This Ph.D. Thesis is focused on the effect of submerged vegetation on the structure of lake ecosystem and trophic relationships among fishes. Succession of submerged vegetation is a dynamic process and the vegetation community may change dramatically even during a year. Many environmental factors have impact on the succession of submerged vegetation and consequently the presence of the vegetation has substantial impact on the aquatic ecosystem. Nutrient level (mainly nitrogen and phosphorus) plays a key role in the succession of freshwater ecosystems. Further, herbivory significantly influences species composition and biomass of macrophytes and macroalgae. Herbivory of fish is a foraging strategy that is dependent on temperature. Foraging preferences of fish may suppress the palatable species. The rate of herbivory affects plant growth patterns and thus inpalatable species may be advantaged in the competition among plants. In aquatic ecosystems, herbivory is often performed by omnivorous species. The diet preferences of omnivorous fish differ among aquatic ecosystems and submerged vegetation can shape their trophic niches substantially.

Cette thèse traite de l'impact des perturbations naturelles et anthropiques sur les structures des populations et des communautés afin de discuter la problématique d'une gestion forestière qui s'inspire des - et compose avec les - perturbations naturelles. En première partie, nous étudions les effets d'un gradient de perturbations sur la diversité des communautés de plantes. A l'aide de modèles de dynamique en patchs ("patch models"), nous montrons que la relation perturbations-diversité dépend des mécanismes de compétition (hiérarchie compétitive, "founder effect"), des mécanismes de coexistence (compromis entre compétition et colonisation, niche de succession), des mécanismes affectant le processus de colonisation (limitation par le recrutement, fréquence dépendance négative des taux de colonisation et immigration) et enfin des mesures de diversité privilégiées (richesse en espèce, diversité de Shannon). L'élaboration d'hypothèses mécanistes intégrant les caractéristiques de l'agent de perturbations (dont les actions anthropiques), les descripteurs utilisés (intensité, fréquence, stochasticité etc.), les traits de vie des espèces, les mécanismes de coexistence et les facteurs biotiques et abiotiques contrôlés permettraient d'affiner les prédictions qualitatives et quantitatives sur la relation perturbations-diversité et de favoriser ainsi leurs dimensions opérationnelles. En seconde partie, nous rappelons différents concepts (équilibre, résistance, résilience, persistance, constance, permanence) permettant de caractériser le comportement des systèmes en présence de perturbations. Nous présentons une méthode d'analyse basée sur le concept de permanence qui permet d'évaluer différents scénarios écologiques ou scénarios de gestion. La permanence consiste à se focaliser sur le comportement des variables lorsque ces dernières sont proches de valeurs jugées critiques (ex. extinction d'une espèce). Nous appliquons cette méthode d'évaluation à la problématique des forêts de protection dans les Alpes du Nord. A partir d'un modèle de dynamique de pessières d'altitude, nous testons différents scénarios de gestion (prélèvements agrégés/aléatoire, différents taux de prélèvements) et déterminons leurs conséquences sur la dynamique d'indicateurs de propriétés de stabilité (diversité des hauteurs, diversité des diamètres) et d'indicateurs de fonction de protection (somme des diamètres pour les chutes de blocs, taille des trouées pour les avalanches). La possibilité d'améliorer conjointement propriétés de stabilité et efficacité de protection dépend de la nature et de l'intensité des interventions ainsi que du type de danger. Cette partie permet d'illustrer une réflexion de gestion basée sur des compromis plutôt que sur l'optimisation simultanée d'un ensemble d'indicateurs. En conclusion, nous replaçons nos résultats dans le contexte d'une gestion qui s'appuie sur la connaissance du processus de perturbation. La notion de dynamique en patchs (trouées) et la notion de permanence représentent, selon nous, des cadres conceptuels et méthodologiques intéressant pour établir un pont entre écologie des perturbations et gestion forestière. Nous ouvrons des perspectives de recherche à partir de l'exemple des sapinières-pessières dans les Alpes du Nord, exemple qui intègre à la fois la problématique de la coexistence des espèces et celle de la réalisation des fonctions de production et de protection dans des écosystèmes gérés où dominent les perturbations par le vent.