Thèse (de doctorat)--Hamburg Univ., 2008. / In SpringerLink. Titre de l'écran-titre (visionné le 8 février 2010). Bibliogr. Publié aussi en version papier.

Thèse--Méd.--Reims, 1976. N°: N° 73. / Bibliogr.

Th.--Bio. vég.--Paris 6, 1988. / Bibliogr. p. 93-98.

La déforestation effectuée dans l'optique d'une récolte de bois par l'industrie forestière ou afin d'augmenter la superficie des champs pour l'agriculture est en constante progression dans le monde et amène bien des problèmes environnementaux qui passent de la dégradation du sol, à la diminution de la biodiversité et aux changements climatiques. Il est donc urgent de prendre les mesures qui s'imposent pour contrer ce problème. Une des solutions préconisées actuellement est l'établissement de plantation d'arbres pour le bénéfice de la restauration du sol et de la production commerciale de bois. Ce type de plantation, en région tropicale, est principalement effectué en monoculture d'espèces d'arbres exotiques. Au Panama, en 2003, 89% des arbres en plantation provenaient de quelques genres exotiques seulement. Il y a donc à craindre quant à l'impact sur la biodiversité de ce type de reforestation en plus de ne pas toujours être bien adapté aux conditions du milieu. Il y a donc encore beaucoup de recherche à faire afin de trouver des solutions pertinentes à ces problématiques. Le projet PRORENA est une vaste étude cherchant, par la plantation d'espèces indigènes du Panama, à développer les connaissances touchant les espèces indigènes et leurs comportements en plantation. Le cadre de ce projet était particulièrement intéressant pour effectuer une étude portant sur la caractérisation de la croissance de ces espèces afin de mieux connaître leur autoécologie. L'apport de connaissances dans ce domaine permettra d'aider les propriétaires terriens à faire un choix plus éclairé des espèces les plus intéressantes pour la reforestation en fonction des objectifs visés. Ce projet de recherche visait donc à déterminer l'allométrie de l'allocation de la biomasse des arbres afin de mieux connaître l'autoécologie des espèces étudiées. Nous cherchions donc à mieux comprendre où se dirigent les ressources des arbres afin de faire un choix d'espèces éclairé lors de l'installation d'une nouvelle plantation et dans quelles proportions cette allocation change en fonction de la taille des individus, mais aussi en fonction de l'environnement (disponibilité des ressources, principalement l'eau) et en fonction des groupes fonctionnels. Pour ce faire, la récolte destructive de la biomasse aérienne des arbres a été effectuée pour 21 espèces d'arbres indigènes et 2 espèces exotiques. Cet échantillonnage nous a permis de comparer l'accumulation totale de biomasse aérienne entre les espèces, de même que de comparer la croissance entre deux sites présentant un gradient de précipitation et de richesse du sol. Ce projet a aussi permis de comparer la distribution de la biomasse entre les feuilles, les branches et le tronc en fonction des espèces et des sites et de déterminer si une relation allométrique simple peut être établie entre la biomasse totale et des mesures de taille comme le diamètre à la base de l'arbre et la hauteur. Par ailleurs, le manque d'informations sur les traits fonctionnels des espèces étudiées ne nous a pas permis d'aborder le sujet lors des analyses. Le taux de croissance des arbres varie grandement entre les espèces. Pour le tiers des espèces étudiées, l'accumulation de la biomasse aérienne est plus rapide au site plus humide et permet de penser que pour ces espèces, le choix du site semble important afin d'obtenir une croissance optimale. Certaines espèces indigènes performent aussi bien, sinon mieux que les espèces exotiques étudiées. Il est important de noter que l'allocation de la biomasse aux racines n'a pas été étudiée. Il est fort probable que la longueur de la saison sèche à Rio Hato influence positivement la croissance racinaire au détriment de la croissance aérienne et qu'il soit possible d'observer ces différences au niveau des traits étudiés. L'étude des relations entre les ratios longueur de la couronne:diamètre de la couronne et longueur de la couronne:hauteur totale et la taille soulignent l'importance de retirer cet effet afin de comparer les sites principalement à cause de la présence d'espèces aux tailles très variées. Lorsque ces ratios sont corrigés, nous observons un effet de l'espèce très prononcé. Par ailleurs, ces traits qui diffèrent entre les sites pour certaines espèces sont plus grands à Soberania. Finalement, il y a une relation importante entre le diamètre à la base de l'arbre, mesure simple de croissance, et la biomasse totale ce qui permet de déterminer l'accumulation de la biomasse aérienne pour n'importe quelle espèce d'arbre dans des conditions environnementales très différentes en termes de précipitation et de richesse du sol au Panama. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Biomasse aérienne, Plantation d'arbres, Gradient de précipitation, Tropiques, Transformation d'Aitchison.

Cette thèse aborde l'étude du fonctionnement des forêts tropicales à travers trois chapitres. Le premier porte sur la dynamique de la biomasse à l'échelle du paysage. Il apporte une amélioration de l'estimation de la biomasse et des erreurs associées à partir de données de terrain et de données de LiDAR aéroporté (ALS) dans une zone à très forte biomasse. L'approche préconisée par Chave (2014) a été adoptée pour calculer la biomasse et sa dynamique sur les parcelles permanents ce qui a permis d'avoir une relation entre biomasse et médiane de la hauteur de la canopée mesurée grâce à l'ALS. Deux relevés ALS à quatre ans d'intervalle ont ensuite permis de quantifier la biomasse à l'échelle du paysage et sa dynamique. Le second chapitre traite de la dynamique et la structure d'une forêt infestée par des lianes. La combinaison des données de suivis de parcelle, des relevés ALS, de l'étude des sols et de suivi de la dynamique de la litière et des plantules a permis de mettre en évidence un fonctionnement particulier. La dynamique et la structure de la forêt de lianes (beaucoup de perturbations, des arbres plus petits) et le fait que sa présence ne semblait pas lié à des facteurs édaphiques nous ont amené à la considérer comme un état de régénération alternative bloquée de la forêt. Enfin, dans le troisième chapitre, des données issues d'une cinquantaine de capteurs micrométéorologiques et des données d'ALS ont été combinée pour étudier l'hétérogénéité spatiotemporelle des microenvironnements forestiers et les relier à la structure forestière. Deux méthodes de prédiction de l'intensité lumineuse reçue, la température ambiante et l'humidité relative à partir des données d'ALS ont été proposée. Elle permettent de décrire a diversité de ces variable dans un sous-bois tropical. / This thesis is structured in three chapters. In the first one, aerial LiDAR scanning (ALS) data were combine to field measurement of the aboveground biomass to allow a quantification of it at the landscapes scale. Two successive ALS survey were used to quantify AGB stocks and their dynamics. In the second chapter the structure and dynamics of a liana-infested forest is studied. Permanent plot data, soil survey and seedling survey were combined to remote sensing (ALS and Landsat). Together, these data suggest the liana-infested forest to be in an arrested succession. In the third chapter ALS data were used to model light availability, temperature and relative humidity in forest understory. We show this data can be used to predict ecological relevant climatic variable at the landscape scale.

Pourquoi la température de surface dans les Tropiques présente-t-elle un maximum autour de 30°C, quels sont les mécanismes qui contrôlent la stabilité du climat tropical, et quelles peuvent être les spécificités de l'impact d'un changement climatique dans cette région du globe? Un modèle bicolonne simple est utilisé pour confirmer la grande sensibilité du climat tropical aux changements des surfaces relatives occupées par les zones sèches et humides, en particulier dans le cadre d?un réchauffement climatique dû à une augmentation des gaz à effet de serre. L?influence des vents de surface se révèle importante. Les systèmes bicolonnes humide/sèche ont une distribution de taille bimodale dans les observations, avec un mode synoptique et un mode de grande échelle. Cette bimodalité peut être reproduite par un modèle simple, où la dynamique de surface opère la sélection d?échelle. Enfin, les limites de la modélisation idéalisée de la couche limite des alizés sont mises en évidence.

La distribution actuelle des espèces d’arbres des forêts tropicales humides amazoniennes est le résultat de processus dynamiques sur lesquels les perturbations passées, d’origine climatique ou anthropique, peuvent avoir jouées un rôle majeur. Des outils génétiques actuels associés à des méthodes d’analyses puissantes permettent d’inférer et de dater l’empreinte génomique des évènements démographiques subits par les populations naturelles. Le but de cette thèse est de contribuer à une vision d’ensemble de l’évolution démographique de la forêt tropicale humide du plateau des Guyanes pendant le Quaternaire. J’ai d’abord étudié les propriétés des microsatellites (répétitions simple de séquences, SSR) et les limites de leurs applications en tant que marqueurs moléculaires en phylogéographie. Plusieurs allèles SSR contenu dans diverses populations de trois genres d’arbres différents ont été séquencés et le polymorphisme, porté par chaque partie des fragments ADN contenant des SSR, a été étudié. J’ai observé que la quantité de variation génétique était aussi importante dans les régions encadrant le microsatellite que dans le SSR lui-même. Ces régions ont contribué significativement à l’information phylogénétique et ont parfois été la principale source de différenciation entre les individus et les populations. Cette expérience m’a permis de choisir la meilleure stratégie à adopter pour traiter les données de variation génétique des SSR dans des modèles démographiques. J’ai ensuite utilisé ces marqueurs SSR et des méthodes ABC pour étudier l’impact local des occupations humaines précolombiennes sur les forêts en Guyane française. Les changements démographiques subis par des populations de quatre espèces d’arbres ont été comparés entre cinq sites occupés et quatre sites non perturbés. Les perturbations naturelles et induites par l’homme ont contribué à la mise en place de la diversité observée actuellement, comme le suggère des signatures d’effet fondateur détectées sur les sites perturbés ou non. Néanmoins, la taille des populations fondatrices semble être proportionnelle à l’impact humain estimé, indiquant que les perturbations anthropique ont induit un remplacement des populations plus important que les processus écologiques naturels. Pour terminer, j’ai mené une étude de démographie comparative d’espèces d’arbres tropicaux à l’échelle régionale de la Guyane française. Cinq scénarios démographiques ont été testés pour neuf populations de huit espèces en utilisant des microsatellites nucléaires et des séquences chloroplastiques. Les changements démographiques les plus récents détectés convergent vers une signature générale d’expansion de la forêt humide depuis probablement la dernière glaciation. Cela peut suggérer, soit que la composition des forêts du plateau des Guyanes était différente, ou que le couvert forestier était moins étendu. Ce résultat constitue le premier indice de changement passé, probablement d’origine climatique, subi par les communautés forestières du plateau des Guyanes ; qui n’avait jusque-là pas pu être testé avec des méthodes standards en raison d’un manque de fossiles. En conclusion, j’ai recueilli des preuves génétiques que les perturbations, à différents échelles de temps, ont marqué la structure et la composition génétique des forêts du plateau des Guyanes. L’application de ces méthodes à d’autres régions Néotropicales pourrait contribuer, à l’avenir, à reconstruire l’histoire écologique de la forêt amazonienne de façon détaillée. / The current tree species distribution in Amazonian tropical rainforests is the outcome of dynamic processes in which past perturbations, climatic or anthropogenic, may have played a major role. Currently available genetic tools associated with powerful analytical methods allow inferring and dating the genomic imprint of demographic events undergone by natural populations. The aim of my thesis is to contribute to an overview of the demographic evolution of the tropical rainforest in the Guiana shield during the Quaternary. I have first studied the properties of microsatellites or Simple sequence repeat (SSR) and the limits in their applications as molecular markers in phylogeography. Several SSR alleles in multiple populations of three divergent tree genera have been sequenced and the sources of polymorphisms, carried by each portion of SSR-containing DNA amplicons, have been broken apart. I have observed that the amount of variation was as large in flanking regions as in the SSR itself. The former contributed significantly to the phylogenetic information and sometimes was the main source of differentiation among individuals and populations. This experiment allowed me to choose the best strategy to treat SSR variation in demographic modeling. I have subsequently used SSR markers and ABC methods to study the impact of pre-Columbian human settlements at the local level on rainforests in French Guiana. Demographic changes undergone by populations of four tree species were compared between five settled and four undisturbed sites. Both natural turnover and human-induced disturbances appeared as shaping currently observed genetic diversity, with signatures of founder effect both at disturbed and undisturbed sites. Nevertheless, the size of founding populations appeared to be proportional to the estimated human impact, suggesting that human-made disturbance caused deeper population turnover than background ecological processes. Finally, I have conducted a comparative demography study of tropical tree species at the regional level across French Guiana. Five demographic scenarios have been tested for nine populations from eight species using both nuclear microsatellites and chloroplastic sequences. The most recent demographic signals detected converge on a global signature of expansion of the rainforest since probably the last glaciation. This finding can suggest either that the composition of the Guiana shield rainforests was different, or that its global extent was smaller, during earlier epochs of the Pleistocene than today. This result is the first firm indication of changes undergone by the forest communities of the Guiana shield in the distant climatic past – something which could not be tested with standard methods due to almost complete lack of fossil evidence. In conclusion, I have gathered genetic evidence that disturbances, both in historical and geological times, have marked the structure and composition of forests in the Guiana shield.The extensive application of these methods to other regions of the Neotropics maycontribute, in the future, to the detailed reconstruction of the ecological history ofAmazonian forests.

Cette thèse est motivée par les problèmes de constructions de surfaces algébriques réelles. Nous nous intéressons plus particulièrement au problème de construire des surfaces algébriques réelles avec un grand nombre d'anses. Ce problème est relié à la conjecture de Viro, dont un contre exemple a été construit pour la première fois par I. Itenberg en 1993. L'outil fondamental de nos constructions est le patchwork de Viro, qui peut également s'interpréter par la géométrie tropicale. En utilisant la géométrie tropicale, et plus particulièrement les modifications tropicales, nous donnons une nouvelle construction d'une famille de courbes algébriques réelles planes avec un nombre asymptotiquement maximal d'ovals pairs. Cette famille avait été construite initialement en 2006 par E. Brugallé. En utilisant la méthode générale du patchwork, nous donnons ensuite une construction d'une sextique réelle avec 45 anses, améliorant ainsi un résultat de 2001 de F. Bihan. Enfin, nous nous penchons sur l'étude des surfaces algébriques réelles dans P1xP1xP1 et nous construisons notamment une famille de surfaces algébriques réelles de tridegré (2k,2l,2) dans P1xP1xP1 avec un premier nombre de Betti asymptotiquement maximal. Cette construction utilise une généralisation de la méthode du patchwork de Viro faite par E. Shustin en 1998. / In this thesis, we focus on constructions of real algebraic surfaces. The main problem we focus on is to construct real algebraic surfaces with a big number of handles. This problem is related to Viro's conjecture. A couterexample to Viro's conjecture was constructed at the first time by I. Itenberg in 1993. The fundamental tool to our constructions is Viro's patchworking. Viro's patchworking can be reformulated in terms of tropical geometry. Using tropical geometry, and more precisely tropical modifications, we give a new construction of a family of real algebraic plane curves with asymptotically a maximal number of even ovals. This family was first constructed in 2006 by E. Brugallé. Using Viro's patchworking, we construct a real sextic with 45 handles, improving a result of F. Bihan obtained in 2001. At least, we focus on the study of real algebraic surfaces in P1xP1xP1. More precisely, we construct a family of real algebraic surfaces of tridegree (2k,2l,2) in P1xP1xP1 with asymptotically a maximal first Betti number. This construction uses a more general version of Viro's patchworking due to E. Shustin in 1998.

Les interactions entre la convection humide et la dynamique de grande échelle sont au cœur du climat tropical et de sa variabilité. Les processus associés aux nuages convectifs, tels que la condensation, l'évaporation, les processus radiatifs, et le transport d'énergie à petite échelle associé, génèrent des gradients de température dans l'atmosphère. Ces derniers engendrent des circulations de grande échelle qui contrôlent les distributions spatio-temporelles d'énergie et d'humidité, et donc en retour celle de la convection. Ces interactions forment probablement l'un des problèmes scientifiques majeurs de la modélisation de l'atmosphère. L'objectif de cette thèse est d'analyser la représentation de ces interactions dans le modèle de climat ARPEGE-Climat Version 6 et de comprendre le rôle qu'elles peuvent jouer dans les principaux biais du modèle sous les tropiques, notamment un biais froid de plusieurs degrés en moyenne et haute troposphère et un biais sec vers 850 hPa. Les impacts des processus convectifs sur la grande échelle sont souvent caractérisés par deux quantités, la source de chaleur apparente Q1 et le puits d'humidité apparent Q2 . Bien que difficilement observables, ces deux quantités peuvent être estimées en déployant un réseau de radiosondages permettant de déterminer les différents termes des bilans d'eau et d'énergie sur un quadrilatère donné. Un tel dispositif a été mis en œuvre d'octobre à décembre 2011 pendant la campagne CINDY2011/DYNAMO au cœur de l'Océan Indien. Les observations collectées et les données de Q1 et Q2 dérivées ont été utilisées dans cette thèse pour (i) caractériser le cycle de vie de la convection et (ii) mettre en place une configuration unicolonne du modèle ARPEGE-Climat sur les quadrilatères Nord et Sud du domaine CINDY2011/DYNAMO. Les résultats ont montré que le modèle ARPEGE-Climat est capable de reproduire de manière satisfaisante les transitions entre régimes de convection peu profonde, profonde et stratiforme, malgré une nette sous-estimation du flux d'évaporation en surface et de l'activité convective sur le domaine nord. Le modèle reproduit plus difficilement l'humidification de la troposphère pendant les phases de cumulus peu profonds. Les résultats obtenus dans ce cadre unicolonne ont ensuite été confrontés à des configurations 3D du modèle ARPEGE-Climat, à la fois en mode AMIP où le modèle est seulement forcé par les températures de la mer observées, et en mode "Transpose-AMIP" où le modèle est de plus initialisé à partir d'états réalistes de l'atmosphère. L'analyse de la dérive systématique du modèle dans ces simulations Transpose-AMIP a permis de montrer que les biais obtenus en mode AMIP étaient associés à des processus rapides (quelques jours). Ces biais sont généralement aussi très similaires à ceux documentés dans le cadre unicolonne. L'origine des biais thermodynamiques est analysée plus en détail, soulignant un rôle important des régimes de convection profonde, notamment dans sa phase stratiforme, pour le biais froid de la haute troposphère, et des défauts importants dans les régimes de cumulus peu profond et de congestus pour les biais d'humidité. Ces régimes mériteront une attention particulière dans les prochains développements de la physique d'ARPEGE-Climat. / The tropical climate and its variability at multiple timescales are dominated by interactions between moist convection and the large-scale atmospheric circulation. Small-scale processes associated with convective clouds such as condensation and evaporation, radiation, and vertical mixing all contribute to atmospheric temperature gradients which generate large-scale circulations. Such circulations exert a control on the spatio-temporal distribution of energy and humidity within the tropical atmosphere and, in turn, on moist convection. These twoway interactions represent one of the most difficult scientific challenge for global atmospheric modelling. The main objective of the present thesis is to analyse the representation of these interactions in Version 6 of the ARPEGE-Climat atmospheric general circulation model and to understand their possible contribution to the main model biases in the tropics, especially a cold bias in the mid and upper troposphere and a dry bias around 850 hPa. The large-scale impacts of moist convection are often characterized by two quantities, the apparent heat source, Q1, and the apparent moisture sink, Q2. Although difficult to observe, these two quantities can be estimated by deploying a sounding array of sufficient density to compute the different terms of the water and energy budgets over a selected domain. Such a strategy was implemented between October and December 2011 during the CINDY2011/DYNAMO field campaign in the middle of the tropical Indian Ocean. The collected observations and the derived Q1 and Q2 estimates are used in the present thesis to (i) characterize the life cycle of the tropical convection and (ii) set up a single column configuration of the ARPEGE-Climat model on the northern and southern domains of the campaign. Results show that the model is able to capture satisfactorily the transitions between different convective regimes, from shallow to deep and stratiform, despite a strong undestimation of surface evaporation and of the overall convective activity over the northern domain. The model however shows some difficulties at simulating the troposphere moistening during the shallow cumulus regime. The single column model results are then compared to 3D configurations of the ARPEGEClimat model, both in AMIP mode where the model is only driven by observed sea surface temperatures, and in " Transpose-AMIP " mode where the model is also initialized from realistic atmospheric conditions. Through the analysis of the systematic atmospheric drift across these Transpose-AMIP integrations, the dominant contribution of fast (within a few days) processes to the model biases found in AMIP mode is highlighted. Such biases also show some similarity with the errors simulated in the single-column framework. A more detailed analysis of the model systematic errors reveals a strong contribution of deep convection, especially in its stratiform regime, to the cold bias in the upper troposphere, and of deficiencies in the shallow cumulus regime to the moisture biases. These regimes will therefore deserve a particular attention during the next phase of development of the ARPEGE-Climat model.

Cette thèse présente la construction de courbes tropicales réelles dans R^3 dont la projectivisation, qui est un entrelacs projectif dans IRP^3, est constituée de 2 composantes, I'une étant isotope à un noeud donné au départ. Dans le cas de certains noeuds toriques, il est possible de modifier cette construction pour que I'entrelacs projectif correspondant ait une seule composante isotope au noeud torique considéré. Pour chacune de ces courbes tropicales réelles, nous faisons appel au théorème récent de G. Mikhalkin, qui affirme l'existence d'une algébrique réelle non singulière dans IRP^3, de même genre et degré que la courbe tropicale réelle considérée, et qui est isotope à l'entrelacs projectif correspondant.