Thèse de doctorat--Sciences agronomiques--Toulouse--Institut national polytechnique, 2001. / Bibliogr. p. 223-243 et 249-250. Résumé en français et en anglais.

Lorsqu’un morceau de bois atteint le fond de l’océan, il provoque la mise en place d’un écosystème capable de se développer en absence de lumière. Cet écosystème est qualifié de chimiosynthétique du fait de la présence d’une faune pouvant fixer le carbone inorganique présent dans l’eau de mer. De plus, ce système attire une faune ultra-specialisée qui utilise des symbiontes bactériens pour digèrer le bois. Avant ces travaux, la plupart des études s’interressaient principalement à la macrofaune et le rôle des microorganismes libres demeurait inconnu. Nous avons pu démontrer dans cette thèse le rôle essentiel que jouent les microorganismes libres dans la mise en place de cet écosystème. Nous avons prouvé que des communautés de microorganismes se succédaient au cours de la première année de colonisation et que cette succession était influencée par le type de bois et l’environment dans lequel il se trouve. La première phase de cette succession aboutit au développement après un mois, d’une population de bactéries sulfato-réductrices produisant de l’hydrogène sulfuré et ce, même en l’absence d’organismes foreurs. Cette production d’hydrogène sulfuré est à la base (1) du développement rapide d’un biofilm chimiolithoautotrophe et (2) du recrutement d’espèces possédants des symbiontes chimiosynthétiques. Nos résultats ont permis d’aboutir à la proposition d’une succession d’étapes clés liées permettant la transformation d’un substrat térrigène en un écosysteme qui, il y a plusieurs millions d’années, aurait permis à la faune chimiosynthétique de coloniser les grands fonds. / When wood sinks to the deep-sea floor it creates a new ecosystem that does not depend directly on energy from sunlight. This ecosystem is called chemosynthetic because of the presence of a fauna associated with symbiotic bacteria that can assimilate inorganic carbon from seawater. Furthermore this system is colonized by specialized fauna that use symbiotic bacteria to digest the wood matrix. Previous studies mostly focused on these symbiotic macroorganisms and the role played by non-symbiotic microorganisms in the sunken wood ecosystem remains unknown. We demonstrate in this thesis the important role played by non symbiotic microorganisms during the sunken wood ecosystem establishment. We reveal the ecological succession of microorganisms driven by time and wood structure. The first step of this succession is characterized by a microbial population able to produce hydrogen sulfide after one month of immersion. This hydrogen sulfide production is the basis for (1) a chemolithoautotroph biofilm development on the wood surface and (2) a recruitment of species associated with chemoautotrophic bacteria. Our results suggest a succession of different phases that transform a terrigeneous substrate into an environment that may have helped, million years ago, the colonization of the deep sea by chemosynthetic species.

L’objectif de cette étude était de caractériser l’impact d’une épidémie d’arpenteuse de la pruche dans la sapinière à bouleau blanc, sur la communauté de coléoptères saproxyliques primaires. Pour ce faire, nous avons dans un premier temps comparé différentes approches afin de déterminer laquelle d’entre-elles pouvait facilement et efficacement estimer l’état de défoliation des arbres affectés par l’arpenteuse de la pruche. Par la suite, la réponse hâtive des coléoptères phloéo- et xylophages a été évaluée à l’aide de pièges à impacts multidirectionnels, de pièges à impact fixés aux troncs et de cages d’émergence. Les résultats montrent qu’une méthode d’estimation globale de la cime supérieure est optimale pour déterminer l’état de défoliation du sapin baumier suite au passage de l’arpenteuse de la pruche. Ils montrent aussi qu’un changement dans l’assemblage des coléoptères est survenu seulement en 2014 et dans les peuplements les plus défoliés. Un assemblage caractérisé par des espèces polyphages souvent associées aux forêts non-perturbées s’est remanié en une prédominance d’un xylomycétophage consommateur de conifère mourant: le scolyte birayé. Seul ce scolyte a été positivement associé avec la hausse de défoliation et de mortalité du sapin baumier mais aussi de la présence de coupes de récupération à proximité des parcelles étudiées. Les résultats ont également montré une réponse dichotomique du scolyte montrant une colonisation massive seulement au moment où les sapins atteignaient 95% de défoliation. Enfin, les pièges à impact se sont avérés utiles pour détecter les variations de fréquence de visite de peuplements et d’arbres le long du gradient de défoliation. Le scolyte birayé est donc le premier et presque le seul saproxylique à engager le processus de décomposition des arbres post-arpenteuse de la pruche deux années après la détection de l’épidémie. Par ailleurs, cette colonisation risque d’entraîner des désagréments car son symbionte fongique noircit les galeries creusées partout dans l’aubier des arbres infestés. / The aim of this study was to characterise the impact of a hemlock looper outbreak, in the balsam fir-white birch forest, on the community of primary saproxylic beetles. To this end, we first compared different approaches in order to determine which of them could profile easily and efficiently the defoliation status of the trees affected by the hemlock looper. Then, the early response of the phloeo- and xylophagous beetles was assessed with flight-interception multidirectional and trunk-window traps along with emergence cages. Results show that an upper crown overall estimation method is optimal to determine the defoliation status of the balsam fir following hemlock looper. They as well show that a change in the beetle assemblage occurred only in 2014 and in the most defoliated stands. An assemblage characterised by polyphagous species often associated to undisturbed forests shifted to the predominance of a xylomycetophagous and dying conifer feeder: the striped ambrosia beetle. This scolytid alone was positively associated with the increase of defoliation and death of balsam firs but also with the presence of salvage logging nearby the study plots. Results have then showed a dichotomic response of the beetle, thus exhibiting massive colonization only when fir trees reached 95% of defoliation. At last, the flight-interception traps were found to be useful to detect variations in beetle visit frequencies of stands and trees along the defoliation gradient. The striped ambrosia beetle is therefore the first and almost the only saproxylic to initiate the decomposition process of post-hemlock looper firs trees two years after the detection of the outbreak. However, this colonization may raise concerns because its fungal symbiont stains the galleries throughout the sapwood of infested trees.

Les objectifs de cette étude étaient d’établir la succession d’espèces saproxyliques chez le sapin baumier (Abies balsamea [L.] Mill.), défolié par la tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana [Clemens]) et de déterminer le niveau seuil au-dessus duquel la colonisation survient massivement. Nous avons également déterminé l’influence du niveau de défoliation sur la préférence et la réussite de ponte du longicorne noir (Monochamus scutellatus [Say]), espèce connue pour causer des dommages considérables dans le bois. Les niveaux de défoliation étudiés étaient léger, modéré, sévère et totale. Afin de caractériser la communauté d’insectes visitant les arbres sélectionnés, des pièges à interception fixés au tronc ont été utilisés. Une quarantaine d’espèces ont visité davantage les arbres présentant une défoliation sévère et totale comparativement aux autres niveaux. Par les procédés d’écorçage et la mise en élevage, de sections de tronc, on a mis en évidence une succession d’espèces qui ont colonisé les arbres affaiblis, soit Serropalpus substriatus, Pityokteines sparsus, Monochamus scutellatus et Pissodes substriatus et les arbres morts, soit Sirex cyaneus et Trypodendron lineatum. Cette communauté d’insectes est connue pour former des galeries et transporter des champignons qui peuvent accélérer la dégradation du bois. Par conséquent, il était nécessaire de déterminer le niveau de défoliation auquel les insectes répondaient le plus. Nous avons déterminé qu’à partir de 90 % de défoliation globale de l’arbre, les insectes secondaires colonisaient massivement les sapins. Nous n’avons pas établi de lien entre la présence des insectes et les concentrations de monoterpènes contenu dans l’écorce des sapins. Des tests de choix ont révélé une préférence d’oviposition, par les femelles de longicorne noir, pour les arbres sévèrement défoliés, mais les cicatrices d’oviposition ont été retrouvées sur tous les niveaux de défoliation avec un nombre plus élevé sur les arbres de défoliation légère. L’installation de pièges à interception semble être un outil efficace afin de prédire les dommages au bois et ainsi fournir des recommandations pour les plans spéciaux de récupération.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3590.pdf: 1498556 bytes, checksum: e35a7d27b705eabeb03c860c8df85ec0 (MD5) Previous issue date: 2011-03-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / Riparian vegetation is source of wood debris in streams so variation in vegetation type promote difference in biomass and richness of these substrates, which affect composition and abundance of insects associated with submerged wood. Aquatic Coleoptera associated with submerged wood debris is pointing out to it importance in the wood breakdown. For evaluated if the vegetation type influences community of aquatic Coleoptera associated with submerged wood debris, we collected submerged wood in eight Atlantic Rainforest streams, eight Cerrado streams and we include two Semideciduous Forest streams. We applied different statistical analysis (redundancy analyses, PERMANOVA and partitioning variation) to test if the taxonomic composition in Cerrado streams was different from Atlantic Rainforest streams and to verify what cause this possible difference, environmental variables, spatial variables or both. We found 1617 organisms distributed in 12 families and 29 genus. We found two boring genus of submerged wood debris for Neotropical region, Lutrochus and Stegoelmis, which play important role to food chain of streams, due to availability of nutrients and microhabitats at wood. The results of taxonomic composition of aquatic Coleoptera associated with submerged wood debris showed differences between Atlantic Rainforest and Cerrado streams, exhibiting that the vegetation type is important factor for the composition of this community. We argued that this is because of differences in composition and structure of vegetation, which cause differences in richness and biomass of submerged wood in streams. / A mata ripária é fonte de troncos e galhos para os córregos, de modo que variações nessa vegetação geram diferenças na biomassa e na riqueza desses substratos, interferindo na composição e abundância de insetos associados a troncos submersos. Coleoptera aquáticos associados a troncos submersos se destacam no processo de decomposição de troncos submersos, através de comportamento alimentar (raspar), que favorece a instalação de micro-organismos e consequentemente aumenta a riqueza e abundância de macroinvertebrados em troncos. Para testar se o tipo de vegetação interfere na fauna de Coleoptera aquáticos associados a troncos submersos nós coletamos este substrato em 18 córregos, oito em áreas de Cerrado, oito em áreas de Mata Atlântica e em outros dois de Floresta Estacional Semidecidual. Aplicamos diferentes análises estatísticas (análise de redundância exploratória, PERMANOVA e análise de partição de variância) para testar se a composição taxonômica dessa fauna em córregos de Cerrado difere daquela de Mata Atlântica e para verificar se essa possível diferença se deve a variáveis ambientais, variáveis espaciais ou ambas. Encontramos 1617 organismos, distribuídos em 12 famílias e 29 gêneros, com destaque para dois gêneros minadores de troncos para a região Neotropical, Lutrochus e Stegoelmis, que desempenham função importante para a cadeia trófica dos córregos, pela disponibilização de nutrientes e pela capacidade de produzir ranhuras e galerias. Constatamos diferenças na composição taxonômica de Coleoptera aquáticos associados a troncos, indicando que o tipo de vegetação é importante na composição dessa fauna, principalmente devido a diferenças na composição e na estrutura da vegetação, que refletem diferenças na riqueza e na biomassa de troncos submersos em córregos.

Ce projet de recherche évalue la réponse à court terme de coléoptères phloeophages et xylophages (Cerambycidae et Scolytinae) à différentes intensités de coupes partielles (0, 25 et 40% de la surface terrière prélevée) afin de déterminer la viabilité de cette méthode sylvicole en forêt boréale. Disposant de 12 parcelles expérimentales (4 répétitions pour chaque intensité de coupe) dans une sapinière à bouleau blanc située au sud de la forêt boréale (Québec, Canada), nous avons évalué l’abondance, la diversité ainsi que l’établissement (taux d’attaque) de ces deux groupes d’insectes, et ce dès la première année suivant la coupe. L’échantillonnage a été réalisé à l’aide de pièges à interception multidirectionnelle et de l’écorçage de sections de 3 espèces d’arbres exposées dans l’ensemble des parcelles. Nos résultats montrent une plus grande activité/abondance des deux taxons (abondance 5 à 6 fois plus élevée) ainsi qu’une composition en espèces différente et plus diversifiée dans les peuplements partiellement coupés (25 et 40%). De plus, la présence et la distribution d’espèces colonisant habituellement des hôtes affaiblis (e.g., Trypodendron lineatum, Rhagium inquisitor) – et pouvant donc réduire la valeur économique d’arbres résiduels – a été recensée et semble être favorisée entres autres par l’ouverture de la canopée et des blessures physiques faites aux arbres pendant les opérations sylvicoles. Par ailleurs, l’approche combinant différentes techniques d’échantillonnage a permis une meilleure compréhension des mécanismes de localisation/sélection d’hôte (variant en fonction de l’espèce), un aspect important de la dynamique des insectes pour l’évaluation des risques suite aux coupes forestières. Sur la base de cette étude à court terme, il ne semblerait pas y avoir de différence significative sur les risques pour le milieu quant à l’augmentation d’activité des Cerambycidae et Scolytinae entre les deux traitements de coupe appliqués. Il reste cependant indispensable de vérifier la validité de ces résultats sur une plus longue période afin d’établir des plans d’aménagement forestier durables pour la forêt boréale. / To evaluate the viability of partial cuts, short-term responses of phloeophagous and xylophagous beetles (Cerambycidae and Scolytinae) following different partial cut treatments (0, 25 and 40% of basal area cut) were determined in a balsam fir–white birch boreal forest in Quebec, Canada. Each treatment was replicated 4 times totaling 12 experimental stands. The summer following treatments, abundance and diversity of targeted beetle groups along with their establishment (attack rates) in partially cut stands were assessed with passive flight- interception traps and bark dissection of exposed, freshly cut boles from three tree species. Greater activity/abundance from both taxa were detected (abundance 5 to 6 times larger) along with a different and more diversified species composition in partially cut stands (25 and 40%). The presence and distribution of species that usually colonize weakened host trees (e.g., Trypodendron lineatum, Rhagium inquisitor) – and can thus reduce stands economic value for future harvest operations – were influenced by canopy openness and injuries on residual trees made during silvicultural operations. Furthermore, combining diverse sampling techniques allowed us to observe different host-selection patterns (random landing vs. primary attraction) given our multi-scale experimental approach, which we found to vary between insect species. Understanding these mechanisms for such beetle groups are important to evaluate stand vulnerability following partial cuts and predict impacts and risks in a given environment. While the 40% partial cuts remove additional wood volume, we found no significant increase in beetle activity between the 25 and 40% treatment. Though partial cuts render treated stands more vulnerable to greater Cerambycidae and Scolytinae attacks, further studies must be done to confirm this trend in longer term if proper boreal forest management plans are to be drawn.

Ce projet de recherche évalue la réponse à court terme de coléoptères phloeophages et xylophages (Cerambycidae et Scolytinae) à différentes intensités de coupes partielles (0, 25 et 40% de la surface terrière prélevée) afin de déterminer la viabilité de cette méthode sylvicole en forêt boréale. Disposant de 12 parcelles expérimentales (4 répétitions pour chaque intensité de coupe) dans une sapinière à bouleau blanc située au sud de la forêt boréale (Québec, Canada), nous avons évalué l’abondance, la diversité ainsi que l’établissement (taux d’attaque) de ces deux groupes d’insectes, et ce dès la première année suivant la coupe. L’échantillonnage a été réalisé à l’aide de pièges à interception multidirectionnelle et de l’écorçage de sections de 3 espèces d’arbres exposées dans l’ensemble des parcelles. Nos résultats montrent une plus grande activité/abondance des deux taxons (abondance 5 à 6 fois plus élevée) ainsi qu’une composition en espèces différente et plus diversifiée dans les peuplements partiellement coupés (25 et 40%). De plus, la présence et la distribution d’espèces colonisant habituellement des hôtes affaiblis (e.g., Trypodendron lineatum, Rhagium inquisitor) – et pouvant donc réduire la valeur économique d’arbres résiduels – a été recensée et semble être favorisée entres autres par l’ouverture de la canopée et des blessures physiques faites aux arbres pendant les opérations sylvicoles. Par ailleurs, l’approche combinant différentes techniques d’échantillonnage a permis une meilleure compréhension des mécanismes de localisation/sélection d’hôte (variant en fonction de l’espèce), un aspect important de la dynamique des insectes pour l’évaluation des risques suite aux coupes forestières. Sur la base de cette étude à court terme, il ne semblerait pas y avoir de différence significative sur les risques pour le milieu quant à l’augmentation d’activité des Cerambycidae et Scolytinae entre les deux traitements de coupe appliqués. Il reste cependant indispensable de vérifier la validité de ces résultats sur une plus longue période afin d’établir des plans d’aménagement forestier durables pour la forêt boréale. / To evaluate the viability of partial cuts, short-term responses of phloeophagous and xylophagous beetles (Cerambycidae and Scolytinae) following different partial cut treatments (0, 25 and 40% of basal area cut) were determined in a balsam fir–white birch boreal forest in Quebec, Canada. Each treatment was replicated 4 times totaling 12 experimental stands. The summer following treatments, abundance and diversity of targeted beetle groups along with their establishment (attack rates) in partially cut stands were assessed with passive flight- interception traps and bark dissection of exposed, freshly cut boles from three tree species. Greater activity/abundance from both taxa were detected (abundance 5 to 6 times larger) along with a different and more diversified species composition in partially cut stands (25 and 40%). The presence and distribution of species that usually colonize weakened host trees (e.g., Trypodendron lineatum, Rhagium inquisitor) – and can thus reduce stands economic value for future harvest operations – were influenced by canopy openness and injuries on residual trees made during silvicultural operations. Furthermore, combining diverse sampling techniques allowed us to observe different host-selection patterns (random landing vs. primary attraction) given our multi-scale experimental approach, which we found to vary between insect species. Understanding these mechanisms for such beetle groups are important to evaluate stand vulnerability following partial cuts and predict impacts and risks in a given environment. While the 40% partial cuts remove additional wood volume, we found no significant increase in beetle activity between the 25 and 40% treatment. Though partial cuts render treated stands more vulnerable to greater Cerambycidae and Scolytinae attacks, further studies must be done to confirm this trend in longer term if proper boreal forest management plans are to be drawn.