Les changements globaux affectent la biodiversité à tous les niveaux de l’espace, du temps et d’organisation biologique. Afin de limiter notre impact sur le monde naturel, il est nécessaire de concilier nos activités avec les dynamiques de la biodiversité. Dans ce but, l’écologie scientifique a pour rôle d’apporter les connaissances scientifiques nécessaires à la compréhension et à la prédiction des réponses de la biodiversité lorsqu’elle est confrontée à de tels changements environnementaux. Or, la compréhension des processus par lesquels les activités humaines influent sur la diversité écologique est limité par la compartimentation de la discipline dans les échelles spatiales, temporelles, et entre les niveaux d’organisations.Partant de ce constat, ce travail de thèse s’est intéressé aux réponses des communautés d’oiseaux communs au changement climatique, en proposant une vision intégrative de l’écologie des changements globaux. J’ai notamment cherché à montrer comment la prise en compte des interactions entre les différentes échelles nous permettaient de lever le voile sur les processus mis en jeu dans les réponses des communautés précédemment décrites sur de larges échelles. En analysant des données issus de suivis à long-terme des oiseaux nicheurs communs en Europe (France, Suède) et en Amérique du Nord, j’ai proposé une navigation dans les dimensions spatiales, temporelles et les niveaux d’organisations. En confrontant les différentes échelles, mes travaux ont notamment montré que :(i) la recomposition thermique des communautés est une réponse non-linéaire aux variations de température déterminée à l’échelle locale, probablement via des processus démographiques influencés par les anomalies de températures.(ii) la présence d’aires protégées, la diversité en habitat et la topographie du paysage facilite la réponse des oiseaux communs aux variations de températures locales.(iii) la réponse à l’échelle des communautés est le fruit d’une interaction entre les dynamiques des espèces et les caractéristiques de leur niche thermique : les espèces abondantes ainsi que les espèces plus rares aux niches thermiques froides sont responsables des dynamiques de communautés observées.(v) le changement climatique joue un rôle notable dans le processus d’homogénéisation biotique. Les variations de température locales amènent une perte des espèces spécialistes et fonctionnellement originales, probablement via le relâchement des filtres écologiques sur l’assemblage des communautés.J’explore les conséquences de ces résultats sur notre compréhension des processus qui sous-tendent l’impact du changement climatique sur la composition fonctionnelle des communautés, ainsi que sur l’adaptation de nos stratégies d’aménagement du territoire. Je propose en conclusion de dépasser les clivages de l’écologie pour prendre plus explicitement et plus systématiquement en compte les interactions entre échelles. Je défends l’idée selon laquelle cette évolution de paradigme est nécessaire au développement d’une (macro) écologie plus mature et prédictive à même de répondre au défi imposé par la crise de la biodiversité. / Global changes affect biodiversity at all spatial, temporal and biological scales. In order to mitigate the human impact on nature, we must balance our activitis with biodiversity dynamics. To this end, scientific ecology must provide the scientific knowledge necessary for the understanding and prediction of biodiversity responses facing environmental changes. However, understanding the processes by which human activities affect the ecological diversity is still limited by the separation of ecology in different geographical, temporal, and biological levels.My work investigated birds’ communities responses to climate change by adopting an integrative view of global changes ecology. I precisely sought to show how considering interactions between different scales can unveil the processes involved in over large scales community responses previously described. By analyzing data from long-term monitoring of common breeding birds in Europe (France, Sweden) and North-America, I proposed proposed a multi-scale consideratin of space, time and levels of organizations. By confronting different scales, my work has shown that:(i) thermal recomposition of communities is a non-linear response to temperature variations locally determined, probably via demographic processes influenced by temperature anomalies.(ii) the amount of protected areas, habitat diversity and landscape topography promotes the response of common birds to local temperature variations.(iii) community level responses are shaped by the interaction between the species dynamics and their their thermal niche: both abundant species and rare species with cold thermal niches are responsible for the observed community dynamics.(iv) climate change drives a part of the biotic homogenization process. Local temperature changes lead to a relative loss of habitat-specialist and functionally original species, probably via the relaxation of environmental filters on the assembly of communities.I discussed the implications of these results on our understanding of the processes underlying the impact of climate change on the functional composition of communities, as well as adaptation of our land-management strategies. In conclusion, I suggest to move towards a more unified ecology by taking more explicitly and systematically into account the interactions between scales. I argue that such a change is necessary for the development of a more mature and predictive ecology able to took on the challenge imposed by the ongoing biodiversity crisis.

En raison de sa remarquable diversité végétale, de son taux d’endémisme, parmi les plus élevés au niveau mondial (79%) et de son extrême vulnérabilité, la Nouvelle-Calédonie est un des premiers hotspots de la biodiversité mondiale. L’une des remarquables originalités de la flore Calédonienne repose sur la présence de nombreux taxa reconnus, en raison de leurs positions phylogénétiques, comme appartenant aux lignées les plus anciennes des plantes à fleurs. Ces lignées d’Angiospermes « reliques » ont une valeur scientifique et patrimoniale importante, puisqu’elles sont de véritables fenêtres sur le passé. A travers l’étude des traits foliaires, de l’anatomie du bois (e.g. type d’éléments conducteurs, perforations, diamètre et longueur des vaisseaux), de l’architecture (e.g. sympoldialité vs monopodialité, phénomène de réitération, rythmicité de croissance) et de la biomécanique des axes, nous chercherons à caractériser les formes et fonctions de ces taxons. Ce projet de thèse vise à examiner les déterminants structurels et fonctionnels de la répartition spatiale actuelle des Angiospermes basales (grade ANITA + Magnoliidae) en Nouvelle-Calédonie. Dans cette perspective nous chercherons à comprendre quels sont les facteurs qui ont conduit au confinement de certains taxons à des habitats restreints ou au contraire à leur dispersion dans des milieux contrastés. Un premier volet du projet en cours, a pour objectif de caractériser la dynamique de croissance d’Amborella trichopoda et sa plasticité architecturale sous différents régimes lumineux. Certains traits écologiques de ces espèces d’Angiospermes de divergence précoce, s’ils n’ont pas contribué à la radiation des plantes à fleurs actuelles, ont pu permettre son enracinement écologique au sein de la flore du Mésozoïque et fournir un répertoire développemental pour l’explosion subséquente de leur diversité. L’identification et l’étude de ces caractères sont donc déterminantes pour la compréhension de l’évolution structurelle et fonctionnelle des plantes à fleurs. / New Caledonia (NC) is one of the main biodiversity hotspots (Myers 1988), this is because of its remarkable plant diversity, its endemism rates, among the highest in the world (79%), and because of the vulnerability of its flora. One of the main originalities of New Caledonia flora is based on the presence of a large number of taxa recognized, due to their phylogenetical positions, as the most ancient extant representatives of angiosperms. For a long time, New Caledonia has been considered as an early upset fragment of the Gondwana (Pelletier 2006) that suffered an interrupted history of isolation which conferred the evolutionary particularities that we observe today. However, recent evidences show that NC has derived from the Australian land during the late Mesozoic (~80 Mya), the island was then submerged during the first half of the Cenozoic (Pelletier 2006) and a reemergence of the island seems to have occurred ~37 Mya (Cluzel et al. 1998). After the reappearance of the island above the sea level, several events of recolonisation occurred and they wrought the biodiversity that we observe nowadays (Pillon 2012). NC presents humid forests which are unique relics; under the influence of climate changes, these forests have virtually disappeared from other regions of the globe (Morat et al. 1986). The lineages of “relictual” angiosperms, mainly subservient to these humid forests, have a great scientific and patrimony value, as they can be considered as genuine windows on the past. These taxa are susceptible to contain primitive characters which have either disappeared in most of the existing flowering plants, or that are still shared by a narrow number of them. The identification and the study of these characters are therefore determinants for the comprehension of angiosperms evolution. Some ecological features of these panchronic species, may have either contributed to the huge radiation of extant angiosperms, or they may have contributed to the ecological settling of angiosperms within the Mesozoic flora, providing them with a developmental repertoire for the subsequent explosion of their diversity. This PhD project aims to study the ecological, anatomical and functional diversity of basal angiosperms and it seeks to analyze the evolutionary patterns of these structural and functional features. We will consider here as “basal” angiosperms a great group of flowering plants that has diverged before the monocot and eudicot node. This group is conformed by the ANITA grade, formed by Amborella (a single species endemic to NC), Nymphaeales (waterlilies and other herbaceous aquatic plants) and Austrobaileyales (aromatic woody plants). The Magnoliid subclass, a clade of flowering of early divergence, which contains plants considered as paleodicots by Cronquist (1988), will be also included in the analysis of the « basal » taxa. More recently, the Magnoliids have been redefined as a clade comprising Chloranthales, Canellales, Laurales, Magnoliales, et Piperales (APG III, 2009). In a second part of the project, a fieldtrip to Mexico will be held in order to include speces belonging to the Chloranthaceae and Schisandraceae, as well as Cabombaceae et Nymphaeaceae, by this means, we will incorporate species belonging to all the orders of the “basal” angiosperms, reinforcing the comparative analysis. This research work will lean on the recent publications of the phylogenetic relations within basal angiosperms...

Submitted by CARITA LIBERATO DO AMARAL null (caritaliberato@gmail.com) on 2017-04-11T17:12:57Z No. of bitstreams: 2 Tese_Carita_Liberato_do_Amaral.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) Tese_Carita_Liberato_do_Amaral.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) / Rejected by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: Foram submetidos 2 arquivos PDF’s, apenas 1 arquivo deve ser submetido. O arquivo PDF não deve estar protegido e a dissertação/tese deve estar em um único arquivo, inclusive os apêndices e anexos, se houver. Corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2017-04-17T19:13:40Z (GMT) / Submitted by CARITA LIBERATO DO AMARAL null (caritaliberato@gmail.com) on 2017-04-17T19:31:41Z No. of bitstreams: 1 Tese_Carita_Liberato_do_Amaral.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-17T19:42:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amaral_cl_dr_jabo.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T19:42:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amaral_cl_dr_jabo.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As condições ambientais, assim como o contraste sazonal nas fitofisionomias do Cerrado entre a época seca e úmida colaboram para a diversificada sintetize e seleção de metabólitos secundários em plantas. Os metabólitos secundários atuam como uma interface química entre plantas e o meio, desta forma a sua síntese pode ser comumente alterada pelas condições ambientais. Fatores como temperatura, disponibilidade hídrica, luminosidade, características do solo, nutrientes e poluição atuam diretamente sobre a produção e liberação desses compostos. Os microrganismos do solo podem transformar os compostos tóxicos liberados, desativando-os ou dando origem a compostos ainda mais tóxicos, assim como esses compostos podem alterar as características e atributos do solo quando presentes em quantidades adequadas. Dentre as plantas nativas do Cerrado destaca-se a espécie Vernonia ferruginea, uma agressiva infestante de pastagem, que possui indícios de produção de compostos com potencial tóxico. Desta forma, esta pesquisa foi desenvolvida para verificar a atividade tóxica de V. ferruginea e se a mudança de algumas características como disponibilidade hídrica, tipo de solo, condições de luminosidade e concentração de alumínio no solo influenciam a produção desses compostos. Para tal, plantas de V. ferruginea foram desenvolvidas sobre diferentes condições para posterior extração e/ou fracionamento do material vegetal para verificação de atividade biológica por meio de bioensaios e identificação de grupos químicos. Considerando os resultados dos parâmetros de germinabilidade e de desenvolvimento das espécies testadas é possível indagar sobre a possibilidade de V. ferruginea ter a capacidade de liberar substâncias tóxicas, uma vez que, consequências diretas da presença desses compostos nos extratos foram verificadas no bioensaio, como: a inibição/redução da germinação de sementes, injúria ou necrose no sistema radicular e redução do desenvolvimento e do acúmulo de massa seca das plântulas. Os resultados também dão base para constatar que algumas interações da espécie com as alterações nas suas condições de desenvolvimento causam desvios de rotas biossintética de metabólitos modificando e/ou potencializando sua capacidade fitotóxico. / The environmental conditions, as well as the seasonal contrast in the Cerrado phytophysiognomies between the dry and wet seasons, contribute to the diversified synthesis and selection of secondary metabolites in plants. Secondary metabolites act as a chemical interface between plants and the environment, so their synthesis can be commonly altered by environmental conditions. Factors such as temperature, water availability, luminosity, soil characteristics, nutrients and pollution act directly on the production and release of these compounds. Soil microorganisms can transform the released toxic compounds, deactivating them or giving rise to even more toxic compounds, as these compounds can alter the characteristics and attributes of the soil when present in adequate amounts. Among the native plants of the Cerrado, the species Vernonia ferruginea, an aggressive pasture weed, stands out, with indications of production of compounds with toxic potential. Thus, this research was developed to verify the toxic activity of V. ferruginea and if the change of some characteristics such as water availability, soil type, light conditions and aluminum concentration in the soil influence the production of these compounds. For this, plants of V. ferruginea were developed on different conditions for later extraction and / or fractionation of the vegetal material for verification of biological activity by means of bioassays and identification of chemical groups. Considering the results of the parameters of germinability and development of the tested species it is possible to inquire about the possibility of V. ferruginea being able to release toxic substances, since direct consequences of the presence of these compounds in the extracts were verified in the bioassay, such as: The inhibition / reduction of seed germination, injury or necrosis in the root system and reduction of the development and accumulation of dry mass of the seedlings. The results also provide evidence that some interactions of the species with changes in their developmental conditions cause biosynthetic pathway deviations of metabolites modifying and / or potentiating their phytotoxic capacity. / FAPESP: 12/25298-0

Diversos estudos teóricos, experimentais e observacionais têm demonstrado que as relações entre a biodiversidade e as funções ecossistêmicas (BEF) são determinadas pela estrutura funcional da comunidade (ou seja, pela distribuição dos atributos das suas espécies constituintes). Isso pode ocorrer por meio de dois mecanismos mutuamente não exclusivos: (1) a hipótese de dominância (também denominada de efeito de relação de massa), na qual os processos ecossistêmicos são influenciados pela média ponderada na comunidade de um dado atributo funcional (CWM) considerado relevante; (2) a hipótese de complementaridade, na qual a maior variabilidade de um atributo funcional na comunidade (FD) é uma expressão da complementariedade de nicho, o que beneficia o desempenho dos processos ecossistêmicos. Embora ambos os mecanismos já tenham sido amplamente estudados em comunidades de plantas em pequenas escalas espaciais, análises globais considerando distintos biomas ainda são necessárias. Neste estudo, a relação entre biodiversidade e funcionamento dos ecossistemas foi avaliada com base na integração entre uma base de dados global de parcelas de vegetação (sPlot), uma base de dados de atributos de espécies de plantas (TRY) e dados do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) obtidos por sensoriamento remoto. O objetivo foi verificar, simultaneamente, os efeitos de dominância e de complementaridade sobre a produção de biomassa vegetal em ecossistemas campestres em todo o mundo. Os dados sobre a estrutura funcional das comunidades (CWM e FD) foram obtidos a partir da base de dados sPLOT e TRY, utilizando para isso atributos funcionais de plantas ecologicamente relevantes. O NDVI, considerado como aproximação da produtividade da vegetação, representa uma medida do funcionamento do ecossistema e foi obtido a partir do produto MOD13Q do sensor MODIS, com resolução espacial de 250m. Para garantir que as medidas de NDVI fossem derivadas apenas de ecossistemas campestres, sem a interferência de outras fisionomias vegetais, foram descartadas as parcelas do sPlot com presença de paisagens heterogêneas no seu entorno mediante consulta a um mapa global de cobertura e uso da terra (Globcover2009). Para quantificar os efeitos independentes da dominância e da complementariedade sobre as variações no NDVI , com controle das variáveis climáticas, foi utilizada uma análise de regressão múltipla do tipo commonality. Os resultados demonstraram que o principal preditor da variação no NDVI correspondeu a um conjunto de atributos funcionais das espécies dominantes relacionados com o espectro de economia da comunidade vegetal (atributos fast-slow), indicando a prevalência da hipótese de dominância (R2 ajustado = 0,65). Os efeitos evidentes da dominância e os efeitos potenciais da complementariedade são discutidos no contexto da sua relação com os fatores abióticos, sendo que a precipitação pluviométrica, em particular, parece ter maior influência tanto sobre a composição de atributos quanto sobre a produtividade. Apesar de algumas limitações metodológicas, a abordagem inovadora utilizada neste trabalho pode ajudar a esclarecer as relações entre biodiversidade e funções ecossistêmicas em escala global, dentro de uma perspectiva integradora e baseada em dados. / Theoretical, experimental and observational studies show that biodiversity ecosystem functioning (BEF) relationships are determined by functional community structure (i.e. trait distributions in a community) through two mutually non-exclusive mechanisms: (1) The dominance hypothesis (a.k.a. mass ratio effect) links ecosystem processes to the community weighted mean (CWM) of a relevant effect trait. (2) The complementarity hypothesis states that higher variability of a trait value within a community (FD) reflects niche complementarity enhancing ecosystem processes. While both mechanisms have been extensively studied in plant communities at small spatial scales, there is a need for global analyses across biomes. Here, a data driven approach to the BEF question is presented integrating a global vegetation plot database with a trait database and remotely sensed NDVI. The objective of this study was to simultaneously evaluate dominance and complementarity effects in grassland systems worldwide. Data on functional community structure (CWM and FD) were obtained from the global vegetation plot database sPlot in combination with the plant trait database TRY using 18 ecologically relevant plant traits. Ecosystem functioning at the selected sPlot sites (n = 2941) was measured as NDVI at a spatial resolution of 250m using the MODIS product MOD13Q (annual peak NDVI being a proxy of productivity). The landcover map Globcover2009 was used for characterization of landscape heterogeneity and landcover at each site, and plots in heterogeneous non-grassland pixels were discarded. Multiple regression commonality analysis was used to disentangle the contributions of complementarity and dominance effects to the variation in NDVI, while controlling for climate variables (adjusted R2 = 0.65). The results show that a plant community economics spectrum referring to the “fast-slow traits” of the dominant species in the community was the strongest predictor of the NDVI values in the grassland systems (dominance effect). Both, evident dominance and potential complementarity effects are discussed against the background of their interplay with abiotic factors and it is noted that especially precipitation seems to drive trait composition and productivity. Despite methodological shortcomings, the novel approach presented in this paper is considered a step towards a more integrative data-driven BEF debate at the global scale

Les invasions biologiques sont considérées comme étant une cause majeure de changement des écosystèmes. Les impacts écologiques des espèces invasives pourraient être modulés par la variabilité intraspécifique des traits biologiques et écologiques entre et au sein de leurs populations. Cette thèse a révélé, à différentes échelles spatiales, la présence de variabilités phénotypiques fortes chez deux espèces invasives, Lepomis gibbosus et Procambarus clarkii. Il est apparu que les réponses phénotypiques des individus aux conditions environnementales pourraient être complexes, révélant notamment la contre productivité des méthodes de gestion utilisées pour contrôler les populations invasives et l'importance de l'histoire de colonisation des populations dans les relations phénotype-environnement. Des expérimentations ont également démontré comment la variabilité intraspécifique pourrait moduler les effets des espèces invasives sur la structure des communautés et le fonctionnement des écosystèmes. Ces résultats soutiennent l'idée qu'intégrer la variabilité intraspécifique dans un contexte d'invasion biologique est indispensable afin de mieux évaluer les impacts et adapter les méthodes de gestion aux caractéristiques des populations invasifs. / While biological invasions are widely recognized as a major cause of ecosystem changes, the ecological impacts of invasive species could be modulated by intraspecific variability in ecological traits occurring between and within populations. The present work demonstrated, at different geographical scales, the existence of a strong phenotypic variability within two freshwater invaders, Lepomis gibbosus and Procambarus clarkii. In addition, phenotypic responses to environmental conditions was demonstrated to be complex, revealing notably that the methods used to control invasive populations can be counter-productive and that the colonization history of invasive populations is an important driver of phenotype-environment relationships. Experimental approaches also demonstrated that intraspecific variability modulated the intensity of the ecological impacts of invasive species on community structure and ecosystem functioning. These findings strongly support the idea that integrating intraspecific variability in the context of biological invasions is essential to better appreciate their impacts on recipient ecosystem and ultimately improve the efficient of management methods based on the characteristics of invasive populations

Dégradés par plusieurs siècles d’endiguement et menacés par les effets du changement climatique, les marais intertidaux européens font aujourd’hui l’objet d’un nombre croissant de restaurations par rétablissement des marées sur d’anciennes zones endiguées, suivant une tendance générale appelée dépoldérisation. Cette thèse décrit la trajectoire de restauration des marais intertidaux à partir des communautés de necton (i.e., poissons et crustacés décapodes), sur la base de deux sites dépoldérisés accidentellement dans l’estuaire de la Gironde : le marais de Mortagne et l’île Nouvelle. L’évolution du necton dans les marais dépoldérisés est caractérisée à travers une approche synchronique à l’échelle de la mosaïque des habitats estuariens. La composition du necton dans les marais dépoldérisés est en grande partie similaire à celles des milieux intertidaux naturels et se différencie nette-ment des marais endigués, où les espèces exotiques d’eau douce prospèrent. Les marais restaurés apparaissent particulièrement attractifs pour le mulet porc, Liza ramada. La distribution des traits fonctionnels au sein des communautés de poissons révèle un changement de structure fonctionnelle au cours de la dépoldérisation, le temps de restauration étant inféré à partir d’un gradient de naturalité des habitats estuariens. En particulier, la spécialisation, la dispersion et la richesse fonctionnelle augmentent au cours de la restauration. Concernant l’évolution des règles d’assemblage, aucune tendance claire ne se dégage : les patrons diffèrent selon les traits fonctionnels.La dynamique temporelle de la composition des communautés de necton dans l’un des sites dépoldérisés montre une succession de trois phases au cours des quatre années suivant la restauration. Un changement plus abrupt concernant l’abondance de certaines espèces et la structure fonctionnelle des communautés est identifié au milieude la seconde phase, moins de deux ans après la dépoldérisation. La cinétique de transformation des communautés est probablement ralentie par le drainage incomplet du site dans les premiers temps de la dépoldérisation. Les résultats de cette thèse permettent de mieux comprendre la trajectoire de restauration des marais intertidaux, sans intervention humaine, tout en soulignant les atouts et les limites de certains modèles théoriques utilisés en écologie de la restauration. / European intertidal marshes have greatly declined during the past centuries because of land claim andhave recently been threatened by the effects of climate change. In recent years, an increasing number of tidal resto-ration projects have been implemented, following a global trend termed de-embankment. This thesis describes therestoration trajectory of tidally restored marshes from the response of nekton (i.e., fish and decapod crustaceans)based on two storm-breached study sites in the Gironde estuary : the Mortagne marsh and the Nouvelle island.Nekton assemblage composition of tidally restored marshes was described through a whole-estuary approach en-compassing natural, restored and dyked habitats. Nekton assemblages of tidally restored marshes showed highcompositional similarity with natural intertidal habitats and greatly departed from dyked marshes. Dyked marsheswere characterized by high occurrence of freshwater exotic taxa. Tidally restored marshes seemed particularly at-tractive for the thin-lipped grey mullet, Liza ramada. The functional traits’ distribution within fish communities revealeda change in functional structure in the course of restoration using the naturalness state of habitats as a proxy forrestoration time. Most notably, functional specialization, dispersion and richness increased with restoration time.No clear pattern of change was observed in community assembly over time ; trends chiefly varied with respect totraits. Temporal trends in one of the restored sites revealed three phases in the first four years of tide restoration.The abundance of several species and the community functional structure changed more steeply in the midst ofthe second phase, less than two years following tide restoration. Community turnover was probably delayed dueto incomplete drainage of the site in the early stages of restoration. The results of this thesis lead to a better un-derstanding of the restoration trajectory of tidal marshes without human intervention and highlight the strengths andweaknesses of some theoretical models used in restoration ecology.

Depuis quelques années la sylviculture intensive prend une grande ampleur afin de rapprocher la source de fibres des usines, d'accroître la productivité des plantations, et de diminuer la pression de coupe sur les forêts naturelles. Toutefois un débat sur le type d'aménagement optimal des plantations oppose l'aménagement mono- et pluri-spécifique. Il est important de mieux comprendre le fonctionnement de ces écosystèmes pour en effectuer une bonne gestion et d'optimiser les services écosystémiques que ces plantations fournissent. La décomposition des litières et le recyclage des nutriments sont des processus complexes essentiels au fonctionnement des écosystèmes. Ainsi mon projet de thèse visait à mieux comprendre l'influence de la mixité de deux essences forestières, à savoir l'épinette blanche et le peuplier hybride, en comparaison à des plantations pures sur le processus de décomposition des litières et le stockage de carbone. Les résultats de cette étude ne montrent pas d'amélioration du processus de décomposition avec le mélange du peuplier et de l'épinette ou de leurs litières. En revanche, le mélange de ces deux espèces en plantation tamponne les effets contrastés du peuplier et de l'épinette observés dans les plantations monospécifiques. De plus, le stockage de carbone et la productivité du peuplier sont améliorés dans les plantations mixtes par rapport aux plantations monospécifiques. Les herbacées semblent être bénéfiques pour la diversité d'organismes et favorisent la libération d'azote des litières d'arbres. Cet aspect pourrait contrebalancer l'effet négatif de la présence d'herbacées qui entrent en compétition avec les arbres pour les ressources. / The use of trees under intensive management is particularly important for rapid fibre production and for reduce cutting pressure on natural forests in boreal regions. However, a debate on the best type of plantation management opposes the mono-and pluri-specific management. Despite the possible antagonistic effects on productivity, it seems that mixed plantations would have benefits on soil properties, environmental stability, but also to maintain biodiversity and aesthetic value. It is important to better understand the functioning of these ecosystems to make good management in order to optimize ecosystem services of these plantations. Litter decomposition and nutrient cycling are essential process for the ecosystems functioning. My thesis project was to better understand the influence of the mixing of two tree species planted in comparison to monospecific plantations, namely white spruce and hybrid poplar, on the litter decomposition process and carbon storage. The results of this study showed no improvement in the decomposition process with the mixture of poplar and spruce in plantation or by their litters mixture. However, the mixture of the two species in plantation buffers the contrasting effects of poplar and spruce observed in monospecific plantations. In addition, carbon storage and productivity of poplars are improved in mixed plantations compared to monospecific plantations. Herbaceous litter appears to be beneficial for the abundance of organisms and promote the release of nitrogen from tree litter. This could offset the negative effect of the presence of grasses that compete with trees for resources.

Il est essentiel de décrire la dynamique spatiale et temporelle des communautés de poissons pour comprendre le fonctionnement et les services des écosystèmes marins. Cette thèse a utilisé des données de surveillance scientifique à long terme pour caractériser les réponses fonctionnelles des communautés de poissons aux gradients environnementaux en baie de Somme, Manche orientale et mer du Nord. Les trois écosystèmes ont connu des hausses de température associées à une phase de réchauffement de l'oscillation multidécennale de l'Atlantique, ce qui a eu des impacts rapides sur la structure des communautés. Dans les trois écosystèmes, les réponses des communautés ont été médiées par des traits associés à l’habitat et à l’histoire de vie. Dans la mer du Nord et la Manche Est, les espèces pélagiques étaient les plus sensibles, ce qui s'explique probablement par leur mobilité et leur dispersion plus élevés. Cependant, au-delà de l'habitat, les espèces à stratégie démographique r (faible taille et âge à maturité, faible investissement parental, etc.) ont eu des réponses environnementales plus rapides. La pression historique de la pêche semble d’avoir rendu les communautés plus sensibles aux changements environnementaux en augmentant l'abondance relative des espèces pélagiques et à stratégie r. De plus, comme ces écosystèmes se sont réchauffés au cours des 30 dernières années, les réponses des communautés ont été caractérisées par une augmentation de la préférence thermique moyenne, ce qui suggère que le réchauffement climatique favorisera des espèces mieux adaptées aux conditions chaudes et que les espèces ayant des cycles de vie rapides seront les premières à répondre. / The ensemble of biological, geochemical, and physical processes that occur within ecosystems is driven by the interplay between biological communities and the abiotic environment. Explaining the spatial and temporal dynamics of biological communities in relation to environmental conditions is therefore essential for understanding ecosystem functioning, and ultimately for achieving sustainable development. In marine ecosystems, fish communities are key to ecosystem functioning, and fisheries provide livelihoods for over 10% of the world’s population. However, understanding the processes structuring fish communities remains difficult because community structure varies with both natural environmental fluctuations and, increasingly, human pressures. Effectively managing fisheries and marine ecosystems under global change therefore requires better characterizing fish community dynamics over time and space and disentangling the underlying drivers and mechanisms. While fish ecologists have traditionally relied on species-based approaches (i.e., taxonomic approaches) to study community structure, trait-based approaches (i.e., functional approaches) are increasingly used because they can provide better insight into community assembly and the mechanisms driving community responses. To meet this need for a better understanding of biodiversity dynamics, the present thesis took advantage of long-term scientific monitoring data to characterize the functional responses of fish communities to environmental gradients in the North Sea, Eastern English Channel, and Bay of Somme. All three ecosystems experienced temperature rises and oceanographic changes associated with a warming phase of the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), which rapidly impacted fish community structure. Consistent biological responses were observed across the three ecosystems despite their different spatial scales, demonstrating that fish communities were affected by environmental change through bio-ecological traits associated with habitat preference and life history. In the North Sea and Eastern Channel, pelagic species were the most responsive and contributed largely to community dynamics, which is likely explained by their greater mobility, higher dispersal rates, and fewer habitat requirements. However, beyond habitat preference, species with r-selected life histories (e.g., low size and age at maturity, low parental investment, small offspring) had the fastest environmental responses whether or not they were pelagic, likely due to their rapid population turnover and generation time. Importantly, the way these species’ responses shaped community structure depended on environmental context. R-selected, pelagic species rapidly declined in the Bay of Somme and Eastern Channel, but rapidly increased in the North Sea. This likely reflects environmental suitability, indicating that after the phase change of the AMO, the Eastern Channel became a less favorable environment for these species, while the North Sea became more favorable. Thus, species with high mobility and fast life history cycles appear capable of rapidly tracking environmental conditions, shifting in abundance in response to environmental suitability. Additionally, as these ecosystems have warmed over the last 30 years, community responses were characterized by increases in mean thermal preference. Importantly, the amplitude of community changes was partially determined by communities’ initial structure and redundancy of bio-ecological traits, showing that community responses depended not only on environmental changes but also on biodiversity itself. Lastly, while fish community responses were consistently associated with climatic changes, historical fishing pressure on large-bodied, demersal species appeared to render fish communities more sensitive to environmental changes by increasing the relative of abundance of pelagic and r-selected species.

Le sol est une des composantes essentielles au soutien du fonctionnement de l’écosystème. Il est lesupport de la production primaire, un habitat pour la diversité biologique et remplit de nombreux processus écologiques. Les activités anthropiques, et parmi elles, les pratiques agricoles intensives, ont conduit à des déséquilibres au sein du sol causant un fort déclin de leur biodiversité. En réponse à ces effets, de nouvelles pratiques agricoles ont été développées pour préserver les sols et les services écosystémiques qu’ils fournissent. Ces pratiques dites innovantes s’appuient principalement sur la réduction du travail du sol, une gestion intégrée des résidus de culture, l’installation d’un couvert végétal permanent ou encore l’introduction de légumineuses dans les rotations de culture. C’est dans ce contexte de mutation des pratiques agricoles que s’inscrit ce sujet de thèse qui vise à mieux comprendre les effets de l’adoption de ces gestions innovantes sur (i) la diversité des communautés de la macro- et de la mésofaune du sol et (ii) sur le fonctionnement du sol en termes de stockage ducarbone organique (source de nourriture de base), de structure du sol et de distribution de la taille des pores (milieu de vie). Au cours des différents chapitres de ce travail, nous avons mis en évidence trois actions liées à des pratiques agricoles innovantes combinant des approches expérimentales in et ex situ. L’objectif de la première action visait à étudier l’effet combiné de l’introduction de légumineuse (féverole) et de la réduction du travail du sol sur le compartiment endogé. Pour y répondre, nous avons développé une conception expérimentale empirique faite avec la combinaison des situations rencontrées dans les fermes. Nos résultats ont montré que l’interaction entre les deux pratiques innovantes n’a pas entrainé d'augmentation significative de la diversité de la faune du sol. Les fonctions microbiennes ainsi que la dynamique du carbone (C) et de l’azote (N) ne semblent pas non plus être affectées par ces pratiques. Il s’avère que les effets bénéfiques de ces pratiques innovantes ne peuvent être envisagés sans prendre en compte la manière dont elles sont mises en oeuvre à l’échelle des rotations culturales et des itinéraires techniques. Cela nous a permis de valoriser une seconde action dont l’objectif était de suivre dans les mêmes conditions pédoclimatiques et mêmes itinéraires techniques, l'effet à long terme (quatre ans) de cinq régimes de gestion différents sur les communautés de faune du sol. Les traitements comprenaient des combinaisons de différentes cultures (annuelles, vivaces), de différents taux de fertilisation azotée (ajout d'azote, azote réduit),incorporation ou élimination de résidus de culture et différentes intensités de labour (labour vs. travail superficiel). Les résultats ont montré que la réduction de l’intensité du travail du sol a favorisé la diversité des collemboles et ses groupes fonctionnels grâce à l’amélioration des conditions de l’habitat à travers l’augmentation de la biomasse microbienne de carbone (source trophique). Par ailleurs, les autres composantes de la gestion, soit la « réduction des apports d’azote » et la « restitution / exportation des résidus de culture», n’ont pas eu d’effet sur les collemboles (abondance et richesse), notamment sur ceux vivants dans le sol, qu'ils soient hémi ou euédaphiques. Toutefois, cette étude démontre que la dissemblance dans la composition des assemblages de collemboles augmente avec la différenciation temporelle des pratiques agricoles et le travail du sol est le premier facteur responsable de cette trajectoire. Cette assertion a donné lieu à une troisième action dont l’objectif était de suivre sur une saison de végétation la conversion de la perturbation mécanique résultant du travail du sol sur la résistance et résilience fonctionnelle des assemblages biotiques édaphiques. / Soil is one of the essential components supporting the functioning of the ecosystem. It is the support of primary production; an habitat for biodiversity, and it fulfills many ecological processes. Human activities, including intensive agricultural practices, have led to impaired the soil causing a sharp decline in their biodiversity. In response to these effects, new agricultural practices have been developed to preserve the soils and the ecosystem services they provide. These so-called innovative practices rely mainly on the reduction of tillage, integrated management of crop residues, the installation of permanent plant cover or the introduction of legumes into crop rotations. It is in this context of changes in agricultural practices that this thesis topic lays. This thesis aims to better understand the effects of the adoption of these innovative management practices on (i) the diversity of the macro and mesofauna communities soil and (ii) soil functioning in terms of organic carbon storage (basic food source), soil structure and pore size distribution (living environment). During the different chapters of this work, we highlighted three actions related to innovative agricultural practices combining in situ and ex situ experimental approaches. The aim of the first action was to study the combined effect of the introduction of legume (faba bean) and the reduction of tillage on the endogenous compartment. To answer this question, we developed an empirical experimental design made with the combination of situations encountered on farms. Our results showed that theinteraction between the two innovative practices did not result in a significant increase in the diversity of soil fauna. Microbial functions and the dynamics of carbon (C) and nitrogen (N) also do not seem to be affected by these practices. It turns out that the beneficial effects of these innovative practices cannot be considered without taking into account how they are implemented at the scale of crop rotations and technical itineraries. This allowed us to promote a second action whose objective was to follow, under the same pedoclimatic conditions and the same technical itineraries, the long-term effect (four years) of five different management regimes on the communities of soil fauna. Treatments included combinations of different crops, different rates of nitrogen fertilization, incorporation or removal of crop residues and different plowing intensities. The results showed that the reduction of tillage intensity favored the diversity of Collembola and its functional groups by improving habitatconditions through the increase of microbial carbon biomass (trophic source). In addition, the other components of management, namely the "reduction of nitrogen inputs" and the "restitution / export of crop residues", had no effect on springtails (abundance and wealth), in particular on those living in the soil, whether hemi or euedaphic. However, this study demonstrates that the dissimilarity in the composition of Collembola assemblages increases with the temporal differentiation of agricultural practices, and tillage was the main factor responsible for this trajectory.

Au cours de son assemblage, une communauté végétale va subir de nombreux changements : immigration de nouvelles espèces de plantes possédant de nouveaux traits, disparition de certaines espèces de plantes avec d’autres traits, immigration de nouveaux organismes associés aux plantes (insectes, champignons…), changements de traits chez les espèces présentes… Tous ces changements sont susceptibles de modifier la décomposition de la litière produite par la communauté végétale. En effet, la décomposition de la litière est gouvernée par les traits des espèces végétales, par l’activité des organismes décomposeurs, et par le degré d’adaptation de ces organismes aux traits des espèces végétales. Cependant, les conséquences de l’assemblage de la communauté végétale pour la décomposition de la litière demeurent inconnues. L’objectif de cette thèse est de déterminer les conséquences de l’assemblage des communautés végétales prairiales sur la décomposition de leur litière, et ce à différentes échelles. Tout d’abord, nous avons étudié, très localement, les conséquences des plantes voisines que possèdent un individu pour la décomposition de sa litière (i.e. échelle intraspécifique). Nous avons distingué le cas où la litière de l’individu était seule, du cas où sa litière était mélangée à de la litière provenant d’autres espèces végétales. Puis, nous avons étudié les conséquences de l’assemblage sur la décomposition de la litière au niveau plus global de l’ensemble de la communauté végétale (i.e. échelle interspécifique). Enfin, nous avons exploré la rétroaction de la décomposition sur l’assemblage de la communauté. Deux grandes démarches expérimentales ont été développées, la première utilisant un dispositif de mésocosmes permettant de manipuler le voisinage local des individus, la seconde utilisant un dispositif Long Term Ecological Research (LTER) impliquant un vaste réseau de prairies avec différentes durées d’assemblage. À l’échelle locale, nos résultats indiquent qu’un individu qui possède des plantes voisines fonctionnellement dissemblables produit une litière plus décomposable et peut également abriter des décomposeurs plus efficaces. Lorsque la litière de cet individu est mélangée avec de la litière d’autres espèces, la décomposition du mélange est accélérée par des effets synergiques lorsque les plantes voisines sont évolutivement dissemblables et fonctionnellement éloignées du mélange. À l’échelle globale de l’ensemble de la communauté, nos résultats indiquent que tout au long de l’assemblage, de nombreux changements de traits fonctionnels des espèces végétales ont lieu (ratio C:N foliaire, teneur en matière sèche des feuilles, etc.) ainsi que des changements dans la composition de la communauté de décomposeurs (ratio C:N microbien). Ces changements impactent fortement la décomposition de la litière de la communauté prairiale mais s’annulent, maintenant le même taux global de décomposition. Enfin, nos résultats indiquent que plus la litière de couples d’espèces se décompose vite, notamment via des effets synergiques, plus ces espèces coexistent entre elles. Cette thèse met en évidence l’influence majeure de l’assemblage des communautés végétales prairiales sur la décomposition de leur litière, de l’invidu jusqu’à la communauté végétale toute entière. L’assemblage des communautés végétales peut donc influencer les processus écosystémiques d’après-vie tels que la décomposition de la litière. Cette influence se produit via les traits des plantes et l’activité de leurs décomposeurs. En retour, la décomposition de la litière impacte l’assemblage de la communauté végétale. La décomposition de la litière ne semble donc pas une conséquence collatérale des traits des espèces végétales, mais bien un élément important de leur stratégie écologique et de leurs interactions biotiques, situé au coeur d'une boucle de rétroaction avec les processus d'assemblage des communautés. / During its assembly, a plant community will be strongly modified: immigration of new plant species with new traits, disappearance of particular species with other traits, immigration of new plant-associated organisms (insects, fungi…), trait changes in existing species… All these changes are likely to drive the decomposition of litter produced by the plant community. Litter decomposition is indeed controlled by plant traits, activity of decomposer community, and adaptation of decomposer organisms to plant traits. However, the consequences of plant-community assembly on plant litter decomposition remain entirely unknown. This thesis aims at determining the consequences of plant-community assembly on plant litter decomposition, at distinct scales. First of all, we studied, locally, the consequences of neighboring plants on litter decomposition of plant individuals (i.e. intraspecific scale). We distinguished the case where litter of plant individuals was alone from the case where litter of plant individuals was mixed with litter from other species. Then we studied, more globally, the consequences of plant-community assembly on decomposition at the scale of the entire plant community (i.e. interspecific scale). Finally, we investigated whether plant litter decomposition feedbacks on plant-community assembly. We used two experimental approaches, the first one using a long-term mesocosm experiment for manipulating the local plant neighborhood of plant individuals, and the second one using of Long Term Ecological Research network involving grasslands with different time for assembly. At the local scale, our results indicate that plant individuals grown in functionally dissimilar neighborhood produce a more decomposable litter, and can also harbor more efficient decomposers. When the litter of these individuals is mixed with litter from other species, the decomposition of the litter mixture is accelerated by synergistic effects when neighboring plants are phylogenetically diverse, and functionnally dissimilar to the litter mixture. At the scale of whole plant community, our results show that numerous trait changes occur during assembly (leaf C:N ratio, leaf dry matter content…), as well as changes in the composition of the decomposer community (soil microbial C:N ratio). These changes strongly affect litter decomposition but offset each other, maintaining litter decomposition constant. Finally, our result show that the faster the decomposition of mixed-litter from two species is, the more both species coexist. This thesis demonstrates the major influence of plant-community assembly on plant litter decomposition in grassland ecosystems, from the scale of plant individuals to the scale of entire plant community. Plant-community assembly hence affects after-life ecosystem processes like litter decomposition. This influence occurs through plant traits and decomposer activity. In turn, litter decomposition feedbacks on plant-community assembly. Consequently, litter decomposition does not seem to be a collateral consequence of plant traits, but rather an important part of their ecological strategies and biotic interactions, participating to a feedback loop involving community assembly processes.