La forêt n’est pas un espace naturel comme nous l’avons longtemps pensé. En utilisant l’ensemble des services que lui offre la forêt, l’homme influence la dynamique des espaces forestiers. L’objectif de cette thèse, s’inscrivant dans le champ de l’histoire de l’environnement, est d’analyser, dans le temps long, les interrelations entre paysages et sociétés riveraines, d’identifier les ruptures et continuités paysagères qui ont jalonné l’histoire forestière de l’Avesnois pour aboutir à ce que nous connaissons aujourd’hui. Cette recherche a été menée dans le cadre d’un contrat Cifre participant au Plan Forêt Régional - dont l’objectif est de doubler la superficie boisée sur l’ensemble du territoire d’ici une vingtaine d’années- et au Schéma Régional de Cohérence Ecologique Trames Vertes et Bleues. Ce dispositif en Sciences humaines et plus particulièrement en Histoire étant rare, il a fallu construire une démarche au carrefour de la démarche fondamentale et la démarche appliquée. Car non seulement il s’agissait d’analyser les modalités des actions humaines et leurs impacts sur les espaces forestiers mais il fallait plus particulièrement répondre à une demande des acteurs du monde forestier actuel conditionnant ainsi certaines problématiques scientifiques. Essentiel à la compréhension des interactions entre l’homme et son milieu, l’emboîtement des échelles spatio-temporelles constitue le cœur de cette recherche. La prise en considération de l’importance des emboîtements des échelles d’analyses, impliquant un croisement de sources de nature variée, ont conduit à une réflexion sur les outils et les méthodes à employer pour répondre aux questionnements initiaux. Tout en composant avec les limites des sources qu’il étudie, l’historien offre un recul sur les processus spatio-temporels qui ont fabriqué le paysage forestier d’aujourd’hui. Cette distanciation est nécessaire pour mener à bien les politiques environnementales actuelles : préserver un paysage, sa biodiversité doit nécessairement interroger le temps. / The forest is not a space natural as we thought of it for a long time. By using all the services which offers him the forest, the man influences the dynamics of the forest spaces. Our objective is to analyse, in the long time, the relations between landscapes and societies, to reveal the weight of the silvicultural inheritances in the contemporary sylvo-systems, to identify the breaks and the continuities of the landscape which marked out the forest history of the Avesnois, to end what we know today. This research was led within the framework of a Cifre contract participating in the Plan Forest Regional – the objectif of which is to double the surface afforested on the whole territory- and in the Regional Plan of Ecological Coherence Green and blue Wefts. This Cifre contract in Human sciences and more particularly in History being rare, it was necessary to build an approach in the crossroads of the fundamental approach and the applied approach. Because not only it was a question of analyzing the modalities of the human actions and their impacts on the forest spaces but it was more particularly necessary to answer a demand of the actors of the current forest world, conditioning certain scientific problems. The main part in the understanding of the interactions between the man and its environnement, the crossing of the spatiotemporal scales establishes the heart of this research. The taking into consideration of the importance of the crossings of the scales of analyse, implying a crossing of sources of varied nature, led to a reflection on tools and methods to use to answer the initial questionings. While composing with the limits of the sources which he studies, the historian offers a backward movement on the spatiotemporal processes which made the forest landscape of today. This distance is necessary to bring to a successful conclusion the current environmental policies : to protect a landscape, its biodiversity, it is inevitable to resort to the past.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de l'OPUR: "Observatoire des Polluants Urbains en Ile de France". Il s'appuie sur la mise en place d'un dispositif expérimental sur une série de six bassins versants de taille croissante et de d'occupation du sol comparable, allant du bassin du Marais (41 hectares) jusqu'au site de Clichy (2500 hectares) en suivant l'axe du collecteur de Clichy, à Paris. Ce dispositif a permis : - d'étudier la variabilité des flux et de la nature des polluants transférés par temps sec et par temps de pluie, dans les réseaux d'assainissement unitaires, en fonction des caractéristiques et de l'échelle spatiale des bassins versants. Le travail porte notamment sur : - Concentrations moyennes et flux des MES, MVS, DCO, DBO5, COT, NTK et des métaux lourds Cd, Cu, Pb et Zn. - Nature des polluants: répartition dissous-particulaire, teneurs en polluants et vitesses de chute des particules. - de comprendre le fonctionnement hydrologique et hydraulique du réseau d'assainissement des bassins versants OPUR et d'étudier les mécanismes de transfert dans les réseaux unitaires. - d'évaluer la contribution des trois sources "Eaux usées, Eaux de ruissellement et Stocks de dépôt dans le réseau" aux flux polluants de temps de pluie. Cette évaluation a été faite en utilisant une approche de bilan de masse entre l'entrée et la sortie de chaque bassin versant. Les résultats obtenus indiquent d'une part, une relative homogénéité des flux polluants, de leur nature et des processus dominants sur les six bassins versants étudiés. Ils montrent d'autre part une importante contribution de l'érosion des stocks constitués dans le réseau d'assainissement aux flux des matières en suspension, des matières organiques, du cuivre total, quelque soit la taille du bassin versant. Cette contribution varie, en moyenne, selon le site de mesure, entre 49 et 70% pour les MES, et entre 43 et 71% pour le cuivre total. Pour le cadmium, le plomb et le zinc, les eaux de ruissellement s'avèrent être la source principale.

Les patrons de diversité caractérisent la structure de la diversité des communautés, c'est-à-dire sa valeur, sa distribution et son changement dans l'espace et le temps. Leur étude peut amener des informations importantes sur les processus écologiques qui en sont à l'origine. Cependant de nombreuses hypothèses de travail sont faites lors de leur analyse. L'idée générale de cette thèse est qu'en remettant en cause ces hypothèses, un certain nombre de développements liés aux indices de diversité et aux modèles nuls deviennent possibles et permettent de mieux comprendre les processus écologiques à l'origine des patrons de diversité fonctionnelle ou phylogénétique. Le premier chapitre est consacré à l'étude des patrons de diversité fonctionnelle des communautés végétales alpines à de multiples échelles spatiales et organisationnelles. Le second chapitre s'intéresse aux perspectives méthodologiques amenés par les nombres de Hill. Dans le dernier chapitre, on s'intéresse aux enjeux méthodologiques d'un nouveau type de données de communautés : l'ADN environnemental. / Patterns of community diversity refers to the structure of diversity, i.e. its quantification, its distribution and its turnover in space and time. Its study is likely to shed the light on the assembly rules that determined the structure of communities. However, numerous ecological assumptions are often made when studying diversity patterns. What motivated the work was the perspective that by relaxing these assumptions, a number of developments linked to diversity indices and null models are possible and can help to understand the impact of multiple ecological processes on phylogenetic and functional diversity patterns. In a first part we studied the pattern of functional diversity of alpine plant communities as a function of spatial and organizational scales. In the second part, we studied the methodological perspectives brought by the Hill numbers. In a third part, we addressed the main methodological issues of a new type of community data: environmental DNA.

A l’échelle mondiale, les prairies fournissent une grande variété de services écosystémiques et sont le support économique de nombreux systèmes d’élevage. Dans un contexte global éminemment changeant, une meilleure compréhension de la structure et du fonctionnement des prairies est incontournable pour proposer à la fois des gestions plus durables des ressources et promouvoir la fourniture de services écosystémiques diversifiés par ces écosystèmes. Les prairies étant des écosystèmes dynamiques et hétérogènes, notre capacité à prédire leur fonctionnement et leurs trajectoires de réponse à un facteur environnemental (climat, gestion) reste un défi scientifique important. Ainsi, dans des prairies pâturées, l’activité de grands herbivores va être facteur d’hétérogénéité des nutriments du sol via l'excrétion. Cependant les effets de ces apports nutritifs en « patchs » et de l'hétérogénéité spatiale du sol sur la structure et les propriétés de la prairie restent peu connus. L’objectif de cette thèse est d’examiner les effets de l'hétérogénéité spatiale de l'azote (N) dans le sol sur l’écosystème prairial, en portant une attention particulière sur les réponses des communautés végétales. Notre démarche a combiné des approches expérimentales et de modélisation pour analyser les impacts d'un certain nombre d'attributs de « patch » (différentes formes d’N, taille et contraste du patch), et leurs interactions possibles avec le régime de pluviométrie ou encore la date des apports en N. Nous montrons que des apports hétérogènes en N augmentent la production des plantes et la variabilité de la biomasse intra-parcelle quel que soit la forme d’N, mais qu’ils ne modifient pas, à court terme, la production à l’échelle de la parcelle prise dans son entier. Néanmoins, des apports hétérogènes d’N-organique favorisent l’asynchronie spatiale et temporelle entre les compartiments plante - sol, avec des implications pour le fonctionnement de la prairie à plus long terme. Contrairement à la production, la structure de la communauté végétale répond significativement à l’hétérogénéité en N, avec une dominance accrue de certaines espèces et un changement dans le rang des espèces subalternes. Contre toute attente, dans cette étude, la quantité de pluie ne modifie pas les effets de l'hétérogénéité sur la production et la structure de la communauté végétale. Des simulations réalisées avec un modèle spatialisé montrent que les effets de l'hétérogénéité sur la production à l’échelle de la parcelle varient selon la taille et le niveau de contraste du patch. Pour un même apport total en N, la production répond positivement à la taille de patch, mais elle diminue dans des conditions de fort contraste en comparaison à des conditions de faible contraste. Nous n’avons pas relevé d’interactions entre la taille de patch, le niveau de contraste de patch ou la date des apports en N sur la production de prairie. D’une manière générale, nos résultats soulignent l'importance de l’hétérogénéité en N pour les processus plante-sol à différentes échelles spatiales et montrent que les effets de l'hétérogénéité varient en fonction des attributs des patchs. Les interactions biotiques (ici la compétition) semblent jouer un rôle relativement plus important que les facteurs abiotiques (ici changements chroniques de pluviométrie) pour les effets d'hétérogénéité. Nous concluons que les impacts de l'hétérogénéité en N sur les processus plante-sol peuvent avoir des conséquences sur les rétroactions plante-sol impliquées dans la régulation des cycles biogéochimiques, et sont à même de fournir des informations utiles pour le développement de pratiques de gestion efficientes dans l’utilisation de l’N. / Grasslands provide a variety of important ecological and economic services worldwide. Improved understanding of grassland structure and function is necessary for the development of sustainable management and maintaining the provision of multiple ecosystem services in a changing environment. However, predicting grassland structure and function is a challenge because grasslands are dynamic, heterogeneous systems. In grazed grasslands, large herbivore activities promote heterogeneity in soil nutrients via excretion, but the effects of patchy nutrient inputs and soil spatial heterogeneity on grassland structure and function remain unclear. This thesis addresses effects of spatial heterogeneity in soil nitrogen (N) for grassland ecosystem structure and function, with particular emphasis on community responses. A combination of experimental and modelling approaches are used to study impacts of a number of different patch attributes (N form, patch size, patch contrast), as well as possible interactions with rainfall regime and timing of N inputs. We find that patchy N inputs enhance within plot-plant production and biomass variability irrespective of N form, but do not modify whole-plot plant production in the short term. Nevertheless, patchy organic N promotes spatial and temporal asynchrony in plant-soil responses, with implications for longer-term grassland function. Unlike plant production, community structure responds significantly to patchy N inputs, with increased community dominance and a shift in the rank of subordinate species. Contrary to expectations, rainfall quantity does not modify heterogeneity effects on either plant production or community structure. Modelling work shows that heterogeneity effects on field-scale production vary depending on patch size and patch contrast. For a fixed total N input, field-scale grassland production responds positively to patch size, but decreases in high- versus low-patch contrast conditions. Patch size does not interact with patch contrast or timing of N inputs on grassland production. Overall, our results highlight the importance of N heterogeneity for plant and soil processes at different spatial scales, and demonstrate that heterogeneity effects vary depending on patch attributes. Biotic interactions (competition) appear to play a relatively greater role than abiotic factors (chronic rainfall changes) for heterogeneity effects. Impacts of N heterogeneity on plant and soil processes may have significant implications on plant-soil feedbacks involved with the regulation of biogeochemical cycling, and provide useful information for the development of efficient N management strategies.

Variabilité spatiale multiéchelle du zooplancton dans un lagoon récifal côtier - L'identification des changements dans les patrons écologiques selon l'échelle spatiale et la compréhension des processus qui génèrent ces changements sont d'une importance considérable en océanographie. Dans ce contexte, comprendre comment une communauté biologique répond à l'hétérogénéité environnementale requiert la connaissance des processus impliqués et l'échelle spatiale à laquelle ils opèrent. Les relations spatiales entre la variabilité du zooplancton et l'hétérogénéité environnementale sont encore imprécises dans les écosystèmes tropicaux côtiers. L'objectif de ce travail de thèse a donc été de déterminer les échelles de dépendance spatiale des patrons du zooplancton associé à un lagon récifal côtier et des processus environnementaux sous-jacents. Dans ce contexte, les intérêts de cette recherche ont été de quantifier les patrons de la variabilité du zooplancton dans l'espace, de comprendre comment ces patrons changent avec l'échelle spatiale et de déterminer les processus physiques et biologiques responsables de ces patrons spatiaux. L'échantillonnage, effectué le long d'un transect de la côte vers le large dans le lagon du Grand-Cul-de-Sac Marin (Guadeloupe), a concerné deux classes de taille du zooplancton (190–600 µm et > 600 µm) pour lesquelles la biomasse et l'abondance ont été estimées. L'analyse multiéchelle a été utilisée pour caractériser les patrons du zooplancton aux différentes échelles spatiales (de l'échelle de l'habitat à celle du lagon tout entier) et pour identifier les processus responsables de ces structures spatiales. Cette étude a montré que la variabilité du zooplancton est un phénomène multiéchelle dont l'amplitude et la dépendance spatiale dépendent de la taille des organismes, de leur motilité et de la variable-réponse considérée (biomasse ou abondance). La biomasse et l'abondance du zooplancton varient en réponse à la distribution spatiale du phytoplancton, au comportement du zooplancton, à l'hétérogénéité de l'habitat, à l'hydrodynamique et aux évènements météorologiques. La nature et les effets de ces processus sont dépendants de l'échelle spatiale. Ce travail a montré comment le changement d'échelle spatiale met en évidence différents niveaux d'organisation de la communauté zooplanctonique en réponse à l'hétérogénéité environnementale.

L’écologie du Desman des Pyrénées (Galemys pyrenaicus), mammifère semi-aquatique endémique de la péninsule ibérique et des Pyrénées, demeure encore très peu connue. Les objectifs de cette thèse, dans le cadre d’un Plan National d’Actions, ont été d’identifier les variables environnementales agissant sur la répartition de l’espèce à différentes échelles spatiales, en considérant sa détectabilité imparfaite (i.e. fausses absences et fausses présences). Une probabilité de détection élevée, mais spatialement hétérogène à l’échelle des Pyrénées françaises, a été mise en évidence. La distribution du Desman des Pyrénées s’est également révélée spatialement structurée et majoritairement influencée par des facteurs propres aux milieux aquatiques, mais en forte régression depuis les années 80. Ces résultats ont permis de proposer des mesures de conservation pour cette espèce menacée. / The ecology of the Pyrenean desman (Galemys pyrenaicus), a small semi-aquatic mammal endemic to the Iberian Peninsula and the Pyrenees, remains still largely unknown. The aim of this PhD thesis conducted within the framework of a National Action Plan was to identify the environmental variables influencing the Desman distribution at various spatial scales, by accounting for its imperfect detection (i.e. false absences and false presences). A high, but spatially heterogeneous at the French Pyrenees extent, probability of detection was highlighted. The distribution of the Pyrenean Desman was also emphasized to be spatially structured and mainly influenced by aquatic factors, but severely contracting for the last 25 years. These results enabled to suggest conservation measures for this endangered species.