Le développement d’une agriculture moins dépendante des pesticides repose en partie sur la maximisation des services écosystémiques. L’objectif principal de cette thèse était de quantifier le service de régulation des insectes ravageurs par leurs ennemis naturels, en conditions expérimentales et en situation de production. Le travail a porté sur les brassicacées légumières soumises aux attaques de ravageurs aériens et souterrains (pucerons et mouche du chou). Nous avons évalué leur nuisibilité pour quantifier les dégâts et dommages qu’ils peuvent générer. Nos résultats confirment la moindre nuisibilité des pucerons par rapport à celle de la mouche du chou. Pour celle-ci, la nuisibilité sur légume-fleur s’exprime non seulement par la mortalité des plants mais aussi par un effet sur leur développement.Nous avons également montré que les prédateurs épigés réduisaient significativement les populations des deux ravageurs, ce qui, pour la mouche du chou, conduit à une baisse conséquente de la mortalité des plants. Enfin, simplifier le travail du sol au printemps n’a pas permis de favoriser les prédateurs hivernant dans la parcelle, ni d’augmenter le service de régulation à court terme. Cependant les prédateurs précoces sont déterminants et doivent être favorisés par des pratiques intra- et péri-parcellaires ciblées. Les connaissances acquises dans ce travail démontrent le potentiel de la lutte biologique par conservation pour une gestion agro-écologique efficace des insectes ravageurs. / Developping farming systems that use less pesticides is partly based on the intensification of ecosystem services. The main aim of this thesis was to quantify the insect pest regulation service provided by their natural enemies, both in experimental plots and in farmers fields. We worked on brassicaceous vegetables that are confronted to pest attacks on above- and belowground organs (aphids and the cabbage root fly). We assessed their harmfulness, in order to quantify the injuries and damage these pests can inflict to plants. Our results confirm that aphids are less harmful than the cabbage root fly. On flower vegetables, the latter not only leads to plant mortality but can also slow plant development.We also showed that ground dwelling predators significantly reduce the populations of both pests, leading, for the cabbage root fly, to a strong decrease in plant mortality rate. Finally, simplifying soil tillage in the spring did not favor ground dwelling predators overwintering inside the field and neither did it increase natural regulation service in the short term. However, early ground dwelling predators are fundamental and must be favored by tailored practices both inside and around the fields. The knowledge gained in the present thesis show the potential of conservation biological control for the agroecological management of insect pest populations.

Les changements globaux et l'évolution du contexte socio-économique renforcent les attentes vis-à-vis d'une gestion multifonctionnelle des forêts. En France, la communauté forestière s'est accordée sur la définition du double objectif de « produire plus de bois, tout en préservant mieux la biodiversité […]» (Grenelle de l'Environnement, 2007). Cet objectif s'accompagne d'une volonté de maintenir des attributs favorables à la biodiversité d'une part, et de « dynamiser » la sylviculture d'autre part. La comptabilité entre ces mesures est toutefois controversée et il est aujourd'hui nécessaire de mieux comprendre leurs effets sur les services écosystémiques, afin de pouvoir définir les conditions d'une gestion forestière multifonctionnelle et durable.L'objectif de la thèse est d'explorer de manière fine l'effet de la sylviculture sur la structure des peuplements, la production de bois et la préservation de la biodiversité. Le travail s'articule autour de deux hypothèses générales : (1) celle que les indicateurs de ces deux services répondent de manière différente à la gestion; (2) celle qu'une gamme intermédiaire d'intensités de sylviculture est favorable au compromis entre production et biodiversité. Le travail a porté sur le cas des sapinières-pessières irrégulières de montagne, qui présentent une longue tradition de gestion en futaie irrégulière et sont jugées favorables à la fourniture d'un certain nombre de services écosystémiques. Nous avons opté pour une approche par simulation s'appuyant sur le couplage d'un modèle de dynamique forestière, d'algorithmes de sylviculture et de modèles et indicateurs de production et de biodiversité. Le travail de thèse a nécessité la mise en place d'une démarche complète d'expérimentation par simulation impliquant les étapes (i) de formalisation des variables de contrôle et de réponse, (ii) de développement et d'évaluation de modèles, (iii) de définition de plans d'expérience, (iv) d'analyse de sensibilité et (v) d'analyse de la réponse des indicateurs à la gestion. Une analyse complète du modèle Samsara2 nous a permis de vérifier la cohérence des dynamiques forestières simulées et la fiabilité des prédictions. Un algorithme de sylviculture a été développé pour modéliser la gestion en futaie irrégulière de manière fine. Deux modèles de biodiversité ont été implémentés à partir de modèles issus de la littérature : un modèle de stockage et de décomposition du bois mort et un modèle de prédiction de la richesse spécifique de la strate herbacée. Une analyse de sensibilité du système nous a tout d'abord permis d'analyser l'influence des paramètres d'entrée (sylvicoles, démographiques ou état initial) sur un ensemble d'indicateurs de structure, production et biodiversité, puis d'identifier et de fixer les paramètres peu influents. Une approche par régression a ensuite permis d'établir la fonction de réponse (métamodèle) de chaque indicateur aux principaux leviers de gestion, en interaction avec la démographie et l'état initial. Nous avons ainsi observé un effet négatif de l'intensification de la gestion sur la biodiversité, bien que cet effet varie en fonction des indicateurs. Les mesures de conservation de la biodiversité peuvent toutefois servir de leviers de compensation dans certains cas, permettant ainsi de concilier les deux objectifs. Des situations de compromis entre indicateurs de production et/ou biodiversité ont été détectées, mais leur analyse fine nécessite désormais de se tourner vers les méthodes d'analyse multicritère.Ainsi, l'analyse couplée des de la réponse des indicateurs de services écosystémiques à la gestion et des scénarii de gestion situés sur la zone de compromis devrait permettre d'alimenter les échanges avec les gestionnaires forestiers et de discuter des recommandations de gestion à l'échelle de la parcelle ou du massif forestier. / Global change and the evolution of the socio-economic context reinforce the expectations for multifunctional forest management. In France, the forest community agreed on the definition of the double objective of “improving timber production while preserving biodiversity better” (Grenelle 2007). This objective goes along with a will of maintaining the natural attributes favoring biodiversity on one hand, and of increasing management intensity on the other hand. The compatibility between both objectives is however controversial and it seem nowadays necessary to better understand their effects on ecosystem services, so as to enable the definition of multifunctional and sustainable forest management. The objective of this PhD thesis is to explore the effect of silviculture on stand structure, timber production and biodiversity preservation. This works involves two main hypotheses: (1) the fact that ecosystem services indicators present different responses to silvicultural drivers, thus leading to trade-offs situations; (2) the fact that management scenarios of intermediate intensity may enable satisfactory production-biodiversity trade-offs to be reached. This work addressed the case of uneven-aged spruce-fir mountain forests, which present a long tradition of uneven-aged management (selection system) and are judged favorable to the provision of several ecosystem services. We used a simulation approach coupling a forest dynamics simulation model (Samsara2), a silviculture algorithm, and ecosystem services models and indicators (for timber production and biodiversity). This however required a complete simulation experiment approach to be set up, with several steps: (i) formalization of control and response variables, (ii) model development and evaluation, (iii) experiment designs definition, (iv) sensitivity analysis, and (v) study of indicators' response to management. A complete analysis of the Samsara2 model enabled the consistency of simulated forest dynamics and the reliability of predictions to be checked. A silviculture algorithm has been developed to accurately model uneven-aged management. Two biodiversity models have been implemented from the literature: a dead wood decay model and an understory diversity model.A sensitivity analysis of the system first enabled us to assess the influence of input parameters (silviculture, demographic and initial state) on structure, timber production and biodiversity indicators, and then to identify and fix those with low influence. Then, a regression approach enabled the establishment of the response function (metamodels) of each indicator to the main silvicultural factors, in interaction with demography and initial state. This revealed the negative effect of increased management intensity on biodiversity indicators, although its effect depended on the indicator. Biodiversity conservation measures could however be used as compensation drivers in some cases, therefore enabling both objectives to be concealed. Trade-offs situations have also been detected between timber production and/or biodiversity conservation indicators, but their analysis now require specific multi-criteria analysis to be used.The combined analysis of ecosystem services response to silvicultural drivers and of management scenarios located on the trade-offs area would then supply the discussion with forest managers with new elements and enable management recommendations to be discussed at the stand or landscape scale.

Dans notre société actuelle, il s’avère difficile de déployer l’Écologie industrielle. Ceci peut s’expliquer par le fait que l’information à destination des décideurs est principalement issue des sciences naturelles et de l’ingénieur. Ainsi l’information apportée dans les processus de décision est focalisée sur l’étude physique des flux de matière et d’énergie. Elle semble peu pertinente pour interpeller les décideurs industriel et public. Pour cela, ce travail de thèse a pour objectif de mieux comprendre quels indicateurs utiliser pour mieux intégrer les impacts environnementaux dans les processus de décision industriel et public. Il s’intéresse en particulier à la prise en compte des externalités environnementales dans les processus de décision. Il cherche ainsi à mieux comprendre quelles sont les interactions entre le cycle de vie d’un produit et les services écosystémiques au niveau local au moyen de la méthodologie d’analyse du cycle de vie. Cette proposition est mise à l’épreuve en la développant sur un cas d’étude illustratif modélisant deux services écosystémiques liés au phénomène d’eutrophisation. Ensuite, des indicateurs des systèmes industriels sur les services écosystémiques sont testés dans un processus de validation expérimentale dans deux contextes de prise de décisions différents / In today's society, it is difficult to spread the Industrial ecology. This can be explained by the fact that information for decision makers is mainly outcome from the natural and engineering sciences. Thus, information provided in the decision process is focused on the physical study of material and energy flows. It seems irrelevant to challenge the industrial and public decision makers. For this, this thesis aims to understand which indicators to use to better integrate environmental impacts in the process of industrial and public decision. It is particularly interested in the integration of environmental externalities in the decision process. It seeks to understand what are the interactions between the life cycle of a product and ecosystem services of a territory by using the methodology of Life cycle assessment. This proposal was put to the test by developing an illustrative case study by modeling two ecosystem services related to eutrophication. Then indicators of industrial systems on ecosystem services are tested in an experimental validation process in two different contexts of decision making

En plus de vingt-cinq d’existence, le développement durable n’a pas produit les changements escomptés sur le plan structurel, institutionnel ou même scientifique. En ce qui concerne le plan scientifique, depuis la première formulation du concept en 1987, de nouveaux courants interdisciplinaires en sciences sociales ont émergé produisant de nouveaux concepts, proposant de nouvelles méthodologies et affirmant certains principes éthiques. La thèse s’intéresse tout particulièrement au courant du développement humain articulé autour des travaux d’Amartya Sen (approche par les capabilités) et de Manfred Max-Neef (approche par les besoins) et à celui de l’économie écologique duquel émerge une conception forte de la soutenabilité ainsique les concepts de fonctions et de services écosystémiques. Une articulation entre ces deux courants ainsi qu’une réflexion sur l’éthique de la responsabilité et la justice permettent de re-conceptualiser le développement durable, concept relativement mal défini et ambigu, sous la forme d’un développement humain responsable ancré dans la soutenabilité forte et la justice sociale. Cette articulation, réalisée dans une perspective transdisciplinaire, permet de proposer un nouveau cadre conceptuel qui pourrait d’une part,favoriser un aménagement responsable du territoire et, d’autre part, renforcer l’épistémologie de la géographie pour qu’elle puisse pleinement assumer son rôle d’étude des interactions Nature-Société. La réflexion théorique est mise en pratique au sein de deux réserves de biosphère périurbaines, l’une en France(Réserve de Biosphère de Fontainebleau-Gâtinais) et l’autre au Chili (Réserve de biosphère de La Campana-Peñuelas). / In twenty-five years, sustainable development has not delivered the expected outcomes in terms of structuraland institutional changes as well as scientific changes. Regarding scientific changes, since the firstintroduction of the concept of sustainable development by the Brundtland commission in 1987, newscientific fields of interdisciplinary reasearch in social sciences have emerged producing new conceptualtools, proposing new methodologies and asserting certain ethical principles. From the one hand, the thesis isinterested in the field of Human Development which is structured around the work of Amartya Sen (theCapability Approach) and Manfred Max-Neef (the Fundamental Needs approach). On the other hand, thethesis is interested in the field of Ecological Economics from which emerges a strong conception ofsustainability as well as the concepts of ecosystem functions and services. The thesis aims to establish a linkbetween these two fields of research to shift from sustainable development, a relatively ambiguous concept,to responsible human development clearly rooted in strong sustainability and social justice. This articulationis carried out in a transdisciplinary perspective. In the first place, this articulation enables to provide a soundconceptual framework that could help to strengthen the epistemology of geography for studying Nature-Society interactions. In addition, this articulation could help to promote a responsible land planning. Thisnew conceptual framework is tested in two peri-urban biosphere reserves in France (Biosphere ReserveFontainebleau -Gâtinais ) and Chile (Biosphere Reserve La Campana - Peñuelas).

Les zones humides sont des écosystèmes dynamiques en perpétuel changement, dans le temps et dans l'espace et demeurent parmi les plus menacés au monde. Ce travail de thèse est une contribution à la connaissance et la conservation des zones humides. Nous avons étudié la végétation de différents milieux, appartenant à un réseau de zones humides de Gironde, allant des landes humides aux prairies alluviales. Nous les avons choisies pour leur intérêt patrimonial et les enjeux de gestion qu'elles représentent dans le département. Nous avons utilisé plusieurs approches descriptives et expérimentales. La première partie vise à étudier l’organisation des communautés des deux grands systèmes, les landes humides et les prairies alluviales, le long de gradients environnementaux. Dans un deuxième temps, une approche combinant données anciennes et récentes, nous a permis de caractériser les changements de végétation à long terme selon différentes stratégies d’étude de la végétation. La troisième partie, par une approche expérimentale a été conduite sur une communauté végétale à fort enjeu patrimonial : les prairies à Molinie (code 6410 de la Directive Natura 2000). Cette troisième partie a permis de mettre en évidence la part respective des filtres stochastiques (dispersion de graines) et déterministes (compétition) dans une communauté soumise à de fortes contraintes environnementales (inondation). Enfin, dans une analyse prospective, nous avons considéré les enjeux de biodiversité ainsi que les services écosystémiques, cette fois, à l'échelle du département. Cette analyse envisage les outils à développer pour une approche multi-taxon et multi-services sur l'ensemble des zones humides de Gironde. L’ensemble de ce travail a permis de construire un dispositif de suivi de la biodiversité végétale au niveau départemental. Les résultats de ce travail contribuent aujourd’hui à considérer la gestion de ces communautés végétales de façon intégrée et proposent des outils d’aide à la décision pour la gestion de ces espaces. / Wetlands are dynamic ecosystems, constantly changing in time and space, and remaining among the most threatened ecosystems in the world. This thesis contribute to wetland knowledge and conservation. We studied the vegetation of different communities belonging to a network of wetlands in Gironde and ranging from wet heathlands to alluvial meadows. Wetlands were selected from the department council historical interest and management issues. We used several descriptive and experimental approaches. The first part aims to study the organization of the communities of the two major systems, heathlands and alluvial grasslands, along environmental gradients. Then, in a second time, an approach combining old and recent data allowed us to characterize long-term vegetation changes according to different strategies of vegetation study. The third part was conducted on a plant community with a strong conservation issue: Molinia caerulea wet meadow (Code 6410 of the Natura 2000 Directive) with an experimental approach. We highlight here the importance of stochastic filters (seed dispersion) and deterministic filters (competition) in a community controlled by environmental constraints (flooding). Finally, within a prospective analysis, we considered biodiversity issues and supply in ecosystems services at the departmental level. This analysis investigate tools to develop for a multi-taxon and multi-service approach in any Gironde wetlands. This work allowed us to create a monitoring device for plant biodiversity in the department. These results lead to consider nowadays the management of these plant communities in an integrated way and offer tools of decision support for the management of these communities.

L'Analyse de Cycle de Vie (ACV) est un outil d'évaluation des impacts environnementaux. Il s'agit d'un outil robuste, souvent utilisé en éco-conception. Il permet de prendre en compte des impacts globaux, à toutes les étapes du cycle de vie d'un produit, « du berceau à la tombe ». Actuellement, cette méthode ne permet pas la prise en compte des impacts de l'occupation et de la transformation de l'espace par l'homme en milieu marin. Ce travail de thèse est donc le développement d'une nouvelle catégorie d'impact en ACV pour pallier ce manque : le "sea use". Dans la mesure où peu d'études avaient été réalisées sur le sujet, le cadre méthodologique de cette nouvelle catégorie d'impact a dû être clairement posé et défini. Ce cadre a été construit sur le modèle du land use, et en intégrant au maximum les avancées méthodologiques qui avaient été apportées en ACV de produits de la mer. Ainsi, un travail de revue détaillée a été mené sur le thème du land use et des ACV de pêcherie et d'aquaculture. Les chaînes de causalité permettant d'expliquer les liens entre les interventions humaines et les impacts potentiels qu'elles occasionnent sur leur environnement ont également été définies. L'une de ces chaînes de causalité a été étudiée en particulier, avec la volonté de construire une méthode opérationnelle d'évaluation de ces impacts. La méthode a ensuite été rendue opérationnelle pour l'évaluation des impacts de l'occupation et de la transformation de l'espace marin sur les fonctions de support de vie des écosystèmes. Du fait de l'importance des impacts relatifs à l'extraction de ressources biotiques en mer, la méthode a tout d'abord été appliquée au cas de la pêche. Elle a ensuite été appliquée au cas des macroalgues cultivées en mer dans l'éco-conception d'une filière de production de biométhane algal. Ainsi, cette thèse propose une méthode d'évaluation des impacts du l'usage de l'espace en mer qui est opérationnelle, et applicable à des cas d'étude concrets. / Life Cycle Assessment (LCA) is a robust tool often used for eco-design. It allows the assessment of environmental impacts, at a global scale, accounting for all stage of a product life cycle, “from cradle to grave”. There is a methodological gap in this method to account for occupation and transformation impacts in marine ecosystems due to human activities. The task accomplished during this PhD is the development of a methodological framework for a new impact category in LCA in order to overcome this lack: the sea use. As only a few studies have been carried out in this field, the general framework for sea use had to be defined. This framework has been built following the example of land use and integrating the new methods of assessment developed for LCA of seafood. Thus, a bibliographic work has been performed on the topic of land use and of LCA of fisheries and aquaculture. Cause-effect chains, linking human interventions to the potential impacts they can induce on their environment, were precisely defined. We focused on one of these cause-effect chains in particular, with the aim to build an operational impact assessment method. The method has then been made operational for the assessment of occupation and transformation impacts on the ecosystem life support functions. Because impacts of biotic biomass removal are an essential concern in marine ecosystems, the method has first been applied to fisheries. It was also exemplified on the case of offshore cultivated seaweed, as a case-study of ecodesign using LCA for seafood. Thus, a new operational methd of sea use impact assessment is proposed and can be applied to case-studies.

Les agroécosystèmes font face à un déclin des services écosystémiques (SE) de régulation, non-marchands. Nous l’interprétons via deux concepts économiques : les biens publics qui appellent une régulation, et la production jointe qui souligne les conséquences des interactions entre SE dans leur régulation.Cette thèse étudie comment accroître la fourniture de SE non-marchands par des incitations économiques, en prenant en compte la multiplicité des SE et les interactions entre eux.Nous étudions d’abord la régulation des biens publics joints à l’aide de microéconomie théorique. Ensuite, nous menons une analyse appliquée avec des données agroécologiques simulées et des méthodes numériques pour définir les solutions coût-efficientes et les incitations pour leur mise en œuvre. Nous comparons plus particulièrement les incitations basées sur les actions et sur les résultats.Nous montrons théoriquement que les interactions entre SE rendent leur régulation plus complexe, notamment avec des incitations basées sur les résultats, et quand le coût varie selon les bouquets de SE. Dans l’analyse appliquée, nous montrons que prendre en compte le coût de la fourniture des SE est crucial pour maximiser leur fourniture avec un budget limité. Nous montrons que les incitations basées sur les résultats sélectionnent les solutions coût-efficientes mais induisent un budget plus élevé que les incitations basées sur les actions, à cause des interactions entre SE. Enfin, nous montrons que l’analyse à l’échelle du paysage et l’hétérogénéité modifient les solutions qui maximisent les SE, mais pas les propriétés des deux types d’incitations.Nos résultats soulignent que les politiques agro-environnementales doivent cibler les services écosystémiques de manière intégrée, si possible à l’échelle de la ferme ou du paysage et considérer le coût de leur fourniture. Les incitations basées sur les résultats ne sont pas la solution à tous les problèmes des politiques agroenvironnementales. / Agroecosystems show a decline in regulating, non-marketed ecosystem services (ES). We interpret this decline through two economic concepts: public goods, which call for regulation, and joint production, which underlines the role of interactions among ecosystem services in their regulation.This thesis studies how to increase the provision of non-marketed ES through the implementation of economic incentives, while accounting for their multiplicity and the complex interactions among them.We first study the regulation of joint public goods with microeconomic theory. We then carry an applied analysis with simulated agroecological data and numerical methods to define cost-efficient solutions and simulate the implementation these solutions with economic incentives. We especially compare result-based and action-based incentives.We show theoretically that interactions among ES make their regulation more complex, especially with result-based incentives and when the production cost varies among bundles of ES. In the applied analysis, we show that accounting for the cost is crucial to maximise ES with a limited budget. We show that result-based incentives select cost-efficient bundles of ES but lead to higher policy budgets than action-based ones, due to interactions among ES. Eventually, we show that considering the landscape scale and heterogeneity plays on the solutions maximising ES, but not on the comparison between result-based and action-based incentives.Our results underline that agri-environmental policies need to target ES in a integrative way, at the farm or landscape scale, and consider the cost of providing non-marketed ES. Result-based incentives don’t solve all issues of agri-environmental policies.

Les rivières reçoivent de l'azote de leurs bassins versants et elles constituent les derniers sites de transformations des nutriments avant leur livraison aux zones côtières. Les transformations de l’azote inorganique dissous en azote gazeux sont très variables et peuvent avoir un impact à la fois sur l’eutrophisation des côtes et les émissions de gaz à effet de serre à l’échelle globale. Avec l’augmentation de la charge en azote d’origine anthropique vers les écosystèmes aquatiques, les modèles d’émissions de gaz à effet de serre prédisent une augmentation des émissions d’oxyde nitreux (N2O) dans les rivières. Les mesures directes de N2O dans le Lac Saint-Pierre (LSP), un élargissement du Fleuve Saint-Laurent (SLR) indiquent que bien qu’étant une source nette de N2O vers l'atmosphère, les flux de N2O dans LSP sont faibles comparés à ceux des autres grandes rivières et fleuves du monde. Les émissions varient saisonnièrement et inter-annuellement à cause des changements hydrologiques. Les ratios d’émissions N2O: N2 sont également influencés par l’hydrologie et de faibles ratios sont observés dans des conditions de débit d'eau plus élevée et de charge en N élevé. Dans une analyse effectuée sur plusieurs grandes rivières, la charge hydraulique des systèmes semble moduler la relation entre les flux de N2O annuels et les concentrations de nitrate dans les rivières. Dans SLR, des tapis de cyanobactéries colonisant les zones à faible concentration de nitrate sont une source nette d’azote grâce à leur capacité de fixer l’azote atmosphérique (N2). Étant donné que la fixation a lieu pendant le jour alors que les concentrations d'oxygène dans la colonne d'eau sont sursaturées, nous supposons que la fixation de l’azote est effectuée dans des micro-zones d’anoxie et/ou possiblement par des diazotrophes hétérotrophes. La fixation de N dans les tapis explique le remplacement de près de 33 % de la perte de N par dénitrification dans tout l'écosystème au cours de la période d'étude. Dans la portion du fleuve Hudson soumis à la marée, la dénitrification et la production de N2 est très variable selon le type de végétation. La dénitrification est associée à la dynamique en oxygène dissous particulière à chaque espèce durant la marée descendante. La production de N2 est extrêmement élevée dans les zones occupées par les plantes envahissantes à feuilles flottantes (Trapa natans) mais elle est négligeable dans la végétation indigène submergée. Une estimation de la production de N2 dans les lits de Trapa durant l’été, suggère que ces lits représentent une zone très active d’élimination de l’azote. En effet, les grands lits de Trapa ne représentent que 2,7% de la superficie totale de la portion de fleuve étudiée, mais ils éliminent entre 70 et 100% de l'azote total retenu dans cette section pendant les mois d'été et contribuent à près de 25% de l’élimination annuelle d’azote. / Rivers receive nitrogen (N) from their watershed and are the final sites of nutrient processing before delivery to coastal waters. Transformations of dissolved inorganic N (DIN) to gaseous N are highly variable and can impact both coastal eutrophication and greenhouse gas emissions. With anthropogenic N loading to aquatic ecosystems on the rise, nitrous oxide (N2O) emission from rivers should increase. Direct measurements of N2O from lake St. Pierre (LSP), an enlargement of the St. Lawrence River (SLR) indicate that although LSP is a net atmospheric source of N2O to the atmosphere fluxes are low compared to others rivers. Emissions are seasonally and inter-annually highly variable due to changes in hydrological conditions. N2O: N2 is also influenced by hydrology and lower ratios are observed in conditions of higher water discharge and elevated N charge into the ecosystem. In a cross system analysis, hydraulic load mitigates the relation between annual N2O flux and nitrate concentrations in rivers. In SLR, cyanobacterial mats colonizing low nitrate areas are a net source of N with high negative di-nitrogen (N2) fluxes. Given that fixation occurred during daylight and that oxygen concentrations in the water column were supersaturated, we hypothesize that N2 fixation is performed by the dominant cyanobacteria in anoxic micro-zone of the mat and/ or possibly by heterotrophic diazotrophs. Our estimates indicate that N fixation in the mats account for the replacement of up to 33% of the N loss via denitrification in the entire ecosystem during the study period. In the tidal Hudson River N2 production is highly variable between vegetated shallows and was associated with species-driven differences in dissolved oxygen (DO) dynamics during the ebb tide. N2 production was extremely high in invasive floating-leaved plants (Trapa natans) but was insignificant in submersed native vegetation. An estimate of summertime N2 production in Trapa beds suggests that these beds are a major seasonal hotspot for N removal. Large Trapa beds represent only 2.7% of the total area of the tidal Hudson but they remove between 70 and 100% of the total N retained in this section of the river during summer months and contribute to as much as 25% of the annual N removal.

Le recours à des épandages d'amendements calco-magnésiens dans les forêts acidifiées peut représenter une alternative intéressante pour corriger l'acidification des sols et la perte d'éléments nutritifs engendrés par des décennies de dépôts atmosphériques acides. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont d'évaluer les effets d'amendements calco-magnésiens sur (i) la diversité taxonomique et la structure des communautés des macroinvertébrés de sol forestier et sur (ii) deux processus fonctionnels associés notamment à l'activité des vers de terre, tels que la structuration du sol et l'évolution des humus. Au cours de nos travaux, trois sites localisés dans les Vosges (nord-est, France) ont été étudiés : deux massifs forestiers (sur grès et granite) en moyenne montagne, ayant fait l'objet d'amendements aériens en 2003 et la forêt domaniale de Humont située dans les collines sous-vosgiennes, où des amendements en 1991 et 2008 ont été réalisés. Les résultats montrent que 4 ans après amendement sur les bassins versants en moyenne montagne, l'abondance totale de la communauté de macrofaune a diminué, alors que les richesses spécifiques sont similaires. Cependant, la composition des communautés diffère avec moins de 50 % d'espèces communes aux sites amendés et témoins. Une diminution de l'abondance des prédateurs a également été observée alors que la plupart des détritivores ont été favorisés par l'amendement. Les études in vitro montrent également son effet positif sur les activités de structuration du sol par les vers de terre (production de turricules et construction de galeries). En forêt de Humont, les amendements ont eu un effet majeur à moyen terme (4 ans) et à long terme (20 ans) sur la population d'Aporrectodea velox, espèce endémique des Vosges. De part sa biomasse importante, cette augmentation de densité favorise l'amélioration des caractéristiques physico-chimiques du sol forestier tels que la structuration des sols et la morphologie des humus. / The use of liming (Ca-Mg) on acidified forest can be interesting to counteract soil acidification and loss of nutrients caused by decades of acid atmospheric deposition. In this context, the aims of this work were to assess liming effect on (i) taxonomical diversity and community structure of soil macro-invertebrates and on (ii) two associated functional processes related to earthworms: soil structuration and humus evolution. The PhD project was realised in three sites from the Vosges mountains (North-eastern, France): two forest mountain catchments (one lying on sandstone and the other on granite) limed in 2003 and the public hill forest of Humont at a lower altitude limed in 1991 and 2008. Results showed that 4 years after liming in mountain forest, the total abundance of macro-invertebrates decreased, while the species richness were similar. However, the community structure strongly differed, and less than 50% of the species were common to limed and control sites. Moreover, 43 species appeared to be indicators of liming. Predator taxa abundance decreased whereas the detritivorous were favoured by lime addition. The in vitro experiments showed a positive effect of liming on soil structuration by earthworm activities (cast production and burrowing activities). In the Humont forest, liming at medium-term (4 years) and long term (20 years) have an important effect on the Aporrectodea velox population, an endemic vosgian species. Related to its high biomass, this increase strongly improved soil physicochemical parameters such as soil structure and humus morphology.

Après des décennies de croissance rapide du droit international de l’environnement, il est aujourd’hui crucial d’assurer l’effectivité et l’efficacité de cette branche du droit. Cela implique, entre autres, de garantir la flexibilité et la réactivité des instruments existants. Cette thèse propose d’explorer les mécanismes et phénomènes permettant aux régimes internationaux environnementaux de s’adapter aux évolutions scientifiques, politiques et juridiques en s’appuyant sur un cas d’étude précis : l’influence de la Plateforme intergouvernementale politique et scientifique pour la biodiversité et les services écosystémiques (IPBES) en Méditerranée. L’IPBES a été récemment établie afin de pallier l’inefficacité des politiques environnementales en matière de biodiversité. En partant du postulat du succès de cette plateforme, cette thèse expose les divers moyens juridiques d’influences dont celle-ci dispose dans la région. Nous verrons ainsi que l’expertise institutionnelle des régimes méditerranéens constitue une modalité d’influence directe tandis que les nombreux phénomènes de diffusion normative lui assurent une influence indirecte. La Méditerranée comporte à une échelle réduite tous les enjeux du droit international de l’environnement. Une telle étude permettra donc de mettre en lumière des aspects rarement étudiés de cette branche du droit / After decades of growth, it is now crucial to ensure that International environmental law is efficient. This implies, among other things, to guarantee the flexibility and reactiveness of existing instruments. This thesis aims to develop an analysis of the different mechanisms and phenomenon that allow International environmental regimes to adapt to scientific, political and legal evolution. It does so by focusing on a specific case study: the influence of the Intergovernmental science-policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) in the Mediterranean. The IPBES was recently established in order to cope with the inefficiency of current measures for the conservation and sustainable use of biodiversity. By assuming the success of this platform, this thesis will explore the different legal means of influence the IPBES has in the region. In doing so, we will see that the institutionalized expertise of Mediterranean regimes allows for a direct influence of the platform, while norm diffusion in the region allows for an indirect influence. The Mediterranean holds within itself all of the stakes of International environmental law. By focusing on the region, this study hopes to shine light on aspects of International environmental law that are seldom studied