occupation des plaines alluviales par les sociétés humaines. Pourtant, la compréhension de la dynamique alluviale est un enjeu majeur pour l'établissement de modèles, dans un contexte actuel ou l'occupation des plaines alluviales est susceptible d'être affecté par les fortes variations climatiques. Afin d'aborder cette question d'échelle, un segment du Rhin supérieur qui présente à la fois un style en tresses et un style en anastomoses a été sélectionné. Il offre la possibilité d'étudier à la fois les dynamiques d'occupation à haute résolution pour deux fenêtres temporelles clefs pour l'Holocène. L'époque romaine, marquée par l'anthropisation du milieu et des variations climatiques encore peu connues est mise en parallèle avec la fin du Petit Age Glaciaire, où l'occupation et le climat sont documentés avec une grande fiabilité. Un large spectre méthodologique a été engagé intégrant à la fois la géomorphologie, la stratigraphie, la géophysique, le S.I.G., la palynologie, la dendrochronologie et l'archéologie. Cela a permis la mise en évidence : 1/ des variations de la fréquence des inondations du Rhin, parfois asynchrones avec d'autres bassins-versants français, ce qui atteste d'un contrôle prépondérant des caractéristiques intrinsèques des bassins-versants et du type de régime sur la dynamique hydrologique à long terme. 2/ des changements de la dynamique alluviale rhénane au cours du Petit Age Glaciaire. La géométrie de la plaine alluviale, le couvert végétal riverain, l'utilisation du sol, l'occupation anthropique sont décrits qualitativement et de façon quantitative pendant cette période précédant les aménagements anthropiques majeurs du 19ème siècle. Ces résultats permettent de proposer les rôles respectifs des facteurs de contrôle majeurs à différentes échelles de temps et d'espace. 3/ des caractéristiques propres au paysage alluvial dans lequel le site d'Oedenburg s'est installé. 4/ des dynamiques d'occupation complexes au cours de l'antiquité pouvant être contrôlées par des contraintes historiques mais aussi par des contraintes environnementales. Quatre phases d'occupation majeures ont été mises en évidence grâce à l'analyse spatiale des monnaies romaines. 5/ des variations de la dynamique alluviale du Rhin au cours de l'antiquité se traduisant par des variations de la hauteur de la nappe phréatique mais aussi par l'occurrence de crues.