Les écosystèmes tropicaux, en particulier les écosystèmes amazoniens, sont connus pour abriter une importante diversité d'organismes, terrestres ou aquatiques. Cependant, les causes et les processus responsables de cette grande diversité dans les assemblages de poissons d'eau douce restent encore peu connus, et leur identification est un fort enjeu dans l'évaluation future des impacts des perturbations humaines qui sont grandissantes dans ces milieux. Nous avons étudié les processus qui façonnent la diversité et la structure des assemblages de poissons d'eau douce de Guyane dans les petits cours d'eau et les fleuves non impactés par les activités humaines. La diversité au sein des assemblages de petits cours d'eau augmente le long du gradient amont/aval et dans les milieux où l'habitat est plus diversifié. L'identité des espèces change le long de ce gradient, définissant des zones le long du cours d'eau. Les relations spatiales entre les assemblages et leur isolement ont aussi un fort effet sur les assemblages. En incorporant les informations sur les traits des espèces (diversité fonctionnelle) et leur relation de parenté (diversité phylogénétique), nous avons montré que la diversité au sein des assemblages n'était pas influencée par l'environnement ou les interactions entre les espèces. Nous avons aussi confirmé le fort effet de la limite à la dispersion entre les assemblages, en lien avec l'histoire passée des bassins versants, dans les petits cours d'eau et dans les fleuves. De telles études sur les processus structurant les assemblages nécessitent l'acquisition de données biologiques plus complètes, et donc le développement d'une nouvelle méthode d'échantillonnage qui soit exhaustive et non invasive. Pour cela, nous avons testé le metabarcoding environnemental (l'identification moléculaire des espèces présentes à partir d'un échantillon d'eau). Cette méthode donne des résultats complémentaires aux pêches traditionnelles et nécessite encore un travail de développement et des tests supplémentaires pour améliorer son efficacité et permettre son utilisation pour identifier les processus structurant les assemblages. Ces travaux, aussi bien pratiques que théoriques, sont nécessaires au développement d'un meilleur cadre conceptuel sur la structure des assemblages de poissons tropicaux, et dans la construction d'indicateurs d'impacts d'activités humaines sur les écosystèmes. / Tropical ecosystems, especially Amazonian ecosystems, host a great diversity of terrestrial and aquatic organisms. However, the causes and the processes behind this high diversity for freshwater fish assemblages are little known, but their identification will be an asset in the assessment of anthropogenic impacts that are increasing in these regions. We studied the processes that shape the diversity and the structure of freshwater fish assemblages of non-impacted streams and rivers located in French Guiana. Within-assemblage diversity increased along an upstream/downstream gradient and was higher in sites where the habitat was diversified. Species identity changed along this gradient, which created zones along the stream. Spatial relationships between assemblages and their isolation also greatly impacted species assemblages. Using information about species traits (functional diversity) and their phylogenetic relationships (phylogenetic diversity), we showed that within-assemblage diversity was not influenced by the environment or by species interactions. We also confirmed that dispersal limitation, linked with the past history of drainage basins, had a strong effect on assemblage structure in both streams and in rivers. Future investigations on the processes structuring fish assemblages will need to acquire more exhaustive biological data, and therefore to develop an efficient, and non-destructive sampling method. To this aim, we evaluated the efficiency of environmental metabarcoding applied to aquatic assemblages (the molecular identification of species present from a water sample) and compared it to traditional sampling methods. Currently, metabarcoding gives complementary information to traditional sampling. It thus needs developments and further tests to increase its efficiency and allow its use for assembly processes studies. Pursuing the formalization of a conceptual framework to investigate assembly rules together with the development of an efficient fish sampling protocol are now needed to better understand the structure of tropical fish assemblages. Those theoretical and practical developments will contribute to better evaluate anthropogenic disturbances on aquatic ecosystems.

L’agriculture intensive et les changements climatiques ont profondément modifié la biodiversité et les systèmes d’interactions trophiques dans les paysages agricoles, entrainant la perte de services écosystémiques tel que le contrôle biologique de ravageurs. La lutte biologique par conservation vise à restaurer la complexité des réseaux trophiques au sein des terres cultivées par l’utilisation de la diversité végétale et la mise en place d’aménagements fonctionnels. Ces travaux de thèse ont cherché à identifier, par des expériences en laboratoire et trois hivers de suivi des populations, comment la diversité végétale et son aménagement pendant la saison hivernale pouvait favoriser les ennemis naturels des pucerons dans les grandes cultures céréalières de l’ouest de la France. Les études en laboratoire ont montré que la diversité floristique cultivée dans les couverts hivernaux devait faire l’objet d’une sélection fonctionnelle. En particulier il est nécessaire de combiner plusieurs espèces, alliant attractivité et profitabilité pour les insectes parasitoïdes de pucerons présents dans la mosaïque agricole durant l’hiver. A l’échelle des parcelles cultivées, il a pu être démontré que l’augmentation des températures hivernales favorisait l’activité et la diversité des insectes parasitoïdes, mais aussi des prédateurs généralistes des communautés d’insectes de la faune du sol. La mise en place d’habitats fonctionnels par la sélection d’une diversité végétale adaptée à ces nouvelles conditions et aux besoins spécifiques de ces agents de bio-contrôle permet alors de promouvoir leur activité. En favorisant ces différentes guildes d’arthropodes pendant cette période de l’année, il pourrait être possible d’augmenter la pression précoce qu’ils exercent sur les populations de pucerons et de limiter le développement de ces dernières au printemps. L’ensemble des résultats obtenus suggère que la saison hivernale représente une période favorable au développement de méthodes durables pour la lutte biologique par conservation dans les régions au climat tempéré. / Intensive agriculture and global warming induced deep modifications in the agricultural landscapes’ biodiversity and trophic system structures, resulting in the loss of several ecosystem services such as pest biological control. Conservation biological control aims to restore trophic systems’ stability within arable lands by using plant diversity and creating functional habitats for natural enemies. This thesis aimed at identifying how vegetal diversity and its management during the winter season could favor aphids’ natural enemies in cereal intensive agricultural landscapes from the west part of France. Laboratory research and a follow-up of populations over three consecutive winters led to significant results, further developed in this thesis. The experimental laboratory research showed that the selection of the flower diversity used in sown winter cover crops should take into account their functional traits. It is indeed necessary to use a variety of species, thus combining attractiveness and profitability for the aphid’s parasites present in the agricultural mosaic during wintertime. At the field scale, studies demonstrated that warmer winter conditions are also favoring the activity of generalist ground dwelling predators, as well as that of parasitoids. The implementation of functional habitats, through the selection of an adequate plant diversity better adapted to the changing climates and to the aphids’ natural enemies’ needs, allowed to support the ground predators’ activities. Consequently, their increased activity should contribute to the early regulation of aphid populations, allowing to decrease the intensity of their population dynamics during the growing seasons. The results obtained in this thesis suggest that winter constitutes a favorable period/season for the development of new methods within the conservation biological control framework/biological control framework for conservation in temperate climatic areas.

Les milieux agricoles constituent des habitats essentiels pour de nombreuses espèces mais l’intensification agricole des dernières décennies a provoqué un fort déclin de la biodiversité. Cette intensification a des conséquences tant à l’échelle locale de la parcelle (engrais, pesticides, labour, perte de diversité des espèces cultivées) qu’à l’échelle du paysage (homogénéisation, perte des éléments semi-naturels) et a des dimensions tant spatiales que temporelles (simplification des rotations culturales). L’objectif général de cette thèse est donc (i) d’identifier les processus structurant les communautés dans le temps et l’espace en milieu changeant et hétérogène ; (ii) de tester l’influence de l’hétérogénéité des cultures en terme de composition et de configuration, (iii) ainsi que l’influence des pratiques agricoles plus extensives (agriculture biologique) sur la diversité et la stabilité des communautés. Nous avons premièrement évalué la part relative de l’environnement vs de la dispersion dans les processus d’assemblage des communautés d’oiseaux. Nos résultats mettent en avant un fort effet de la dispersion dans les milieux agricoles ouverts, par opposition à un effet dominant de l’environnement dans les milieux plus bocagers. Nous concluons que les communautés seraient plus structurées par des processus de type « mass effect » en milieu changeant et par des processus de type « species sorting » en milieux stables. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’effet de la composition et de la configuration des cultures à travers une analyse inter-sites (comparaison entre 8 sites d’étude en Europe et Canada) nous permettant de vérifier la généralité des effets observés. Nous avons testé si l’effet de l’hétérogénéité était dépendant du niveau d’intensification global de la région ou de sa composition en éléments semi-naturels. Nos résultats montrent globalement un effet positif de la composition en culture agissant en interaction avec les éléments boisés du paysage et dépendant du niveau d’intensification (plus de diversité dans les paysages complexes, boisés et de faible niveau d’intensification).Troisièmement, nous avons cherché à évaluer l’importance relative des composantes spatiales et temporelles et à mettre en évidence d’éventuels facteurs stabilisant les communautés d’oiseaux face à l’instabilité et l’imprédictibilité des milieux agricoles. Notre hypothèse était que l’hétérogénéité des milieux agricoles pourrait jouer un rôle d’assurance en stabilisant les communautés localement. Nos résultats montrent un turnover important des espèces dans le temps et l’espace et mettent en évidence que les éléments pérennes du paysage (haies) ainsi qu’une configuration complexe contribuent à stabiliser les communautés locales dans le temps. Enfin nous avons testé l’effet de pratiques agricoles moins intensives (agriculture biologique) à l’échelle du paysage sur la diversité des communautés d’adventices. Nous avons cherché à vérifier l’hypothèse que les parcelles gérées en agriculture biologiques pouvaient constituer des zones refuges et maintenir la diversité des adventices au sein des paysages agricoles via des phénomènes de dispersion à l’échelle de la méta-communauté. Nos résultats montrent un effet positif de l’agriculture biologique à l’échelle du paysage sur la richesse spécifique des champs conventionnels et biologiques, et principalement prononcé en bordure de champs et sur les espèces rares. En conclusion nous montrons que des solutions existent pour concilier production et biodiversité dans les agro-ecosystèmes (selon l’hypothèse de « land sharing ») via un maintien ou un rétablissement de la diversité des cultures associé à la préservation de zones semi-naturelles, ainsi que par le maintien dans les paysages d’exploitations gérées de manière moins intensives pouvant constituer des zones source de biodiversité. / Agricultural areas represent essential habitats for many species, but the agricultural intensification of the last decades has caused a significant decline in biodiversity. This intensification has consequences both at the local level in fields (fertilizer, pesticides, ploughing, decrease in cultivated crop diversity) and at the landscape level (homogenization, decrease in semi-natural habitats) and impacts both the spatial and temporal levels (decrease in crop rotation complexity). The main objective of this PhD was (i) to identify the structuring processes of bird and weed communities in space and time in changing and heterogeneous landscapes; (ii) to assess crop heterogeneity effects (composition and configuration), (iii) and the impact of more extensive agricultural practices (organic farming) on the stability and diversity of bird communities. We first assessed the role of environment as it related to dispersal and structuring of bird communities. Our results show a strong dispersal effect in open agricultural landscapes, as opposed to a dominant structuring effect of environment in more wooded agricultural landscapes. We conclude that bird communities could be more structured by a « mass effect » process in changing landscapes and by a « species sorting » process in stable landscapes.Secondly, we analyzed crop composition and configuration effects in an inter-site study (comparison between eight study sites in Europe and Canada), enabling us to check the generality of the effects we observed. We studied whether or not landscape heterogeneity was dependent on the overall intensification level or on the proportion of semi-natural habitats of the region. Our results show a positive effect of crop composition complexity, interacting with the semi-natural habitats and intensification levels (more diversity in complex landscapes with wooded areas and low intensification levels).Thirdly, we compared the relative importance of spatial and temporal components, and we tried to identify potential stabilizing factors for bird communities in response to the instability and unpredictability of agricultural landscapes. Our hypothesis is that agricultural landscape heterogeneity can act to ensure the stabilization of the local communities. Our results show a significant species turnover in space and time, and highlight the fact that perennial landscape habitats (hedgerows) as well as complex landscape configurations contribute to the stabilization of local communities over time. Finally, we assessed the effects of less intensive agricultural practices (organic farming) on weed community diversity at the landscape level. We tested the hypothesis that organic fields can constitute refuge areas and maintain weed diversity in agricultural landscapes via the dispersal processes at the meta-community level. Our results show the positive effects of organic farming on the richness of weed species for both conventional and organic fields, but positive effects were more pronounced in field boundaries and for rare species.In conclusion, this thesis shows that potential solutions exist to conciliate production and biodiversity in agro-ecosystems (according to the « land sharing » hypothesis) by the preservation or the restoration of crop diversity associated with the conservation of semi-natural habitats, and by supporting less intensive farms which can constitute source areas of biodiversity.

Le massif forestier guyanais présente à la fois une grande originalité en termes de biodiversité, un bon état de conservation, une forte contribution au stock de carbone amazonien et une dynamique socio-économique très rapide. Les connaissances sur la diversité des écosystèmes forestiers de Guyane française restent cependant insuffisantes pour asseoir une gestion optimale des différents services écosystémiques à l’échelle du territoire. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse, visent prioritairement à étudier la diversité des écosystèmes forestiers de Guyane, les facteurs déterminant leur variabilité et les conséquences de cette variabilité en termes de services écosystémiques et de gestion.La première partie de la thèse met en évidence les différentes échelles de structuration spatiale de la diversité forestière et les patrons de composition qui en résultent à l’échelle régionale. Elle s’appuie sur une récente campagne d’inventaires forestiers (2006-2013) couvrant l’ensemble du département et rassemblant 3 132 placettes de 0.2ha implantées selon un plan d’échantillonnage emboîté et pluristratifié. Les résultats obtenus vérifient l’hypothèse d’une forte influence de la géomorphologie, à l’échelle des paysages, sur la bêta et l’alpha-diversité des forêts guyanaises en termes d’espèces dominantes (métrique de Simpson). Cette première étape a nécessité plusieurs développements méthodologiques préalables notamment l’évaluation de l’incertitude taxonomique des inventaires forestiers et sa propagation dans les analyses de diversité, ainsi que l’élaboration de modèles cartographiques permettant de caractériser précisément l’environnement géomorphologique à diverses échelles d’études.La deuxième partie de la thèse vise à expliquer l’influence exercée par les paysages géomorphologiques sur la végétation forestière à travers l’étude des relations entre géomorphologie et sols. Elle s’appuie sur l’analyse de près de 450 sondages pédologiques couplés à la campagne d’inventaire forestier. Les résultats obtenus démontrent une forte dépendance de la nature et des propriétés des sols vis-à-vis des paysages géomorphologiques et du dénivelé régional. Ils suggèrent l’existence d’un effet de filtre édaphique sous-jacent au déterminisme géomorphologique sur la diversité forestière. Une part importante de l’influence géomorphologique reste cependant indépendante du filtre édaphique et est interprétée comme un effet conjugué de deux autres mécanismes sur deux échelles de temps distinctes : le contrôle du turn-over forestier par la dynamique géomorphologique au cours du quaternaire récent et l’intégration des effets biogéographiques sous l’influence des changements globaux plus anciens.La troisième partie de la thèse s’intéresse aux conséquences de la diversité biotique et abiotique décrite sur la gestion forestière et sur la variabilité des services écosystémiques rendus par la forêt, notamment en termes de stockage du carbone dans la biomasse et dans les sols. La quantité de carbone stockée, très variable à l’échelle locale, se révèle significativement influencée par la diversité écosystémique à l’échelle régionale. Ce service de régulation est mis en relation avec la richesse spécifique locale (service de support) et la quantité de bois exploitable (service d’approvisionnement). Des relations complexes de corrélation et de compromis sont mises en évidence entre ces différents services. Elles illustrent la variabilité des réponses des services écosystémiques à la diversité des écosystèmes forestières.La mise en perspective de ces différents volets permet de proposer une typologie précise des habitats forestiers de Guyane et de fournir des pistes de prise en compte de cette diversité écosystémique pour l’aménagement du territoire et la gestion forestière. / French Guiana forest presents a high originality in terms of biodiversity, a good state of preservation, a strong contribution to the overall Amazonian carbon stocks and a very fast socio-economic dynamic. However, our knowledge about forest ecosystems diversity remains insufficient to ensure an optimal management of the various ecosystems and of the services they may provide across the territory. This thesis aims to answer this central issue by studying the diversity of forest ecosystems at the scale of the entire forested area of French Guiana. Specifically we targeted highlighting the factors that determine ecosystems variability and evaluating the consequences of this variability in terms of ecosystem services and management.Firstly, we bring out complex patterns of diversity at different scales including strong floristic variation at the regional scale, using a recent forest inventories campaign (2006-2013) that has been conducted according to a stratified sampling design which includes 3,132 0.2ha-plots covering the whole territory. Our results verify the hypothesis of a strong control of forest beta and alpha diversity by geomorphology, especially at the landscape scale and for dominant species (Simpson metric). This first step required several preliminary methodological developments including an assessment of the taxonomic uncertainty in forest inventories, and spatial models to accurately characterize the geomorphological context at various scales.Secondly, we aimed at interpreting the influence of geomorphological landscapes on the composition of forest vegetation by exploring the relationship between geomorphology and soils. Using about 450 soil sampling locations coupled with the forest inventory plots, we demonstrated that nature and properties of soils are dependent on geomorphological landscapes and locally distributed along regional elevation gradients. A significant soil filtering effect was found underlying the geomorphological influence on forest composition and diversity. However, a major part of this influence proved to be independent of soil filtering and is interpreted as a combination of two mechanisms at two different time-scales: (i) the control of forest turn-over by the geomorphological dynamics during the Late Quaternary and (ii) the integration of biogeographic effects under the influence of tectonic evolution and ancient climate changes.Last of all, we addressed the consequences of the analysed biotic and abiotic variations, which combine into habitats diversity on forest management and on the variability of ecosystem services provided by forests, particularly for carbon storage in biomass and soils. The amount of carbon stored is highly variable at local scale but proves to be significantly influenced by habitats diversity at the landscape level. This regulation service is related with the local species richness (pertaining to the category of support services) and the amount of usable wood (pertaining to the category of supply services). Complex relationships, including correlations and compromises, are evidenced between these different services. This illustrates the variability of the responses of ecosystem services to the habitats diversity.Finally our work allowed us to provide a new typology of natural habitats present in French Guiana forest and to propose suggestions in order to improve land uses and multifunctional forest management in French Guiana.

Les espèces exotiques envahissantes végétales sont des plantes introduites et naturalisées hors de leur aire de répartition native et capables de maintenir et d’accroitre leur population. Certaines sont considérées comme transformatrices de par leur effet sur les écosystèmes : leur structure, leur fonctionnement ainsi que leur communauté végétale et animale. Ces transformations peuvent rendre certaines de ces espèces nuisibles de par leurs impacts écologiques et économiques important. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse et présentés ici ont pour objectif d’approfondir les connaissances sur l’impact des invasions biologiques. La faune du sol, la végétation native et leur substrat ainsi que son fonctionnement ont été étudiés à différentes échelles spatiales. Deux espèces exotiques, envahissantes en Europe, ont été considérées comme modèles pour ces travaux : le robinier faux-acacia (Robinia pseudoacacia) et la renouée du japon (Reynoutria japonica). Premièrement, une méta-analyse globale a permis de démontrer l’effet positif des invasions biologiques végétales sur l’abondance de certains groupes de la faune du sol, notamment les consommateurs primaires, en fonction de la structure de l’habitat (ouvert ou fermé). Ensuite, une étude à large échelle sur le robinier faux-acacia a permis d’illustrer les différences qui peuvent exister dans la réponse des écosystèmes forestiers aux invasions le long d’un gradient latitudinal. Ce gradient, composé de quatre régions distinctes en Europe de l’Ouest présente des différences de climat et de végétation dominante, ces différences modifiant l’impact du robinier faux-acacia. Une étude approfondie sur le robinier faux-acacia en Normandie a permis de mieux comprendre l’effet du robinier faux-acacia sur les communautés animales et végétales ainsi que sur le fonctionnement des écosystèmes par comparaison avec deux essences natives dominantes. Finalement, une manipulation expérimentale en laboratoire a démontré l’impact des composés allélopathiques de la renouée du Japon sur une partie de la faune du sol. Cette étude a montré que certaines espèces exotiques envahissantes sont susceptibles d’influencer la faune, et les réseaux trophiques, du sol par leur métabolisme secondaire. Ces travaux illustrent l’intérêt, dans le contexte des invasions biologiques végétales, de l’étude simultanée des compartiments aériens et souterrains à différentes échelles spatiales. / Invasive alien plants are species introduced and naturalized outside of their native distribution range and which have the capacity to maintain and expand their population. Some of these species are considered to be ecosystem transformers by altering their structure, functioning as well as resident animal and plant communities. These induced alterations make some of these species undesirable through their ecological and economical impacts. The work presented in this thesis aimed at a better understanding of the impact of biological invasions by alien plants. The soil fauna, native vegetation and their substrate, as well as ecosystem functioning, were studied at different spatial scales. Two exotic alien species, invasive in Europe, were considered as biological models for this work: the black locust (Robinia pseudoacacia) and the Japanese knotweed (Reynoutria japonica). Firstly, a global meta-analysis demonstrated the positive impact that plant invasions can exert on the abundance of some groups within the soil fauna, notably primary consumers, within different types of habitats (open or closed). Then, a large-scale study on the black locust revealed the differences that can can occur in the response of forest ecosystems to invasions along a latitudinal gradient. Study sites along this gradient, distributed amog four distinct regions in western Europe, exhibit differences in climate and dominant native vegetation which can alter the impact of the black locust. A detailed study on black locust impact in Normandy demonstrated the impact of R. pseudoacacia on native plant and soil fauna communities, as well as some ecosystem functions, in comparison to two native tree species. Finally, a laboraty experiment demonstrated the impact that allelopathic compounds extracted from Japanese knotweed rhizomes can have on some organisms within the soil fauna. This study showed that some invasive alient plants can influence the soil fauna, and soil food webs, through their secondary metabolism. This thesis illustrates that simultaneous study of both aboveground and belowground ecosystem compartments at different spatial scales is of interest in the context of biological invasions.

L’urbanisation aboutit à une grande diversité environnementale, paysagère, historique des espaces verts en ville, avec également des pratiques de gestion très variées, qui, peuvent affecter la biodiversité qu’ils abritent. Or, la composante du sol reste très peu étudiée et les communautés de Collemboles présentes dans les parcs urbains constitue une thématique de recherche jusqu’à présent relativement ignorée. Si ces Arthropodes sont de petite taille (de l’ordre du millimètre), ils sont en effet très nombreux dans les sols et aujourd’hui reconnus comme de bons indicateurs pour le monitoring des sols.Les effets de différents filtres abiotiques ont été testés en appliquant à la fois une approche taxonomique et fonctionnelle des communautés de Collemboles dans les parcs urbains de Naples et de Montpellier. La thèse se développe alors en trois axes correspondant à l’étude des effets:- de la composition et fragmentation de la mosaïque urbaine proche- des dynamiques temporelles propres aux parcs- des pratiques de gestion courantesL’analyse conduite à Montpellier a permis de mettre en évidence l’existence de plusieurs groupes homogènes de paysages auxquels étaient associées des structures de communautés différentes. En effet, les paysages urbains les plus hétérogènes favorisent le développement et le maintien de communautés mieux structurées et plus riches en espèces.Par ailleurs, l’étude menée à Naples a montré que le maintien d’un couvert végétal spécifique et principalement boisé, conjointement à la présence de litière au sol, apparaissent comme les facteurs les plus importants pour permettre l’établissement de communautés mieux structurées et plus riches en espèces. Dans une moindre mesure, l’âge des parcs et le précédant usage du sol étaient également déterminants.Enfin, une analyse fonctionnelle (étude de traits morphologiques et préférences de microhabitats) a été envisagée pour évaluer l’intensification de la gestion du sous-bois au sein des habitats boisés des parcs des deux villes. Un gradient abiotique clair a été observé. En revanche, contrairement aux hypothèses énoncées et à la littérature récente sur le sujet, les communautés de Collemboles étaient mieux discriminées du point de vue taxonomique que du point de vue fonctionnel. Il semblerait donc que l’intensification de la gestion du sous-bois ne soit pas un filtre environnemental imposant des changements dans les patterns de traits des espèces présentes.Si d’un côté les études développées dans cette thèse apportent des connaissances fondamentales sur l’écologie des Collemboles présents dans les parcs urbains, de l’autre elle vise à intégrer ces résultats pour un développement plus durable en termes d’aménagement et de gestion des espaces verts urbains. / Urbanization causes a huge diversity in landscapes, environmental conditions and green spaces history. This phenomena also induces different vegetation management practices, which may affect urban fauna. However, scarce attention has been paid to belowground communities in cities and Collembola hosted by soils of urban parks represent a neglected research topic. These taxa are very common in most soils and have been recognized as proper indicators for soil monitoring programs.The effects of diverse abiotic filters on Collembola in Naples and Montpellier public parks has been studied from both taxonomic and functional points of view. In particular, the PhD work was developed based on three principal axes, aiming to test the effects of:- the neighboring landscape context,- the park historical dynamics,- the current park management.The analyses carried out in Montpellier showed different neighboring landscape patterns to which belonged diverse species communities. Indeed, more heterogeneous landscape patterns guarantee the richest and most structured species communities.The study conducted in Naples highlighted that maintaining a specific land cover, especially a canopy cover, jointly to a litter layer on soils are the main factors assuring more structured species communities. To a less extent, park age and the previous land use of the area were also important drivers in modelling species assemblages.Finally, a functional analysis (i.e. morphological traits and microhabitat preferences) was applied to evaluate the brushwood management intensification in woody areas of both cities parks. A clear abiotic gradient was observed. By contrast, functional responses of Collembola communities to brushwood management intensification contradicted our research hypothesis based on the recent literature. Thus, it seems that brushwood removal does not cause shifts in species trait patterns in urban parks.This PhD work increased fundamental knowledge on urban park Collembola ecology, and it strives to integrate these findings in a more suitable landscaping and management of urban green spaces.

En 2013, Le Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC) publie son cinquième rapport concernant les changements climatiques. Il y est souligné que le réchauffement climatique est sans équivoque, et que de nouvelles émissions de gaz à effet de serre impliqueront une poursuite du réchauffement et des changements affectant toutes les composantes du système climatique. En région tropicale, une hausse de la température, ainsi qu'une intensification des événements de sécheresse et de pluviométrie extrêmes sont à prévoir. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail, dont le but est d'étudier la réponse de la forêt tropicale à ces changements climatiques prédits en Guyane Française. Pour ce faire, j'ai utilisé les données du dispositif de suivi forestier de Paracou pour construire un modèle de dynamique individuel basé sur les traits fonctionnels des arbres. Un modèle de mortalité a d'abord été réalisé puis couplé à un modèle de croissance.Le modèle couplé ainsi construit permet de modéliser la croissance et la mortalité des arbres sur un pas de temps de 2 ans tout en tenant compte de leur ontogénie et de leurs traits fonctionnels. Ce modèle a d'abord été appliqué aux essences commerciales de Guyane Française en forêt naturelle et exploitée en y ajoutant un indice de stress hydrique. Ceci permet de montrer que le stress hydrique fait baisser la croissance et augmenter la mortalité, tandis que l'exploitation a l'effet inverse. Malgré le signal commun, différentes réponses sont observées selon les espèces. Le modèle a ensuite été appliqué à la communauté en forêt naturelle pour identifier les drivers climatiques et les processus impactés. Il ressort que la croissance est impactée par le stress hydrique et la température, et que la mortalité est impactée par le stress hydrique et la pluviométrie totale.Ces résultats ont enfin permis de construire un modèle complet de dynamique forestière climat dépendant, et de simuler l'évolution d'une communauté pendant un siècle selon différents scénarios correspondant aux prédictions du GIEC. Les simulations mettent en évidence une très forte diminution de la croissance, ainsi qu'une plus faible diminution de la mortalité. Ceci entraine une diminution notable de la surface terrière, du diamètre quadratique et de la biomasse fraiche. Une analyse de sensibilité montre que ces changements sont principalement dus à l'augmentation sévère des températures prédites pour le siècle à venir. Des pistes de réflexion sur les enjeux de modélisation et les échelles considérées sont proposées en discussion de ce travail. / In 2013 the intergovernmental panel on climate change (ipcc) publishes its fifth report. This report underlines that an increase of temperature and a strengthening of drought and extreme rainfall are expected in tropical regions. This work was made in this context of climate changes, and aimed to study the response of the rainforest to predicted climate changes. To do this, i used the data from the study site of Paracou French Guiana to build an individual based dynamics model based on the functional traits of trees. This model was first applied to species with a commercial interest in French Guiana, in natural and logged forest and adding a water stress index as predictor. Water stress decreases growth and increases mortality, while logging had the opposite effect. The model was then applied to the community in natural forest for identifying potential climate drivers and impacted processes. Growth is impacted by the water stress and temperature and mortality is imp acted by the water stress and the total rainfall. These results allowed us to build a climate dependent model of forest dynamics and to run simulations of the evolution of a community under different scenarios for the next century. Simulations showed a decrease of growth and a small decrease of mortality. This resulted in a substantial decrease of basal area, squared diameter and fresh biomass.

Les perturbations d’origine anthropique sont à l’origine de l’érosion de la biodiversité avec des conséquences sur la structure des communautés et pour le fonctionnement des écosystèmes. La vitesse de ces changements a stimulé de nombreuses recherches portant sur les effets de ces modifications sur la biodiversité des organismes et leurs propriétés fonctionnelles. En effet il a été montré que les traits des espèces sont plus importants que leur identité elle-même pour tenir compte de leurs rôles écologiques. Même si la majorité de ces travaux ont étudié la réponse des producteurs primaires sur les écosystèmes terrestres, la contribution d’autres organismes est toutefois essentielle pour maintenir un fonctionnement et une résilience des écosystèmes corrects.Les fourmis sont des organismes cibles intéressants pour étudier de telles modifications du fait de leur abondance et de leur dominance écologique. En effet elles ont une distribution cosmopolite et participent à de nombreuses fonctions dans l’écosystème terrestre. Elles sont également faciles à étudier et des méthodes d’échantillonnage standard existent. Bien que de nombreuses recherches aient démontré des modifications dans la composition spécifique des fourmis dans des gradients environnementaux, un nombre réduit d’entre elles ont étudié la contribution de ces organismes sur le fonctionnement des écosystèmes. De plus, les traits responsables de la stabilité des communautés de fourmis en réponse à ces modifications sont encore peu connus. Il est donc nécessaire de développer une méthodologie capable d‘identifier la participation des fourmis dans des processus écosystémiques permettant également de quantifier leur activité afin de comprendre comment ces organismes agissent sur les capacités de résistance et résilience des écosystèmes.Ainsi, cette thèse vise mettre en lumière i) en quoi la simplification des habitats liée aux activités humaines a des répercussions sur les communautés de fourmis, ii) quels sont les traits responsables du succès écologique d’une espèce ou de son déclin au sein d’un environnement donné, et iii) comment ces variations en composition spécifique impactent l’intensité de participation des fourmis aux processus écosystémiques. / Land-use changes have deep consequences on species diversity, community structure and ecosystem functioning. Consequently, many works have tried to understand the effects of such changes on the diversity and functional properties of organisms. It has been demonstrated that species traits are oftenly more important than the identity of species per se in order to account understand the ecological roles of species. Besides, while the majority of assessments about land-use change effects on ecosystem functioning have focused on primary producers, the contribution of other organisms is essential to maintain the functioning and resilience of ecosystems.Ants are interesting organisms to track land-use changes due to their abundance, ubiquity and ecological dominance. Ants are present in most of terrestrial biomes and participate in several ecosystem processes through their consumption of food resources. They are also easy to sample and standard methods exist to provide accurate comparisons between studies. While a number of studies have demonstrated abrupt changes in ant species composition along environmental gradients, only a reduced number of such studies have tried to understand how ant community changes affect ecosystem processes. Moreover, the traits responsible for the stability of ant communities in response to land-use changes are little known. It is therefore necessary to develop a methodology that enables a proper identification of ant participation to different ecosystem processes and their contribution to ecosystems’ resistance and resilience.In this thesis I aim to bring some light about i) how land-use changes affect ant community structure? ii) what traits are responsible of the ecological success of a species or it’s extinction from a given environment? iii) how changes in the species or trait composition affect the participation intensity of ants in different ecosystem processes ?

Cette thèse a pour but d’étudier l'influence de l'hétérogénéité des forêts de terre ferme en Guyane sur l'organisation des communautés de moyens et grands vertébrés. Nous avons, d'abord, choisi une espèce modèle afin de déterminer une méthode adéquate d'estimation d'abondance prenant en compte la détection imparfaite et l'immigration temporaire des espèces, et de tester l'effet des conditions environnementales à différentes échelles d'analyse. Puis, partant du constat que les biais dus à la détection dans l'estimation d'abondance pouvaient être importants, nous avons déterminé l'importance relative des conditions environnementales et des traits biologiques des espèces sur la probabilité de détection. A partir de ce cadre d'étude, nous avons étudié la composition et les diversités alpha et beta en utilisant de façon complémentaire les métriques taxonomique, fonctionnelle, et phylogénétique pour déterminer le rôle relatif de l'environnement et de la contingence historique dans l'organisation des communautés, et de tester l’hypothèse des refuges forestiers. Enfin, en descendant dans l'échelle d'analyse, nous avons tenté de démêler l'effet de l'environnement et des interactions interspécifiques sur la cooccurrence des espèces, et utilisé les traits fonctionnels des espèces pour tester le lien entre cooccurrence et similitude fonctionnelle. Cette thèse met en avant les rôles prépondérants de la contingence historique et de la facilitation dans, respectivement, la structuration de la diversité régionale et les processus d’assemblages locaux des communautés de moyens et grands vertébrés en Guyane. / The main objective of this thesis was to study the influence of Guianan terra firme rainforests types on medium- and large-sized vertebrates community organization. First, we choose a model species which permitted to develop an appropriate abundance estimation method which take into account the imperfect detection and temporary immigration of mobile species, and to test environmental conditions effects at different spatial scales of analysis. Second, given that bias due to animal detection can be important in the abundance estimation, we determinated the relative role of environmental conditions and species biological traits on detection probability. From this methodological framework, we studied then processes of community organization, by identifying the main determinants involved in community organization, using composition and alpha and beta diversities, and, in a complementary manner, three metrics (taxonomic, functional, and phylogenetic). We sought from these general framework to determinate the relative role of environmental conditions and historical contingency, responsible for the current community organization, and to test the forest refugia hypothesis. Finally, we downscaled the analysis to determinate, and tried to disentangle the effects of environmental conditions and interspecific interactions on species co-occurrence. We used then functional traits to test the relationship between species co-occurrence and similarities.This thesis highlights the important role of historical contingency and facilitation in the structure of regional diversity and the local assembly processes of medium- and large-sized vertebrates, respectively, in French Guiana.

Etudier un phénomène écologique requiert de le considérer dans sa globalité afin d’appréhender l’ensemble de ses causes et ses conséquences. Dans la plaine de la Crau, écosystème pseudo-steppique du sud est de la France, la fragmentation des habitats, la perte de biodiversité et les changements d’usage ont favorisé l’envahissement de fragments relictuels de steppe par Rubus ulmifolius Schott. Par une approche multiscalaire, les objectifs de cette thèse sont de mettre en évidence les facteurs responsables de cet envahissement, d’appréhender ses conséquences sur la communauté végétale et de tester d’éventuelles techniques de restauration écologique en évaluant leurs effets à l’échelle de la communauté et de la population de ronces. La présence de fortes proportions de zones irriguées et de parcelles anciennement cultivées dans la matrice paysagère proche des zones envahies correspond à des taux de recouvrements parcellaires en ronciers plus élevés. A l’échelle de la communauté végétale, les infiltrations hydriques ont également des effets importants sur la végétation steppique en permettant le développement d’une espèce herbacée compétitrice : Brachypodium phoenicoïdes (L.) Roem. & Schult. Aucun des différents régimes de perturbation (débroussaillage et/ou pâturage) testés, croisés au drainage ou non du sol ne permet de restaurer à court terme (trois années) l’intégrité de la steppe de référence. Seule une augmentation significative de la richesse et de la diversité spécifique est mesurée dans le cas d’un débroussaillage et d’un pâturage annuel des placettes. A l’échelle des ronces, les effets des différents traitements varient selon l’année, la saison ou la période de la journée considérée. Les régimes de perturbation (débroussaillage et/ou pâturage) ont cependant plus d'influence sur les traits éco-physiologiques et morphologiques de la ronce que la limitation des ressources en eau. Nos résultats soulignent ainsi la difficulté de contrôler à court terme la dynamique d’une espèce envahissante. Ils ouvrent également le débat sur les objectifs de conservation et/ou de restauration des parcelles qui peuvent alors être considérées comme des écosystèmes dégradés ou comme de « nouveaux écosystèmes » dont les potentiels patrimoniaux sont encore inconnus. / Studying an ecological phenomenon require to consider it in its entirety in order to apprehend all the causes and consequences. In the Plain of La Crau, a sub-steppic ecosystem in southeastern France, habitat fragmentation, loss of biodiversity and land-uses changes have fostered the encroachment by a species of brambles Rubus ulmifolius Schott of the original steppic patches. Using a multiscale analysis, the aims of the thesis are to highlight the main drivers, to assess the consequences on the plant community and to test restoration techniques by evaluating their effects on plant community and on bramble population. The presence of high proportions of irrigated habitats and formely fallows around invaded plots correspond to the largest cover rates of brambles. At community scale, water infiltrations have also a great impact on the steppe plant community by favoring the dynamic of an herbaceous competitor species: Brachypodium phoenicoïdes (L.) Roem. & Schult. Among the different disturbance regimes tested (scrub-clearing and / or grazing), crossed with the presence or the absence of sol draining, none could restore in the short-term (3 years), the integrity of the steppe reference. A significant increase in species richness and diversity was only measured for drained, scrub-cleared and annually grazed plots. At bramble population scale, the effects of the different treatments change depending on the year, the season and the time of the day. However, disturbance regimes (clearing and / or grazing) have more impact on eco-physiological and morphological traits of the bramble than the water resources limitation. Our results highlight the difficulty controlling short-term dynamics of an invasive species. They question the objectives of conservation and / or restoration of plots which can then be considered as degraded ecosystems or as "novel ecosystems" whose potential patrimonial values are still unknown.