Cette étude traite de la prise en compte du gradient de contrainte et du frottement pour calculer l’amorçage de fissures en fatigue. On s’intéresse notamment au dimensionnement d’une manille en Inconel 718 munie de bagues en Inconel 718montées avec interférence. Pour cela, on réalise des essais de fretting et de fatigue pour étudier les conditions d’amorçage de fissures en présence de gradient de contrainte et de frottement. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l’effet du gradient des contraintes sur l’amorçage de fissures et justifient la prise en compte du gradient pour le dimensionnement en fatigue des structures. A travers ces essais balayant une gamme de gradient de contrainte étendue, on confirme que la présence d’un gradient de contrainte retarde l’amorçage de fissures. Les avantages et les inconvénients de plusieurs approches de fatigue multiaxiale intégrant le gradient de contrainte sont étudiés. De cette analyse, une proposition est faite permettant de décrire au mieux les résultats expérimentaux de fatigue et de fretting. Cette approche s’appuie sur l’utilisation d’une fonction de poids dépendant du gradient de la pression hydrostatique. Cette approche est similaire à des approches mises en oeuvre sur d’autres problématiques de fatigue ce qui permet de dégager quelques points de convergence pour traiter le problème du gradient de contrainte en fatigue. Un essai de fatigue sur une manille munie d’une bague montée avec interférence est réalisé. L’effet du gradient de contrainte sur l’amorçage de fissures dans ce système est trop faible pour que l’utilisation d’une approche intégrant l’effet de gradient soit pertinente. Cette observation est cohérente avec les résultats expérimentaux précédents obtenus dans cette étude. L’inconel 718 apparaît donc comme un matériau peu sensible à l’effet de gradient de contrainte. Une approche de fatigue multiaxiale de type Crossland permet une description raisonnable de la durée de vie du système. Une analyse numérique montre que la tenue en fatigue du système est peu sensible au coefficient de frottement alors que l’interférence a un impact beaucoup plus important. / This study focuses on the stress gradient effect and the friction to estimate the crack initiation condition in fatigue. The industrial application is a lug in Inconel 718 with shrink fitted rings also in Inconel 718.Fretting tests and fatigue tests are performed to measure crack initiation conditions with friction and stress gradient. The experimental results confirm the beneficial effect of the stress gradients on the fatigue crack initiation. These results justify the consideration of stress gradients to design structures against fatigue. Through these experiments which sweep over a large range of stress gradients, it is confirmed that stress gradient delays the crack initiation. The benefits and the drawbacks of several multiaxial fatigue approaches dealing with stress gradients are studied. Then, a proposal is done to describe accurately the experimental results of fatigue and of fretting. The proposal is based on a weight function and on the use of the gradient of hydrostatic pressure. This approach is very similar to some approaches already applied to other fatigue issues. This enables to highlight some similarities to deal with the effect of stress gradient in fatigue. Fatigue tests are finally performed on a lug with shrink fitted rings. The stress gradient effect on this application is too low to make relevant the use of a fatigue approach dealing with stress gradient. These experimental results are consistent with the previous results of fatigue and fretting. Therefore, the Inconel 718 appears as a low sensitive material to stress gradient. A multiaxial fatigue approach such the Crossland criterion enables to describe correctly the fatigue strength of this system. The numerical analysis shows that the fatigue strength of the system is not very sensitive to the coefficient of friction whereas the interference impacts significantly on the fatigue strength of the system.

Nas últimas duas décadas estudos empíricos têm demonstrado a importância da facilitação entre plantas, especialmente sob condições ambientais severas. Tal constatação inspirou a proposição da hipótese do gradiente de estresse (HGE), um modelo conceitual que prediz que a freqüência relativa entre facilitação e competição deve variar inversarmente ao longo de um gradiente de estresse, sendo a facilitação mais comum sob condições extremamente severas. As restingas (ou planícies costeiras arenosas) são ambientes caracterizados por condições ambientais limitantes para o desenvolvimento das plantas, fazendo-se então um ambiente propício para o predomínio de facilitação. Além disso, o gradiente de intensidade de estresse e perturbação relacionado à distância do mar faz ainda deste ecossistema um modelo ideal para testar a HGE. O objetivo geral desta tese foi estudar facilitação entre plantas de restinga através dos seguintes objetivos específicos: i) Apresentar uma revisão sistemática dos trabalhos já publicados sobre facilitação entre plantas de restinga em escala mundial, assim como investigar, através de meta-análise, que fatores influenciam a presença e intensidade da facilitação entre plantas; ii) Testar se os padrões de associação espacial entre árvores adultas isoladas e plantas de distintas formas de vida se alteram ao longo de um gradiente ambiental praia-interior, conforme esperado pela HGE; iii) Testar a HGE através de experimentos de campo envolvendo transplante da espécie potencialmente beneficiada, assim como manipulação de recurso limitante ao longo do gradiente praia-interior; iv) Testar se o sombreamento é um mecanismo de facilitação na restinga. Para os testes empíricos (objetivos ii-iv), as observações e experimentos foram realizados em um gradiente de restinga arbustiva do Parque Estadual da Ilha do Cardoso (PEIC) localizado em Cananéia, São Paulo, Brasil. Os resultados indicaram que: i) diversas condições e aspectos da facilitação entre plantas de planícies costeiras têm sido pouco exploradas, como por exemplo, há poucos estudos nas regiões tropicais e poucos estudos que consideraram estágios de vida de semente ou de adultos da espécie alvo da interação. Dentre os estudos publicados, fatores como precipitação, região geográfica e estágio de vida da planta alvo definitivamente influenciam a existência e magnitude da facilitação entre plantas de restinga; ii) para a maioria das formas de vida, o padrão de associação espacial com árvores adultas não se altera ao longo do gradiente ambiental conforme predito pela HGE. Apenas árvores jovens apresentam associação espacial positiva com árvores adultas, o que sugere efeito de planta-berçário entre árvores da restinga arbustiva; iii) tanto a intensidade quanto a importância da interação entre árvores foram negativamente relacionadas ao estresse, rejeitando então a proposição clássica da HGE. Além disso, o sinal da interação foi dependente do estágio de vida da espécie alvo, uma vez que a presença do adulto vizinho foi predominantemente negativa sobre o estágio de semente mas positiva sobre a sobrevivência das plântulas; iv) o efeito de planta-berçário entre árvores da restinga é, pelo menos parcialmente, explicado pelo sombreamento gerado pela copa da espécie facilitadora. Dessa forma, concluimos que a facilitação via sombreamento é uma interação relevante entre árvores adultas e jovens na restinga. Entretanto, ao contrário do previsto pela HGE, o efeito de planta-berçário tende a ser mais intenso em condições ambientais mais amenas. Estes resultados sugerem a existência de um ciclo de retroalimentação positiva gerado a partir do estabelecimento das primeiras árvores isoladas. Este ciclo positivo apresenta implicações importantes para a compreensão da organização estrutural da vegetação da restinga arbustiva, em que moitas de espécies lenhosas estão distribuídas em uma matriz predominantemente herbácea. Adicionalmente, a facilitação entre árvores e sua dependência em relação às condições ambientais locais devem ser mecanismos essenciais para explicar o gradiente de fisionomias vegetacionais sobre os cordões arenosos, a qual inicia-se em uma vegetação aberta e termina em uma floresta, assim como para entender a dinâmica temporal desta vegetação ao longo do tempo. Por fim, nossos resultados também apresentam implicações práticas, relacionadas ao uso potencial de plantas-berçário e mímicos de sombra como técnicas de manejo para aumentar o estabelecimento de mudas transplantadas em projetos de restauração de restingas arbustivo-arbóreas. / In the last two decades, empirical studies have shown the importance of plant interaction, especially under harsh environmental conditions. These observations led to the proposition of the stress gradient hypothesis (SGH), a conceptual model predicting that the relative frequency of facilitation and competition will vary inversely across gradients of stress, with facilitation being the dominant interaction under highly stressful conditions. Coastal dunes (known as restinga in Brazil) are environments with limiting conditions for plant performance, which makes them suitable for facilitation predominance among plant interactions. Furthermore, there is a gradient of stress and disturbance related to the presence of the sea, making this environment an ideal model to test the SGH. The general goal of this thesis was to study plant facilitation in coastal dunes with the following specific objectives: i) to perform a systematic review of published studies on plant facilitation in costal dunes around the world as well as to investigate, using a meta-analysis approach, factors that affect the existence and magnitude of plant facilitation; ii) to test if spatial association between isolated adult trees and understory plants of distinct life forms changes along a beach-to-inland gradient, as expected by the SGH; iii) to test the SGH through field experiments involving target species transplantation coupled with manipulation of limiting resource along a beach-to-inland gradient; iv) to test if shading is a facilitation mechanism in coastal dunes. The empirical tests (objectives ii-iv) were conducted in an open scrub coastal dune located at Ilha do Cardoso State Park, Cananéia, São Paulo, Brazil. Our results indicate that: i) several aspects and conditions of plant facilitation in coastal dunes have been little studied. For instance, few studies were conducted in tropical regions and few of them studied the effect of neighbor presence on seed and adult life stage of the target species. Precipitation, geographic region and target life stage affect the existence and magnitude of plant facilitation; ii) For most of the understory life forms, the spatial association between adult trees and understor plants do not change along the environmental gradient as predicted by the SGH. Among all life forms, only young trees were positively associated with adult trees, suggesting a nurse plant effect among trees in coastal dunes; iii) Both intensity and importance of the interaction among trees were negatively related to stress, rejecting the classic proposition of the SGH. Furthermore, the signal of the net interaction depends on the life stage of the target species since the adult neighbor had mostly negative effects on target species seeds but positive effects on seedlings survival; iv) The nurse plant effect among trees was, at least partly, due to the shading provided by the facilitator crown. Overall, we concluded that facilitation driven by shade is a relevant interaction between adult and young trees in the studied coastal dune. However, contrary to what was expected by the early propositions of the SGH, the observed nurse plant effect tends to be more intense under mild conditions. Our results suggest a positive feedback relationship started with the establishment of the first isolated trees. This positive feedback has important implications to understand the vegetation organization on open scrub vegetation, where patches of woody species are scattered in a matrix of herbaceous plants. Furthermore, the facilitation between trees and their dependency on local environmental conditions could be fundamental to explain the gradient of vegetation physiognomies from open vegetation to forest observed along the beach-to-inland gradient, as well as to understand the dynamics of this vegetation over time. Finally, our results also have practical implications, highlighting the potential use of nurse plants and artificial shade as techniques to restore shrubland or forest physiognomies in coastal dunes.

Les châssis automobiles sont composés en majorité de pièces mécano-Soudées soumises à deschargements multiaxiaux complexes. Par leur géométrie particulière et les transformations induites par leprocédé de fabrication, les joints soudés sont des sites privilégiés d’amorçage et de propagation de fissures enfatigue. Une méthode de calcul fiable et maniable représente un enjeu majeur pour l’industrie automobile, carelle permet de détecter les points critiques dès la phase d’avant projet, d’éviter le surdimensionnement et deréduire le nombre des prototypes physiques.Afin de découpler les incertitudes et permettre l’analyse isolée des effets induits par le chargementmultiaxial lui-Même et par les caractéristiques particulières du joint soudé, cette étude est divisée en deux parties.La première partie se concentre sur le chargement multiaxial complexe. Le comportement d’un « matériauécole », l’acier C35, est étudié sous spectre de chargement de type « automobile ». Différentes méthodes deprévision de la durée de vie sont ensuite comparées sous deux critères : la qualité de prédiction et la simplicitéd’utilisation. La deuxième partie est centrée sur l’étude du comportement des assemblages soudés et lasimulation de leur durée de vie. Pour ce faire, une éprouvette représentative des pièces de liaison au sol et duprocédé de fabrication a été conçue. L’étude micrographique de l’assemblage combinée à des essais instrumentésa permis de construire un modèle EF représentatif de la structure. Deux modes de sollicitation sont utilisés lorsdes essais de fatigue dans le but d’activer différents mécanismes de dommage en amplitude constante et enspectre « automobile ».Finalement, la méthodologie « Weld Stress Gradient » est proposée pour intégrer l’effet du gradient decontraintes en proximité des points critiques du joint soudé au calcul de fatigue. Cette méthodologie, associée aucritère de Vu (prise en compte du chargement complexe) et à la règle de cumul de dommage non linéaire« DCA » (prise en compte de l’interaction entre les blocs de chargement du spectre), permet d’obtenir desrésultats encourageants pour l’assemblage étudié. / Automotive chassis are composed mostly of welded parts subjected to complex multiaxial loadings.Welds are potential sites to initiation and propagation of fatigue cracks because of their particular geometry andtransformations induced by manufacturing process. A reliable and tractable fatigue design methodology is achallenge for automotive industry designers because it allows detecting the critical points from the upstreamphase, avoiding oversizing and reducing the number of physical prototypes.This study is divided into two parts allowing the distinction of effects induced by multiaxial loadingsand particular characteristics of the welded joints. The first part focuses on the complex multiaxial loading. Thebehavior of a “well known material”, the 1045 steel, is studied under "automobile" spectrum loading. Differentfatigue life prediction methods are compared under two criteria: quality of prediction and simplicity of use. Thesecond part focuses on the study of behavior and fatigue life simulation of welded structures. To achieve thisgoal, a representative specimen of chassis parts and manufacturing process has been designed. A representativeFE model is constructed, based on micrographic observations and instrumented tests. Two loading modes areused in fatigue tests in order to activate different damage mechanisms at constant amplitude and under"automobile" spectrum.Finally, the methodology "Weld Stress Gradient" is proposed to incorporate in fatigue analysis theeffect of the stress gradient at the vicinity of weld joints critical points. This methodology, combined with Vucriterion (taking into account complex loadings) and "DCA" nonlinear cumulative damage rule (taking intoaccount interaction between spectrum loading blocks), provides encouraging results for the studied specimen.

Neste trabalho, avaliamos como arbustos pioneiros regulam comunidades lenhosas em uma restinga subtropical. Arbustos têm grande capacidade de modificar ecossistemas, pois alteram o fluxo de nutrientes e água do solo, aprisionam sementes transportadas por água ou vento sob suas copas, e oferecem recursos a dispersores. A combinação desses processos leva ao surgimento de ilhas de fertilidade em áreas de vegetação herbácea, aumentando a diversidade local. Interações biológicas são fatores determinantes na coexistência de espécies nessas ilhas arbustivas. Portanto, utilizamos atributos vegetativos de arbustos e distância filogenética média (MPD) entre as espécies para avaliar como a riqueza, a abundância e a diversidade (i.e. Entropia Quadrática de Rao, EQR) são reguladas em moitas de restinga. Também comparamos esses mesmos parâmetros nas áreas de vegetação predominantemente herbácea circundantes às ilhas arbustivas. A fim de entender a estruturação filogenética nesse ambiente, calculamos o net relatedness index (NRI) de cada moita. Nossos dados reforçam a importância de arbustos pioneiros sobre a vegetação de áreas predominantemente campestres devido à sua capacidade de modificar o micro-habitat sob suas copas e pelas interações com espécies que colonizam as ilhas arbustivas. / In this work we tested how pioneer shrubs regulate community structure in woody islands of a subtropical sand-dune (restinga) environment. Shrubby species show a great ability to modify ecosystems, since they change the flux of nutrients and water in the soil, they retain under their crowns seeds carried by water or wind, and the seeds in turn attract new dispersers. The combination of these processes leads to the formation of fertility islands in areas with herbaceous vegetation, increasing the local diversity. Biological interactions are determinant factors in the coexistence of species in these shrubby islands. So we used vegetative traits of shrubs and mean phylogenetic distance (MPD) between species to evaluate how richness, abundance and diversity, i.e., Rao‟s quadratic entropy (RQE), are regulated in sand-dune woody islands. We also evaluated the same parameters in the surrounding areas with predominantly herbaceous vegetation. In order to understand the phylogenetic structuring in this environment we estimated the net relatedness index (NRI) in each woody thicket. Our data reinforce the importance of pioneer shrubs in a matrix of the predominantly open grassland vegetation because of their ability to modify the microhabitat under their crowns and their interactions with other species which colonize the shrubby islands.

Neste trabalho, avaliamos como arbustos pioneiros regulam comunidades lenhosas em uma restinga subtropical. Arbustos têm grande capacidade de modificar ecossistemas, pois alteram o fluxo de nutrientes e água do solo, aprisionam sementes transportadas por água ou vento sob suas copas, e oferecem recursos a dispersores. A combinação desses processos leva ao surgimento de ilhas de fertilidade em áreas de vegetação herbácea, aumentando a diversidade local. Interações biológicas são fatores determinantes na coexistência de espécies nessas ilhas arbustivas. Portanto, utilizamos atributos vegetativos de arbustos e distância filogenética média (MPD) entre as espécies para avaliar como a riqueza, a abundância e a diversidade (i.e. Entropia Quadrática de Rao, EQR) são reguladas em moitas de restinga. Também comparamos esses mesmos parâmetros nas áreas de vegetação predominantemente herbácea circundantes às ilhas arbustivas. A fim de entender a estruturação filogenética nesse ambiente, calculamos o net relatedness index (NRI) de cada moita. Nossos dados reforçam a importância de arbustos pioneiros sobre a vegetação de áreas predominantemente campestres devido à sua capacidade de modificar o micro-habitat sob suas copas e pelas interações com espécies que colonizam as ilhas arbustivas. / In this work we tested how pioneer shrubs regulate community structure in woody islands of a subtropical sand-dune (restinga) environment. Shrubby species show a great ability to modify ecosystems, since they change the flux of nutrients and water in the soil, they retain under their crowns seeds carried by water or wind, and the seeds in turn attract new dispersers. The combination of these processes leads to the formation of fertility islands in areas with herbaceous vegetation, increasing the local diversity. Biological interactions are determinant factors in the coexistence of species in these shrubby islands. So we used vegetative traits of shrubs and mean phylogenetic distance (MPD) between species to evaluate how richness, abundance and diversity, i.e., Rao‟s quadratic entropy (RQE), are regulated in sand-dune woody islands. We also evaluated the same parameters in the surrounding areas with predominantly herbaceous vegetation. In order to understand the phylogenetic structuring in this environment we estimated the net relatedness index (NRI) in each woody thicket. Our data reinforce the importance of pioneer shrubs in a matrix of the predominantly open grassland vegetation because of their ability to modify the microhabitat under their crowns and their interactions with other species which colonize the shrubby islands.

Nas últimas duas décadas estudos empíricos têm demonstrado a importância da facilitação entre plantas, especialmente sob condições ambientais severas. Tal constatação inspirou a proposição da hipótese do gradiente de estresse (HGE), um modelo conceitual que prediz que a freqüência relativa entre facilitação e competição deve variar inversarmente ao longo de um gradiente de estresse, sendo a facilitação mais comum sob condições extremamente severas. As restingas (ou planícies costeiras arenosas) são ambientes caracterizados por condições ambientais limitantes para o desenvolvimento das plantas, fazendo-se então um ambiente propício para o predomínio de facilitação. Além disso, o gradiente de intensidade de estresse e perturbação relacionado à distância do mar faz ainda deste ecossistema um modelo ideal para testar a HGE. O objetivo geral desta tese foi estudar facilitação entre plantas de restinga através dos seguintes objetivos específicos: i) Apresentar uma revisão sistemática dos trabalhos já publicados sobre facilitação entre plantas de restinga em escala mundial, assim como investigar, através de meta-análise, que fatores influenciam a presença e intensidade da facilitação entre plantas; ii) Testar se os padrões de associação espacial entre árvores adultas isoladas e plantas de distintas formas de vida se alteram ao longo de um gradiente ambiental praia-interior, conforme esperado pela HGE; iii) Testar a HGE através de experimentos de campo envolvendo transplante da espécie potencialmente beneficiada, assim como manipulação de recurso limitante ao longo do gradiente praia-interior; iv) Testar se o sombreamento é um mecanismo de facilitação na restinga. Para os testes empíricos (objetivos ii-iv), as observações e experimentos foram realizados em um gradiente de restinga arbustiva do Parque Estadual da Ilha do Cardoso (PEIC) localizado em Cananéia, São Paulo, Brasil. Os resultados indicaram que: i) diversas condições e aspectos da facilitação entre plantas de planícies costeiras têm sido pouco exploradas, como por exemplo, há poucos estudos nas regiões tropicais e poucos estudos que consideraram estágios de vida de semente ou de adultos da espécie alvo da interação. Dentre os estudos publicados, fatores como precipitação, região geográfica e estágio de vida da planta alvo definitivamente influenciam a existência e magnitude da facilitação entre plantas de restinga; ii) para a maioria das formas de vida, o padrão de associação espacial com árvores adultas não se altera ao longo do gradiente ambiental conforme predito pela HGE. Apenas árvores jovens apresentam associação espacial positiva com árvores adultas, o que sugere efeito de planta-berçário entre árvores da restinga arbustiva; iii) tanto a intensidade quanto a importância da interação entre árvores foram negativamente relacionadas ao estresse, rejeitando então a proposição clássica da HGE. Além disso, o sinal da interação foi dependente do estágio de vida da espécie alvo, uma vez que a presença do adulto vizinho foi predominantemente negativa sobre o estágio de semente mas positiva sobre a sobrevivência das plântulas; iv) o efeito de planta-berçário entre árvores da restinga é, pelo menos parcialmente, explicado pelo sombreamento gerado pela copa da espécie facilitadora. Dessa forma, concluimos que a facilitação via sombreamento é uma interação relevante entre árvores adultas e jovens na restinga. Entretanto, ao contrário do previsto pela HGE, o efeito de planta-berçário tende a ser mais intenso em condições ambientais mais amenas. Estes resultados sugerem a existência de um ciclo de retroalimentação positiva gerado a partir do estabelecimento das primeiras árvores isoladas. Este ciclo positivo apresenta implicações importantes para a compreensão da organização estrutural da vegetação da restinga arbustiva, em que moitas de espécies lenhosas estão distribuídas em uma matriz predominantemente herbácea. Adicionalmente, a facilitação entre árvores e sua dependência em relação às condições ambientais locais devem ser mecanismos essenciais para explicar o gradiente de fisionomias vegetacionais sobre os cordões arenosos, a qual inicia-se em uma vegetação aberta e termina em uma floresta, assim como para entender a dinâmica temporal desta vegetação ao longo do tempo. Por fim, nossos resultados também apresentam implicações práticas, relacionadas ao uso potencial de plantas-berçário e mímicos de sombra como técnicas de manejo para aumentar o estabelecimento de mudas transplantadas em projetos de restauração de restingas arbustivo-arbóreas. / In the last two decades, empirical studies have shown the importance of plant interaction, especially under harsh environmental conditions. These observations led to the proposition of the stress gradient hypothesis (SGH), a conceptual model predicting that the relative frequency of facilitation and competition will vary inversely across gradients of stress, with facilitation being the dominant interaction under highly stressful conditions. Coastal dunes (known as restinga in Brazil) are environments with limiting conditions for plant performance, which makes them suitable for facilitation predominance among plant interactions. Furthermore, there is a gradient of stress and disturbance related to the presence of the sea, making this environment an ideal model to test the SGH. The general goal of this thesis was to study plant facilitation in coastal dunes with the following specific objectives: i) to perform a systematic review of published studies on plant facilitation in costal dunes around the world as well as to investigate, using a meta-analysis approach, factors that affect the existence and magnitude of plant facilitation; ii) to test if spatial association between isolated adult trees and understory plants of distinct life forms changes along a beach-to-inland gradient, as expected by the SGH; iii) to test the SGH through field experiments involving target species transplantation coupled with manipulation of limiting resource along a beach-to-inland gradient; iv) to test if shading is a facilitation mechanism in coastal dunes. The empirical tests (objectives ii-iv) were conducted in an open scrub coastal dune located at Ilha do Cardoso State Park, Cananéia, São Paulo, Brazil. Our results indicate that: i) several aspects and conditions of plant facilitation in coastal dunes have been little studied. For instance, few studies were conducted in tropical regions and few of them studied the effect of neighbor presence on seed and adult life stage of the target species. Precipitation, geographic region and target life stage affect the existence and magnitude of plant facilitation; ii) For most of the understory life forms, the spatial association between adult trees and understor plants do not change along the environmental gradient as predicted by the SGH. Among all life forms, only young trees were positively associated with adult trees, suggesting a nurse plant effect among trees in coastal dunes; iii) Both intensity and importance of the interaction among trees were negatively related to stress, rejecting the classic proposition of the SGH. Furthermore, the signal of the net interaction depends on the life stage of the target species since the adult neighbor had mostly negative effects on target species seeds but positive effects on seedlings survival; iv) The nurse plant effect among trees was, at least partly, due to the shading provided by the facilitator crown. Overall, we concluded that facilitation driven by shade is a relevant interaction between adult and young trees in the studied coastal dune. However, contrary to what was expected by the early propositions of the SGH, the observed nurse plant effect tends to be more intense under mild conditions. Our results suggest a positive feedback relationship started with the establishment of the first isolated trees. This positive feedback has important implications to understand the vegetation organization on open scrub vegetation, where patches of woody species are scattered in a matrix of herbaceous plants. Furthermore, the facilitation between trees and their dependency on local environmental conditions could be fundamental to explain the gradient of vegetation physiognomies from open vegetation to forest observed along the beach-to-inland gradient, as well as to understand the dynamics of this vegetation over time. Finally, our results also have practical implications, highlighting the potential use of nurse plants and artificial shade as techniques to restore shrubland or forest physiognomies in coastal dunes.

Neste trabalho, avaliamos como arbustos pioneiros regulam comunidades lenhosas em uma restinga subtropical. Arbustos têm grande capacidade de modificar ecossistemas, pois alteram o fluxo de nutrientes e água do solo, aprisionam sementes transportadas por água ou vento sob suas copas, e oferecem recursos a dispersores. A combinação desses processos leva ao surgimento de ilhas de fertilidade em áreas de vegetação herbácea, aumentando a diversidade local. Interações biológicas são fatores determinantes na coexistência de espécies nessas ilhas arbustivas. Portanto, utilizamos atributos vegetativos de arbustos e distância filogenética média (MPD) entre as espécies para avaliar como a riqueza, a abundância e a diversidade (i.e. Entropia Quadrática de Rao, EQR) são reguladas em moitas de restinga. Também comparamos esses mesmos parâmetros nas áreas de vegetação predominantemente herbácea circundantes às ilhas arbustivas. A fim de entender a estruturação filogenética nesse ambiente, calculamos o net relatedness index (NRI) de cada moita. Nossos dados reforçam a importância de arbustos pioneiros sobre a vegetação de áreas predominantemente campestres devido à sua capacidade de modificar o micro-habitat sob suas copas e pelas interações com espécies que colonizam as ilhas arbustivas. / In this work we tested how pioneer shrubs regulate community structure in woody islands of a subtropical sand-dune (restinga) environment. Shrubby species show a great ability to modify ecosystems, since they change the flux of nutrients and water in the soil, they retain under their crowns seeds carried by water or wind, and the seeds in turn attract new dispersers. The combination of these processes leads to the formation of fertility islands in areas with herbaceous vegetation, increasing the local diversity. Biological interactions are determinant factors in the coexistence of species in these shrubby islands. So we used vegetative traits of shrubs and mean phylogenetic distance (MPD) between species to evaluate how richness, abundance and diversity, i.e., Rao‟s quadratic entropy (RQE), are regulated in sand-dune woody islands. We also evaluated the same parameters in the surrounding areas with predominantly herbaceous vegetation. In order to understand the phylogenetic structuring in this environment we estimated the net relatedness index (NRI) in each woody thicket. Our data reinforce the importance of pioneer shrubs in a matrix of the predominantly open grassland vegetation because of their ability to modify the microhabitat under their crowns and their interactions with other species which colonize the shrubby islands.

Bien que les interactions biotiques soient connues pour être déterminantes dans l’établissement des espèces, il est encore difficile de savoir quels facteurs sont impliqués dans l’équilibre entre interaction positive et interaction négative. Il est de fait difficile de savoir sous quelles conditions les interactions biotiques peuvent favoriser ou empêcher la régénération des espèces. Cette thèse vise à étudier le rôle des interactions biotiques d'arbustes avec des semis de chêne sur la régénération de trois espèces de chênes sur les forêts des dunes côtières d'Aquitaine en testant comment l’effet net de ces interactions varie le long d’un gradient d’aridité, sur deux étages de canopée et en fonction des stratégies fonctionnelles de trois espèces de Chêne dans un contexte de changement global. Ce travail a été effectué en utilisant deux approches, une approche descriptive en utilisant un patron de points répartis dans l’espace et une approche expérimentale en transplantant les semis cibles. Les résultats montrent que la variation spatiale, en terme d’interactions biotiques, est fortement corrélée avec la sévérité environnementale, avec des interactions entre jeunes pousses de chêne très sensibles aux sécheresses estivales et aux trouées dans les canopées. Les interactions testées étaient de nature facilitatrice dans les plots découverts dans les dunes sèches du nord de Soulac et tournaient à la compétition sous le couvert forestier dans les dunes plus humides du sud, à Seignosse. La nature des interactions était constant entre les stratégies fonctionnelles des espèces cibles de chêne. Les résultats de cette thèse montrent de manière générale une confirmation de la formulation originale du SGH qui prédit une augmentation de la facilitation en lien avec une augmentation de la sévérité environnementale et souligne le fait que la réduction du stress hydrique atmosphérique par des arbustes est nécessaire à la régénération des semis de chêne. Dans cette perspective, le sylviculteur doit conserver les arbustes du sous-étage, en particulier dans les trouées, afin de permettre une meilleure régénération des plants de chêne. Cette thèse met en évidence la nécessaire considération des interactions biotiques dans la régénération du chêne dans les actuelles sévères conditions climatiques et le rôle prépondérant de ces interactions dans la réponse aux changements climatiques futurs probables dans cette région Aquitaine. / Although biotic interactions are known to be important determinants of species establishment, it is uncertain what factors determine the net balance between positive and negative interactions thus, under what conditions biotic interactions could enhance or impede species regeneration. Bien que les interactions biotiques soient connues pour être This thesis aims to study the role of biotic interactions of shrubs with oak seedlings for regeneration of three oak species on the Aquitaine coastal dune forests, by testing how the net effect of these interactions vary along aridity gradient, between two overstory canopies and in respect to the functional strategies of three oak species in the context of climate change. This was done by using two approaches, descriptive approach using spatial point pattern data and experimental approach by transplanting the target seedlings. The results show that the spatial variation in the nature of biotic interactions is strongly relate to environmental severity conditions, where the shrub-oak seedling interactions were very sensitive to increasing summer drought and canopy opening, the interactions strength was facilitative under gap plots in the dry northern dunes in Soulac and switch on competitive under forest plots in the wet southern dunes in Seignosse. The nature of the interactions was constant across the functional strategies of the targets species of oak. For the most part, results of this thesis show general support to the original formulation of SGH which predicts increasing facilitation with increasing severity and underscore the fact that atmospheric water stress reduction by shrubs is required for oak seedling regeneration. In this perspective, silviculturist should conserve understory shrubs, in particular in gaps, in order to allow a better regeneration niche of oak seedlings. This thesis highlights the importance of considering biotic interactions in oak regeneration under current harshness climatic conditions and with expectation to have an ambitious role in alleviation future climatic change consequence in this region.

Entender os processos que definem a montagem de comunidades é uma das questões centrais na ecologia. A influência de processos como o filtro ambiental e a competição pode ser observada na diversidade funcional das comunidades vegetais. A competição, através da exclusão competitiva, limita a similaridade de estratégias presentes na comunidade. O filtro ambiental, por outro lado, restringe as espécies que estão aptas a se estabelecer no local, diminuindo a diversidade funcional. É razoável pressupor que a influência desses processos varia em gradientes ambientais, onde o filtro ambiental exercerá maior influência em locais mais estressantes, e a competição, em locais menos estressantes. O objetivo deste trabalho é compreender a influência do filtro ambiental e da competição na diversidade funcional numa comunidade vegetal em um gradiente de estresse. Esperamos uma relação inversa entre diversidade funcional e estresse. O gradiente de estresse estudado ocorre na restinga do Parque Estadual da Ilha do Cardoso (Cananéia - SP). Amostramos 41 parcelas, com 104 espécies de plantas vasculares. Focamos a diversidade funcional em três dimensões: forma de vida, área foliar e atributos associados ao espectro de economia foliar (LES). Representamos o filtro ambiental utilizando variáveis edáficas associadas às restrições na restinga. Utilizamos a classificação de estratégias de Grime (CSR) para extrair o componente associado à competitividade de cada espécie, e a partir dela calculamos a média ponderada de cada parcela (CWM), para representar a competição. Construímos modelos lineares mistos (LMM) representando diferentes hipóteses relativas à diversidade funcional e selecionamos os melhores modelos pelo critério de Akaike (AIC). Avaliamos a diversidade funcional através das métricas: riqueza funcional (FRic), dispersão funcional (FDis) e CWM, que foram incluídas separadamente como respostas nos modelos. Na seleção de modelos o CWM de cada atributo, FRic das formas de vida e FRic para todos os atributos foram preditos pelo filtro ambiental. O FRic do LES, FRic da área foliar e todas FDis tiveram como modelo mais plausível o nulo, descartando a influência da competição e do filtro ambiental nesses componentes da diversidade funcional. A concentração em determinadas estratégias ao longo do gradiente explica a ausência de diferença na dispersão funcional. Inferimos que o filtro ambiental restringe certas estratégias, diminuindo a riqueza funcional ou deslocando o espaço funcional das comunidades. A ausência da competição afetando a diversidade funcional sugere que a limitação de similaridade exerce pouca influência na comunidade estudada, ou que a consequência da limitação de similaridade é compensada por outros processos / Understanding processes underlying community assembly is one of the main questions in community ecology. The influence of processes such as environmental filtering and competition can be observed in patterns of functional diversity patterns in plant communities. Competition, through competitive exclusion, limits similarities in ecological strategies in a given community. Environmental filtering, on the other hand, constrains the species that can be established in a given community, restricting the functional diversity. One can reasonably predict that the influence of such processes changes across environmental gradients, where the environmental filtering will exert more influence in more stressful environments, whereas competition will exert more influence in less stressful places. This study aimed to understand the influence of environmental filtering and competition on functional diversity in a plant community across a stress gradient. We expected an inverse relationship between functional diversity and stress. The stress gradient studied occurs in the restinga of the Cardoso Island State Park (Cananeia, SP). We sampled 41 sites, in which we found 104 species of vascular plants. We measured three traits: life form, leaf area and leaf economic spectrum (LES). We represented the environmental filter using edaphic variables that represent restinga environmental restrictions. We used Grime\'s strategies classification (CSR), to extract the component related to competitiveness of each species, and therefore, calculated the competition community weighted mean (CWM) of each plot as proxy of competition. We built linear mixed models (LMM) to represent different hypothesis related to functional diversity and selected the best models by Akaike Criterion (AIC). We evaluated functional diversity through three response variables in the models: functional richness (FRic), functional dispersion (FDis) and CWM. In the model selection of CWM for each trait, FRic for life form and FRic for all traits were predicted by the environmental filtering. The FRic of LES, FRic of leaf area and all models of FDis had the null model as the most plausible, discarding the influence of competition and environmental filter in functional diversity. The fact that there is a concentration of abundance around certain strategies explains why there is no difference in functional dispersion. We infer that environmental filter restricts some strategies, reducing functional richness or displacing functional space of the communities. The absence of competition affecting functional diversity suggests that limiting similarity exerts little influence on community assembly in the studied gradient, or that the consequences of similarity limitation is compensated by other process

Entender os processos que definem a montagem de comunidades é uma das questões centrais na ecologia. A influência de processos como o filtro ambiental e a competição pode ser observada na diversidade funcional das comunidades vegetais. A competição, através da exclusão competitiva, limita a similaridade de estratégias presentes na comunidade. O filtro ambiental, por outro lado, restringe as espécies que estão aptas a se estabelecer no local, diminuindo a diversidade funcional. É razoável pressupor que a influência desses processos varia em gradientes ambientais, onde o filtro ambiental exercerá maior influência em locais mais estressantes, e a competição, em locais menos estressantes. O objetivo deste trabalho é compreender a influência do filtro ambiental e da competição na diversidade funcional numa comunidade vegetal em um gradiente de estresse. Esperamos uma relação inversa entre diversidade funcional e estresse. O gradiente de estresse estudado ocorre na restinga do Parque Estadual da Ilha do Cardoso (Cananéia - SP). Amostramos 41 parcelas, com 104 espécies de plantas vasculares. Focamos a diversidade funcional em três dimensões: forma de vida, área foliar e atributos associados ao espectro de economia foliar (LES). Representamos o filtro ambiental utilizando variáveis edáficas associadas às restrições na restinga. Utilizamos a classificação de estratégias de Grime (CSR) para extrair o componente associado à competitividade de cada espécie, e a partir dela calculamos a média ponderada de cada parcela (CWM), para representar a competição. Construímos modelos lineares mistos (LMM) representando diferentes hipóteses relativas à diversidade funcional e selecionamos os melhores modelos pelo critério de Akaike (AIC). Avaliamos a diversidade funcional através das métricas: riqueza funcional (FRic), dispersão funcional (FDis) e CWM, que foram incluídas separadamente como respostas nos modelos. Na seleção de modelos o CWM de cada atributo, FRic das formas de vida e FRic para todos os atributos foram preditos pelo filtro ambiental. O FRic do LES, FRic da área foliar e todas FDis tiveram como modelo mais plausível o nulo, descartando a influência da competição e do filtro ambiental nesses componentes da diversidade funcional. A concentração em determinadas estratégias ao longo do gradiente explica a ausência de diferença na dispersão funcional. Inferimos que o filtro ambiental restringe certas estratégias, diminuindo a riqueza funcional ou deslocando o espaço funcional das comunidades. A ausência da competição afetando a diversidade funcional sugere que a limitação de similaridade exerce pouca influência na comunidade estudada, ou que a consequência da limitação de similaridade é compensada por outros processos / Understanding processes underlying community assembly is one of the main questions in community ecology. The influence of processes such as environmental filtering and competition can be observed in patterns of functional diversity patterns in plant communities. Competition, through competitive exclusion, limits similarities in ecological strategies in a given community. Environmental filtering, on the other hand, constrains the species that can be established in a given community, restricting the functional diversity. One can reasonably predict that the influence of such processes changes across environmental gradients, where the environmental filtering will exert more influence in more stressful environments, whereas competition will exert more influence in less stressful places. This study aimed to understand the influence of environmental filtering and competition on functional diversity in a plant community across a stress gradient. We expected an inverse relationship between functional diversity and stress. The stress gradient studied occurs in the restinga of the Cardoso Island State Park (Cananeia, SP). We sampled 41 sites, in which we found 104 species of vascular plants. We measured three traits: life form, leaf area and leaf economic spectrum (LES). We represented the environmental filter using edaphic variables that represent restinga environmental restrictions. We used Grime\'s strategies classification (CSR), to extract the component related to competitiveness of each species, and therefore, calculated the competition community weighted mean (CWM) of each plot as proxy of competition. We built linear mixed models (LMM) to represent different hypothesis related to functional diversity and selected the best models by Akaike Criterion (AIC). We evaluated functional diversity through three response variables in the models: functional richness (FRic), functional dispersion (FDis) and CWM. In the model selection of CWM for each trait, FRic for life form and FRic for all traits were predicted by the environmental filtering. The FRic of LES, FRic of leaf area and all models of FDis had the null model as the most plausible, discarding the influence of competition and environmental filter in functional diversity. The fact that there is a concentration of abundance around certain strategies explains why there is no difference in functional dispersion. We infer that environmental filter restricts some strategies, reducing functional richness or displacing functional space of the communities. The absence of competition affecting functional diversity suggests that limiting similarity exerts little influence on community assembly in the studied gradient, or that the consequences of similarity limitation is compensated by other process