Le bois mort a été retenu comme l’un des indicateurs de biodiversité pour la gestion durable des forêts. L’objectif de la thèse est de tester la pertinence de cet indicateur dans le contexte des forêts de plantation grâce à l'acquisition de données expérimentales. L’approche est focalisée sur les Coléoptères qui représentent 20% des espèces saproxyliques. La richesse spécifique et la composition des assemblages sont influencées par des variables à 3 échelles: la pièce de bois mort (diamètre, stade de décomposition et type), le peuplement (volume de bois mort, densité, couvert) et le paysage (% de couvert en pin maritime, feuillus et coupe rase). La diversité des pièces de bois mort de diamètre supérieur à 15cm constitue un bon indicateur de la richesse locale en Coléoptères saproxyliques. Un modèle de dynamique du bois mort a été développé, permettant d’évaluer les incidences potentielles de nouvelles pratiques sylvicoles sur la biodiversité des Coléoptères saproxyliques. / Dead wood has been selected as one of the biodiversity indicators for the assessment of sustainable forest management. We investigated the relevance of this indicator in forest plantations with experimental data. Our approach was focus on beetles which represent 20% of saproxylic species. Effects of environmental variables on species richness and composition of assemblages occurred at three spatial scales : the piece of wood (diameter, decomposition stage and type), the stand (volume of dead wood, density of stems, canopy cover) and the landscape (% of maritime pine stands,% of deciduous stands and % of clear-cut areas). Diversity of dead wood above 15 cm in diameter appeared to be a good indicator of the local species richness of saproxylic beetles. A model of dead wood dynamic has been proposed so as to assess impacts of new forestry practices on saproxylic beetles diversity.

Pour répondre aux enjeux énergétiques et écologiques actuels, les pouvoirs publics prévoient une forte augmentation des prélèvements de bois à l'horizon 2020. Cependant, très peu d'études en milieu tempéré établissent clairement un lien entre les changements sylvicoles associés et la préservation de la biodiversité. L’enjeu de cette thèse est d’améliorer les connaissances sur lesquelles fonder des outils de conservation pertinents et favorables à la biodiversité, en adoptant les coléoptères saproxyliques comme modèle biologique. Le volume de bois mort a souvent été retenu comme un indicateur de gestion durable des forêts. Au travers d'une méta-analyse, nous avons cherché à appréhender son importance et ses limites en tant qu’indicateur de biodiversité. Nous montrons que toute augmentation du volume de bois mort est favorable à la biodiversité. Nous avons ensuite testé l'effet de la qualité de différents types de rémanents (essence, diamètre et stade de décomposition) sur la biodiversité afin d'identifier les principaux facteurs déterminant la composition des assemblages. Nos résultats montrent que les variables à l’échelle de la pièce de bois mort jouent un rôle important pour la biodiversité. Enfin, nous avons étudié la valeur écologique de zones abandonnées par la sylviculture(taillis-sous-futaie abandonnés depuis plus de 60 ans), et l'impact du raccourcissement ou de l'allongement de la durée de rotation en futaie régulière de chêne. Nous avons ainsi montré que les zones vieillies hébergent une plus grande biodiversité et que la diminution des rotations sylvicoles pourrait avoir un impact négatif. Par conséquent, la préservation des zones vieillissantes permettrait de favoriser la conservation de la biodiversité saproxylique.Cette étude est la première du genre en milieu tempéré. Malgré les résultats obtenus, de multiples questions se posent encore et de nombreux facteurs sont encore à étudier. / Facing current energetic and ecological issues, public authorities forecast a strong increase in wood harvesting by 2020. Nevertheless, in the temperate biome, very few studies clearly link sylviculture changes associated with such an increase and conservation of biodiversity. The main issue of this Phd thesis was to improve the knowledge on which managers could build relevant conservation tools to preserve biodiversity. For this purpose, we used saproxylic beetles as biological model. Deadwood volume has often been used as an indicator for sustainable forest management. Using meta-analysis, we tested the relevance of deadwood volume as biodiversity indicator. We showed that an increase in deadwood volume favours biodiversity, but this relationship remains weak for temperate forests. We then tested the effect of different logging residues qualities (tree species, diameter and decay class) on biodiversity in order to identify the main drivers of assemblages’ composition. Our results showed that piece of wood characteristics play an important role on biodiversity. Finally, we studied the ecological value of areas where management had been abandoned (coppices-with-standard where coppice had not been harvested for more than 60 years) and the influence of shortened or increased rotation lengths in oak high forest (160-300 years). We thus showed that overmature areas have higher levels of biodiversity and that shortened rotations lengths may have a negative impact on biodiversity. As a consequence, maintaining such overmature zones may help preserve saproxylic biodiversity. This study is the first to be conducted in the temperate biome. Despite the results obtained, many questions lay ahead and many factors remain to be studied.

Pour répondre aux enjeux énergétiques et écologiques actuels, les pouvoirs publics prévoient une forte augmentation des prélèvements de bois à l'horizon 2020. Cependant, très peu d'études en milieu tempéré établissent clairement un lien entre les changements sylvicoles associés et la préservation de la biodiversité. L'enjeu de cette thèse est d'améliorer les connaissances sur lesquelles fonder des outils de conservation pertinents et favorables à la biodiversité, en adoptant les coléoptères saproxyliques comme modèle biologique. Le volume de bois mort a souvent été retenu comme un indicateur de gestion durable des forêts. Au travers d'une méta-analyse, nous avons cherché à appréhender son importance et ses limites en tant qu'indicateur de biodiversité. Nous montrons que toute augmentation du volume de bois mort est favorable à la biodiversité. Nous avons ensuite testé l'effet de la qualité de différents types de rémanents (essence, diamètre et stade de décomposition) sur la biodiversité afin d'identifier les principaux facteurs déterminant la composition des assemblages. Nos résultats montrent que les variables à l'échelle de la pièce de bois mort jouent un rôle important pour la biodiversité. Enfin, nous avons étudié la valeur écologique de zones abandonnées par la sylviculture(taillis-sous-futaie abandonnés depuis plus de 60 ans), et l'impact du raccourcissement ou de l'allongement de la durée de rotation en futaie régulière de chêne. Nous avons ainsi montré que les zones vieillies hébergent une plus grande biodiversité et que la diminution des rotations sylvicoles pourrait avoir un impact négatif. Par conséquent, la préservation des zones vieillissantes permettrait de favoriser la conservation de la biodiversité saproxylique.Cette étude est la première du genre en milieu tempéré. Malgré les résultats obtenus, de multiples questions se posent encore et de nombreux facteurs sont encore à étudier.

Cette thèse a pour objet i) l'étude de la phase initiale de colonisation des débris ligneux d'épinettes noires (Picea mariana [Mill] B.S.P.) produits par le feu, par les coléoptères saproxyliques ainsi que l'étude ii) des facteurs régulant les taux de décomposition de ces débris ligneux dans le nord de la forêt boréale du Québec. Cette étude est la seule à ce jour traitant à la fois de la décomposition du bois et de la colonisation saproxylique dans un contexte postfeu. Entre autres, elle a mis à profit un dispositif d'échantillonnage entomologique installé très tôt après feu (7 jours). Ce dispositif ainsi que celui utilisé pour caractériser la décomposition de la matière ligneuse se sont étendus sur un large territoire ce qui a permis de couvrir l'essentiel de la variabilité des conditions postfeu ainsi que de considérer de multiples échelles spatiales. L'étude a ainsi mis en lumière l'importance de la sévérité du feu dans la structuration des patrons de colonisation. De plus, le patron de colonisation laisse présager que les capacités de dispersion des coléoptères saproxyliques colonisant les brulis récents sont très importantes. En plus d'influencer fortement le patron de colonisation des coléoptères saproxyliques, la sévérité du feu affecte aussi le processus de décomposition de la matière ligneuse. Les caractéristiques de l'habitat brûlé ont influencé le patron de colonisation de façon très importante. Les attributs de l'habitat brûlé, plus particulièrement, la sévérité du feu, ont influencé ce patron à de multiples échelles spatiales et ce, à la fois pour les adultes colonisateurs et les néonates. De façon générale, les prédateurs et les xylophages adultes étaient plus abondants dans les paysages et les peuplements sévèrement brûlés alors que la sévérité du feu avait un impact opposé sur les mycophages. L'importance de la sévérité du feu devrait être une conséquence directe de l'impact de cette variable sur les propriétés nutritionnelles du substrat ligneux. En ce sens, une plus forte abondance des adultes xylophages dans les peuplements sévèrement brûlés est contre-intuitive. En effet, les néonates xylophages étaient plus abondantes dans les arbres faiblement brûlés, ces derniers favorisant la survie larvaire en maintenant un taux d'humidité subcorticale suffisant. Un tel comportement postfeu suggère une stratégie de colonisation non-optimale chez plusieurs espèces xylophages. Ce comportement pourrait être le résultat d'une pression évolutive qui aurait amené ces espèces à détecter et utiliser un substrat à l'apport beaucoup plus stable, en l'occurrence celui produit par sénescence naturelle en forêt verte, plutôt que celui résultant d'une perturbation survenant à des intervalles hautement variables dans le temps et l'espace. Se dirigeant vers le substrat brûlé en utilisant les mêmes volatiles que ceux émis par les arbres récemment morts en forêt non-brûlée, les adultes colonisateurs auraient majoritairement convergé vers les paysages contenant davantage de ces volatiles, soit ceux sévèrement brûlés. Malgré la non-optimalité de cette stratégie, l'utilisation des brulis demeurent une opportunité reproductive (plutôt que la panacée) pour les espèces xylophages considérant la très grande quantité de substrats qu'on y retrouve. D'autre part, le processus de dispersion vers les habitats où la quantité de volatiles est élevée implique la prise en compte de caractéristiques environnementales à grandes échelles spatiales. Néanmoins, les caractéristiques de l'habitat brûlé mesurées à des échelles plus fines sont demeurées importantes afin de structurer le patron de colonisation. L'émigration des individus depuis des habitats-sources éloignés vers le substrat de reproduction ou d'alimentation a été la conséquence directe de ce patron spatial multi-échelles. Par ailleurs, l'éloignement des sources de colonisation n'aurait eu que très peu d'impact sur la capacité des coléoptères saproxyliques adultes à atteindre l'habitat à coloniser. Seule l'abondance de quelques espèces majoritairement mycophages diminuait en fonction de la distance aux feux récents. L'absence d'effets négatifs de l'éloignement des sources de colonisation pourrait être conséquente aux très fortes capacités de dispersion présumées des espèces colonisatrices initiales. En plus d'influencer la colonisation saproxylique, la sévérité du feu a eu un impact considérable sur les taux de décomposition de la matière ligneuse. De façon générale, ces taux étaient relativement bas (k = 0,013) lorsque comparés à ceux observés sur des taxons similaires et à l'intérieur d'écorégions comparables. La sévérité du feu a négativement influencé les taux de décomposition notamment en accélérant la perte d'humidité et la chute de l'écorce et en ralentissant la fragmentation des chicots. Les faibles taux de décomposition chez les arbres sévèrement brûlés pourraient aussi être conséquents à une action comminutive réduite des espèces xylophages. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Feu de forêt, coléoptères saproxyliques, taux de décomposition, débris ligneux, Picea mariana, dispersion, patrons spatiaux, forêt boréale

La sylviculture intensive modifie la composition, la structure et la dynamique des peuplements, réduisant notamment la densité et la diversité des attributs forestiers caractéristiques des stades de sénescence (bois mort et micro-habitats portés par les arbres). Ces éléments représentent des habitats essentiels pour les espèces lignicoles. A l’échelle du massif, la planification des opérations sylvicoles va créer une discontinuité spatiale de ces micro-habitats, pouvant être perçue comme une source de fragmentation pour de nombreuses espèces. Cependant, les effets ont été peu explorés au sein des forêts tempérées exploitées. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’effet de la disponibilité des micro-habitats (quantité et configuration) à de multiples échelles spatiales sur les communautés et les populations d’espèces lignicoles, afin de fournir in fine des connaissances pour la spatialisation des stratégies de conservation. Nous avons proposé une méthodologie statistique permettant de prédire la distribution des micro-habitats au sein du massif de Compiègne (France). En s’appuyant sur cette cartographie prédictive, nous avons montré que différentes guildes de coléoptères saproxyliques, définies en fonction de traits d’histoire de vie liés aux capacités de dispersion, répondaient à la structure du paysage à différentes échelles spatiales. La modélisation de la dynamique des métapopulations d’une bryophyte épixylique (Dicranum viride) nous a permis de mettre en évidence l’importance de la dispersion sur les processus de colonisation/extinction qui sous-tendent les patrons d’occurrence des espèces observés à l’échelle du massif. Nos résultats soulignent le rôle central du bois mort et des micro-habitats, qui peuvent être considérés comme un levier de gestion pertinent. Augmenter leur quantité et optimiser leur arrangement spatial intra et inter-peuplement apparaît essentiel pour assurer la persistance des espèces lignicoles au sein des massifs forestiers gérés. / Intensive forestry induces a simplification of forest stand structure, composition, and dynamics, resulting in a decrease of density and diversity of old-growth forest attributes (deadwood and tree-related microhabitats). These elements represent critical habitats for lignicolous species. At the landscape scale, forest management planning create a spatial discontinuity of these microhabitats, which can be perceived as a fragmentation process for many species. Although habitat fragmentation is currently recognized as one of the major threats to biodiversity, its impact on species in managed temperate forest are still poorly understood. The objective of this work was to evaluate the effect of microhabitat availability (quantity and configuration) on species communities and populations, at multiple spatial scales, in order to provide evidence-based recommendations regarding the spatial arrangement of conservation strategies. We proposed a statistical methodology to predict the microhabitats distribution within the complex of the Compiègne forest (France). Based on this predictive mapping, we showed that different guilds of saproxylic beetles, defined according to their life history traits related to dispersal abilities, respond to the landscape structure at different spatial scales. Modelling metapopulation dynamics of an epixylic bryophyte (Dicranum viride) has highlighted the importance of dispersal on colonization/extinction processes that underlie the species’ occurrence patterns observed at the forest scale. Our results emphasize the key role of deadwood and tree-related microhabitats, which can be considered as relevant management leverage. Increase their quantity and optimize their spatial arrangement within and between forest stands, appears to be essential for persistence of the lignicolous species within managed forests.

Les coléoptères saproxyliques ont en particulier d'être fortement liés au bois mort et à la phase hétérotrophe du cycle forestier. Cette position les place en concurrence directe avec l'Homme et sa gestion forestière. La conservation de ces animaux et de leurs fonctions écologiques passe par une connaissance accrue de leurs biologies et des relations qu'ils entretiennent avec le bois mort et la forêt.<br /><br />Dans ce travail nous avons analysé les relations autécologiques et synécologiques s'établissant entre les coléoptères saproxyliques et les types de bois mort au sein de 3 types forestiers des Alpes françaises (10 stations). Les bois morts ont été étudiés par une méthode dérivée du protocole européen COST E4 tandis que les coléoptères saproxyliques ont été échantillonnés par pièges vitres.<br /><br />L'existence de communautés de coléoptères saproxyliques au niveau de chaque forêt est confirmée par ANOSIM et analyse des correspondances (CA). Elle est documentée par dendrogrammes, CCA et RDA. Trois facteurs environnementaux majeurs conditionnant ces assemblages taxonomiques ont été dégagés par PCA et régressions linéaire multiples. Il s'agit dans l'ordre d'importance : d'une dichotomie entre essences feuillue et résineuse, d'un gradient de dimension-position (combinant taille, origine de la mort et position vis-à-vis du sol) et enfin d'un gradient de désorganisation du bois (regroupant surface d'écorce, classe de décomposition et type de pourriture). <br /><br />La continuité historique du bois mort, estimée par le profil de bois mort, a un impact significatif sur la diversité des taxons les plus rares, ce qui conforte de précédentes observations et pose à nouveau la question de l'impact à long terme de l'exploitation forestière sur la biodiversité.

La disparition et la fragmentation d’habitat sont considérées comme des causes majeures de l’érosion de la biodiversité.Les forêts sont parmi les plus riches écosystèmes terrestres de la planète. La simplification structurelle et la disparition d’éléments d’habitats clés qui résultent de leur exploitation mettent en péril la biodiversité qu’elles abritent.Grâce à l’analyse de différents jeux de données mutualisés entre plusieurs laboratoires et de deux jeux de donnéesoriginaux générés par mes travaux, l’objectif de cette thèse est d’évaluer le rôle joué par plusieurs éléments de la Trame de Très Vieux Bois pour la diversité des coléoptères saproxyliques aux échelles locale et paysagère. L’effet des caractéristiques du milieu et la biodiversité associée aux ilots de vieillissement, réserves forestières et arbres isolés extra-forestiers ont été évalués.En parallèle, nous avons conduit des explorations méthodologiques concernant la principale technique d’échantillonnagede notre modèle biologique. Nous avons mis en évidence les effets (i) forts de la réplication spatiale ou temporelle des dispositifs d’échantillonnage sur les données obtenues, mais (ii) négligeables de l’exclusion d’une famille couteuse en temps d’identification sur les résultats.Nos résultats écologiques indiquent l’effet de l’arrêt d’exploitation sur la reconstitution des compartiments bois mort etdendromicrohabitats et des assemblages de coléoptères saproxyliques associés, au contraire de l’extension de rotationreprésentée par les ilots de vieillissement. D’importantes densités de réserves forestières dans le paysage (plus de 20%) semblent nécessaires pour une conservation efficace de la faune saproxylique. De plus, nous avons mis en évidence qu’une part importante des espèces saproxyliques est préférentiellement retrouvée sur des arbres solitaires, non-forestiers. La totalité de la faune saproxylique n’est donc pas abritée par la forêt. Ces structures non forestières représentent des éléments primordiaux à prendre en compte pour la sauvegarde de la biodiversité saproxylique. / Habitat loss and fragmentation are considered as major threats to biodiversity in forests, one of the species-richest terrestrial ecosystems worldwide. The structural simplification and the loss of key habitat elements resulting from forest harvesting threaten forest biodiversity. Through the analysis of datasets shared between laboratories and two original datasets created during this thesis, I intended to evaluate the role for associated beetle diversity of several components of the saproxylic habitat network at local and landscape scales. The effect of local environmental variables has been evaluated and the biodiversity associated with ageing stands, forest reserves and isolated non-forest trees were explored. In parallel, we have analyzed the main technique used to sample our study group. We highlighted (i) strong effects of spatial or temporal replication of sampling on data, but (ii) negligible effects of data simplification by excluding a time-expensive family on results. We demonstrated significant effects of forest setting aside on the restoration, mainly of dead wood and tree microhabitats, but also on associated saproxylic beetle assemblages. Extended rotations in ageing stands did not provide such positive effects. Besides, we evidenced that a high density of forest reserves in the landscape (over 20%) seems necessary to efficiently favor the saproxylic fauna. In addition, we observed that a significant proportion of saproxylic species prefer non-forest solitary tree habitats. The whole saproxylic fauna is therefore not hosted by forests. These non-forest saproxylic structures have to be included in conservation strategies dedicated saproxylic biodiversity.